Rio do MS

Anlise da qualidade de gua dos principais rios do municpio de Rio Negrinho (SC)

Analysis of water quality of principal rivers in the Rio Negrinho city (SC)

Simone Malutta1

Masato Kobiyama2(*)

Leoni Fuerst3

Resumo

As bacias hidrogrficas do rio Preto e do rio Negrinho so as principais unidades do municpio de Rio Negrinho (SC). Nestas, h pontos de monitoramento de alguns parmetros de qualidade de gua realizados pelo Programa Intermunicipal da gua. O objetivo do presente trabalho foi realizar a anlise da qualidade de gua nesses vrios pontos de monitoramento nos principais rios desse municpio. Para entender melhor os recursos hdricos da regio em termos tanto de qualidade quanto de quantidade, foram feitas anlises de correlaes entre os dados monitorados de qualidade de gua e os dados de vazo dirios simulados pelo modelo SWAT. No se encontrou correlao significativa entre os dados de vazo simulados pelo modelo SWAT e os dados de qualidade de gua em todos os pontos analisados. Foi identificado que os rios Serrinhas e Banhado, os quais se localizam na bacia do rio Negrinho, apresentaram ndices de qualidade de gua inferiores aos demais rios estudados devido principalmente aos efluentes provindos da urbanizao. Foi identificado que h medianas, vrios outlier e valores extremos dos parmetros de DBO e OD que ficaram muito acima da legislao vigente.Palavras-chave: monitoramento; SWAT; outlier.

1 MSc.; Engenheira Ambiental e Sanitrista; Doutoranda em Engenharia Ambiental no Programa de Ps-Graduao na Universidade Federal de Santa Catarina, UFSC; Endereo: Caixa Postal, 476, Campus Universitrio, Trindade, CEP: 88040-900, Florianpolis, Santa Catarina, Brasil; E-mail: [email protected]

2 Dr.; Cincias Especiais; Professor do Departamento de Engenharia Sanitria do Centro Tecnolgico da Universidade Federal de Santa Catarina, UFSC; Bolsista de Produtividade em Pesquisa do CNPq; Endereo: Caixa Postal, 476, Campus Universitrio, Trindade, CEP: 88040-900, Florianpolis, Santa Catarina, Brasil; E-mail: [email protected] (*) Autor para correspondncia.

3 MSc.; Biloga; Biloga na Secretaria de Planejamento e Meio Ambiente da Prefeitura Municipal de Rio Negrinho; Endereo: Av. Richard S. de Albuquerque, 200, Centro, CEP: 89295-000, Rio Negrinho, Santa Catarina, Brasil; E-mail: [email protected]

Ambincia Guarapuava (PR) v.9 n.1 p. 173 - 186 Jan./Abr. 2013 ISSN 1808 - 0251Recebido para publicao em 15/06/2012 e aceito em 22/12/2012

DOI:10.5777/ambiencia.2013.01.11

Ambincia - Revista do Setor de Cincias Agrrias e Ambientais V. 9 N. 1 Jan./Abr. 2013174

Abstract

The watershed of the Preto River and Negrinho River are principal in the Rio Negrinho city. In both watersheds there are points of monitoring of some water quality parameters conducted by the Intermunicipal Program of Water. The objective of the present study was to analyze the water quality monitored at these points in the main rivers of this city. For better understanding the regional water resources in terms of quality and quantity, correlations between water quality data and the daily discharge data simulated by the SWAT model were analyzed. There was no significant correlation between the discharge and water quality data at all the points. It was found that the Banhado and Serrinha rivers are most hazardous in this watershed, identifying the various medians and outlier and extreme values of the parameters of BOD and DO are very above the legal limits.Key words: monitoring; SWAT; outlier.

Introduo

A partir do estabelecimento de parceria com quatro municpios catarinenses: (Campo Alegre, Corup, Rio Negrinho e So Bento do Sul) cuja grande maioria dos territrios pertence bacia hidrogrfica do alto rio Negro, consolidou-se um rgo pblico e intermunicipal denominado Consrcio Intermunicipal Quiriri. Este consrcio tem como meta buscar solues compartilhadas para diversos problemas ambientais comuns nessa regio. Uma das linhas de ao deste consrcio o Programa Intermunicipal da gua (PIA) que visa melhoria da qualidade das guas atravs do monitoramento e diagnsticos dos rios de duas bacias afluentes bacia do alto rio Negro (Pacheco e Pacheco 2010) Elas so a bacia hidrogrfica do Rio Negrinho (BHRN) e a do Rio Preto (BHRP) que abrangem os principais rios do municpio de Rio Negrinho (PREFEITURA DE RIO NEGRINHO, 2012).

Portanto, o objetivo do presente estudo foi com base nos dados obtidos no PIA realizar a analise da qualidade de gua

em vrios pontos dos principais rios do municpio de Rio Negrinho, os quais foram escolhidos pelo PIA. Para entender melhor os recursos hdricos da regio em termos de qualidade e quantidade, foram feitas analises de correlaes entre os dados monitorados de qualidade de gua e os dados de vazo dirios simulados pelo modelo (Soil and Water Assessment Tools) SWAT proposto por Neitsch et al. (2005).

Segundo Ward (2001), um sistema de monitoramento de qualidade da gua consiste na amostragem (localizao dos pontos de coleta, escolha das variveis, determinao da frequncia e tipo de amostragem estatstica), anlise laboratorial, manuseio de dados, anlise de dados, preparao de relatrios e utilizao dos dados obtidos para efeito de tomada de deciso. Ento, a implementao do sistema de monitoramento fundamental para o gerenciamento adequado de recursos hdricos, o que garante verificar a qualidade e quantidade de gua nos rios. O municpio de Rio Negrinho um dos municpios catarinenses que demonstram o maior crescimento econmico no estado de Santa

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Catarina (REVISTA EXAME, 2011). Isto ainda mais aumenta a importncia de tal monitoramento.

rea de Estudo

A Bacia Hidrogrfica do Rio Negrinho (BHRN) e a do Rio Preto (BHRP) abrangem vrios municpios catarinenses, e se localizam na margem esquerda do rio Negro. A figura 1 mostra os locais das bacias e dos principais municpios inseridos nelas.

Na classificao de Kppen, o clima desta regio Cfb (clima temperado constantemente mido, sem estao seca, com vero fresco). A temperatura mdia anual varia entre 15,5 a 17,0 C. O valor mdio da umidade relativa do ar pode variar de 80,0 a 86,2% (EPAGRI/CIRAM, 2006).

A BHRN e BHRP so caracterizadas pela presena de Floresta Ombrfila Mista, reflorestamento de pinus e agricultura

(KOBIYAMA et al., 2009). Nas bacias de estudo os rios Preto e Bugres esto inseridos em reas de Proteo Ambiental (APA).

Apesar de ser uma regio com uma grande extenso rural, encontram-se alguns pontos de urbanizao. As malhas urbanas esto localizadas principalmente ao longo dos principais rios da regio: rio Banhados, rio Negrinho e rio Serrinha (Figura 2).

Materiais e Mtodos

Dados Utilizados

O Programa Intermunicipal da gua (PIA) realizou quinze campanhas de coleta de amostras de gua no perodo de 2001 a 2008. Com essas coletas foram analisados alguns parmetros de qualidade de gua. Os dados desses parmetros se encontram em Boletim Tcnico do Consrcio Ambiental Quiriri

Figura 1. Localizao da BHRN e BHRP

MALUTTA, S.; KJOBIYAMA, M.; FUERST, L.


Figura 2. Pontos de monitoramento de qualidade de gua na BHRN e BHRP. Os nmeros indicam os pontos de monitoramento.

(PACHECO; PACHECO, 2010). Dentre eles, o presente trabalho avaliou somente OD, turbidez, pH, DQO, DBO e nitrato.

Pontos de Monitoramento na BHRN E BHPR

O PIA apresenta um total de 18 pontos de amostragem, dentro da BHRN e BHPR. Os pontos de amostragem foram divididos em dois mdulos. No mdulo I foram selecionados dois pontos de coleta de amostra nos trs principais rios da cidade de Rio Negrinho (rio Banhados, rio Negrinho e rio Serrinha). Um ponto em rea urbanizada e outro ponto em rea praticamente sem influencia de urbanizao. O mdulo II contempla os pontos exclusivos nas APAs municipais no rio Preto e no rio dos Bugres. A distribuio desses pontos na BHRN e BHRP se encontra na figura 2.

A tabela 1 mostra os rios analisados no presente trabalho, suas caractersticas do

local da amostra e o nmero de identificao. Foram mantidos os mesmo nmeros de identificao utilizados no Boletim Tcnico do Consrcio Intermunicipal Quiriri (PACHECO; PACHECO, 2010).

Pontos de monitoramento de vazo

Para estimar as vazes nos rios na BHRP, foram utilizados os dados de vazo obtidos na estao Avencal (65094500) da ANA (Agncia Nacional das guas), a qual se localiza na exutria da BHRP (Figura 2).

Alm disso, para a BHRN, foram utilizados os dados de vazo obtidos na estao rio Negrinhos Montante (65093000) da ANA e na estao SAMAE (localizado no ponto oito citado acima) que foi instalada pelo Laboratrio de Hidrologia da UFSC. A estao SAMAE se localiza no ponto oito e a estao rio Negrinho Montante a montante da SAMAE (Figura 2).

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Tabela 1. Descrio dos pontos de amostragem

Nome do Rio Nmero DescrioMdulo IRio Banhados 01 Logo jusante do ncleo urbano de Serra Alta

no Municpio de So Bento do Sul02 Divisa dos Municpios de So Bento do Sul e

Rio NegrinhoRio Serrinha 03 Divisa dos Municpios de So Bento do Sul e

Rio Negrinho04 Na foz com o Rio Negrinho

Rio Negrinho 05 Nascentes08 ETA09 BR 280 A jusante de rea urbanizada)

Mdulo IIRio Preto 11 Vila Serra Azul

12 Barragem Represa Alto Rio Preto13 Vila Volta Grande14 Empresa CVG

Rio dos Bugres 17 Serra Pataco18 Propriedade do Senhor Jos F. Zemann

Parametros de Qualidade da gua

Com base na Portaria Estadual n0024/79, todos os cursos dgua do municpio de Rio Negrinho esto enquadrados na classe II. Porm, a classificao do CONAMA (Resoluo n20 de 18/06/86) estabelece uma classe a mais, chamada de classe especial. Portanto, a classe II da Portaria Estadual n0024/79 equivalente classe I do CONAMA. Assim sendo, para analisar os dados monitorados, o presente trabalho considerou os padres de qualidade para a classe I do CONAMA, entendendo que ela uma classificao mais recente e adequada. Segundo Resoluo CONAMA 357/05, Art. 14, as guas doces da classe I devem possuir as condies e padres demonstrados na tabela 2.

Tabela 2. Parmetros de qualidade da gua para classe I

Parmetro LimiteDBO At 3 mg/L O2OD Em qualquer amostra, no

inferior a 6 mg/L O2Turbidez At 40 unidades

nefelometrica de turbidez (NTU)

pH 6,0 a 9,0Nitrato 10,0 mg/L N

O parmetro DQO no especificado nesta resoluo. Porm, este parmetro serve para quantificar a frao biodegradvel da matria orgnica na relao DBO:DQO. Os valores prximos a 0,5 para a relao DBO:DQO podem ser esperados para mananciais que recebem esgotos procedentes de vrias fontes (domstica, comercial e



industrial) que potencialmente contribuem tanto com compostos biodegradveis quanto com uma parcela de compostos orgnicos de difcil biodegradao. Valores da ordem de 0,8 implicam na existncia de uma parcela preponderantemente biodegradvel, sendo mais caractersticos de mananciais que recebem quase que exclusivamente esgotos domsticos.

Segundo Von Sperling (2005), para esses parmetros existem origem naturais e antropognicas. A tabela 3 apresenta parmetros de qualidade da gua e suas principais origens naturais e antropognicas.

Simulao de Vazo

O modelo computacional (Soil and Water Assessment tools) SWAT um modelo distribudo que simula a dinmica de gua, sedimento e nutrientes em bacias hidrogrficas complexas no instrumentadas (NEITSCH et al., 2005). A partir do Modelo

Digital de Elevao (MDE) da hidrografia, o modelo delimita as sub-bacias. Inserindo o mapa de uso e cobertura vegetal, tipo de solo e declividade. O modelo realiza subdivises da bacia em Unidades de Resposta Hidrolgica (URH). Cada URH caracterizada por conter o mesmo uso e cobertura vegetal, tipo de solo e declividade. Assim o escoamento superficial estimado separadamente para cada URH mais preciso e contribui para uma melhor descrio do balano hdrico da bacia.

O clico hidrolgico nas simulaes do SWAT baseado na equao do balano hdrico:

(1)

em que SWt a quantidade final de gua no solo (mm); SW a quantidade inicial de gua no solo (mm) no t tempo (dias); Peri a precipitao diria (mm); qi o escoamento superficial (mm); ET a evapotranspirao (mm); qlat.i o escoamento lateral (mm); qret.i

Tabela 3. Parmetros de qualidade da gua e suas principais origens naturais e antropognica

Parmetro Natural Antropognica

ODDissoluo oxignio da atmosfera;Produo pelos organismos fotossintticos.

Aerao artificialProduo pelos organismos fotossintticos em corpos d`gua eutrofizados.

TurbidezPartculas de slite, argila e rochas;Algas;Microorganismo.

Despejos domsticosDespejos industriaisMicroorganismosEroso.

pHDissoluo de rochas;Gases da atmosfera;Oxidao da matria orgnica;Fotossntese.

Despejos domsticos (matria orgnica)Despejos industriais.

DBO e DQO Matria orgnica animal e vegetal;Microorganismo.Despejos domsticosDespejos industriais.

NitratoProtenas e outros compostos biolgicos;Nitrognio de composio celular.

Despejos domsticosDespejos industriaisExcremento de animaisFertilizantes.

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o escoamento de retorno (mm); e i o passo de tempo (dias). A produo de gua (ou vazo total) calculada como:

ctionspondabstraTLossqqqQ iiretilati ++= .. (2)

em que TLossi a taxa de gua perdida para o leito; e pond abstractions a gua acumulada em pequenas depresses do terreno.

O escoamento superficial calculado pelo mtodo da Curva Nmero (CN). O escoamento superficial, sub-superficial lateral, subterrneo e percolao so calculados em sub-rotinas. A evapotranspirao real calculada a partir da determinao da evapotranspirao potencial pelo mtodo de Penman-Monteith.

Para a calibrao do modelo para BHRN, foram utilizados os dados de vazo obtidos na estao rio Negrinho Montante no perodo de outubro de 2007 a novembro de 2008. Para validao foram utilizados os dados da estao rio Negrinho Montante no perodo de 01/01/2009 a 31/11/2012 e da estao SAMAE no perodo de 01/05/2010

a 31/11/2010. Para a calibrao do modelo para BHRP, foram utilizados os dados de vazo obtidos na estao Avencal do perodo de 14/12/1993 a 31/12/1997. Devido falta de dados contnuos, no foi realizada a validao para BHRP.

Na calibrao, foram alterados alguns parmetros que influenciam na dinmica de gua (Tabela 4). Na analise do desempenho do modelo em relao aos dados de vazo foram utilizados o coeficiente de Nash e Sutcliffe (NASH) e de determinao (R2).

Aps da calibrao e validao, os valores de vazo foram estimados atravs do modelo para cada ponto de monitoramento de qualidade de gua da bacia.Resultados e Discusso

Qualidade de gua

Aps analisados os dados de qualidade da gua do PIA, foram constatados algumas evidencias nos rios monitorados. Os valores de turbidez variaram muito nos

Tabela 4. Parmetrosmodificadosparaacalibraodomodelo

Parmetro DescrioSol_Awc Quantidade de gua disponvel no soloCN Curva nmeroSurlag Coeficiente de retardo do escoamento superficialGwqmn Profundidade mnima do aqufero superficial para que ocorra

escoamento subterrneoRevapmn Profundidade do aqufero superficial para que ocorra percolao ao

aqfero profundoGwrevap Coeficiente de escoamento de gua do aqufero superficial para a

zona insaturadaAlpha_BF Fator de resposta variaes na recarga do aquferoESCO Fator de compensao de evaporao do soloGwDelay Perodo de tempo que a gua se move da camada de solo mais

profunda at o aqufero superficial



dias chuvosos (Figura 3). Essa variao ocorre principalmente devido produo de sedimentos associada aos processos erosivos na bacia. Os valores de mediana so inferiores a limite imposto pelo CONAMA 357/05, isto , 40 NTU. Percebe-se que h outliers e extremos de todos os pontos de monitoramento. Os outliers e os valores extremos foram classificados como valores superiores a 1,5 e 3,0 vezes, respectivamente, a altura da caixa que representam os quartis. Nota-se que a faixa de Non-outlier o leque dos valores no isolados.

Todos os pontos que apresentam outliers e valores extremos foram encontrados nos dias chuvosos. A maioria desses valores so maiores que o limite (representado pela linha vermelha na Figura 3) imposto pelo CONAMA 357/05 (Figura 3).

Segundo a legislao CONAMA 357/05, a concentrao de OD no pode ser inferior a 6 mg/L (representado pela linha

vermelha na Figura 4). Figura 4 mostra que os pontos 1, 4, 9, 11, 13 e 14 apresentaram valores abaixo dessa concentrao, sendo que os pontos 4 e 9 possuem maior quantidade de dados abaixo de 6 mg/L. No ponto treze se encontra um valor extremo prximo de 3 mg/L. Segundo Von Sperling (2005), concentraes prximas a 2 mg/L podem causar morte de peixes.

Na figura 5, observa-se que os pontos 11, 12, 13, 14, e 18 tiveram valores extremos do parmetro DBO. Quase todos os pontos apresentam os dados maiores que o limite imposto pelo CONAMA 357/05 (at 3 mg/L representado pela linha vermelha na figura 5). Verificando-se os dados que geraram esses valores extremos, nota-se que a DQO tambm foi alta nestes pontos. A relao DBO:DQO desses pontos teve valores prximos de 0,2. Provavelmente substancias de difcil biodegradao vem causando essas altas concentraes.

Figura 3. TurbideznospontosdemonitoramentodaBHRNeBHRP

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Figura 4. OD nos pontos de monitoramento da BHRN e BHRP

Figura 5. DBO nos pontos de monitoramento da BHRN e BHRP



O valor DQO no tem um valor limite imposto pela resoluo CONAMA. Entretanto, este valor um indicador da presena de substancias de difcil biodegradao. Encontram-se alguns outliers e valores extremos na figura 6. Os dados que acusam altas concentraes de DQO, representados pelos outilers e valores extremos, ocorreram nas mesmas

Figura 6. DQO nos pontos de monitoramento da BHRN e BHRP

Vazo e qualidade de gua

A tabela 5 demonstra os valores obtidos dos parmetros do modelo SWAT para BHRN e BHRP na calibrao. Os desempenhos do modelo na calibrao e validao se encontram na tabela 6. Com base em Van Liew et al. (2003) que relataram que valores de NASH maiores que 0,5 so

amostras dos valores extremos apresentados na figura 5. Analisando outros parmetros monitorados pelo PIA, foram detectadas altas concentraes de leos e graxas nesses dias, o que pode justificar assim as altas concentraes de DQO.

Em todas as amostras dos dois mdulos, os valores de pH e nitrato no variaram significativamente, sendo todos dentro da legislao. O pH em todas as amostras ficou em torno de 7,0 e o nitrato de 1,0 mg/L.

satisfatrios, pode-se dizer que o modelo SWAT possui o desempenho satisfatrio para estudar a vazo nas bacias de estudo.

Foi avaliada uma correlao entre os parmetros da qualidade de gua e a vazo simulada pelo SWAT. A tabela 7 apresenta os resultados encontrados do coeficiente de determinao (R2) para o ponto um do monitoramento, Observa-se uma correlao muito baixa entre os parmetros de qualidade de gua e a vazo. Isto implica uma dificuldade da estimativa dos valores de nitrato, OD, turbidez, DQO e DBO atravs da vazo.

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Tabela 5. ParmetroscalibradosparaBHRNeBHRP

Parmetro Calibrao (BHRN) Calibrao (BHRP)Alpha_Bf 0,07 1ESCO 0,01 0,00CN2 Agricultura 75 74

Urbano 62 72Pinus 65 69Mata Nativa 68 62Pastagem 74 64

Gwqmn 0,2 0Revapmn 0 1Gwq_Revap 0,02 0,02Sol_AWC 0,15-0,19 0,13-0,23Sol_K 24,41-302,10 1,3-2,4Surlag 1 0GwDelay 20 10

Tabela 6. Desempenho do SWAT para simulao de vazo

Parmetro Calibrao(Rio Negrinho Montante)

Validao (Rio Negrinho Montante)

Validao (SAMAE)

Calibrao (Avencal)

NASH 0,52 0,61 0,48 0,50R2 0,61 0,61 0,60 *

Nota: *parmetro no calculado.

Tabela 7. Correlao dos parmetros de qualidade de gua com a vazo no ponto 1

Parmetro de qualidade gua

Coeficiente de determinao (R2)

Nitrato 0,148OD 0,004Turbidez 0,137DQO 0,123DBO 0,123

Tambm, nos outros pontos de monitoramento, os valores de R2 foram bem

baixos. Este resultado de baixa correlao pode ocorrer por causa de um pequeno nmero de dados de monitoramento, tambm por causa de outros fatores ambientais e humanos que geram no linearidade dos processos hidrolgicos nas bacias. Alm disso, o modelo SWAT apesar de calibrado com vazo para a BHRN e para BHRP pode gerar os dados de vazo em diversos pontos com maiores erros, no construindo a realidade espacialmente. Outro fator importante pode ser os fatores naturais que interferem diretamente na concentrao dos parmetros no curso dgua.



Consideraes Finais

O monitoramento da qualidade de gua dos rios uma tarefa difcil e onerosa. Alm da coleta, necessrio fazer a anlise em laboratrio e depois o tratamento dos dados. Aps obter os resultados das anlise de laboratrio, pode-se ter uma ideia de em que estado os rios esto atualmente. Porm, muitas vezes no possvel diagnostic-los somente com parmetros de qualidade, pois os fatores naturais como temperatura, precipitao, e vazo do rio interferem na qualidade de gua dos rios.

Com a anlise dos dados de qualidade de gua dos principais rios no municpio de Rio Negrinho, identificou-se que o rio Serrinha e Banhados so os mais prejudicados. A degradao desses rios deve ser provocada principalmente pelo lanamento de esgoto clandestino e retirada da vegetao ripria. Segundo Prefeitura de Rio Negrinho (2012), somente 6% das residncias no municpio esto assistidas pelo sistema de coleta de esgoto. O rio Banhados um rio intermunicipal. A comunidade que habita seu curso basicamente a comunidade de Serra Alta, um dos bairros mais carentes do municpio de So Bento do Sul. O fato de ser intermunicipal ainda mais dificulta a soluo de problemas relacionados qualidade do rio. Em 2012, foi inaugurado um sistema de coleta e tratamento de esgoto no bairro Serra Alta em So Bento do Sul. Um programa de realocao de famlias que ocupam as margens do curso dgua tambm foi iniciado.

O rio Negrinho no apresenta situao to critica, apesar de passar pela principal malha urbana da cidade. Mesmo assim, a coleta de esgoto desta rea deve ser mais

bem controlada devida insero no permetro urbano. Os pontos de monitoramento nas APAs do rio Preto e do rio Bugres tambm sofrem influncia das vilas presentes prximas. Apesar de estarem menos prejudicados que os rios localizados mais na parte urbana da cidade possivelmente tambm sofrem com o despejo de esgoto domstico.

A correlao dos dados de qualidade de gua com vazo estimada pelo modelo SWAT foi observada bem baixa em todos os pontos de monitoramento. Essa baixa correlao pode ser pela pouca quantidade de dados de monitoramento de qualidade de gua, e tambm pela qualidade dos dados simulados pelo modelo. Isto indica a necessi-dade de monitorar a vazo de rios junto com a qualidade da gua, pois a vazo do rio um dos maiores influenciadores da concentrao dos parmetros de qualidade de gua.

Outra questo a frequncia de monitoramento. As amostras devem ser feitos em perodos secos e chuvosos, para obter representabilidade nos dados monitorados. Segundo o Programa Nacional de Avaliao da Qualidade das guas PNQA da ANA, o estado de Santa Catarina ainda no possui uma rede estadual de monitoramento de qualidade de gua (ANA, 2012). Enquanto, Estados vizinhos como Paran j possui um monitoramento trimestral e o Rio Grande do Sul com frequncia de coletas mensal, trimestral e semestral.

Agradecimentos

Os Autores agradecem a Prefeitura de Rio Negrinho, membros do Consrcio Quiriri, SAMAE de Rio Negrinho e todos os membros do Laboratrio de Hidrologia pelo apoio na discusso de resultados.

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