QUALIDADE DA ÁGUA E DOS SEDIMENTOS DO RIO …w3.ufsm.br/frederico/images/2014_TCC_FrancellwikaSedimentos.pdf · À professora Malva Andrea Mancuso, pela paciência na orientação

1

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA

CENTRO DE EDUCAÇÃO SUPERIOR NORTE DO RS

DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS AGRONÔMICAS E AMBIENTAIS

QUALIDADE DA ÁGUA E DOS SEDIMENTOS DO RIO

LAJEADO PARDO NO RESERVATÓRIO DE

CAPTAÇÃO DE ÁGUA PARA ABASTECIMENTO

TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO

Francéllwika Catharine Gomes de Azevedo

Frederico Westphalen, RS, Brasil

2014

2


LAJEADO PARDO NO RESERVATÓRIO DE CAPTAÇÃO DE

ÁGUA PARA ABASTECIMENTO

por


Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Graduação em

Engenharia Ambiental, da Universidade Federal de Santa Maria

(UFSM/CESNORS, RS), como requisito parcial para obtenção do grau de

Engenheiro Ambiental

Orientador: Malva Andrea Mancuso

Co-Orientador: Arci Dirceu Wastowski

Frederico Westphalen, RS, Brasil

2014

3

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA

CENTRO DE EDUCAÇÃO SUPERIOR NORTE DO RS

DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS AGRONÔMICAS E AMBIENTAIS

A comissão examinadora, abaixo assinada,

aprova o Trabalho de Conclusão de Curso

QUALIDADE DA ÁGUA E DOS SEDIMENTOS DO RIO LAJEADO

PARDO NO RESERVATÓRIO DE CAPTAÇÃO DE ÁGUA PARA

ABASTECIMENTO

Elaborado por


Como requisito parcial para obtenção do grau de

Bacharel em Engenharia Ambiental

COMISSÃO EXAMINADORA

Frederico Westphalen, 15 de janeiro de 2014

4

DEDICATÓRIA

Dedico com muito amor:

primeiramente a Deus que me

iluminou todos estes anos que me

fez não desistir do meu sonho, aos

meus pais que me apoiaram nesta

jornada na minha vida, aos meus

irmãos e ao meu namorado por

sempre estar ao meu lado me

dando forças, Eu te amo!

5

AGRADECIMENTO

Meus sinceros agradecimentos a todos aqueles que de alguma forma doaram um

pouco de si para que a conclusão deste trabalho se tornasse possível:

Primeiramente a Deus que permitiu que tudo isso acontecesse, ao longo de minha

vida, e não somente nestes anos como universitária, mas que em todos os momentos é o maior

mestre que uma pessoa pode conhecer.

Aos meus pais (Rosmari B. de Azevedo e Francisco C. G. de Azevedo, aos meus

irmãos (Rothiélle P. G. de Azevedo, Fráyllika T. G. de Azevedo e Douglas Camara) e a toda

minha família que, com muito carinho e apoio, não mediram esforços para que eu chegasse

até esta etapa de minha vida.

Ao meu namorado Cleiton Korcelski pela compreensão, carinho, amor,

companheirismo e apoio quando mais precisei.

À professora Malva Andrea Mancuso, pela paciência na orientação e incentivo que

tornaram possível a conclusão desta monografia.

Aos docentes do curso de Engenharia Ambiental, pela convivência harmoniosa, pelas

trocas de conhecimento e experiências que foram tão importantes na minha vida

acadêmica/pessoal. E contribuíram para o meu novo olhar profissional.

A todos os meus colegas do curso que de alguma maneira tornam minha vida

acadêmica cada dia mais desafiante, principalmente a Cristiane Graepin pelo auxilio durante

os trabalhos de campo e a todos os membros do NUPEEA (Núcleo de Pesquisa e Extensão

Engenharia Ambiental), tenho certeza que serão futuros excelentes profissionais. Peço a Deus

que os abençoe grandemente, preenchendo seus caminhos com muita paz, amor, saúde e

prosperidade.

Á UFSM pelo financiamento de bolsa REUNI, no âmbito do projeto de pesquisa

“Análise da degradação ambiental e impacto na qualidade da água de abastecimento, do

reservatório do rio Lajeado Pardo, Frederico Westphalen (RS)”.

Ao Laboratório de Análise e Pesquisas Químicas (LAPAQ - UFSM- Frederico

Westphalen) por viabilizar a realização das análises físico-químicas, principalmente a química

Fernanda Volpatto, que sempre com paciência e dedicação me auxiliou nas análises

laboratoriais.

6

“A tarefa não é tanto ver aquilo

que ninguém viu, mas pensar o que

ninguém ainda pensou sobre

aquilo que todo mundo vê.”

(Arthur Schopenhauer)

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RESUMO

Trabalho de Conclusão de Curso

Curso de Engenharia Ambiental

Departamento de Ciências Agronômicas e Ambientais

Centro de Educação Superior Norte do Rio Grande do Sul

Universidade Federal de Santa Maria


LAJEADO PARDO NO RESERVATÓRIO DE CAPTAÇÃO DE

ÁGUA PARA ABASTECIMENTO

AUTORA: FRANCÉLLWIKA CATHARINE GOMES DE AZEVEDO

ORIENTADORA: MALVA ANDREA MANCUSO

Local e Data de Entrega: Frederico Westphalen, 15 de janeiro de 2014.

O presente trabalho teve por objetivo avaliar a qualidade dos sedimentos de fundo do

reservatório do rio Lajeado Pardo, assim como a qualidade da água bruta afluente e a taxa de

sedimentação do rio, onde se localiza a captação de água para abastecimento público da

cidade de Frederico Westphalen (RS). Com este fim, foram recolhidas 06 amostras de

sedimento: 04 localizadas no interior do reservatório, 01 à jusante da barragem e 01 no curso

de água principal que contribui para o lago. Foram coletadas, também, 04 amostras de solo,

das margens do lago. Todas as amostras foram sujeitas aos procedimentos analíticos para

determinação das suas características físico-químicas. O monitoramento da qualidade da água

bruta foi realizado com intervalos aproximados de 15 dias, em simultâneo com as medições

de vazão e o monitoramento da concentração de sedimentos em suspensão ao longo do ano

hidrológico. Os resultados obtidos indicaram o enriquecimento dos seguintes elementos nas

amostras de sedimento: silício (<364.795), alumínio (<174.941), ferro (<225.381), enxofre

(<16.922), fósforo (<12.676), potássio (<8.774), bário (<8.971), vanádio (<2.064), cromo

(<249), ítrio (<84) e nióbio (<67), em mg kg-1. Os teores elevados de cobre, zinco e vanádio

também foram observados nos solos da floresta marginal ao reservatório, indicando que as

concentrações elevadas podem estar associadas ao processo de intemperismo natural dos

derrames basálticos. Nas análises de elementos inorgânicos na água bruta coletada durante o

monitoramento pode-se verificar valores de ferro (<7,1), fosforo (<31,5), bário (19,95),

manganês (9,011) e zinco (0,401), em mg.dm-3, acima do permitido pelo CONAMA

357/2005.

Palavras-chave: Assoreamento, Metais, Degradação Ambiental, Rio Lajeado Pardo

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ABSTRACT

Trabalho de Conclusão de Curso

Curso de Engenharia Ambiental

Departamento de Ciências Agronômicas e Ambientais

Centro de Educação Superior Norte do Rio Grande do Sul

Universidade Federal de Santa Maria

WATER AND SEDIMENTS QUALITY OF LAJEADO PARDO

RIVER IN THE RESERVOIR FOR WATER SUPPLIES

AUTHOR: FRANCÉLLWIKA CATHARINE GOMES DE AZEVEDO

LEADER: MALVA ANDREA MANCUSO

Delivery place and date: Frederico Westphalen, January 15th 2014.

The present work aimed to evaluate the quality of the bottom sediment at Lajeado

Pardo river reservoir, as well as the raw water quality and the sedimentation rate of his main

tributary. Lajeado Pardo reservoir it is the main water supply for Frederico Westphalen city

(RS). In this study, were collected 06 samples of sediments: 04 of them inside the lake, 01

downstream the dam and 01 upstream the lake. There were collected, also, 04 soil samples

from the lakeshore. The samples were undergone for physical and chemical characterization.

Every fifteen days water samples were collected and discharge rate measurement were done at

Lajeado Pardo River. This monitoring program was follow up from 06/2012 to 07/2013, for

raw water quality and sedimentation rate. Based on the results, we highlight the enrichment of

the following elements on the samples: silicon (<364 795), aluminum (<174,941), iron

(<225,381), sulfur (<16,922), phosphorus (<12,676), potassium (<8774), barium (<8971),

vanadium (<2064), chromium (<249), yttrium (<84) and niobium (<67), in mg kg-1. High

concentration of copper, zinc and vanadium were also observed in the forest soils, indicating

that the elevated concentrations may be associated with the natural weathering process of the

basaltic rock. In the analysis of inorganic elements in raw water, the concentration of iron

(<7.1), phosphorus (<31.5), barium (19,95), manganese (9,011) and zinc (0.401) in mg.dm-3

were above allowed by CONAMA 357/2005.

Keywords: Siltation, metals, environmental degradation, Lajeado Pardo River

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LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Características fisiográficas na bacia estudada ....................................................... 24

Tabela 2 – Localização dos pontos de amostragem de solos, sedimentos e água .................... 28

Tabela 3 - Resultado da análise granulométrica das amostras ................................................. 36

Tabela 4 - Determinações analíticas físico-químicas realizadas em laboratório ...................... 37

Tabela 5 - Elementos inorgânicos determinados por espectrometria de fluorescência de Raios-

X por energia dispersiva em amostras de solo e sedimentos (valores em mg.kg-1)

............................................................................................................................... 38


X por energia dispersiva em amostras de solo e sedimentos (valores em mg.kg-1).

............................................................................................................................... 38

Tabela 7 - Resultados obtidos nas determinações analíticas realizadas nas amostras de água. 41

Tabela 8 - Resultados da caracterização físico-química das amostras de água bruta coletadas

durante o monitoramento ....................................................................................... 42

Tabela 9 - Resultados das concentrações médias de Ba, Mn, K e Zn em água bruta do Rio

Lajeado Pardo..................................................................................................... 42

Tabela A1 - Valores utilizados para a elaboração do gráfico do balanço hídrico ................... 63

Tabela A2 – Resultados de ST e ST encontrados nas analises de água buta do rio Lajeado

Pardo ...................................................................................................................... 63

Tabela A3 – Resultado das analise de metais na água bruta do rio Lajeado Pardo ................. 64

10

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Esquema de formação de depósitos de sedimentos nos reservatórios com indicação

dos principais problemas decorrentes ...................................................................... 17

Figura 2 - Mapa temático da localização do reservatório do rio Lajeado Pardo e sua bacia de

contribuição. ............................................................................................................. 23

Figura 3 - Balanço Hídrico Mensal realizado durante o monitoramento ................................. 26

Figura 4 – Localização dos pontos de amostragem de solos, sedimentos e água..................... 30

Figura 5 - Local de coleta de amostras de água bruta e medição de vazão (Foto: 28 de

Jun/2012) .................................................................................................................. 32

Figura 6 - Esquema da demarcação da área para o monitoramento ......................................... 33

Figura 7 - Gráfico com os resultados de Sólidos Totais (ST) das amostras de água bruta

coletada durante o monitoramento ........................................................................... 43

Figura 8 - Gráfico dos resultados de Sólido Suspenso Total (SST) das amostras de água bruta

coletada durante o monitoramento ........................................................................... 44

Figura 9- Comparação dos dias de monitoramento da vazão com as precipitações................. 45

Figura 10 - Gráfico com a concentração de ferro encontrada nas amostras de água bruta

coletadas entre Jun/12 e Jul./13, no Rio Lajeado Pardo (RS) .................................. 47

Figura 11 – Concentrações de cobre em amostras de água bruta coletadas entre Jun/12 e

Jul./13, no Rio Lajeado Pardo (RS) ......................................................................... 48

Figura 12 - Concentração de fosforo encontrada nas amostras de água bruta coletadas entre

Jun/12 e Jul./13, no Rio Lajeado Pardo (RS) ........................................................... 48

Figura 13 - Concentração de enxofre em amostras de água bruta coletadas no Rio Lajeado

Pardo ........................................................................................................................ 50

Figura 14- Concentração de cálcio em amostras de água bruta coletadas no Rio Lajeado Pardo

.................................................................................................................................. 51

Figura 15 - Concentração de silício em amostras de água bruta coletadas no Rio Lajeado

Pardo ........................................................................................................................ 51

Figura A1 - Área transversal obtida em cada medição ............................................................. 62

11

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................... 12

2 OBJETIVO .......................................................................................................................... 14

2.1 Objetivos Gerais ............................................................................................................... 14

2.2 Objetivos Específicos ........................................................................................................ 14

3 REFERENCIAL TEÓRICO .............................................................................................. 15

3.1 Bacia Hidrográfica como unidade de planejamento ..................................................... 15

3.2 Processos erosivos de uma bacia hidrográfica ............................................................... 16

3.3 Assoreamento de reservatórios........................................................................................ 16

3.4 Sedimentos como transportadores e armazenadores de poluentes .............................. 18

3.5 Metais ................................................................................................................................. 18 3.5.1 Metais naturais em solos ................................................................................................. 20

4 ÁREA DE ESTUDO ............................................................................................................ 22

4.1 Localização da área de estudo ......................................................................................... 22

4.2 Geologia e Geomorfologia ................................................................................................ 24

4.3 Uso da Terra ..................................................................................................................... 25

4.4 Clima .................................................................................................................................. 25

5 MATERIAL E MÉTODOS ................................................................................................ 27

5.1 Amostragem ...................................................................................................................... 27

5.2 Determinações Analíticas ................................................................................................. 31

5.3 Monitoramento da vazão do rio Lajeado Pardo ............................................................ 32

5.4 Monitoramento da qualidade da água bruta do rio Lajeado Pardo ............................ 34

6- RESULTADOS E DISCUSSÃO ....................................................................................... 36

6.1 Caracterização da qualidade dos sedimentos e solos na área de influência do

reservatório de abastecimento de água do rio Lajeado Pardo ........................................... 36

6.2 Caracterização da qualidade água do reservatório e do Rio Lajeado Pardo ............. 40

6.3 Monitoramento da qualidade da água bruta do rio Lajeado Pardo ............................ 41 6.3.1 Qualidade físico-química da água bruta do Rio Lajeado Pardo ...................................... 42

6.3.2 Sólidos totais e sólidos suspensos totais .......................................................................... 43

6.3.3 Taxa de sedimentação ...................................................................................................... 45

6.3.4 Metais na água bruta ........................................................................................................ 46

7 CONLUSÃO ........................................................................................................................ 52

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................. 55

APÊNDICE A ......................................................................................................................... 62

12

1 INTRODUÇÃO

A água é um dos recursos naturais essenciais para a manutenção da vida no planeta e

sua qualidade nada mais é do que o reflexo do efeito combinado de muitos processos que

ocorrem ao longo do curso d’água.

Parte significativa dos impactos negativos à qualidade da água é causada pelos

sedimentos erodidos, especialmente daqueles originados em áreas que sofreram modificações

antrópicas e apresentam poluentes, como no caso de áreas agrícolas, áreas onde ocorrem

atividades de mineração e centros urbanos (POLETO & MERTES, 2006).

Os principais fatores que podem influenciar a produção de sedimentos na área de

drenagem de uma bacia hidrográfica são: a precipitação, tipo e formação geológica, uso e

ocupação do solo, topografia, natureza da rede de drenagem, escoamento superficial,

características dos sedimentos e hidráulica dos canais (CARVALHO et al., 2000).

Uma vez na calha fluvial, os poluentes adsorvidos poderão ser transportados por

longas distâncias e, quando presente em altas concentrações, poderão causar graves problemas

ambientais (POLETO, 2005).

Sedimentos atuam como vetores que transferem nutrientes e poluentes dos

ecossistemas terrestre para os aquáticos. Uma vez presentes no ecossistema aquático, os

sedimentos passam a ter papel importante para a biota através do fornecimento de nutrientes e

energia. Além disso, os sedimentos também cumprem uma função na regulação da qualidade

da água por sua capacidade de reter e liberar poluentes (POLETO & MERTEN, 2006).

Além da conhecida toxicidade, outras propriedades dos metais são importantes para a

avaliação dos seus efeitos nos ecossistemas, como fatores de degradação e bioacumulação,

bem como a variação de sua biodisponibilidade em função das condições do meio

(CHRISTOFARO, 2009).

Nos ambientes aquáticos, geralmente a distribuição de metais nas fases sólida e aquosa

está em equilíbrio, com os principais teores, em geral concentrados nos sedimentos de fundo,

(AZEVEDO et al., 2012). Entretanto, os efeitos tóxicos dos metais pesados aos seres vivos

dependem destes estarem assimiláveis pelos organismos. Assim, a presença de elevados

teores totais de metais na água e/ou sedimentos não significa necessariamente que haverá

danos aos organismos vivos, mas certamente indicam a possibilidade de toxicidade do meio

(FORTIER, 2001).

13

Contudo, os estudos voltados à quantificação destes poluentes encontram limitações

quanto a valores e limites que representariam risco à saúde humana e à biota aquática. Neste

contexto, para que se consigam avaliar as concentrações de poluentes encontrados em uma

determinada área e, assim, classificá-las como elevadas ou não, podem ser utilizados valores

de referência. POLETO (2005) destaca, entretanto, que a utilização de valores de referência

que nem sempre representam a realidade local e podem levar a conclusões equivocadas.

Existem muitos reservatórios no Brasil que carecem de estudos, dentre eles está o

reservatório da barragem do Rio Lajeado Pardo, localizado na Linha Faguense, em Frederico

Westphalen, inserido na bacia hidrográfica do Rio da Várzea, a qual integra a região

hidrográfica do Rio Uruguai. Nesta barragem é realizada a captação de água pela Companhia

Riograndense de Saneamento (CORSAN), que abastece o município de Frederico Westphalen

e Caiçara. O volume de água necessário para abastecer a cidade é superior à vazão que o rio

apresenta, sendo necessária a transposição hídrica do Rio Fortaleza nos meses em que ocorre

o déficit hídrico.

A bacia apresenta intensa atividade agrícola, o que caracteriza a sua paisagem do

ponto de vista do uso e ocupação do solo. A paisagem da região se caracteriza pela atividade

agropastoril, que expõe o Latossolo Vermelho, originado pelo intemperismo dos derrames

basálticos (CPRM, 2008).

A concentração periódica de sedimentos acumulados no fundo do reservatório, leva à

preocupação sobre a perda da capacidade de armazenamento do mesmo, e sobre a qualidade

dos sedimentos nele depositados, que pode afetar negativamente o ecossistema,

artificialmente lêntico, o que inclui a qualidade das águas utilizadas para o abastecimento

público, assim como dificultar o processo de dragagem, disposição e tratamento desse

material, quando realizado.

14

2 OBJETIVO

2.1 Objetivos Gerais

O presente trabalho teve por objetivo avaliar a qualidade dos sedimentos de fundo do

reservatório do rio Lajeado Pardo, assim como a qualidade da água bruta afluente e a taxa de

sedimentação do rio, onde se localiza a captação de água para abastecimento público da

cidade de Frederico Westphalen (RS).

2.2 Objetivos Específicos

Para que o objetivo geral dessa pesquisa fosse alcançado, os seguintes objetivos

específicos foram cumpridos:

Identificar a área de contribuição hídrica do reservatório;

Caracterizar a qualidade das águas do lago onde ocorre a captação para abastecimento,

por meio de análises físico-químicas;

Caracterizar a qualidade do sedimento de fundo do lago, por meio de análises físico-

químicas;

Estimar a taxa de sedimentação do reservatório;

Comparar os resultados obtidos com a legislação vigente.

15

3 REFERENCIAL TEÓRICO

3.1 Bacia Hidrográfica como unidade de planejamento

Define-se bacia hidrográfica como um sistema físico, delimitado pelos pontos mais

altos do relevo, onde o volume de água precipitada (entrada) é drenada superficialmente por

um curso d’água principal até sua saída, no local mais baixo do relevo denominado exutório

(saída), incluindo como perdas intermediárias os volumes evaporados e os transpirados e

também os infiltrados profundamente (AGUIAR, 2011).

Por constituir um sistema natural bem delimitado geograficamente onde os recursos

naturais se integram, a bacia hidrográfica já é aceita mundialmente como uma unidade de

planejamento. Aliás, levando-se em conta que nenhuma área, por menor que seja, não faça

parte de uma bacia hidrográfica, e que ao tratar da problemática água, deve ser considerado

seu manejo e manutenção (SANTOS, 2004). Yassuda (1993) ressalta ainda a importância de

considerar-se uma análise integrada dos elementos dos meios biológico, físico e antrópico.

No Brasil, a Lei 9.433 de 8 de janeiro de 1997 que institui a Política Nacional de

Recursos Hídricos, determina a bacia hidrográfica como unidade territorial para

planejamentos (BRASIL, 1997).

Atualmente, de modo a facilitar uma abordagem sobre os recursos hídricos, adotam-se

como unidades físicas de reconhecimento, caracterização e avaliação, as bacias hidrográficas.

Observa-se que seu comportamento temporal ocorre por dois fatores, um de ordem natural,

responsáveis pela pré-disposição do meio à degradação ambiental, e o outro antrópico, onde o

funcionamento da bacia é influenciado pelas atividades humanas de forma direta ou indireta

(NASCIMENTO & VILLAÇA, 2008).

No que se refere à influência das atividades antrópicas, a expressão uso do solo é a

forma pela qual o solo está sendo utilizado pelo homem (ROSA, 2007). Segundo Guimarães

(2008), o levantamento de uso da terra consiste em mapear e avaliar de forma quali-

quantitativa tudo o que existe sobre a litosfera.

Dill (2002) salienta que o uso inadequado de solos agrícolas tem conduzido a

situações desastrosas de erosão do solo em áreas rurais, pois o arraste da camada superficial

do solo (mais fértil) provocada pelas chuvas, provoca danos ao local como o empobrecimento

16

do solo, assoreamento de cursos d’água, formação de valas e crateras nas fazendas, além de

levar para as águas dos rios resíduos de adubos e agroquímicos.

3.2 Processos erosivos de uma bacia hidrográfica

A produção de sedimento sucedida da área de drenagem de uma bacia hidrográfica,

conforme Carvalho et al. (2000), é originada pela erosão na bacia, no próprio leito e nas

margens, pelo escoamento da água da chuva que favorece o carreamento dos sedimentos, e

das características de transporte desse sedimento nos cursos d’água. Figueiredo (1989) ainda

acrescenta que o uso e manejo do solo estão diretamente relacionados com esta perda de solo

de uma bacia hidrográfica. Algumas pesquisas desenvolvidas na área como a de Ferreira et al.

(2005), Sobral et al. (2006), Silva e Mendonças (2007), Lucena et al. (2007) e Valério et al.

(2008) apresentam o aumento nos índices de aporte de sedimentos nos corpos hídricos como

consequência do mal planejamento do uso e ocupação do solo.

Segundo Carvalho et al. (2000) a precipitação; o tipo de solo e formação geológica; a

cobertura do solo; o uso do solo; a topografia (geomorfologia); a natureza da rede de

drenagem; o escoamento superficial; as características dos sedimentos; a hidráulica dos

canais, são os principais fatores que afetam a produção de sedimentos na área de drenagem.

Quando o aporte de sedimentos excede a capacidade de transporte, há a deposição

deste material em locais relativamente mais baixos, especialmente nas áreas de várzea, em

remansos e zonas de baixa velocidade (TUNDISI & TUNDISI, 2008).

O termo carga sólida de um curso de água se refere ao fenômeno qualitativo do

movimento, podendo ser em suspensão, de arrasto, em contato e saltante (CARVALHO et al.,

2000). O termo descarga sólida se refere à quantidade desse material sólido em movimento.

3.3 Assoreamento de reservatórios

O processo de assoreamento consiste na acumulação de sedimento em meio aquoso,

ocorrendo quando a força do agente transportador natural é contida pela força da gravidade ou

quando a supersaturação das águas permite a deposição (INFANTI & FORNASARI, 1998).

17

Sperling (1999) explica que o assoreamento de reservatórios é um fenômeno

ocasionado pelo intenso aporte de material mineral (principalmente areia, silte e argila). No

caso de lagos e represas, que apresentam um elevado tempo de residência da água, em

comparação com os rios, ocorre a deposição deste material na região de entrada dos

tributários.

A construção de um reservatório, normalmente modifica as condições naturais do

curso d’água reduzindo a velocidade do fluxo e provocando a deposição gradual dos

sedimentos nele carreados, ocasionando o assoreamento, o qual é responsável pela diminuição

da capacidade de armazenamento e vida útil dessas obras (CARVALHO et al., 2000).

Os sedimentos não se depositam uniformemente dentro de um reservatório (Figura 1):

a montante do lago ficam os depósitos de remanso (Backwater deposit); no interior do

reservatório formam-se os delta, depósito de margem (overbank) e depósito de leito (bottom-

set deposit). O delta se forma com sedimentos grossos, enquanto que os depósitos do interior,

com sedimentos mais finos (CARVALHO et al., 2000).

Figura 1 - Esquema de formação de depósitos de sedimentos nos reservatórios com indicando

dos principais problemas decorrentes

Fonte - Carvalho, 1994

18

3.4 Sedimentos como transportadores e armazenadores de poluentes

Para uma avaliação dos níveis de contaminação de um sistema aquático é importante

estudar os sedimentos, devido a capacidades que estes têm de transportar e armazenar

compostos poluentes, tais como metais (POLETO, 2008; LIMA et al., 2001).

Sedimentos e solos são conhecidos pela sua capacidade em remover/liberar íons por

meio de adsorção (transferência de íons da fase aquosa para a sólida) e desorção

(transferência de íons da fase sólida para a aquosa). Esta liberação ou fixação de elementos

nos sedimentos dependerá das características físico-químicas do sedimento, poluente e do

meio em que se encontram (POLETO & MERTEN, 2006).

As condições ambientais e físico-químicas, tais como: pH; potencial redox, ação

microbiana, presença de quelantes orgânicos, entre outras, são responsáveis pela permanência

ou não dos metais no sedimento, isto é, os componentes deste sedimento podem ser

redispostos à coluna d’água afetando a qualidade da água e originando bioacumulação e

transferência na cadeia trófica (FÖRSTNER et al., 1983; MOZETO, 1996; JESUS et al.,

2004). Aliás, podem também degradar-se ou reagir com outros, transformando-se em formas

solúveis ou potencialmente mais tóxicas (HOROWITZ, 1991).

Baird (2002) complementa dizendo que os poluentes metálicos podem estar nos

sedimentos adsorvidos à superfície de partículas (óxidos de Fe/Mn, argilas, substâncias

húmicas), como compostos inorgânicos (carbonatos, sulfetos) ou associados à matéria

orgânica (microrganismos, detritos, húmicos).

3.5 Metais

Os metais pesados são elementos químicos (inclui metais e alguns semi-metais) que

possuem densidade superior a 4g/cm³, relativamente estável e não degradável. São geralmente

tóxicos aos seres vivos, mesmo em baixas concentrações, sendo considerados poluentes

(GUEDES, 2011). Do ponto de vista químico, a denominação “metal pesado” não é muito

adequada, sendo mais frequentemente denominados como metais traço ou elementos traço,

devido as suas baixas concentrações no meio ambiente (POLETO & MERTEN, 2006).

19

Do ponto vista toxicológico podem-se classificar os metais em essenciais ou não

essenciais aos seres vivos. Sendo os essenciais encontrados como elementos-traços e

apresentam-se em equilíbrio. Dentre eles estão os micronutrientes essenciais às plantas (Cu,

Fe, Mn, Mo, Ni e Zn), às bactérias fixadoras de N (Co e Mo) e aos animais (Co, Cr, Cu, Fe,

Mn, Mo e Zn) (ABREU et al.,2002). Os metais não essenciais são aqueles elementos não

necessários para as atividades metabólicas normais e são tóxicos para célula, mesmo em

baixas concentrações. Os mais estudados são: o chumbo, o mercúrio, o cádmio e o arsênio.

Estas substâncias químicas (metais) originam-se de atividades antrópicas ou de

processos naturais (TUNDISI & TUNDISI, 2008).

A origem natural dos metais ocorre principalmente como componentes traços de

minerais detríticos (BELÓ, 2010). Segundo Arend (2010), o teor de determinado metal numa

determinada região depende da sua abundância nas rochas desta determinada região.

Dentre as principais origens antrópicas de metais no ambiente estão a agricultura, a

indústria, o setor urbano, a água de irrigação contaminada e a queima de biomassa, a

combustão a carvão e óleo, as emissões veiculares, a incineração de resíduos urbanos e

industriais e, principalmente a mineração, fundição e refinamento (PEREIRA, 2007).

ALLOWAY & AYRES (1997), destacam que uma das mais importantes fontes não

pontuais de poluição por metais é a agricultura, através de: Impurezas em fertilizantes (Cd,

Cr, Mo, Pb, U, V, Zn); Pesticidas (Cu, As, Hg, Mn); Preservativos de madeira (As, Cu, Cr);

Dejetos de produção intensiva de porcos e aves (Cu, As, Zn). Pinto (2005) cita ainda os

lixiviados dos resíduos de baterias (Pb, Zn, Cd, Ni), pigmentos e tintas (Pb, Cd, Zn), uso

médico (Cu, Zn,) e aditivos em combustíveis e lubrificantes (Pb).

Por exemplo, entre uma das muitas práticas do setores agrícola, pode ser destacada a

aplicação a longo prazo de lodo de esgoto em jardins e plantações, o que aumenta os níveis de

Cr, Ni, Cu, Zn, Hg e Pb (COTTA, 2003).

Entretanto, alguns metais encontrados no meio ambiente podem tem origem natural.

Conforme Tortora (2006), um dos elementos mais abundantes na crosta terrestre é o Fe, por

isso, pode-se encontrar seus compostos em todos os corpos hídricos, mesmo em

concentrações reduzidas. Outro elemento que também é comum de se encontrar nos

ambientes aquáticos é Zn.

Devido a sua importância toxicológica e ecológica, os metais que geralmente são

monitorados são: alumínio, cádmio, crômio, cobre, ferro, mercúrio, manganês, níquel,

chumbo e zinco. Incluem-se também arsênio e selênio (que não são estritamente metais), além

de outros metais tóxicos, como berílio, vanádio e molibdênio (TUNDISI & TUNDISI, 2008).

20

Hg, Cd, Pb, Au, Cu, Ni e Cr são os elementos-traço mais tóxicos para a maioria dos

organismos, incluindo o homem (FÖRSTNER & MÜLLER, 1974).

O monitoramento dos parâmetros físico-químicos da água, como temperatura, pH,

condutividade elétrica e potencial de oxirredução, são importantes subsídios para a

interpretação do equilíbrio termodinâmico dos metais pesados em meio hídrico (PEREIRA,

1995).

3.5.1 Metais naturais em solos

O material de origem é o principal fator que influencia a concentração natural de

metais no solo. No entanto, existem outros fatores como o teor e a composição da fração

argila, conteúdo de matéria orgânica e condições físico-químicas dos solos podem influenciar

sua concentração. Alguns trabalhos como o de Fadigas et al., (2002), Pelozato et al. (2011),

Biondi et al. (2011), Oliveira e Jucá (2004) e Oliveira e Costa (2004) mostram que em classes

distintas de solo que possuem o mesmo material de origem ocorre uma variabilidade nos

teores de metais.

O material de origem, predominante, dos solos no Sul do Brasil são as rochas

basálticas. Estes solos possuem elevadas concentrações de micronutrientes essenciais às

plantas na sua composição (BISSANI et al., 2008).

Dentre os diversos trabalhos realizados no país sobre o tema, citam-se os de Campos

et al. (2003 e 2005); Fadigas et al. (2002); Oliveira e Costa (2004) e Fernandes et al. (2007),

entretanto, poucos trazem valores de referência da concentração natural de metais em solos,

que possam ser utilizados de forma comparativa na caracterização e monitoramento da

concentração desses metais nos casos em que são introduzidos por atividades antrópicas.

Nos solos do mundo, as concentrações totais médias são: Cu (20 mg kg-1), Zn (10-300

mg kg-1), Ni (40 mg kg-1), Pb (10-150 mg kg-1), Cd (0,06 mg kg-1) e Cr (20-200 mg kg-1) (XIE

& LU, 2000). Fadigas et al. (2002), com a finalidade de caracterizar os teores naturais de

metais pesados em solo do Brasil, mostrou em seus estudos que, em geral, os valores estão

abaixo dos teores médios mundiais. Porém, os pesquisadores ressaltam que ainda é preciso

avaliar uma quantidade mais significativa dos solos brasileiros.

Em solos derivados do basalto, é comum encontrar concentrações elevadas de Cu (254

mg kg-1) e Zn (123 mg kg-1) (Oliveira & Costa, 2004). Santos Filho e Rocha (1982), também

21

encontraram valores maiores de teores de óxidos de Fe e Mn. Para Pérez et al. (1997), os

solos de origem basáltica apresentaram os maiores teores determinados de Fe, Mn, Cu, Zn, Pb

e Co (acima de 60 g/kg, 650 mg/kg, 100 mg/kg, 40 mg/kg, 10 mg/kg e 20 mg/kg,

respectivamente).

Por outro lado, Oliveira (2002) encontrou baixos teores de Cd (0,01 mg/kg) e Pb (0,5

mg/kg) biodisponíveis em Latossolo, que foi creditado à baixa mobilidade de Cd e Pb, devido

à elevação do pH do solo, concomitantemente a grande presença de óxidos de Fe e Al.

Com a finalidade de gerar valores guias da qualidade dos sedimentos, sugiram

modelos estatísticos que relacionavam as concentrações de metais com as frequências de

danos causados à comunidade aquática através de estudos em organismos-testes. Encontra-se

inserido nesse contexto o conceito de “efeitos limiares” estabelecidos pelo Conselho

Canadense do Ministério do Meio Ambiente onde emprega os valores de TEL (Threshold

Effect Level, ou seja, o nível limiar de efeitos adversos possíveis à comunidade biológica),

PEL (Probable Effect Level, ou seja, o nível de efeitos adversos prováveis à comunidade

biológica) e AET (Apparent Effects Threshold, ou seja, efeito limiar aparente à comunidade

biológica) (CCME, 1999). Esses valores foram obtidos através da análise de compilação de

dados de efeito e não-efeito para cada um dos elementos metálicos, de forma individual. As

concentrações abaixo do TEL são aquelas em que a frequência de efeitos adversos observados

foi rara. Concentrações acima do PEL, os efeitos adversos observados foi provável e os níveis

superiores a AET apresentaram resultados onde os impactos biológicos são sempre esperados

(BELÓ, 2008).

Utilizando de métodos semelhantes ao do Canadá, diversos órgãos ambientais de

países como Estados Unidos, China, Nova Zelândia, Austrália e Holanda estabeleceram seus

próprios valores guias (BELÓ, 2008).

No Brasil, o único documento legal referente à contaminação de metais pesados em

sedimentos é a Resolução do Conama 344/04, onde se encontram estabelecidas as diretrizes

gerais dos procedimentos mínimos para a avaliação do material a ser dragado em águas

jurisdicionais brasileiras (Brasil, 2004).

22

4 ÁREA DE ESTUDO

4.1 Localização da área de estudo

A área de desenvolvimento desta pesquisa é o reservatório da barragem do rio Lajeado

Pardo, localizado na Linha Faguense, em Frederico Westphalen, Rio Grande do Sul (Figura

1), que está inserido na bacia hidrográfica do Rio da Várzea, a qual integra a região

hidrográfica do Rio Uruguai. A barragem tem por objetivo principal viabilizar a captação de

água pela Companhia Riograndense de Saneamento (CORSAN), que abastece os municípios

de Frederico Westphalen e Caiçara.

O município de Frederico Westphalen depende da barragem, que acumula as águas do

rio Lajeado Pardo, para suprir as suas necessidades de abastecimento de água potável. A área

da bacia de contribuição do reservatório é de 23,9 km2 (Figura 2, Tabela 1), mas para o

monitoramento foi considerado uma área de 22,08 km² devido ao fato de não ser possível a

quantificação da descarga líquida e sólida do último córrego que chega ao reservatório pela

margem esquerda, pois o mesmo apresenta-se com turbulência e possui muitos obstáculos

(pedras) que inviabilizam a realização de seu monitoramento. As características fisiográficas

dessa bacia indicam comprimento do rio Lajeado Pardo de 6,2 km com declividade de 0,025

m/m e uma densidade de drenagem de 1,55 km/km2 (dados obtidos na escala 1:50.000,

BRASIL, 1979)

A bacia apresenta intensa atividade agrícola, o que caracteriza a sua paisagem do ponto

de vista do uso e ocupação do solo. A paisagem da região se caracteriza pela atividade

agropastoril, que expõe o Latossolo Vermelho, originado pelo intemperismo dos derrames

basálticos (CPRM, 2008). Em períodos de precipitação intensa é visível o escoamento

superficial de águas avermelhadas.

23

Figura 2 - Mapa temático da localização do reservatório do rio Lajeado Pardo e sua bacia de contribuição.

24

Tabela 1 - Características fisiográficas na bacia estudada

A (km²) P (km) Lp (km) Dd (km/km²) D (m/m)

23,915 20,557 6,160 1,55 0,025

Legenda: A (área de drenagem); P (perímetro); Lp (comprimento do leito principal); Dd

(densidade de drenagem); D (declividade média do leito principal);

Nos últimos anos, o reservatório teve a sua capacidade de armazenamento diminuída

em quase 70% devido à deposição de sedimentos. Este fato, agravado por períodos de seca

levou a Corsan a realizar durante o ano de 2011, a transposição diária de água de

aproximadamente 120 L.s-1, do Rio Fortaleza para o rio Lajeado Pardo (de acordo com

informações da CORSAN, obtidas junto à direção de Frederico Westphalen). Além da perda

da capacidade de armazenamento do reservatório, há a preocupação com a qualidade dos

sedimentos depositados no mesmo, que podem afetar negativamente a qualidade das águas

utilizadas para o abastecimento dos municípios, assim como dificultar o processo de

dragagem, disposição e tratamento desse material, quando realizado.

4.2 Geologia e Geomorfologia

O município de Frederico Westphalen está localizado na região do Noroeste do Rio

Grande do Sul, a uma latitude 27º21'33'' sul e a uma longitude 53º23'40'' oeste, estando a uma

altitude de 566 metros. Possui uma extensão territorial de 264,975 km², conforme o censo do

IBGE de 2010 (IBGE, 2011) a população do município é de 28.848 habitantes e densidade

demográfica de 108,87 hab/km².

Segundo Streck et al. (2008), a porção sudoeste do Rio Grande de Sul possui um

embasamento geológico regional do Planalto, formada por uma sucessão de pacotes de rochas

vulcânicas (basaltos e riolitos da Formação Serra Geral). Essas rochas se apresentam em um

relevo aproximadamente tabular, muito escavado pelos rios em alguns pontos formando

escarpas e vales profundos; a sequência de derrames é identificada na forma de patamares nas

encostas dos vales.

25

4.3 Uso da Terra

O solo da região de estudo é o Latossolo Vermelho Distroférricos pelo sistema

brasileiro de classificação de solos (IBGE, 2002; EMBRAPA, 2006; CPRM, 2008) e se

encontra coberto pela Floresta Subtropical Latifoliada, também denominada "Mata

Subtropical do Alto Uruguai", característica da região do Alto Uruguai (LEITE & KLEIN,

1990). No local aparece um extrato arbóreo superior, formado por árvores altas e emergentes,

na sua maioria decidual.

Quanto à cobertura vegetal, do ponto de vista do uso e ocupação do solo, o município

apresenta-se praticamente coberto por agricultura de verão (soja e milho) e de inverno (trigo e

aveia). Tendo um uso quase contínuo da terra nessas duas estações. Ou está cultivada ou está

sendo preparada para novas culturas (CUNHA et al., 2010).

Além disso, estas terras encontram-se quase que totalmente desmatadas, inclusive

quanto às matas ciliares, deixando os solos com pouca proteção. Como resultado, os rios

apresentam elevadas cargas de sedimentos, com problemas de assoreamento das calhas, e

mesmo nas obras hidráulicas existentes. Destaque também para a agropecuária,

principalmente a criação de gado bovino, suínos e aves (BRASIL, 2006).

4.4 Clima

A definição das condições climatéricas da área em questão está, a grosso modo,

relacionada com as condições registradas pelo Inmet (2012). A precipitação média anual da

região varia entre 1800 e 2100 mm (Bernardi et al., 2007) e segundo a classificação de

Köppen, o clima da região é do tipo Cfa, com temperatura média anual em torno de 18 ºC.

No mês de Junho de 2012, a precipitação foi de 126 mm (INMET, 2012), enquanto

durante o monitoramento, entre Junho de 2012 e Junho de 2013, a precipitação média foi 159

mm e a precipitação acumulada de 1948 mm.

Os dados foram coletados diretamente do site do Inmet Estação: Frederico

Westphalen-A854, Aberta em: 13/12/2007, com Latitude: -27.3956º, Longitude: -53.4294º e

Altitude: 490.00 m.

26

O balanço hídrico da área para o período estudado (jun/2012 a jul/2013) foi

desenvolvido com base no método Thornthwaite e Mather (1955), para sua elaboração, há

necessidade de se definir o armazenamento máximo no solo (CAD - Capacidade de Água

Disponível), e também de se utilizar dados normais de temperatura média mensal e de

precipitação total mensal. Neste trabalho foi adotado o valor de 100 mm para CAD, levando

em consideração o plantio de culturas perenes na região e os dados de temperatura e

precipitação foram obtidos através da estação meteorológica do Inmet (INMET, 2012). A

grande vantagem do método é que não são necessárias tabelas e o cálculo pode ser feito

usando o software Office Excel®.

No balanço hídrico (Figura 3 e Tabela A1, em Apêndice), percebe-se a irregularidade

das chuvas ao longo do ano hidrológico. As maiores precipitações ocorreram nos meses de

outubro de 2012 (318,5 mm) e dezembro de 2012 (265 mm), já as menores precipitações

ocorreram nos meses de agosto de 2012 (16,4 mm) e novembro de 2012 com (62 mm).

Também se analisou a Evapotranspiração Potencial (ETP) ou de referência e a

Evapotranspiração Real (ETR), as quais apresentaram os mesmos valores, com exceção do

meses de agosto e novembro de 2012 onde a potencial foi maior, indicando déficit hídrico

nesse mês. É possível também observar que os valores de ETR e ETP sofrem um aumento

regular durante do período de verão, o que pode ter relação com aumento da temperatura do ar

neste período.

Figura 3 - Balanço Hídrico Mensal realizado durante o monitoramento

Fonte: O autor.

0

50

100

150

200

250

300

350

mm

Balanço Hídrico Normal Mensal

Precipitação ETP ETR

27

5 MATERIAL E MÉTODOS

5.1 Amostragem

Os trabalhos de campo foram realizados entre os meses de junho de 2012 e julho de

2013.

Foi realizada no mês de Junho de 2012 a amostragem de solo, sedimentos e água, para

fins de caracterização inicial do sistema.

As coletas e preservação de amostras foram realizadas de acordo com as normas ISO

10381-2:2002 Soil Quality – Sampling – Part 2: Guidance on Sampling Techniques e ISO

10381-3:2001 Soil Quality – Sampling – Part 3: Guidance on Safety, tendo por objetivo a

detecção e a identificação de metais acima de determinadas concentrações e a caracterização

em laboratório das propriedades do solo, Guia nacional de coleta e preservação de amostras

(CETESB, 2011), que engloba dez capítulos onde estão especificados os procedimentos

detalhados para a coleta de amostras de água superficial, sedimento, comunidades aquáticas e

efluentes industriais, para as mais diversas variáveis, baseados em metodologias padronizadas

e de referência nacional e internacional e a NBR 9898 (BRASIL, 1987), que relata que a

amostragem de águas superficiais pode ser feita por coleta manual, respeitando os seguintes

procedimentos: com todos os cuidados de assepsia, remover a tampa do frasco juntamente

com o papel protetor; com uma das mãos segurar o frasco pela base, mergulhando-o

rapidamente com a boca para baixo, a cerca de 15 a 30 cm abaixo da superfície da água, para

evitar a introdução de contaminantes superficiais; direcionar o frasco de modo que a boca

fique em sentido contrário à corrente.

Para caracterizar a qualidade dos sedimentos de fundo do reservatório foram coletadas

06 (seis) amostras de sedimentos, 04 (quatro) do fundo do lago, 01 (uma) à montante do lago

e 01 (uma) à jusante da barragem (Tabela 2, Figura 4).

Além dos sedimentos de fundo dos corpos de água, foram coletadas também 2 amostras

de solo da margem direita e 2 amostras de solo da margem esquerda do lago (a distância de

aproximadamente 4 m do espelho de água). Este procedimento teve por objetivo caracterizar a

qualidade do material de arraste, proveniente de área de floresta, que possa contribuir para o

assoreamento do lago. As coletas de solo nas margens foram realizadas nas profundidades de

10 cm e 20 cm (Tabela 2, Figura 4).

28

Para a coleta dos solos foi utilizando um trado inox e pá, nos dois níveis de

profundidade referidos. As amostras foram armazenadas em sacos de plástico resistente,

negros, devidamente identificados, imediatamente acondicionados em recipiente térmico

refrigerado, de forma a evitar contaminação cruzada. A coleta dos sedimentos foi através do

auxílio de um balde com corda por arraste do balde no fundo do lago. As amostras foram

armazenadas em vidros, que foram ensacados com sacos de plástico resistente, negros,

devidamente identificados, imediatamente acondicionados em recipiente térmico refrigerado.

Para caracterização da qualidade da água do reservatório foram coletadas 07 (sete)

amostras de água, 03 (três) do reservatório, 02 (duas) no rio Lajeado Pardo à montante do

reservatório, 01 (uma) no rio Lajeado Pardo à jusante do reservatório e 01 (uma) no afluente

que desemboca na margem esquerda do reservatório (Tabela 2, Figura 4).

A água, após coletada, foi armazenada em vidros, devidamente identificados,

imediatamente acondicionados em recipiente térmico refrigerado, de forma a evitar

contaminação cruzada.

Tabela 2 – Localização dos pontos de amostragem de solos, sedimentos e água

Amostra Descrição do local

Solo das margens

FWS1/0.1 Solo coletado na margem esquerda da barragem em zona de floresta.

Profundidade de coleta: 0,1 m.

FWS1/0.2 Solo coletado na margem esquerda da barragem em zona de floresta.


FWS2/0.1 Solo coletado na margem direita da barragem em zona de floresta.


FWS2/0.2 Solo coletado na margem direita da barragem em zona de floresta.


Sedimento de fundo

FWSed 01 Sedimento de fundo do lago coletado na margem direta da barragem,

próximo à torre de captação de água.

FWSed 02 Sedimento de fundo do lago coletado na zona central do reservatório (na

torre de captação).

FWSed 03 Sedimento de fundo do lago coletado na zona central do eixo da

barragem.

FWSed 04 Sedimento de fundo do Rio Lajeado Pardo à jusante do eixo da barragem.

FWSed 05 Sedimento de fundo do lago coletado na margem esquerda da barragem.

FWSed 06 Sedimento de fundo do Rio Lajeado Pardo coletado à montante do

remanso do reservatório.

29

Continuação da Tabela 2

Água

FWAR1 Água do Rio Lajeado Pardo á montante do reservatório

FWAR2 Água do Rio Lajeado Pardo á montante do FWAR1

FWAR3 Último córrego que chega ao reservatório pela margem esquerda

FWAR4 Margem esquerda no início do reservatório, 50 m prox. ao FWAR3

FWAR5 Dentro da barragem, perto da torre de captação

FWAR6 Rio jusante do reservatório na margem esquerda; coletado da água que

verte por cima do eixo da barragem

FWAR7 Rio jusante do reservatório na margem direita; coletado da água que verte

por cima do eixo da barragem

30

Legenda: As amostras de água são representadas pela cor verde e as amostras de sedimento e solo pela cor vermelha

Figura 4 – Localização dos pontos de amostragem de solos, sedimentos e água

31

5.2 Determinações Analíticas

As determinações analíticas dos sedimentos e solos foram realizadas da seguinte forma:

a) análise granulométrica de material inorgânico (fração areia, silte e argila) pelo

Método da Pipeta proposto pelo EMBRAPA (1997, p.212), onde para determinação de areia

utilizou-se uma peneira número 270 (0,053 mm) e técnica de sedimentação, para as frações

silte e argila;

b) as determinações de elementos químicos presentes nos sedimentos e nos solos foram

realizadas por meio de um espectrômetro de fluorescência de raios-X por energia dispersiva,

do modelo Shimadzu EDX-720. As seguintes condições de operação do equipamento foram

selecionadas: tensão do tubo de 15 keV (Na a Sc) e 50 keV (Ti a U) com corrente no tubo de

184 e 25 μA, respectivamente; colimador de 10 mm; tempo real de integração de 200 s; tempo

morto do detector de 40 e 39%, sob vácuo e detector de Si(Li) refrigerado com nitrogênio

líquido.

Para as análises foram utilizadas aproximadamente 3 g de amostra (peso seco – a

amostra foi secada em estufa a 65ºC) acondicionadas sob um filme de Mylar® de 6 μm de

espessura, esticada no fundo de uma cela de polietileno com 32 mm de diâmetro externo e 23

mm de altura (WASTOWSKI et al., 2010). O delineamento experimental que foi utilizado foi

inteiramente casualizado (DIC) com três repetições;

c) caracterização físico-química, segundo ASTM D6232-08, 2008: análise de Potencial

Hidrogeniônico (pH)), medido com aparelho pHmetro T-1000 (marca: Tekna); e

Condutividade Elétrica (CE), medido com aparelho Conductivitymeter (marca: Bel

Engineering);

d) conteúdo de matéria orgânica foi determinado pelo método do peróxido de

hidrogênio, onde se detecta a oxidação do C com uma solução de peróxido de hidrogênio

(H2O2) e posterior determinação gravimétrica (BORTOLIN & CASSOL, 2010).

As determinações analíticas da água foram segundo “Standard Methods” (APHA,

2005):

a) análise de elementos inorgânicos: nitrato, nitrito, nitrogênio amoniacal, cálcio e magnésio,

cloretos;

b) caracterização físico-química: análise de Potencial Hidrogeniônico (pH), medido com

aparelho pHmetro T-1000 (marca: Tekna); e Condutividade Elétrica (CE), medido com

aparelho Conductivitymeter (marca: Bel Engineering), a Oxigênio Dissolvido (OD), medido

32

com Medidor de Oxigênio Dissolvido Digital Portátil, modelo MO-900 (marca: Instrutherm);

foi utilizado um Turbidímetro TB 100p (marca: MS Tecnopon); e para a determinação da

Temperatura, foi utilizado um termômetro de álcool.

5.3 Monitoramento da vazão do rio Lajeado Pardo

A área escolhida para medição de vazão e coleta de amostras de água bruta foi o trecho

retilíneo do rio, localizado a montante do remanso do reservatório (Figura 5).

Figura 5 - Local de coleta de amostras de água bruta e medição de vazão (Foto: 28 de

Jun/2012)

Fonte: O autor.

Após a escolha do trecho, foram fixadas estacas para demarcação das seções

transversais com linhas esticadas entre as duas margens para a seção superior e o mesmo

procedimento para a seção inferior conforme o esquema da Figura 6.

33

Figura 6 - Esquema da demarcação da área para o monitoramento

Fonte: EPA (1997)

O método utilizado para determinação da vazão durante a realização deste trabalho foi

o método do flutuador e seguiu metodologia experimental de acordo com Embrapa (2007),

que consiste em determinar a velocidade utilizando-se o objeto flutuante para o registro do

tempo de deslocamento entre a seção de montante e a seção de jusante. É um método muito

utilizado pela sua simplicidade, sobretudo, na ausência de equipamentos sofisticados que

apresentam custos elevados.

A velocidade superficial foi obtida mediante a relação espaço percorrido pelo

flutuador / tempo de percurso. O ensaio do flutuador foi repetido 09 (nove) vezes: 03 (três) na

margem direita, 03 (três) na margem esquerda e 03 (três) no eixo central, permitindo o cálculo

da velocidade média do curso de água.

A área foi determinada por meio de medição da largura do rio e do perfil de

profundidade do mesmo (com o auxílio de trena de carretel e Teodolito eletrônico (digital) –

Unidade leitura: 1” com mira de 4m de comprimento, tripé de alumínio e nível ótico), que

originam a velocidade média na vertical, os pontos foram transferidos para o software

AutoCad 2013® (Figura A1 em Apêndice). Utilizou-se este software para a visualização do

perfil da seção fluviométrica e o cálculo da área em função dos incrementos das alturas de

lâminas de água da seção transversal, obtidos durante o monitoramento hidrológico.

O valor estimado de velocidade média do rio, multiplicado pela área transversal

(calculada entre a superfície do nível d’água do rio e leito, atravessada pelo flutuador no eixo

34

de medição de velocidade) e multiplicado também pelo coeficiente ou fator de correção de 0,8

(para rios com fundo pedregoso, devido ao fato de a água se deslocar mais rápido na

superfície do que na porção do fundo do rio), permitiu calcular a vazão média instantânea do

curso de água. As vazões foram medidas com intervalos aproximados de 15 dias, durante um

ano hidrológico.

.

5.4 Monitoramento da qualidade da água bruta do rio Lajeado Pardo

O monitoramento da qualidade da água bruta foi realizado com intervalos aproximados

de 15 dias, em simultâneo com as medições de vazão e o monitoramento da concentração de

sedimentos em suspensão ao longo do ano hidrológico. As amostras coletadas foram

submetidas às seguintes análises laboratoriais segundo “Standard Methods” (APHA, 2005):

a) análise de Potencial Hidrogeniônico (pH), medido com aparelho pHmetro T-1000

(marca: Tekna); e Condutividade Elétrica (CE), medido com aparelho Conductivitymeter

(marca: Bel Engineering), para a turbidez, foi utilizado um Turbidímetro TB 100p (marca:

MS Tecnopon); e para a determinação da Temperatura, foi utilizado um termômetro de álcool.

b) As determinações de elementos químicos presentes nas aguas brutas foram realizadas

a partir da utilização de espectrômetro de fluorescência de raios-X por energia dispersiva, do

modelo Shimadzu EDX-720. As seguintes condições de operação do equipamento foram

selecionadas: tensão do tubo de 15 keV (Na a Sc) e 50 keV (Ti a U) com corrente no tubo de

184 e 25 μA, respectivamente; colimador de 10 mm; tempo real de integração de 200 s; tempo

morto do detector de 40 e 39%, sob pressão atmosfera e detector de Si(Li) refrigerado com

nitrogênio líquido.

Para as análises de água bruta foram utilizadas aproximadamente 100 mL de amostra,

concentradas em tubos de evaporação a uma temperatura de aproximadamente 65 °C em

Banho Maria, utilizando-se injeção de ar comprimido até 01 mL e completado com água

destilada até 2 mL (concentradas 50x), em sequência foram acondicionadas sob um filme de

Mylar® de 6 μm de espessura, esticada no fundo de uma cela de polietileno com 32 mm de

diâmetro externo e 23 mm de altura. O delineamento experimental que foi utilizado foi

inteiramente casualizado (DIC) com três repetições;

c) análise de Sólidos Totais (ST) e Sólidos Suspensos Totais (SST), onde para

determinação de ST, foi transferida a amostra para cadinhos previamente secos e pesados, e

35

colocados na estufa a 105ºC, para evaporar; esfriados no dessecador e pesados em balança

analítica. Este procedimento foi repetido até atingir um peso estável. Já para determinação de

SST as amostras foram filtradas em Filtro de Membrana Millipore tipo HA (porosidade de

0,45 µm) previamente secos e pesados. Os filtros contendo o material particulado foram

novamente secos em estufa a 105°C por no mínimo 1 hora, esfriados no dessecador e pesados

em balança analítica. Este procedimento foi repetido até atingir um peso estável (APHA,

1998).

36

6 RESULTADOS E DISCUSSÃO

6.1 Caracterização da qualidade dos sedimentos e solos na área de influência do

reservatório de abastecimento de água do rio Lajeado Pardo

A análise granulométrica das amostras de solos e de sedimentos (Tabela 3) indicou

predomínio de partículas grosseiras (aproximadamente 50% de fração areia) sobre as finas

(silte e argila) nas quatro amostras de solos estudadas (FWS1/0.1, FWS1/0.2, FWS2/0.1,

FWS2/0.2). As amostras de sedimentos, entretanto, apresentaram elevado percentual da

fração areia, principalmente à jusante do reservatório (FWSed 04, com 90,43%) e à montante

do remanso reservatório (FWSed, com 64,79%). Na zona central do reservatório houve

predomínio de silte (em média de 54%) e argila (em média de 29%).

Tabela 3 - Resultado da análise granulométrica das amostras

Amostra % Argila % Silte % Areia

FWS1/0.1 25,46 31,25 43,30

FWS1/0.2 28,70 32,13 39,17

FWS2/0.1 11,95 34,00 54,05

FWS2/0.2 15,05 37,35 47,60

FWSed 01 27,65 40,53 31,82

FWSed 02 30,06 67,70 2,24

FWSed 04 7,84 1,74 90,43

FWSed 06 18,23 16,98 64,79

Os resultados da caracterização físico-química das amostras analisadas indicaram pH

de caráter neutro (Tabela 4), CE entre 38,8 µS e 56,1 µS nos solos e valores entre 106,6 µS

(FWSed 01) e 435,0 µS (FWSed 05), nos sedimentos coletados no fundo do lago. A matéria

orgânica apresentou valores mais elevados nas amostras FWS1/0.2 (23,4 g kg-1) e FWSed 05

(36,7 g kg-1), enquanto que as amostras FWSed 04 e FWSed 06 apresentaram as menores

concentrações, da ordem de 3 g kg-1. Foram observados, no restante das amostras, valores

entre 7 e 10 g kg-1 (Tabela 4). Os sedimentos localizados próximo à margem esquerda do eixo

do lago (FWSed 05), apresentaram os maiores teores de MO (36,7 g.kg-1) e CE (435,5 µS). A

37

área se caracteriza pela baixa circulação de água, em relação à margem direita do lago, onde

está localizada a estação de recalque de água para a adutora.

Para a amostra FWSed 03, não foram realizados testes físico-químicos, apenas análise

de elementos químicos devido ao fato de não ter sido possível coletar uma quantidade de

amostra suficiente, em função da heterogeneidade na deposição e acúmulo dos sedimentos no

interior do reservatório.

Tabela 4 - Determinações analíticas físico-químicas realizadas em laboratório

Amostra pH T (ºC) CE (µS/cm²) MO (g kg-1)

FWS1/0.1 6,82 19 42,4 7,1

FWS1/0.2 6,21 19 38,8 23,4

FWS2/0.1 6,93 18 47,8 7,0

FWS2/0.2 6,90 18 56,1 7,5

FWSed 01 6,32 18 106,6 9,5

FWSed 02 7,32 18 143,3 8,2

FWSed 04 7,00 19 146,5 2,6

FWSed 05 7,12 19 435,0 36,7

FWSed 06 7,21 19 255,0 3,4

Nas análises de elementos inorgânicos nos sedimentos e nos solos através do

Espectrômetro de Fluorescência de Raios-X por Energia Dispersiva, pode-se verificar a

presença de 18 elementos químicos na forma de óxidos: alumínio (Al2O3), bário (BaO), cálcio

(CaO), cromo (Cr2O3), cobre (CuO), ferro (Fe2O3), potássio (K2O), manganês (MnO), nióbio

(NbO), fósforo (P2O5), enxofre (SO3), silício (SiO2), estrôncio (SrO), titânio (TiO2), vanádio

(V2O3), ítrio (Y2O3), zinco (ZnO) e zircônio (ZrO2) (Tabela 5 e 6).

Foram obtidos os seguintes valores médios dos elementos químicos analisados nos

solos de floresta, no entorno do lago: 150.023 (Al2O3), 276.026 (SiO2), 173.837 (Fe2O3),

11.997 (CaO), 28.013 (TiO2), 11.702 (SO3), 9.563 (P2O5), 3.956 (K2O), 3.856 (BaO), 3.320

(MnO), 1.405 (V2O3), 490 (ZrO2), 197 (ZnO), 96 (SrO), 144 (Cr2O3), 61 (Y2O3), 484 (CuO),

35 (NbO), em mg.kg-1.

38


X por energia dispersiva em amostras de solo e sedimentos (valores em mg.kg-1)

Amostra SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO TiO2 SO3 P2O5 K2O

FWS1/0,1 232476,5 162554,9 219196,1 10603,6 44178,9 15545,8 11907,6 2515,1

FWS1/0,2 337441,0 169574,8 219679,4 8252,5 42843,8 13326,5 11047,7 2364,0

FWS2/0,1 267863,5 131631,0 128604,7 15428,0 12138,8 8978,4 7911,4 5635,6

FWS2/0,2 266322,0 136332,8 127866,2 13704,1 12891,0 8955,5 7385,6 5310,9

FWSed 01 272506,5 128018,2 184296,9 8786,7 30105,4 10910,8 7970,0 2729,8

FWSed 02 299102,5 152460,2 174596,3 11378,1 22189,4 11076,6 8317,2 3545,5

FWSed 03 277995,8 145514,7 162943,0 7625,9 21531,1 6429,9 8774,2 8774,2

FWSed 04 245677,5 135166,2 225380,9 8781,6 35589,3 16660,2 10796,6 2356,2

FWSed 05 364795,1 174941,1 187095,1 10824,1 34616,8 16921,6 11160,0 3220,8

FWSed 06 289920,4 156244,7 183113,1 8042,7 35506,8 8434,2 12675,7 2487,8

LD* 7559,17 24304,69 52,90 744,38 164,88 1769,05 4144,39 941,97

*LD – Limite de detecção do aparelho


X por energia dispersiva em amostras de solo e sedimentos (valores em mg.kg-1).

Amostra V2O3 ZrO2 ZnO SrO Cr2O3 Y2O3 CuO NbO MnO BaO

FWS1/0.1 1846,7 619,7 242,3 78,2 182,9 69,9 539,9 36,2 4251,3 <LD

FWS1/0.2 1760,3 611,4 235,8 65,1 120,6 74,2 545,6 33,8 4539,6 <LD

FWS2/0.1 1048,5 412,8 145,7 122,8 137,8 50,1 <LD <LD 2116,9 3929,6

FWS2/0.2 964,0 314,2 163,4 118,8 136,0 49,4 367,0 <LD 2370,8 3783,0

FWSed 01 1917,5 529,1 219,9 84,9 106,0 78,2 476,0 41,0 2668,7 8971,4

FWSed 02 1448,5 525,7 226,2 90,8 130,2 83,6 495,8 66,7 3353,9 8039,8

FWSed 03 1619,4 506,4 244,9 57,6 102,7 74,4 444,3 <LD 2370,6 2586,9

FWSed 04 2063,9 354,8 156,8 60,9 249,6 54,7 464,7 <LD 3965,3 <LD

FWSed 05 1430,7 612,8 231,7 93,2 108,1 58,7 514,0 55,8 4388,4 <LD

FWSed 06 1820,7 339,5 188,5 47,9 132,0 49,2 453,4 35,5 3601,5 <LD

LD* 126,83 14,23 38,24 14,60 80,24 47,48 45,66 14,34 61,41 337,62

Legenda: *LD – Limite de detecção do aparelho e <LD - abaixo do limite de detecção.

Com base nos resultados obtidos, destaca-se o enriquecimento dos seguintes

elementos nas amostras de sedimento: silício (<364.795), alumínio (<174.941), ferro

(<225.381), enxofre (<16.922), fósforo (<12.676), potássio (<8.774), bário (<8.971), vanádio

(<2.064), cromo (<250), ítrio (<84) e nióbio (<67), em mg.kg-1.

39

Observa-se, entretanto, que os solos de floresta analisados também apresentaram

teores elevados de cromo (<183 mg.kg-1), cobre (<546 mg.kg-1) e zinco (<243 mg.kg-1),

quando comparados com os solos derivados de rochas ígneas extrusivas, predominantemente

básicas, amostrados em Santa Catarina (ao norte da área de estudo), onde HUGEN (2010),

constatou teores de cromo, cobre e zinco, obtidos com base na análise de 94 amostras de

solos, da ordem de 112, 111 e 61 mg.kg-1 respectivamente. Estas concentrações são inferiores

às médias observadas nos solos e sedimentos estudados na bacia. O mesmo se aplica em

relação aos teores encontrados nos solos de São Paulo, da ordem de 27, 21 e 31 mg. kg-1

respectivamente (CETESB, 2001), Espírito Santo, da ordem de 41, 5 e 26 mg.kg-1

respectivamente (PAYE, 2008) e Minas Gerais, da ordem de 162, 75 e 36 mg.kg-1

respectivamente (CAIRES, 2009).

Em relação à variação dos teores de elementos químicos em solos da bacia

hidrográfica do rio Lajeado Pardo, Wastowski et al. (2010) não observaram diferenças nas

concentrações médias dos elementos químicos analisados nos perfis avaliados de 0,0-0,1 e

0,1-0,2 m, porém os sistemas de uso e manejo do solo apresentaram variação nas

concentrações dos metais, sendo que Mata Nativa (fragmento de mata nativa, pertencente à

região fitoecológica da Floresta Estacional Decidual), apresentou os maiores teores de K e Ca

na camada de 0,0 a 0,1 m e os maiores teores de Cu (490 mg.kg-1), Mn (3410 mg.kg-1) e Zn

(200 mg.kg-1) na camada de 0,1 a 0,2 m. As análises realizadas na área indicam concordância

com estas observações, a exceção do Zn que apresentou alternância nas amostras FWS1 e

FWS2.

Os altos valores encontrados de ferro pode ter relação com o tipo de material de

origem do solo da região, Latossolo Vermelho. Os resultados de Fe das amostras de solos das

margens do lago indicaram valore entre 127.866 mg.kg-1 (FWS2) e 219.196 mg.kg-1 (FWS1).

Os resultados das análises dos sedimentos apresentaram concentrações de ferro semelhante à

observada na zona de floresta (amostras de solo FWS1), exceto FWSed 04 (local à jusante do

reservatório) que apresentou concentração ligeiramente superior (225.381 mg.kg-1).

Dentre os metais avaliados por Wastowski et al., (2010), em solos na mesma região, o

ferro apresentou as maiores concentrações no solo, em ambas as profundidades (161.320

mg.kg-1 na de 0,0 a 0,1 m e 166.190 mg.kg-1 na de 0,1 a 0,2 m), indicando a presença de

minerais ricos neste elemento na constituição do material de origem do solo.

A caracterização prévia da qualidade dos sedimentos é fundamental para a realização

da dragagem do reservatório. Nesse sentido, a Resolução do CONAMA 344/04 (BRASIL,

2004) estabelece as diretrizes gerais e os procedimentos mínimos para a avaliação do material

40

a ser dragado em águas jurisdicionais brasileiras. Segundo o Art. 3º dessa Resolução, “para

efeito de classificação do material a ser dragado, são definidos critérios de qualidade, a partir

de dois níveis: Nível 1 - limiar abaixo do qual se prevê baixa probabilidade de efeitos

adversos à biota” e “Nível 2 - limiar acima do qual se prevê um provável efeito adverso à

biota”. Observa-se que os teores de cobre estão acima dos valores indicados para Nível 1

(35,7 mg.kg-1) e Nível 2 (197 mg.kg-1), nas amostras de sedimentos e nos solos de floresta

localizados na margem do lago (FWS1). O mesmo ocorreu com os teores de cromo, todas as

amostras excederam os valores Nível 1 (37,3 mg.kg-1) e Nível 2 (90 mg.kg-1). No que se

refere aos teores de zinco, as amostra apresentaram valores superiores ao Nível 1 (123 mg.kg-

1) e inferiores ao Nível 2 (315 mg.kg-1).

No que se refere à legislação que dispõe sobre critérios e valores orientadores de

qualidade do solo quanto à presença de substâncias químicas e estabelece diretrizes para o

gerenciamento ambiental de áreas contaminadas por essas substâncias em decorrência de

atividades antrópicas, a Resolução do CONAMA 420/09 (BRASIL, 2009), todos os valores

de cobre e cromo estão acima do Limite de Prevenção (LP), que são respectivamente 60 e 75

mg.kg-1. Já os valores de zinco apresentam-se todos abaixo do LP (300 mg.kg-1). Quanto ao

bário, o FWS2-0.1, FWS2-0.2, FWSed 01, FWSed 02 e FWSed 03 apresentaram valores que

chegam a 60 vezes superior ao LP (150 mg.kg-1). Todas as amostras, com exceção da amostra

FWS2/0.2, apresentaram valores de vanádio acima do estabelecido para investigação de

possível contaminação industrial (1000 mg.kg-1). Os teores de vanádio apresentaram redução

nas amostras de solo mais profundas (0,20 m)

A legislação consultada especifica concentrações de referência para o cobre, cromo,

zinco, níquel e bário (BRASIL, 2004 e 2009), entretanto, não indicam teores de referência

para o alumínio, cálcio, ferro, potássio, manganês, nióbio, fósforo, enxofre, silício, estrôncio,

titânio, ítrio e zircônio. Estes elementos foram analisados com vista a caracterizar a sua

concentração natural (solo de floresta) e nos sedimentos do curso de água e reservatório do rio

Lajeado Pardo.

6.2 Caracterização da qualidade água do reservatório e do Rio Lajeado Pardo

As análises da caracterização da qualidade das águas (Tabela 7) indicam a presença de

nitrogênio, na forma de nitrito, nitrato ou amônio, em concentrações superiores aos padrões

41

de qualidade da água recomendados pela Resolução CONAMA para águas doces de Classe I

e II, de 1, 10 e 2 mg.dm-3, respectivamente (BRASIL, 2005). O parâmetros OD, Turbidez, pH

e os cloretos se encontram dentro dos valores recomendados para Classe I e II. As águas

podem ser classificadas em águas moles (dureza inferior a 50 mg.dm-3) a águas com dureza

moderada (50 e 150 mg.dm-3 CaC03-).

Caso fossem comparados aos padrões de qualidade da água recomendados pela

Resolução CONAMA para águas doces de Classe I (BRASIL, 2005), o valor de turbidez da

amostra FWAR3, estaria acima do valor permitido (40NTU).

A amostra FWAR2, coletada no rio Pardo, foi a única amostra que não excedeu

nenhum parâmetro de qualidade recomendado pelo CONAMA 357/05 (BRASIL, 2005).

Tabela 7 - Resultados obtidos nas determinações analíticas realizadas nas amostras de água.

Amostra OD* pH CE

(µS/cm²)

T

(ºC) Dureza*

Turbidez

(NTU) Cloretos* NO2

-* NO3-* NH4

+*

FWAR1 9.6 7.38 69.2 15 34.93 20.0 10.53 0.56 26.56¹,² 0.87

FWAR2 9.2 7.48 72.5 16 44.65 19.4 11.23 0.58 5.62 1.75

FWAR3 9.2 7.52 129.1 16 56.3 82.0² 18.25 1.38¹,² 4.05 1.40

FWAR4 8.5 7.43 68.9 16 44.65 19.8 13.33 0.59 21.11¹,² 0.87

FWAR5 9.6 7.49 66.2 16 26.22 19.9 11.91 0.53 5.67 5.07¹,²

FWAR6 8.8 7.52 65.4 16 36.89 19.8 11.23 0.56 7.19 5.25¹,²

FWAR7 8.7 7.49 68.1 16 37.83 21.0 13.33 0.57 23.46¹,² 2.1

* Valores em mg.dm-3

¹Valores excedentes ao CONAMA 357/05 para Águas Doces de Classe II (BRASIL, 2005).

²Valores excedentes ao CONAMA 357/05 para Águas Doces de Classe I (BRASIL, 2005).

Segundo Foster & Hirata (1993), águas que apresentam concentrações inferiores aos

padrões de qualidade da água recomendados pela Resolução CONAMA, também merecem

atenção, pois, concentrações superiores a 3,0 mg.dm-3 de NO3 são indicativas de

contaminação, devido às atividades antropogênicas. Neste sentido, todas as amostras

apresentaram concentrações médias de nitrato indicativas de contaminação.

6.3 Monitoramento da qualidade da água bruta do rio Lajeado Pardo

42

6.3.1 Qualidade físico-química da água bruta do Rio Lajeado Pardo

Os resultados da caracterização físico-química das amostras de água bruta coletadas

durante o monitoramento (Tabela 8) indicaram pH de caráter neutro, CE entre 79,1 µS e 94,2

µS. Quanto a turbidez, apenas a amostra coletada em 06/Jul/12 apresentou valor acima do

permitido na Resolução CONAMA 357 para águas doces de Classe I (40NTU) e Classe II

(100NTU) (BRASIL, 2005). Sendo que esta foi a única amostra coletada durante um evento

de precipitação.

Tabela 8 - Resultados da caracterização físico-química das amostras de água bruta coletadas

durante o monitoramento

Data n°amostra CE (µS) pH médio T (°C) Turbidez (NTU)

28/06/2012 1 91,6 7,53 16,0 4,7

06/07/2012 2 83,8 7,30 18,0 303,0

18/07/2012 3 80,6 7,03 12,5 4,5

01/08/2012 4 79,5 7,51 21,0 10,6

14/08/2012 5 83,4 7,51 19,4 10,6

29/08/2012 6 80,3 7,59 18,0 2,4

11/09/2012 7 85,9 7,67 19,0 4,3

28/09/2012 8 86,4 7,19 19,0 5,2

09/10/2012 9 81,9 7,22 19,0 4,3

24/10/2012 10 79,9 7,32 20,0 15,5

09/11/2012 11 80,1 7,54 18,0 4,1

22/11/2012 12 80,6 7,66 18,0 8,9

02/12/2012 13 88,8 7,46 19,0 3,7

17/12/2012 14 93,1 7,89 18,0 11,4

03/01/2013 15 90,5 7,61 18,0 11,5

15/01/2013 16 84,9 7,77 24,0 9,2

28/01/2013 17 87,4 7,53 20,0 11,6

15/02/2013 18 93,5 6,90 22,0 9,0

01/03/2013 19 94,2 7,81 20,0 10,4

15/03/2013 20 88,6 7,70 19,0 12,8

27/03/2013 21 86,4 7,70 19,8 11,3

08/04/2013 22 88,6 7,71 24,0 12,6

23/04/2013 23 79,1 7,44 18,0 5,3

07/05/2013 24 80,8 7,72 20,0 9,8

21/05/2013 25 88,4 7,68 20,0 12,3

04/06/2013 26 86,6 7,86 18,5 20,0

18/06/2013 27 84,0 7,74 19,7 11,4

02/07/2013 28 80,7 7,68 17,0 12,4

16/07/2013 29 80,7 7,59 18,0 10,7

43

6.3.2 Sólidos totais e sólidos suspensos totais

Os resultados da análise de Sólido Total (ST) estão expressos na Figura 7 e Tabela A2,

em Apêndice, com exceção do valor obtido durante um evento de precipitação (06 de julho de

2012) que apresentou valor de 500 mg.dm-3 de ST para uma vazão (Q) de 7,38 m³/s,

indicando uma taxa elevada de sedimentos carregados durante um evento de maior

precipitação.

O mês de agosto de 2012 ocorreu grande arraste de material suspenso total (ST)

mesmo com descarga líquida baixa. Apesar desse também ter sido o mês com menor

precipitação (Figura 9), algumas coletas foram realizadas em dias posteriores a evento

pluviométrico. O segundo maior valor encontrado de ST foi em março de 2013 e os menores

valores foram em novembro de 2012 e julho de 2013.

Figura 7 - Gráfico com os resultados de Sólidos Totais (ST) das amostras de água bruta

coletada durante o monitoramento

Quanto aos resultados de Sólidos Suspenso Totais (SST), encontram-se expressos na

Figura 8 e Tabela A3, em Apêndice, com exceção do valor obtido em 06 de julho de 2012, de

280 mg.dm-3 de SST e uma vazão (Q) de 7,38 m³/s, observado durante um evento de

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,930

60

90

120

150

180

210

240

270

300

Q r

io (

m³/

s)

ST

(m

g/L

)

Q rio (m³/s) ST (mg/L)

44

precipitação que apresentou valor, indicando que o carregamento de sedimentos em suspensão

também aumenta com o aumento da precipitação.

Os maiores valores de SST foram registrados em março de 2013, seguido por

novembro de 2012, mais uma vez o caso de ocorrer medições em dias posteriores à

precipitação de um mês seco (Figura 9). Os menores foram entre setembro e outubro 2012 e

maio junho 2013.

Figura 8 - Gráfico dos resultados de Sólido Suspenso Total (SST) das amostras de água bruta

coletada durante o monitoramento

Não se constatou uma correlação direta entre os parâmetros Q vs.ST e nem entre Q vs

SST, isto se deve ao fato do sistema apresentar um tempo de resposta curto, onde se verifica a

necessidade de realizar medições durante os eventos de precipitações para poder estimar o

verdadeira descarga sólida do Rio Lajeado Pardo, a qual não foi possível devido à dificuldade

do acesso ao local.

Na Figura 9, ilustram-se as vazões em relação às precipitações ocorridas durante o

período de monitoramento do Rio Lajeado Pardo.

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,90

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Q (

m³/

s)

SS

T (

mg/L

)

Q rio (m³/s) SST (mg/L)

45

Figura 9- Comparação dos dias de monitoramento da vazão com as precipitações

6.3.3 Taxa de sedimentação

A descarga sólida total foi realizada pelo método simplificado de Colby (1957), de

acordo com o sistema métrico proposto por Carvalho (1981, 1994). Este método foi utilizado

face à sua simplicidade e ao uso de poucos dados.

Os valores de descarga sólida em suspensão foram obtidos com o uso da Equação 1:

QSS = 0,0864*Q *C (1)

Onde:

QSS - é a descarga sólida em t/dia;

Q - é a descarga líquida m³/s;

C - é a concentração de sólido em mg.dm-3 (mg/L).

Para se estimar a taxa de sedimentação foi utilizada a descarga de sedimentos no caso

extremo observado durante o monitoramento do Rio Lajeado Pardo (RS), ou seja, dia 06 de

Julho de 2012, onde se obteve uma vazão Q = 7,38 m³/s, concentração de sólido total de 520

mg.dm-3 e sólidos suspenso de 280 mg.dm-3.

A descarga sólida encontrada foi de 331,57 ton/dia de sólidos totais, dos quais 178,54

ton/dia eram sólidos suspensos na bacia.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1000

1

2

3

4

5

6

7

8Q

(m

³/s)

Pre

cip

itaçã

o (

mm

)

Q rio (m³/s) Precipitação (mm)

46

Considerando a área da bacia de 22,08 km², estimou-se a descarga sólida por km² de

sólidos totais e sólidos suspenso em 15,02 ton/dia/km2 e 8,09 ton/dia/km2, respectivamente.

6.3.4 Metais na água bruta

Nas análises de elementos inorgânicos na água bruta através do Espectrômetro de

Fluorescência de Raios-X por Energia Dispersiva, pode-se verificar a presença de 11

elementos químicos na forma de óxidos: bário (BaO), cálcio (CaO), cobre (CuO), ferro

(Fe2O3), potássio (K2O), manganês (MnO), fósforo (P2O5), enxofre (SO3), silício (SiO2),

titânio (TiO2) e zinco (ZnO) (Tabela A3, em Apêndice). Destes elementos verificou-se que

cinco (Ba, K, Mn, Ti e Zn) apresentaram-se apenas na amostra do dia 28/06/2012, que foi a

única amostra coletada durante um evento de precipitação.

Das 29 amostras analisadas 11 não detectaram Fe (Figura 10), na demais amostras os

valores ficara entre 7,075 mg.dm-3 e 0,406 mg.dm-3, com exceção da amostra do dia 06/07/12

que apresentou uma concentração de 271,214 mg.dm-3 de Fe, como este valor foi discrepante

em relação aos demais, foi desconsiderado na elaboração do gráfico, melhorando assim a

visualização dos demais valores.

Apesar de não ser tóxico, o ferro causa diversos problemas para o abastecimento

público de água, principalmente no que diz respeito a cor e sabor à água, provocando manchas

em roupas e utensílios sanitários (CETESB, 2009). Por isso, estabeleceu-se uma concentração

limite de 0,3 mg.dm-3 pela Portaria 2914/2011 do Ministério da Saúde. É também padrão de

emissão de esgotos e de classificação das águas naturais CONAMA 357/2005. Ao comparar

com este limite, observa-se na Figura 8 que todas as 18 amostras estão acima do permitido.

Para as Diretrizes de Qualidade da Água para a Proteção de Vida Aquática pela legislação

canadense (Canadian Council of Ministers of the Environment) o valor de ferro também é de

0,3 mg.dm-3 (CCME, 1999). Já conforme as Diretrizes de Qualidade da Água para a Proteção

da Agricultura – Irrigação e Pecuária pela legislação canadense (Canadian Council of

Ministers of the Environment), as concentrações limites são 5 mg.dm-3 para a irrigação

(CCME, 1999).

Nas águas superficiais, o nível de ferro aumenta nas estações chuvosas devido ao

carreamento de solos e a ocorrência de processos de erosão das margens.

47

Figura 10 - Gráfico com a concentração de ferro encontrada nas amostras de água bruta

coletadas entre Jun/12 e Jul./13, no Rio Lajeado Pardo (RS)

Estudos indicam que uma concentração de 20 mg.dm-3 de cobre ou um teor total de 100

mg.dm-3 por dia na água é capaz de produzir intoxicações no homem, com lesões no fígado.

Concentrações acima de 2,5 mg.dm-3 transmitem sabor amargo à água; acima de 1 mg.dm-3

produz coloração em louças e sanitários (CETESB, 2009). Beux et al. (2011) encontrou

valores inferiores de Cu (0,07 mg.dm-3) nas amostras de água da área de influência da UHE

Passo Fundo (RS).

Todas as amostras apresentaram valores de Cu abaixo do valor máximo permitido pela

Portaria 2914/2011 do Ministério da Saúde (2,0 mg.dm-3) (Figura 11) (BRASIL, 2011).

Também está abaixo do valor de 1,0 mg.dm-3 indicado pelo Water Quality Criteria (EPA,

1972). O CONAMA 357/2005 estabelece apenas o valor de cobre dissolvido em 0,009.

0

1

2

3

4

5

6

7

8C

on

cen

traçã

o (

mg.d

m-3

)

Fe (mg/L) CONAMA 357/05

48

Figura 11 – Concentrações de cobre em amostras de água bruta coletadas entre Jun/12 e

Jul./13, no Rio Lajeado Pardo (RS)

As principais fontes de P em águas naturais são devidas principalmente às descargas

de esgotos sanitários. As águas drenadas em áreas agrícolas e urbanas também podem

provocar a presença excessiva de fósforo em águas naturais (CETESB, 2009).

Todas as amostras apresentaram valor de fosforo (P) muito acima do recomendado

pelo CONAMA 357/2005 de 0,1 mg.dm-3 (Figura 12).

Figura 12 - Concentração de fosforo encontrada nas amostras de água bruta coletadas entre

Jun/12 e Jul./13, no Rio Lajeado Pardo (RS)

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

2,2

Con

cen

traçã

o (

mg.d

m-3

)

Cu (mg.dm-3) Portaria 2914/2011

0

5

10

15

20

25

30

35

Con

cen

traçã

o (

mg

.dm

-3 )

P (mg.dm-3)

49

Os resultados das concentrações médias de Ba, Mn, K e Zn foram encontrados em

uma única amostra coletada durante um evento de precipitação (Tabela 9). A concentração de

Ba encontrada foi de 19,95 mg.dm-3, que é 28 vezes superior aos 0,7 mg.dm-3 indicado pelo

CONAMA 357/2005 (BRASIL, 2005) e pelo padrão de potabilidade Portaria 2914/2011

(BRASIL, 2004), do Ministério da Saúde. O mesmo ocorre em relação ao Mn (9,011 mg.dm-

3) que é 90 vezes superior ao permitido por ambas legislações (0,1 mg.dm-3) e para o Zn

(0,401 mg.dm-3) onde o permitido é de 0,18 mg.dm-3 pelo CONAMA 357/2005 (BRASIL,

2005) e 5 mg.dm-3 pela Portaria 2914/2011 do Ministério da Saúde (BRASIL, 2004).

Resultados analíticos das amostras de metais em água da área de influência da UHE Passo

Fundo apresentaram valores inferiores de Zn (0,10 mg.dm-3) (BEUX et al, 2011).

Tabela 9 - Resultados das concentrações médias de Ba, Mn, K e Zn em água bruta do Rio

Lajeado Pardo

Data Ba (mg.dm-3) Mn (mg.dm-3) K (mg.dm-3) Zn (mg.dm-3)

06/07/2012 19,95 9,01 8,61 0,40

Para as Diretrizes de Qualidade da Água para a Proteção de Vida Aquática pela

legislação canadense o valor máximo de Zn indicado é de 0,03 mg.dm-3 (CCME, 1999). As

Diretrizes de Qualidade da Água para a Proteção da Agricultura – Irrigação e Pecuária pela

legislação canadense indicam concentrações limites de Zn de 50 mg.dm-3 para pecuária e de

Mn de 0,2 mg.dm-3 para irrigação (CCME, 1999).

Segundo a CETESB (2009) o Ba não é um elemento essencial ao homem e em

elevadas concentrações causa efeitos no coração, no sistema nervoso, constrição dos vasos

sanguíneos, elevando a pressão arterial. Não possui efeito cumulativo, sendo que a dose fatal

para o homem é considerada de 550 a 600 mg. A morte pode ocorrer em poucas horas ou dias

dependendo da dose e da solubilidade do sal de bário.

Potássio é encontrado em baixas concentrações nas águas naturais, já que rochas que

contenham potássio são relativamente resistentes às ações do tempo. Entretanto, sais de

potássio são largamente usados na indústria e em fertilizantes para agricultura, entrando nas

águas doces através das descargas industriais e lixiviação das terras agrícolas (CETESB,

2009).

50

A legislação consultada (BRASIL 2005, 2011) não indica teores de referência para

cálcio, potássio, enxofre, silício e titânio.

Das 29 amostras apenas duas, coletadas em jul/12 e jan/13, não detectaram enxofre

(Figura 13). Foram encontrados valores de enxofre (S) entre 14,5 e 24 mg.dm-3.

Figura 13 - Concentração de enxofre em amostras de água bruta coletadas no Rio Lajeado

Pardo

Todas as amostras apresentaram cálcio (Ca) (Figura 14), os teores variaram entre 65,6

mg.dm-3, na amostra coletada em 02/07/13 e 13 mg.dm-3 na amostra coletada em 28/09/12.

Para as Diretrizes de Qualidade da Água para a Proteção da Agricultura – Irrigação e Pecuária

pela legislação canadense as concentrações limites são 1000 mg.dm-3 para a irrigação

(CCME, 1999).

0

5

10

15

20

25

Con

cen

traçã

o (

mg.d

m-3

)

S (mg.dm-3)

51

Figura 14- Concentração de cálcio em amostras de água bruta coletadas no Rio Lajeado Pardo

Das 29 amostras apenas 06 amostras apresentaram Silício (Si) (Figura 15). Foram

encontrados valores de Si entre 21,1 e 268,1 mg.dm-3.

Figura 15 - Concentração de silício em amostras de água bruta coletadas no Rio Lajeado

Pardo

0

10

20

30

40

50

60

70

Con

cen

traçã

o (

mg.d

m-3

)

Ca (mg.dm-3)

0

50

100

150

200

250

300

Con

cen

traçã

o (

mg.d

m-3

)

Si (mg.dm-3)

52

7 CONCLUSÃO

Quanto à caracterização da qualidade da água, o reservatório apresentou indicativo de

influência de atividades antrópicas, no que se refere às elevadas concentrações de nitrogênio,

tanto na forma de nitrito (1,38 mg.dm-3), nitrato (26, 56 mg.dm-3) e amônia (5,25 mg.dm-3).

As análises dos elementos químicos dos solos (em zona de floresta) e sedimentos

(depositados no reservatório e no rio Lajeado Pardo/RS) indicaram concentrações elevadas de

metais como bário (<8.971 mg.kg-1), vanádio (<2.064 mg.kg-1), cromo (<249 mg.kg-1),

cobre (<545 mg.kg-1) e zinco (<245 mg.kg-1). Entretanto, os teores elevados de cromo (<183

mg.kg-1), cobre (<545 mg.kg-1), zinco (<244 mg.kg-1) e vanádio (<1.847 mg.kg-1) também

foram observados em solos de floresta marginal ao reservatório, indicando que a presença dos

mesmos pode estar associada ao processo de intemperismo natural dos derrames basálticos na

região.

Segundo a classificação de contaminantes em sedimento de água doce, todas as

amostras de sedimentos apresentam concentrações de cobre e cromo superiores ao nível de

efeitos adversos prováveis à comunidade biológica (PEL). Segundo a classificação de

material a ser dragado, o cobre encontra-se em concentrações superiores à indicada como

limite, acima do qual se prevê um provável efeito adverso à biota.

A análise granulométrica dos sedimentos permitiu observar que no reservatório há

predomínio de sedimentos siltico-argilosos acumulados, principalmente, na margem direita do

lago.

Nas análises de elementos inorgânicos na água bruta coletada durante o

monitoramento pode-se verificar valores de ferro (<7,1 mg.dm-3), fósforo (<31,5 mg.dm-3),

bário (19,95 mg.dm-3), manganês (9,011 mg.dm-3) e zinco (0,401 mg.dm-3) acima do

permitido pelo CONAMA 357/2005, já cobre (<1,0 mg.dm-3) apresentou-se abaixo do valor

máximo permitido por esta resolução.

Observou-se que os elementos Ba, Mn, K e Zn foram encontrados apenas na amostra

coletada durante um evento de precipitação e que o nível de ferro aumenta nas estações

chuvosas (chegando a 271,214 mg.dm-3) devido ao carreamento de solos e a ocorrência de

processos de erosão das margens.

A taxa de sedimentação foi estimada a partir da descarga de sedimentos no caso

extremo observado durante o monitoramento do Rio Lajeado Pardo (06/07/2012) e

53

considerando a área da bacia de 22, 08 km². Obteve-se o valor de 18,76 ton/dia/km2 de sólidos

totais, dos quais 10,10 ton/dia/km2 eram sólidos suspensos.

54

8 RECOMENDAÇÕES

Levando em consideração os resultados obtidos, algumas recomendado podem ser

feitas para a continuidade dessa linha de pesquisa:

Continuidade do monitoramento da descarga sólida e líquida na mesma área

em estudo, com coletas de informações em períodos de tempo mais curto, para que se tenha

uma melhor representatividade da carga de sedimentos proveniente da bacia de contribuição;

Implantação de estação hidrossedimentológica completa a montante do

reservatório para obtenção de dados de vazão e turbidez em intervalos temporais pequenos,

não maiores que uma hora, pois dados obtidos em intervalos maiores podem esconder

variações e comportamentos significativos, além de ocasionarem erros de estimativa e

conclusões equivocadas;

Formação de uma base de dados que unifique os dados meteorológicos, da

água da superfície, e da água subterrânea da bacia estudada;

Identificar as atividades antrópicas, de uso e ocupação dos solos, que se

desenvolvem na bacia de contribuição;

Identificar e localizar as atividades de degradação do meio ambiente na bacia

de contribuição do reservatório, de forma a orientar quanto a práticas de uso do solo;

Ampliar o número de parâmetros avaliados, incluindo, entre outros,

contaminantes orgânicos.

55

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62

APÊNDICE A

Figura A1 - Área transversal obtida em cada medição de vazão, em ordem cronológica

63

Tabela A1 - Valores utilizados para a elaboração do gráfico do balanço hídrico

MÊS Precipitação (mm) ETP (mm) ETR(mm)

jul-12 210,6 38,9 38,9

ago-12 16,4 76,1 58,5

set-12 98,6 70,0 70,0

out-12 318,5 75,7 75,7

nov-12 62,0 91,8 86,9

dez-12 265,0 98,4 98,4

jan-13 105,6 89,4 89,4

fev-13 173,0 81,7 81,7

mar-13 231,8 75,0 75,0

abr-13 165,6 68,6 68,6

mai-13 109,0 53,7 53,7

jun-13 191,4 44,7 44,7

Tabela A2 – Resultados de ST e ST encontrados nas análises de água buta do rio Lajeado

Pardo

Data n° amostra ST (mg.dm-3) SST (mg.dm-3)

28/06/2012 1 100 4,04

06/07/2012 2 520 280

18/07/2012 3 160 1,97

01/08/2012 4 170 2,68

14/08/2012 5 260 2,81

29/08/2012 6 240 2,9

11/09/2012 7 114 0,59

28/09/2012 8 88 0,12

09/10/2012 9 88 1,18

24/10/2012 10 132 1,78

09/11/2012 11 58 4,01

22/11/2012 12 132 5,08

02/12/2012 13 108 4,1

17/12/2012 14 138 2,89

03/01/2013 15 98 2,54

15/01/2013 16 122 1,11

28/01/2013 17 120 0,98

15/02/2013 18 106 1,18

01/03/2013 19 188 2,26

15/03/2013 20 212 7,44

27/03/2013 21 100 4,67

08/04/2013 22 118 4,5

23/04/2013 23 96 2,57

07/05/2013 24 91,43 2,42

21/05/2013 25 87,14 0,23

04/06/2013 26 92,86 0,49

18/06/2013 27 64,29 0,92

02/07/2013 28 87,14 1,47

16/07/2013 29 72,86 0,79

64

Tabela A3 – Resultado das analise de metais na água bruta do rio Lajeado Pardo

Data Valores SiO2 CuO Fe2O3 CaO SO3 P2O5 TiO2 BaO MnO K2O ZnO

(mg.dm-3)

28/06/2012

Máximo <LD 0,568 0,436 23,692 20,568 24,122 <LD <LD <LD <LD <LD

Médio <LD 0,553 0,406 20,096 22,799 22,861 <LD <LD <LD <LD <LD

Mínimo <LD 0,534 0,366 15,348 25,002 21,254 <LD <LD <LD <LD <LD

06/07/2012

Máximo 318,286 1,009 330,800 36,709 <LD 25,534 422,209 13,029 8,355 7,342 0,368

Médio 268,074 0,939 271,214 31,925 <LD 24,152 178,614 19,950 9,011 8,611 0,401

Mínimo 233,012 0,869 220,778 28,307 <LD 22,449 63,272 28,913 9,692 10,683 0,434

18/07/2012

Máximo <LD 0,519 <LD 26,572 22,195 21,764 <LD <LD <LD <LD <LD

Médio <LD 0,500 <LD 24,597 19,925 20,198 <LD <LD <LD <LD <LD

Mínimo <LD 0,467 <LD 21,376 16,010 18,564 <LD <LD <LD <LD <LD

01/08/2012




14/08/2012




29/08/2012




11/09/2012




28/09/2012




09/10/2012




24/10/2012




09/11/2012




65

Continuação da Tabela A3

22/11/2012

Máximo 21,272 0,471 1,672 39,932 17,232 21,643 <LD <LD <LD <LD <LD

Médio 21,107 0,457 1,277 26,100 14,489 20,501 <LD <LD <LD <LD <LD

Mínimo 20,941 0,436 0,883 16,028 11,613 19,053 <LD <LD <LD <LD <LD

02/12/2012




17/12/2012




03/01/2013




15/01/2013

Máximo <LD 0,605 1,757 18,853 <LD 24,919 <LD <LD <LD <LD <LD

Médio <LD 0,549 1,646 15,872 <LD 23,606 <LD <LD <LD <LD <LD

Mínimo <LD 0,459 1,536 12,410 <LD 22,842 <LD <LD <LD <LD <LD

28/01/2013




15/02/2013




01/03/2013




15/03/2013




27/03/2013




08/04/2013




23/04/2013




66

Continuação da Tabela A3

07/05/2013




21/05/2013




04/06/2013




18/06/2013




02/07/2013

Máximo 97,414 0,599 <LD 83,910 23,346 34,733 <LD <LD <LD <LD <LD

Médio 75,884 0,573 <LD 65,558 22,074 31,378 <LD <LD <LD <LD <LD

Mínimo 34,474 0,547 <LD 49,101 20,902 27,609 <LD <LD <LD <LD <LD

16/07/2013




-- LD 0,8804 0,002 0,003 0,079 0,478 1,958 0,011 0,034 0,004 0,139 0,002

Legenda: <LD – abaixo do limite de detecção

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QUALIDADE DA ÁGUA E DOS SEDIMENTOS DO RIO …w3.ufsm.br/frederico/images/2014_TCC_FrancellwikaSedimentos.pdf · À professora Malva Andrea Mancuso, pela paciência na orientação