Determinação do índice de qualidade da água em trechos do Ribeirão São Bartolomeu, município de Viçosa – MG

PRADO, Eduardo Vicente do [1], MACEDO, Vinicius Duarte Mafia [2]

PRADO, Eduardo Vicente do; MACEDO, Vinicius Duarte Mafia. Determinação do índice de qualidade da água em trechos do Ribeirão São Bartolomeu, município de Viçosa – MG. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Ano 1. Vol. 9. pp 948-964. outubro / novembro de 2016. ISSN: 2448-0959

RESUMO

A dependência do ser humano pela água vai além da necessidade biológica. É difícil listar alguma atividade humana onde não haja água envolvida, muitas delas necessitando de água com qualidade. Neste trabalho o objetivo foi classificar a qualidade das águas do Ribeirão São Bartolomeu, município de Viçosa – MG, utilizando o índice de qualidade da água (IQA) empregado pela CETESB. Foram analisados seis pontos (P1, P2, P3, P4 P5 e P6), abrangendo desde a nascente até a foz do ribeirão. Para a determinação do IQA foram analisados os seguintes parâmetros da água: oxigênio dissolvido (OD), demanda bioquímica de oxigênio (DBO), coliformes termotolerantes (CF), temperatura, potencial hidrogeniônico (pH), nitrogênio total (NTK), fósforo total (FT), turbidez e resíduo total (sólidos totais). O trabalho foi desenvolvido no período de estiagem, durante os meses de agosto e setembro de 2015. Nas análises realizadas foram obtidos valores de IQA que variaram de 10 (péssimo) para o ponto P6 localizado em trecho urbano, a 87 (ótimo) para o ponto P1 localizado em trecho fora da cidade.

Palavra-chave: IQA; DBO; nitrogênio total; oxigênio dissolvido; qualidade da água.

1. INTRODUÇÃO

A água possui grande importância para todas as formas de vida existentes no planeta, por estar presente em diversos processos físicos, químicos e biológicos. Porém, a sociedade tem explorado este recurso natural de forma não sustentável, ocasionando graves problemas relacionados à baixa qualidade dos recursos hídricos e também sua escassez. A intensa diversificação dos usos, a destruição de áreas alagadas, a supressão de matas ciliares, a poluição e a contaminação dos corpos hídricos pelo despejo de resíduos líquidos e sólidos, têm ocasionado intensa perda da qualidade e na disponibilidade da água (TUNDISI, 2003).

A interferência do homem é uma das maiores causas de alteração da qualidade da água, seja através de uma forma concentrada, com a geração de efluentes domésticos ou industriais, ou de uma forma dispersa, com aplicação de defensivos e insumos agrícolas, contribuindo para a incorporação de substâncias químicas nos cursos d’água, alterando sua qualidade. (NUNES et al., 2007).

Segundo Rattner (2009), a poluição de rios, lagos, zonas costeiras e baías, por despejo de volumes crescentes de resíduos e efluentes industriais e orgânicos, tem causado degradação ambiental contínua. O lançamento de esgotos não tratados aumentou, dramaticamente, nas últimas décadas, com impactos eutróficos severos sobre a fauna, a flora e os próprios seres humanos. Dessa forma, a água passou a ser uma preocupação crescente não apenas no que se refere à quantidade disponível, mas, principalmente, em relação à sua qualidade acarretando prejuízos e restrições nos seus usos múltiplos (LIMA, 2001). Portanto, o monitoramento dos corpos de água é de suma importância, principalmente para aqueles utilizados para o abastecimento para a população, pois, além de evitar possíveis agravantes à saúde pública, permite promover projetos que visem a recuperação dos corpos de água degradados pelas atividades antrópicas (BARRETO et al.,2009). De acordo com Silva e Jardim (2006), diversas metodologias têm sido utilizadas visando o monitoramento da qualidade hídrica. A maioria delas analisando variáveis físicas e químicas, principalmente através de índices de qualidade de água.

O Ribeirão São Bartolomeu é um importante manancial de abastecimento para a cidade de Viçosa, localizada na Zona da Mata Mineira, onde a população utiliza suas águas de diversas formas ao longo de sua bacia, recebendo intensa descarga de efluentes domésticos e industriais, com isso tem restringido sua utilização e comprometido à qualidade da água.

Diante do exposto, este trabalho teve como objetivo analisar a qualidade da água em pontos do Ribeirão São Bartolomeu, no município de Viçosa – MG, através de parâmetros físicos, químicos e microbiológicos, e classificar sua água de acordo com o índice de qualidade da água (IQA) empregado pela CETESB.

2. MATERIAL E MÉTODOS

2.1 CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO

O local do trabalho abrange toda a extensão do Ribeirão São Bartolomeu que apresenta uma área de drenagem de 5.522 ha, formado pelos córregos Santa Catarina, Engenho, Paraíso, Araújo e Posse. O Ribeirão São Bartolomeu encontra-se totalmente inserido no município de Viçosa – MG (Figura 1), que está localizada na mesorregião da Zona da Mata Mineira, na latitude 20º45’14” Sul e longitude 42º52’55” Oeste, possuindo aproximadamente 16 km de comprimento e nasce na zona rural de Viçosa e deságua no rio Turvo Sujo.

2.2 AMOSTRAGEM PARA DETERMINAÇÃO DO ÍNDICE DE QUALIDADE DA ÁGUA

Foram coletadas seis amostras de água ao longo do Ribeirão São Bartolomeu, as mesmas foram coletadas no mês de agosto e setembro de 2015. Em cada ponto foi realizado uma coleta com intervalo de uma semana de um ponto de coleta para outro, divididas da seguinte forma (Tabela 1). Para a obtenção das coordenadas foi utilizado um GPS do modelo Garmin Etrex 30.

Tabela 1. Identificação dos pontos de amostragem.

2.3 COLETA DE DADOS

As amostras para análises de potencial hidrogeniônico (pH), demanda bioquímica de oxigênio (DBO), nitrogênio total (NTK), fosforo total (FT), turbidez e sólidos totais foram coletadas utilizando recipientes de polietileno de 4 litros. As amostras para análises de coliformes termotolerantes (CF) foram coletadas em recipientes de vidro âmbar de 300 ml. As medições de temperatura e oxigênio dissolvido (OD) foram feitas “in loco”. No momento de cada coleta foi feito a ambientação do frasco, mergulhando e enxaguando três vezes nas águas onde foram realizadas as coletas. O frasco foi mergulhado de boca para baixo e virado no sentido oposto da corrente para o completo preenchimento com a água do ribeirão.

Para o acondicionamento das amostras foi utilizado caixas de isopor contendo gelo, que posteriormente foram levadas ao laboratório de análise da água do Departamento de Engenharia Ambiental da Faculdade de Ciências e Tecnologia de Viçosa (UNIVIÇOSA), onde foram acondicionadas a uma temperatura de 4°C e realizadas analises em triplicatas no prazo de até 24 horas.

Para cada coleta efetuada nos seis pontos ao longo do ribeirão (Figura 2) foram feitas análises dos seguintes parâmetros: nitrogênio total, DBO, temperatura, fosforo total, pH, coliformes termotolerantes, turbidez, sólidos totais, e oxigênio dissolvido.

2.4 DETERMINAÇÃO DOS PARÂMETROS DO ÍNDICE DE QUALIDADE DA ÁGUA

Para a análise da turbidez foi utilizado turbidimetro (marca HANNA, modelo HI98703); o pH foi determinado através de pHmetro (marca SAXXIN, modelo SX711); o nitrogênio total foi quantificado utilizando o método Kjeldahl total (NOGUEIRA e SOUZA, 2005); os sólidos totais foram quantificados pelo método da estufa, sobre uma temperatura de 103°C a 105°C; o fosforo total foi determinado através do método fosforo – molibidico; a temperatura e o oxigênio dissolvido foram quantificados utilizando oximetro (marca QUIMIS, modelo Q758P); a determinação da DBO foi feita utilizando o método por incubação e, por ultimo, a contagem de coliformes fecais foi feita a partir do método cromogênico. A metodologia utilizada para as análises foi baseada no Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (APHA – AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION, 1998).

2.5 ÍNDICE DE QUALIDADE DA ÁGUA (IQA)

O IQA foi calculado pela Equação 1, que é o produtório ponderado da qualidade de água correspondentes às variáveis que integram o índice. Esse cálculo foi baseado no método estabelecido pela Companhia Ambiental do Estado de São Paulo – CETESB (CETESB, 2008).

Para a determinação do IQA a seguinte formula foi utilizada:

Onde:

IQA: índice de qualidade das águas, um número entre 0 e 100;

qi: qualidade do i-ésimo parâmetro, um número entre 0 e 100, obtido da respectiva “curva média de variação de qualidade”, em função de sua concentração ou medida

wi: peso correspondente ao i-ésimo parâmetro, um número entre 0 e 1, atribuído em função da sua importância para a conformação global de qualidade (Equação 2),

Sendo que:

Onde:

n: número de variáveis que entram no cálculo do IQA.

Os pesos (qi) utilizados no cálculo do IQA foram os estabelecidos pela CETESB (2008) (Tabela 2). Estes pesos (qi) foram determinados pelo painel de especialistas que desenvolveram o IQA, e retratam a importância relativa de cada parâmetro.

Tabela 2. Pesos correspondentes ao cálculo do IQA.

IQA = índice de qualidade da água; OD = percentagem de oxigênio dissolvido; NMP = técnica do número mais provável; pH = potencial hidrogeniônico; DBO = demanda bioquímica de oxigênio; NTU = unidade de turbidez nefelométrica; w = peso de cada componente.

Fonte: CETESB, 2008.

Tendo-se os valores das concentrações, seleciona-se a equação mais adequada dentro da faixa de valores para cada parâmetro, e se calculam as respectivas notas individuais q_i (q₁ a q₉) (Quadro 1).

Quadro 1. Equações representativas das curvas de qualidade elaboradas pela CETESB.

qi = qualidade do i-ésimo parâmetro; C = coliformes termotolerante; pH = potencial hidrogeniônico; DBO = demanda bioquímica de oxigênio; Turb = valor da turbidez; %sat = porcentagem de saturação de oxigênio dissolvido; Cs = concentração de saturação do oxigênio dissolvido; temp = temperatura em graus Celsius.

Fonte: CETESB, 2008.

A partir dos cálculos efetuados, pode ser determinada a qualidade das águas, que é indicada pelo índice de qualidade da água, variando em uma escala de 0 a 100 (Quadro 2).

Quadro 2. Classificação do IQA.

IQA = índice de qualidade da água. Fonte: CETESB, 2008.

3. RESULTADOS E DISCUSSÕES

Os pontos de coleta dos dados P1, P2 e P3 são os únicos que não possuem contato direto com a zona urbana, não sofrendo forte influência antrópica, devido ao baixo índice de população em seu entorno. O ponto P3 é usado para captação de água para abastecimento da cidade, sendo um ponto que serve de base para comparação do aumento da poluição na medida em que ribeirão adentra a cidade, como pode ser observado nos valores dos parâmetros analisados (Tabela 3).

Tabela 3. Valores dos parâmetros analisados em cada ponto de coleta.

CF = coliformes termotolerantes; NMP = técnica do número mais provável; pH = potencial hidrogeniônico; TBZ = turbidez; DBO = demanda bioquímica de oxigênio; TEMP = temperatura da água em graus Celsius; ST = sólidos totais; OD = oxigênio dissolvido; NTK = nitrogênio de Kjeldahl total; FT = fósforo total.

Os resultados mostram que os pontos P4, P5 e P6 apresenta um estado mais avançado de poluição, quando comparados com P1, P2 e P3. Os pontos P4, P5 e P6 estão na zona urbana de Viçosa, onde o ribeirão recebe grande volume de efluentes no corpo aquático e apresenta pequena vazão devido à ausência de chuvas, resultando no aumento da poluição e, consequentemente, no estado de degradação do meio.

Baseado no IQA, os resultado mostram que a qualidade da água diminui à medida que o ribeirão se adentra na zona urbana da cidade (pontos P4, P5 e P6), onde os valores de IQA atingem valores críticos (Tabela 4). Os pontos P1 e P2 apresentaram, respectivamente, IQA de 87 e 82 sendo classificados como água de qualidade ótima. O P3 obteve água de qualidade boa, apresentando um IQA de 68, os pontos P4, P5 e P6 apresentaram, respectivamente, IQA de 17,13 e 10, sendo classificados como água de péssima qualidade, devido principalmente ao despejo de esgotos domiciliares e industriais não tratados.

Tabela 4. Valores dos índices de qualidade da água nos seis pontos de coleta.

IQA = índice de qualidade da água.

3.1 AVALIAÇÃO DOS PARÂMETROS SEGUNDO O CONAMA 357/2005

3.1.2 DEMANDA BIOQUÍMICA DO OXIGÊNIO (DBO₅)

Com base na resolução Conama 357/2005, para que seja enquadrado os corpos hídricos de água doce nas Classes 1, 2 e 3 os valores de DBO₅ não devem ser superiores a 3 mg/L, 5 mg/L e 10 mg/L, respectivamente, valores acima do ultimo citado são classificados como Classe 4. Dessa maneira, o ponto P1 foi enquadrado como Classe 2 e o ponto P2 como Classe 3, uma vez que seus valores médios obtidos para DBO₅ foram 3,73 mg/L e 8,9 mg/L, respectivamente. Já os pontos P3, P4, P5 e P6 foram classificados como Classe 4, tendo concentrações de 11,09 mg/L, 147,20 mg/L, 242,46 mg/L e 259,83 mg/L, respectivamente. O aumento da DBO₅ nos corpos de água pode ser decorrente de despejos de esgoto, provocando um aumento no teor de matéria orgânica, tendo como consequência a diminuição do oxigênio dissolvido por oxidação, o que causa a morte de animais, além de alterar tanto o cheiro quanto o sabor da água (CETESB, 2009).

3.1.3 TURBIDEZ

Os valores dessa variável no ponto P1, P2, P3 e P4 foram de 4,03 UNT, 8,63 UNT, 21 UNT e 26,6 UNT, respectivamente. Segundo a resolução Conama 357/2005 esta variável pode atingir o máximo de 40 UNT para ser enquadrado como Classe 1, atingir no máximo de 100 UNT para ser enquadrado como Classe 2 e 3, e acima desse ultimo valor, se enquadra como Classe 4. Portanto os pontos P1, P2, P3 e P4 foram enquadrados como Classe 1. Já os pontos P5 e P6 obtiveram valores de 120 UNT e 98,33 UNT, respectivamente, sendo então o ponto P5 enquadrado como Classe 4. Diferente do ponto P5, o ponto P6 não ultrapassa o limite estabelecido se enquadrando assim como Classe 3. Ações antrópicas como desmatamento, despejo de esgoto sanitário, efluentes industriais, agropecuários e mineração, fazem com que o escoamento superficial aumente a turbidez da água resultando em grandes alterações no ecossistema aquático. (CESTEB, 2009).

3.1.4 TEMPERATURA DA ÁGUA

A temperatura média da água obtida “in loco” para o ponto P1 foi de 21,9°C, para o P2 foi de 22,6°C, para o P3 foi de 21,0°C, e para o ponto P4 de 22,6°C, no ponto P5 foi de 22,5°C e o ponto P6 foi de 22,8°C. Na resolução Conama 357/2005 não consta valores máximos e mínimos para esta variável, entretanto, os valores da variável estão dentro do esperado conforme o clima da região, considerando o clima da região segundo a classificação de Köppen, do tipo Cwb – clima tropical de altitude com verão chuvoso e temperaturas amenas.

3.1.5 OXIGÊNIO DISSOLVIDO

A concentração de oxigênio dissolvido obtida “in loco” nos pontos P1, P2, P3, P4, P5 e P6 foram respectivamente de 8,6 mg/L, 8,3 mg/L, 7,3 mg/L, 0,2 mg/L, 0,1 mg/L e 0,6 mg/L. Segundo a resolução Conama 357/2005 o valor mínimo necessário para enquadramento dos corpos hídricos de água doce nas Classes 1,2,3 e 4 são de 6 mg/L, 5 mg/L, 4 mg/L, e 2 mg/L ou abaixo desse valor, respectivamente. Sendo assim os pontos P1, P2 e P3 classificados como Classe 1, e P4, P5 e P6 não sendo classificados em nenhuma classe, visto que seus valores foram abaixo dos limites permitidos para a classificação do Conama 357/2005.

3.1.6 POTENCIAL HIDROGENIÔNICO

Para o enquadramento dos corpos hídricos de água doce nas Classes 1,2,3 e 4 o pH deve variar entre 6,0 e 9,0 de acordo com o estabelecido pela resolução Conama 257/2005. Os valores médios encontrados para O Ph nos pontos foram de 7,0 para os pontos P2, P5 e P6, 7,2 para o ponto P1, e 7,3 para os pontos P3 e P4, demonstrando assim, que o pH dos pontos analisados se encontra dentro da faixa estabelecida pela Resolução Conama 357/2005.

3.1.7 FOSFORO TOTAL

O valor máximo permitido para o fosforo total segundo a Resolução Conama 357/2005 para o enquadramento dos ambientes lóticos de água doce são de 0,01 mg/L para Classe 1, 0,05 mg/L para Classe 2, de 0,15 mg/L para Classe 3, valores superiores enquadram o corpo hídrico na Classe 4. Os valores médios encontrados nos pontos P1, P2, P3, P4, P5 e P6 foram, respectivamente, de 0,1 mg/L, 0,1 mg/L, 0,09 mg/L, 1,3 mg/L, 1,8 mg/L e 1,4 mg/L. Portanto de acordo com a Resolução Conama 357/2005 os pontos P1, P2 e P3 enquadrando como Classe 3, e os demais pontos enquadram-se como Classe 4, uma vez que seus valores ultrapassaram o máximo permitido para a Classe 3.

3.1.8 SÓLIDOS TOTAIS

As concentrações de sólidos totais das amostras dos pontos de coletas P1, P2, P3, P4, P5 e P6 foram 5,0 mg/L, 3,3 mg/L, 21,3 mg/L, 72,0 mg/L, 364,0 mg/L e 530,6 mg/L, respectivamente. De acordo com a Resolução Conama 357/2005 para enquadramento dos corpos hídricos em Classe 1, 2 e 3 não deve ultrapassar 500 mg/L, e valores acima do estabelecido pela resolução deverão enquadrar-se como Classe 4. Portanto os valores obtidos nos pontos P1, P2, P3, P4 e P5 não ultrapassam o limitado pela resolução, sendo assim podendo ser classificados como Classe 1,2 ou 3. Já o ponto P6 ultrapassa o limite da resolução, sendo então classificado como Classe 4.

3.1.9 NITROGÊNIO TOTAL

Os valores médios obtidos nos pontos P1, P2, P3, P4, P5 e P6 foram respectivamente 0,0 mg/L, 0,02 mg/L, 1,8 mg/L, 18,1 mg/L, 50,6 mg/L e 100,8 mg/L. Portanto os pontos P1, P2, e P3 são enquadrados em Classe 1 e 2, pois segundo a Resolução Conama 357/2005 os valores estipulados para esta variável são 2,18 mg/L para as Classes 1 e 2. Não há na resolução valores máximos para as Classes 3 e 4. Portanto os pontos P4, P5 e P6 não foram possíveis de serem classificados.

3.1.10 COLIFORMES TERMOTOLERANTES

Os valores de coliformes fecais para o ponto P1, P2, P3, P4, P5 e P6 foram de 0,0 NMP/100ml, 3 NMP/100ml, 5 NMP/100ml, 108.000 NMP/100ml, 37.000.000 NMP/100ml e 13.200.000 NMP/100ml, respectivamente. De acordo com a Resolução Conama 357/2005, a concentração máxima permitida para coliformes termotolerantes para vários usos é estipulada em 200 NMP/100ml para Classe 1, 1.000 NMP/100ml para Classe 2, 4.000 NMP/100ml para Classe 3 e qualquer valor acima deste ultimo enquadra-se em Classe 4. Sendo assim os enquadramentos nesse caso é Classe 1 para os pontos P1, P2 e P3, e Classe 4 para os pontos P4, P5 e P6.

4. CONCLUSÃO

A qualidade da água do Ribeirão São Bartolomeu nos pontos P1, P2 e P3 apresentou boa qualidade com poucos parâmetros fora dos limites estabelecidos pela resolução Conama 357/2005. Já os pontos P4, P5 e P6 apresentaram água de péssima qualidade tendo vários parâmetros fora dos limites da resolução, a péssima qualidade se deve a alta influencia antrópica e ao lançamento de esgotos não tratados no corpo hídrico.

A análise microbiológica revelou elevados índices de contaminação fecal, ocasionados provavelmente pelo descarte de esgoto não tratado no ribeirão. A presença de coliformes termotolerantes esteve acima do recomendado pelo Conama nos pontos P4, P5 e P6 onde há um grande lançamento de efluentes domésticos e industriais. Nos pontos P2 e P3 também apresentaram coliformes termotolerantes, mas em poucas concentrações, isso se deve a presença de animais próximos ao curso d’água.

Os cálculos do Índice de Qualidade de Água (IQA) indicaram que a qualidade da água tende a diminuir nas regiões de alta influência antrópica, passando de ótima para péssima qualidade.

Visto que o Ribeirão São Bartolomeu é o principal corpo hídrico responsável pelo abastecimento da cidade de Viçosa, e está sendo degradado pelo despejo indiscriminado de esgotos domésticos e industriais, devem ser estabelecidas metas mitigadoras com o intuito de reduzir a poluição. Uma das ações que podem ser realizadas é trabalhar a educação ambiental com toda a população, principalmente nas escolas das cidades, alertando sobre os impactos causados pelos resíduos sólidos jogados nas ruas e no ribeirão.

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[1] Graduação em Engenharia Agrícola (1998), mestrado (2001) e doutorado (2015) em Engenharia Agrícola pela Universidade Federal de Viçosa.

[2] Engenheiro Ambiental pela Faculdade de Ciências e Tecnologias – UNIVIÇOSA.