PNMA II- ndices e indicadores
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NDICE E INDICADORES DE QUALIDADE DA GUA REVISO DA
LITERATURA
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NDICE
1. APRESENTAO 1
2. MONITORAMENTO DA QUALIDADE DA GUA 2
3. LEGISLAO BRASILEIRA E QUALIDADE DA GUA 3
4. NDICES E INDICADORES DE QUALIDADE DA GUA 4.1. ASPECTOS GERAIS 5 4.2. NDICES DE QUALIDADE DA GUA PARA USOS GERAIS 8 4.2.1. AMBIENTES LNTICOS 4.2.1.1. Lagos e reservatrios 9 4.2.1.2. Modelo do estado trfico de Carlson modificado por Toledo 11 4.2.1.3. Curva probabilstica do estado trfico 13 4.2.1.4. Modelo simplificado do estado trfico 16
4.2.2. AMBIENTES LTICOS 20 4.2.2.1. ndice de Horton 20 4.2.2.2. ndice de qualidade da gua da NSF (IQA- NSF) 22 4.2.2.3. ndice de Toxidez 24 4.2.2.4. ndice de Prati 25 4.2.2.5. ndice de Dinius 27 4.2.2.6. ndice de Smith 27
4.2.3. ESTURIOS 29 4.2.3.1. Generalidades 29 4.2.3.2. Critrio de qualidade da gua baseado em indicadores de qualidade esttica 33 4.2.3.3. Critrio de qualidade da gua baseado em indicadores de poluio orgnica e bacteriolgica 34 4.2.3.4. Critrio de qualidade da gua baseado em indicadores de estado trfico 35
4.3.NDICES DE USO ESPECFICO- AMBIENTES LTICOS 35 4.3.1. ndice de O Connor 35 4.3.2. ndice de Deininger e Landwehr 37 4.3.3.ndice de Walski e Parker 38 4.3.4. ndice de Stoner 39 4.3.5. ndice de Nemerow e Sumitomo 41 4.3.6. ndices de planejamento 42 4.3.6.1. ndices de Mitre 42 4.3.6.2. ndice de Inhaber 43 4.3.6.3. ndice de Zoeteman 43
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5. NDICES BIOLGICOS 5.1. Generalidades 44 5.2. Nmero de espcies 45 5.3. Nmero total de indivduos 46 5.4. ndice de Margalef 46 5.5. ndice de Menhinick 46 5.6. Dficit de espcies de Kothe 47 5.7. ndice de Odum 47 5.8. ndice de Hulbert 47 5.9. ndice de dominncia de McNaughton 47 5.10. ndice de Simpson 48 5.11. ndice de diversidade Shannon 48 5.12. Ensaios Biolgicos na avaliao da qualidade da gua 48 5.12.1. Modalidades de ensaios 48 5.12.2. Definio de organismos 51
6. NDICES RECENTEMENTE DESENVOLVIDOS 51 6.1. ndice geral de qualidade da gua (IGQA)-SABESP 51 6.1.1 Critrios para a determinao do ndice 51 6.1.2. Clculo do IGQA 53 6.1.3. Interpretao da classificao 54 6.1.4. Apresentao dos resultados dos clculos 54 6.2. ndice de qualidade da gua distribuda `a populao do DF (IQAD) 55 6.3. ndices de qualidade da gua utilizados pela CETESB-rios e reservatrios 55 6.3.1. Balneabilidade 59 6.3.1.1. Fatores que influenciam a balneabilidade 59 6.3.2. Reviso do ndice de preservao da vida aqutica (IVA) 61 6.3.2.1. Clculo do IVA 62 6.3.3. Clculo do IPMCA 65 6.3.4. ndice do estado trfico 65 6.3.5. Clculo do ndice para a proteo da vida aqutica, IVA 66 6.3.6. IAP, ndice de qualidade de guas brutas para fins de abastecimento pblico 67 6.3.7. Clculo do IAP 69 6.3.8. Metodologia de clculo do ISTO 69 6.3.9. Ponderao dos parmetros que avaliam a presena de substncias txicas 72 6.3.10. Ponderao dos parmetros que afetam a qualidade organolptica 72 6.3.11. Clculo do ISTO 73 6.3.12. Metodologia de clculo do IAP 73 6.4. IQAR- ndice de qualidade da gua de reservatrio (Instituto Ambiental do Paran) 75 6.4.1. Variveis selecionadas para o monitoramento 76 6.4.2. Determinao das classes de qualidade de gua de reservatrio, de acordo com nveis de comprometimento 76 6.4.3. Clculo do IQAR 78 6.5. Avaliao da toxidez-rios e reservatrios 81
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7.0. Comparao de ndices de qualidade da gua 83
8.0 Experincias com anlises comparativas de ndices 88
9.0. ndices selecionados 89
10.0. Perspectivas e recomendaes 92
11.0. Bibliografia 95
ANEXO 107
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ESTUDOS PARA SELEO DE NDICES E INDICADORES DE QUALIDADE DA
GUA PARA O MONITORAMENTO NO ESTADO DE PERNAMBUCO
1. APRESENTAO
O estado de Pernambuco teve o projeto MONITORAMENTO DA QUALIDADE DA
GUA COMO INSTRUMENTO DE CONTROLE AMBIENTAL E GESTO DOS RECURSOS
HDRICOS NO ESTADO DE PERNAMBUCO aprovado pelo PNMA II- Sub Componente
Monitoramento de Qualidade da gua. O Objetivo geral do projeto Reestruturar e
aprimorar o sistema de monitoramento da qualidade da gua na bacia do rio Ipojuca e
reservatrio de Tapacur, para seu efetivo funcionamento como ferramenta de suporte
deciso e participao comunitria no controle ambiental e na gesto dos recursos
hdricos, servindo como modelo para reestruturao do sistema estadual.
O projeto aprovado prev a realizao de estudos para seleo de ndices e
indicadores de qualidade da gua e consolidao dos estudos. A necessidade dos
estudos foi justificada no mbito do projeto por um Diagnstico do Monitoramento da
Qualidade da gua (SOBRAL & MONTENEGRO, 2001) que identificou que o
monitoramento ora realizado pela CPRH e SRH-PE poderia se tornar ferramenta efetiva
de gesto ambiental caso sofresse uma reformulao, abordando dentre outros
aspectos, a seleo de parmetros, ndices e indicadores de qualidade da gua
adequados s peculiaridades do estado, com diversidade de regime hidrolgico,
presena de sistemas lticos e lnticos, incluindo esturios. Os ambientes de gua
doce so divididos em lticos e lnticos. Lticos so ambientes de gua corrente,
enquanto lnticos so ambientes de gua parada.
Foi efetuada reviso da literatura sobre ndices e indicadores de qualidade de
gua propostos, metodologias de estabelecimento desses ndices, bem como estudos
de casos com aplicaes desses ndices, a estudos especficos e a atividades de
monitoramento sistemtico. O presente documento apresenta a reviso da literatura e
a seleo de ndices e indicadores que podero ser aplicados no monitoramento da
qualidade da gua no estado de Pernambuco, pelas duas instituies envolvidas, CPRH
e SRH-PE. A consolidao da seleo apresentada dar-se- aps exerccio de aplicao
dos ndices e indicadores selecionados a dados do monitoramento atual e realizao de
oficina para debate, na qual devero participar tcnicos das duas instituies,
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especialistas convidados e membros da comunidade em geral nas reas- piloto
consideradas no projeto do estado de Pernambuco.
2. MONITORAMENTO DA QUALIDADE DA GUA
A poluio a que os corpos d gua esto sujeitos, causada por diferentes fontes
de origem urbana, rural e industrial, conduz necessidade de planos de preveno e
recuperao ambiental, a fim de garantir condies de usos atuais e futuros, para
diversos fins. Esses planos, alm de medidas de acompanhamento de suas metas,
atravs de fiscalizao, requerem para sua proposio e efetiva implementao, dados
que indiquem o estado do ambiente aqutico. Para esse fim, so estabelecidos os
programas de monitoramento da qualidade da gua. Programas de monitoramento da
qualidade da gua so estabelecidos para avaliar as substncias presentes na gua,
avaliadas sob os aspectos fsicos, qumicos e biolgicos (SANTOS et al., 2001).
A gua contm uma ampla variedade de constituintes que podem ser medidos
nesses programas de monitoramento da qualidade, relacionados aos trs diferentes
aspectos anteriormente mencionados. A Tabela 01 apresentada por SANTOS et al.
(2001) lista alguns parmetros, relacionados a cada um desses trs aspectos. Os
mesmos autores destacam que a seleo dos parmetros de interesse depende do
objetivo do estudo, investigao ou projeto, levando-se em considerao os usos
previstos para o corpo dgua e as fontes potencias de poluio existentes na bacia
hidrogrfica. Os parmetros a serem considerados, segundo recomendam os mesmos
autores, podem ser selecionados de acordo com as fontes potenciais e ainda para
atender determinada legislao, estabelecendo os padres de qualidade que devem ser
atendidos, como por exemplo, os padres de qualidade de guas superficial
estabelecidos pela Resoluo 20/86 CONAMA, ou os padres de efluentes industriais
estabelecidos pela mesma resoluo, dentre outros. As fontes potenciais de poluio
podem ser identificadas atravs de um levantamento de uso do solo na bacia.
Qualquer programa de acompanhamento da qualidade da gua, ao longo do
tempo e do espao, gera um grande nmero de dados analticos que precisam ser
transformados em um formato sinttico, para que descrevam e representem de forma
compreensvel e significativa o estado atual e as tendncias da gua, para que possam
ser utilizados como informaes gerenciais e como ferramenta na tomada de decises
relativas aos recursos hdricos.
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Uma forma de agregao dos dados em um formato sinttico o uso de
indicadores que transfiram informaes de um sistema a outro, levando a melhoria na
tomada de decises.
Indicador uma caracterstica especfica da gua, podendo ser, fsica, qumica
ou biolgica. Ex: oxignio dissolvido, carga de fsforo total, etc.
Os ndices de qualidade de gua so importantes no acompanhamento da
qualidade levando em conta que existem incertezas por detrs das variveis que os
compem. ndice a agregao de dois ou mais indicadores. Ex: IQA-NSF, IQAR, etc.
Tabela 01. Alguns parmetros de qualidade da gua (SANTOS et al., 2001). Parmetros fsicos
Parmetros inorgnicos no metlicos
Parmetros orgnicos
Parmetros biolgicos e microbiolgicos
Parmetros metlicos
Cor Condutividade Odor Slidos Salinidade Sabor Temperatura Turbidez
Acidez Alcalinidade Boro Dixido de carbono Cloreto Cloro (residual) Cianeto Flor Iodo Nitrognio Oxignio dissolvido Oznio pH Fsforo Slica Sulfato Sulfeto Sulfito
Demanda bioqumica de oxignio (DBO) Demanda qumica de oxignio (DQO) cidos volteis orgnicos Carbono orgnico Halognio orgnico Metano leos e graxas Pesticidas orgnicos Fenis Surfactantes Tanino e lignina
Plncton Macroinvertebrados Macrfitas Algas Coliformes totais Coliformes fecais Salmonela Protozorios Vrus Bactrias fungos
Alumnio Arsnico Brio Berlio Cdmio Clcio Cromo Cobre Ferro Chumbo Ltio Magnsio Mangans Mercrio Nquel Potssio Selnio Prata Sdio Zinco
3. LEGISLAO BRASILEIRA E QUALIDADE DA GUA
A primeira base legal especfica dos recursos hdricos foi instituda a partir do
Cdigo das guas, de 10 de julho de 1934, que apesar de seus mais de sessenta anos
ainda considerada pela Doutrina Jurdica como um dos textos modelares do Direito
Positivo Brasileiro.
Promulgada em 1988, a Constituio Federal em vigncia modificou em vrios
aspectos o Cdigo das guas. Uma das principais alteraes foi extino de alguns
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casos previstos pelo instrumento legal do domnio privado da gua. Segundo a
Constituio atual todos os corpos d gua so de domnio pblico. A Constituio
vigente traz uma srie de outras modificaes em relao ao Cdigo das guas.
A Lei 9.433, de 8 de janeiro de 1997, conhecida atualmente como Lei das
guas, institui a Poltica Nacional de Recursos Hdricos e cria o Sistema Nacional de
Gerenciamento de Recursos Hdricos. A Lei das guas estabelece como princpios
gerais bsicos para a gesto de recursos hdricos:
A gesto por bacia hidrogrfica;
A observncia dos usos mltiplos, mas considerando que em situaes de escassez,
o uso prioritrio dos recursos hdricos o consumo humano e a dessedentao animal;
O reconhecimento de que a gua um recurso dotado de valor econmico;
A gesto descentralizada e participativa;
O reconhecimento da gua como bem finito e vulnervel.
A Poltica Nacional de Recursos Hdricos tem como um de seus objetivos
assegurar atual e s futuras geraes a necessria disponibilidade de gua, em
padres de qualidade adequados aos respectivos usos. Dentre as diretrizes de ao
para implementao dessa poltica, a lei estabelece que a gesto sistemtica dos
recursos hdricos no deve dissociar os aspectos de quantidade dos de qualidade (Art.
30, Cap. III, Tit. I).
Como instrumentos da Poltica Nacional de Recursos Hdricos, a Lei 9.433/97
estabeleceu:
Os planos de recursos hdricos;
A outorga de direito de uso dos recursos hdricos;
A cobrana pelo uso dos recursos hdricos;
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O enquadramento dos corpos d gua em classes de uso;
O sistema nacional de informaes sobre recursos hdricos.
Para se definir a qualidade das guas dos mananciais preciso enquadr-las em
classes, considerando seus usos e estabelecendo-se critrios (ZAGATTO et al., 1993;
VON SPERLING, 1995). O enquadramento de corpos d gua j previsto na Resoluo
n0 20 do Conselho Nacional de Meio Ambiente-CONAMA (1986) o instrumento que
estabelece o nvel de qualidade (classe) a ser alcanado e/ou mantido em um
segmento de um corpo d gua ao longo do tempo, assegurando seus usos prioritrios.
Estabelece que o enquadramento de um corpo dgua deve ser baseado no
necessariamente no seu estado atual, mas no nvel de qualidade que deveria possuir
para atender as necessidades da comunidade.
Esta Resoluo dividiu as guas do territrio brasileiro em guas doces
(salinidade < 0,05%), salobras (salinidade entre 0,05% e 3%) e salinas (salinidade >
3%). Em funo dos usos previstos, foram criadas nove classes de qualidade. As
Classes Especiais, 1, 2, 3 e 4 referem-se s guas doces, as Classes 5 e 6 so relativas
s guas salinas e as Classes 7 e 8 s guas salobras.
Todas as propostas de enquadramento devem ser desenvolvidas com a
participao de usurios, irrigantes, ONGs, associaes comunitrias e representantes
dos governos municipais e estaduais. Com o enquadramento podem ser definidas
metas a serem alcanadas, como por exemplo, o estabelecimento de programas de
investimento em tratamento de esgotos urbanos.
4. NDICES E INDICADORES DE QUALIDADE DE GUA
4.1. ASPECTOS GERAIS
A poluio das guas origina-se principalmente de efluentes domsticos,
efluentes industriais e da explorao agrcola, associada, principalmente, ao tipo de
uso e ocupao do solo (HOLMES, 1996; VARIS, 1996).
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Os primeiros estudos relacionando o nvel de pureza e a poluio da gua foram
realizados na Alemanha em 1848 (OTT, 1978). Segundo DERSIO (1992), estes
estudos procuraram sintetizar os dados de qualidade da gua, atravs da relao entre
o nvel de pureza da gua e a poluio, com a ocorrncia de determinadas
comunidades de organismos aquticos. Em lugar de um valor numrico, a qualidade da
gua era categorizada por uma classe, entre vrias, de poluio.
Nos ltimos 130 anos, vrios pases Europeus desenvolveram e aplicaram
diferentes sistemas para classificar a qualidade da gua.
Os sistemas usualmente utilizados eram de dois tipos:
a) aqueles relativos quantidade de poluio detectada
b) aqueles relativos vida de comunidades de organismos macro e microscpicos,
como por exemplo peixes, organismos bentnicos e plantas.
ndices de qualidade da gua foram propostos visando resumir as variveis
analisadas em um nmero, que possibilite analisar a evoluo da qualidade da gua no
tempo e no espao e que serve para facilitar a interpretao de extensas listas de
variveis ou indicadores (GASTALDINI & SOUZA, 1994).
O interesse do Brasil por tais ndices cresceu desde que o Conselho Nacional de
Meio Ambiente em seu relatrio anual de 1972, manifestou a necessidade da utilizao
de ndices para o meio ambiente.
Existem trs tipos bsicos de ndices de qualidade de gua (OTT, 1978):
- ndices elaborados a partir da opinio de especialistas;
- ndices baseados em mtodos estatsticos;
- ndices biolgicos (cujos dados necessrios para sua formulao ainda no so
rotineiramente obtidos em programas de monitoramento).
Para Ott apud LEITE & FONSECA (1994) ndices de qualidade de gua podem ser
utilizados para diversas finalidades, tais como:
distribuio de recursos: repartio de verbas e determinao de prioridades;
ordenao de reas geogrficas: comparao de condies ambientais em
diferentes reas geogrficas;
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imposio de normas: determinao do cumprimento ou no da legislao
ambiental;
anlise de tendncias: avaliao de mudanas na qualidade ambiental, em
determinado perodo de tempo e acompanhamento da qualidade dos recursos
hdricos superficiais;
informao ao pblico: informe populao sobre as condies de qualidade
ambiental em determinado ecossistema;
pesquisa cientfica: reduo de uma grande quantidade de dados, atuando
como ferramenta para o estudo dos fenmenos ambientais;
Identificar problemas de qualidade de gua que demandem estudos especiais
em trechos de rios;
Servir de instrumentos para a gesto dos recursos hdricos
Em geral, um ndice de Qualidade de gua (IQA) um nmero adimensional que
exprime a qualidade da gua para os diversos fins. Esse nmero obtido da agregao
de dados fsico-qumicos, bacteriolgicos, qumicos por meio de metodologias
especficas.
Como existe uma variedade de usos para a gua, surgiram, ento, vrios ndices,
tais como (DERSIO, 1992):
ndice de qualidade de gua em geral;
ndice de qualidade de gua para usos especficos;
ndice de qualidade de gua para planejamento ambiental, entre outros.
Nos Estados Unidos (EUA), diversos estudos e revises literrias foram realizados,
principalmente na dcada de 70. Segundo OTT (1978) o primeiro destes foi uma tese
de doutorado desenvolvida em 1974 na Universidade de Michigan, por Landwehr, que
tratou da construo e anlise de IQAs. Em seguida, em cooperao com outras
agncias federais, o Council on Environmental Quality (CEQ) dos Estados Unidos
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patrocinou um levantamento e avaliao de vrios ndices de qualidade que estavam
sendo utilizados no pas.
Alguns ndices foram desenvolvidos utilizando a tcnica de pesquisa de opinio em
um largo painel de especialistas em qualidade da gua, como os desenvolvidos por
Prati, Mcduffie, Dinius e Dunnette. Outros ndices nessas mesmas bases foram
desenvolvidos para regies especficas e foram citados por OTT (1978).
Na escolha das variveis para composio do ndice so incorporados elementos
estatsticos ou mtodos de pesquisa de opinio entre especialistas que conhecem o
tema.
Para a determinao e interpretao dos dados de qualidade ambiental podem ser
utilizadas aplicaes estatsticas - Anlise da Matriz Correlao (MC), Anlise de
Componentes Principais (ACP), Anlise Fatorial (AF), Procedimento de Classificao
No Paramtricos (CNP).
Nos mtodos de pesquisa de opinio, a tcnica DELPHI a que tem sido mais
utilizada. Aps a seleo de parmetros por um dos mtodos estatsticos ou de
opinio, necessrio uniformizar os dados, devido s escalas diferentes para guas
poludas e no poludas e isto possvel atravs de funes matemticas distintas.
A determinao de subndices pode ser feita do ponto de vista matemtico, atravs
de equaes lineares e no lineares e mtodo de normalizao, alm do mtodo de
pesquisa de opinio.
4.2.NDICES DE QUALIDADE DE GUA PARA USOS GERAIS
4.2.1. AMBIENTES LNTICOS
4.2.1.1. LAGOS E RESERVATRIOS
Um dos principais processos causadores da degradao da qualidade das guas
em ambientes lnticos tem sido a eutrofizao (VIEIRA et al., 1998), que consiste no
enriquecimento das guas por substncias fertilizantes que propiciam o crescimento
excessivo das plantas aquticas, tanto planctnicas quanto aderidas (TOLEDO et al.,
1984; VON SPERLING, 1995; HARREMOES, 1998).
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O nitrognio, o fsforo e a slica so apontados como principais nutrientes
responsveis pelo processo, no entanto outros fatores externos como a luz e a
temperatura da gua tambm atuam como controladores do fenmeno da eutrofizao
(TOLEDO et al., 1984; TUNDISI et al., 1988; WETZEL, 1993; ESTEVES & BARBOSA,
1986).
Os condicionantes do processo de eutrofizao so: os lanamentos de
efluentes domsticos e industriais ricos em nutrientes, decorrentes do processo
desordenado de urbanizao das grandes cidades e a inadequada cobertura de coleta e
tratamento desses efluentes; caractersticas edficas das regies onde se encontram
os mananciais, por muitas vezes em solos ricos em micro e macro nutrientes e o uso
indiscriminado de fertilizantes ou de defensivos agrcolas, que terminam sendo
carreados para o corpo dgua (OENEMA & ROESTl, 1998).
Alguns efeitos indesejveis podem ser provocados pelo processo de
eutrofizao, como:
O aparecimento de floraes de algas nas guas, crescimento da vegetao e maus
odores (ESTEVES & BARBOSA, 1986; GOODWIN, 1996);
Elevao da produo primria (acrscimo na disponibilidade de nutrientes, leva a
um crescimento excessivo do fitoplncton. Essa exploso da produtividade primria
acompanhada por um decrscimo na diversidade de espcies e um domnio de algas
azuis indesejveis- cianobactrias);
diminuio do oxignio dissolvido, com predominncia das condies anaerbias,
morte de peixes , toxicidade aumentada devido amnia;
o ferro e mangans, encontram-se na forma solvel prejudicando o abastecimento
de gua. O fsforo, tambm se encontra solvel (FOY, 1992 ; TUNDISI et al., 1988);
desaparecimento do lago devido ao acmulo de material e vegetao no fundo
(ARAJO, 1996);
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Aparecimento de microalgas e cianobactrias com crescimento na superfcie da
gua, liberando toxinas mortais aos seres humanos (ESTEVES & BARBOSA, 1986;
RECKNAGEL et al., 1998).
De uma forma geral, classifica-se os estados trficos da gua como:
oligotrfico (lagos claros e baixa produtividade);
mesotrficos (lagos com produtividade intermediria);
eutrfico (lagos com elevada produtividade comparada ao nvel natural bsico).
Entende-se por produtividade de um corpo d' gua, a sua capacidade de
propiciar o desenvolvimento da vida (TOLEDO et al., 1984).
Na prtica a caracterizao do estado trfico quantificada atravs de variveis
que se relacionam diretamente com o processo de eutrofizao, em geral, clorofila "a",
transparncia das guas e as concentraes de nutrientes e oxignio dissolvido
(TOLEDO et al.,1984; HAYDE, 1997).
Na tabela 02 encontra-se uma classificao do estado trfico baseada numa
adaptao de VOLLENWEIDER & KEREKES (1981).
Tabela 02 - Relao entre nveis trficos e as caractersticas dos lagos.
Estado trfico
Materia Orgnica mg/m3
Fsforo total mg/m3
Clorofila mg/m3
Profundidade de Secchi
m Oligotrfico Baixo 8,0 4,2 9,9 Mesotrfico Mdio 26,7 16,1 4,2 Eutrfico Alto 84,4 42,6 2,45
Hipertrfico Muito Alto 750-1200 - 0,4-0,5
A eutrofizao surge gradativamente podendo ser acelerada por aes
antrpicas, o que leva quebra do equilbrio natural das cadeias trficas causando
alteraes nos ciclos qumicos dos ecossistemas lacustres, tal como a alterao do
oxignio na gua, devido espessa camada de algas que pode se formar na superfcie
desta (TOLEDO et al.,1984 ; TUNDISI et al.,1988).
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Nos ltimos anos, tem sido observado um agravamento do problema da
eutrofizao. Segundo VOLLENWEIDER & KEREKES (1981), 75% dos 800 lagos norte-
americanos pesquisados, encontravam-se afetados pelo processo.
Os audes do Semi-rido Brasileiro, cujo nmero tem aumentado
permanentemente, so limnologicamente vulnerveis a eutrofizao, apresentando
grandes variaes do nvel por causa da seca (DATSENKO et al., 2000).
Em lagos e reservatrios, o monitoramento do teor de clorofila
particularmente importante uma vez que o nvel de clorofila algal um indicador de
condies trficas e um indicador indireto de fertilizantes, pesticidas e herbicidas
(GOODIN et al., 1993).
CEBALLOS et al. (1998), avaliando a tipologia de 03 audes na Paraba, definiram a
qualidade utilizando 7 parmetros fsico-qumicos, sanitrios e biolgicos (pH, turbidez,
oxignio dissolvido, DBO5, nitrato, ortofosfato, e coliforme fecal). A utilizao de anlise de
componentes principais mostrou-se importante na escolha do conjunto de parmetros,
definindo as correlaes entre as variveis estudadas a fim de avaliar o nvel trfico de
guas superficiais em regies tropicais semi-ridas.
A partir dos anos sessenta os limnlogos, ao estudar essa questo nos lagos,
principalmente de zona temperada, criaram critrios indicadores de eutrofizao
(CARLSON, 1977; WALKER Jr.,1979). So critrios genricos que precisam ser
analisados vista das condies concretas de cada reservatrio: concentrao de
clorofila "a" (ou biomassa de fitoplancton), concentrao de nutrientes (principalmente
fsforo), profundidade do disco Secchi e diminuio gradativa da concentrao de
oxignio dissolvido no hipolmnio.
4.2.1.2. MODELO DO ESTADO TRFICO DE CARLSON MODIFICADO POR
TOLEDO
CARLSON (1977) definiu um ndice do estado trfico, usando uma
transformao linear da transparncia pelo disco de Secchi, que avalia a concentrao
de biomassa. Pela sua simplicidade e objetividade, esse ndice um dos mais utilizados
para a classificao de lagos. Alm da transparncia, o ndice pode ser expresso em
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funo das concentraes de fsforo e clorofila a, medidas em amostras coletadas
prximo superfcie da gua.
Os modelos utilizados eram baseados em dados obtidos em lagoas de clima
temperado. As diferenas existentes entre estas regies e pases como o Brasil, de
clima predominantemente tropical, podem alterar significativamente as respostas dos
organismos aquticos aos fatores que influem em suas atividades vitais.
TOLEDO et al. (1984) propuseram uma modificao nas expresses do ndice
do Estado Trfico (IET) de CARLSON (1977), incluindo ainda uma expresso para o
ortosfosfato solvel. As equaes obtidas de 1 a 4 exprimem o ndice do Estado Trfico
de Carlson modificado (IETM).
)]ln2
Traln0,64(6[*10 += (Tra)M
IET (equao 1)
]ln2
)PT
80,32ln(6[*10 =(PT)IETM (equao 2)
]2ln
)67,21ln(6[*10)( OFOFIETM = (equao 3)
)]2ln
""ln695,004,2(6[*10)""( aClaClIETM
= (equao 4)
onde:
PT = fsforo total;
OF = ortofosfato solvel;
Cl"a" = clorofila "a";
TRA = transparncia.
O IET de Carlson pode ser considerado como restritivo e conservador. A verso
modificada deste ndice tem se mostrada mais adequada para a determinao do
estado trfico em lagos de clima tropical, segundo TUNDISI et al. (1985), CALIJURI
(1988) e CEBALLOS (1995).
PNMA II- ndices e indicadores
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4.2.1.3. CURVA PROBABILSTICA DE ESTADO TRFICO
Os modelos matemticos tm sido usados como instrumentos de gerenciamento
na avaliao do processo de eutrofizao de lagos e represas.
Utilizando-se o grfico de distribuio de probabilidade de nveis trficos,
adaptado por SALAS & MARTINO (1991) para lagos tropicais de guas quentes, pode-
se estimar o estado trfico. Esta metodologia foi usada na Lagoa Jacunm, no Esprito
Santo (Figura 01) chegando-se concluso que a mesma est fortemente eutrofizada,
no limite entre a eutrofia e a hipertrofia.
Figura 01: Distribuio probabilstica de estado trfico baseada em fsforo
total.
Fonte : VOLLENWEIDER & KEREKES (1981).
PNMA II- ndices e indicadores
18
Neste estudo, foram testados 5 (cinco) modelos simplificados para controle do
processo de eutrofizao na lagoa Jacunm em quatro campanhas de amostragens
avaliando o teor de fsforo (Tabela 03 e equaes de 5 a 9).
Tabela 03. Modelos Matemticos para determinao da Curva de
Probabilidade do Estado Trfico.
Equaes Matemticas Para Curva De Probabilidade Do Estado Trfico
(((( ))))ww T21TZPLP++++
==== /)(
(SALAS & MARTINO, 1991)
(equao 5)
(((( ))))93406760
w
8910p ZL2900P ,,, /, ==== (SALAS & MARTINO, 1991)) (equao 6)
(((( ))))3
TZPLP
43w
==== (SALAS & MARTINO, 1991)
(equao 7)
(((( ))))t1q LP s cr ++++==== (VOLLENWEIDER, 1976)
(equao 8)
++++
====
Z8240
LP5460.
.
(WALKER, 1977)
(equao 9)
Fonte:SILVA & MENDONA (2000).
onde:
P = P = concentrao de fsforo total no reservatrio (mg/l);
Pr = concentrao de fsforo total no reservatrio (mg P/m3);
L(P) = L = taxa de carga de fsforo total superficial (g m-2 .ano-1);
Lc = taxa de carga de fsforo total superficial (mg P/m2 . ano);
Tw = = t = tempo de deteno (ano);
qs = taxa de aplicao hidrulica = z/t (m/ano). Os erros esto apresentados na tabela
04;
Z = profundidade mdia.
A tabela 04 mostra os erros avaliados na comparao de valores de fsforo total
estimados das equaes 5 a 9.
PNMA II- ndices e indicadores
19
Tabela 04: Erros percentuais das concentraes de fsforo total estimadas.
Campanhas Equao
(5)
E (%)
Equao
(6)
E (%)
Equao
(7)
E(%)
Equao
(8)
E (%)
Equao
(9)
E (%)
1 -31,6 -36,8 -31,6 -15,8 -15,8
2 0 -10,0 -10,0 30,0 30,0
3 11,8 -5,9 0 41,2 52,9
4 -5,9 -17,6 -11,8 23,5 23,5
Mdia 12,3 17,6 13,4 27,6 30,6
Fonte:SILVA & MENDONA (2000).
Os modelos de SALAS & MARTINO (1991), descritos pelas equaes (5), (6) e
(7), apresentaram melhores resultados mdios possivelmente devido taxa de perda
global de fsforo total (Ks), implcita nas equaes citadas, obtida por anlise de
regresso para lagos e reservatrios na Amrica Latina e Caribe.
Os modelos de VOLLENWEIDER (1976) e WALKER (1977) utilizados foram os
que apresentaram maiores erros mdios. Isto reafirma a necessidade de adaptao
dos modelos oriundos de lagos temperados ao serem aplicados em lagos de clima
tropical.
Por ter apresentado menor erro mdio, na forma de balano de massa (equao
5), o modelo de Salas e Martino foi usado na estimativa da carga mxima admissvel para
que a concentrao de fsforo resultante na lagoa esteja dentro de um valor inferior ao de
eutrofia.
Pode-se estimar a concentrao natural de fsforo total na lagoa, sem a
influncia antropognica, fazendo uso do ndice morfoedfico (MEI). O uso da relao
fsforo-MEI permite uma simples estimativa quantitativa da percentagem de carga de
fsforo afluente ao lago que pode ser controlada, tal que restaure o seu nvel trfico
natural (SILVA & MENDONA,2000).
PNMA II- ndices e indicadores
20
O MEI a razo entre os slidos dissolvidos totais e a profundidade mdia de
um lago, e tem sido calculado tambm pelos valores de alcalinidade e condutividade.
Por exemplo, usando-se o parmetro condutividade, tem-se a seguinte expresso:
MEIcond = condutividade (S) / profundidade mdia (equao 10)
Segundo SILVA & MENDONA (2000), Vighi e Chiaudani, analisando lagos
localizados no hemisfrio norte, estabeleceram equaos de regresso envolvendo
concentraes mdias de fsforo total e ndices morfoedficos (MEI), na seguinte
forma:
[[[[ ]]]] CONDLogMEI270750PLog .. ++++==== (equao11) Onde:
r = 0,71 (coeficiente de correlao) onde a concentrao mdia de fsforo total dentro do lago, P, dada em g l-1.
4.2.1.4. MODELO SIMPLIFICADO DO ESTADO TRFICO
No estado de Pernambuco, na unidade de Planejamento GL-2, municpio de
Jaboato, a barragem Duas Unas, devido ao fato de estar localizada em uma rea
onde existem plantaes, principalmente de cana de acar vem sofrendo aporte de
nutrientes.
Os resultados dos estudos realizados por SANTOS & FLORNCIO (2001) para
esta rea apontaram para nveis trficos na barragem Duas Unas variando de
oligotrfico a mesotrfico. No desenvolvimento de seu trabalho, as pesquisadoras
aplicaram o modelo simplificado de estado trfico para o fsforo, desenvolvido em
1991 por SALAS & MARTINO. Os autores calcularam o Tempo de Deteno Hidrulica
Tw atravs da equao 12.
V acumulado
Tw =_____________________ (equao 12)
Q captada
onde, Tw = tempo de deteno hidrulica (ano);
V acumulado = volume de gua acumulado na barragem (m3);
Q captada = vazo captada da barragem pela COMPESA (m3/ano).
PNMA II- ndices e indicadores
21
A profundidade mdia da barragem foi estimada utilizando-se a equao
desenvolvida por VON SPERLING (1999), que relaciona esta profundidade mxima da
barragem, e que tem sido usada na estimativa de vrios lagos e represas (equao
13).
Z med = 2,34 + 0,25 Z max (equao 13)
onde, Zmed = profundidade mdia da barragem;
Zmax = profundidade mxima da barragem.
O clculo do Coeficiente de Sedimentao do Fsforo (Ks) relaciona o Ks ao
Tempo de Deteno Hidrulica (Tw) (equao 14)
2
Ks = ________________ (equao14)
Tw onde, Ks = coeficiente de sedimentao (ano
-1);
Tw = tempo de deteno hidrulica (ano).
A estimativa da concentrao de fsforo total na barragem foi ento obtida
atravs da equao do balano de massa para o fsforo proposta por SALAS &
MARTINO (1991), que apresentaram nos estudos realizados pelos autores um
coeficiente de correlao de 0,915 (equao 15).
L(P) . TW3/4
PT = _________________________ (equao 15)
3. Z
onde, PT = concentrao de fsforo total (mg/l P);
L(P) = carga de fsforo afluente (g/m2 .ano);
Z = profundidade mdia (m);
Tw = tempo de deteno hidrulica.
A distribuio probabilstica do estado trfico utilizada foi baseada no fsforo
total em lagos e represas tropicais e proposta por VOLLENWEIDER & KEREKES (1981),
que permite obter a probabilidade da barragem apresentar um dos estados trficos,
podendo desta forma serem comparados estes percentuais em relao aos valores
observados pela anlises e estimado atravs do modelo na Figura 02 est
apresentada a relao entre L(P)/Z e Tw para barragem de Duas Unas.
PNMA II- ndices e indicadores
TW (ano)
Figura 02 - Relao entre L(P)/Z e Tw observado para a Barragem Duas Unas
e as categorias trficas definidas qualitativamente por Salas e Martino.
Fonte: SALAS & MARTINO (1991).
De acordo com curva probabilstica, observa-se que para a menor concentrao
de fsforo, a probabilidade de a barragem apresentar estado mesotrfico muito
maior do que o estado eutrfico, en anto para concentrao de fsforo maior a
probabilidade de estado eutrfico
probabilidades de ocorrerem os diverso
levando-se em considerao as concent
atravs do modelo de SALAS & MARTIN
0,01
0,1
1
10
0,01 0,1 1.0 10
Seqncia1Seqncia2
(0,28;0,778)
Oligotrfico
M
L(P) / Z (g/m3 ano)
0,03 mg / L de P
0,07 mg / L de P
Eutrfico qu22
predominante. A Figura 03 mostra as
s estados trficos para a barragem Duas Unas,
raes de fsforo total obtidas analiticamente e
O (1991).
PNMA II- ndices e indicadores
Figura 03 - Distribuio probabilstica de estado trfico no reservatrio Duas
Unas.
Fonte : VOLLENWEIDER & KER
Fsforo Total (mg P / m3
Distribuio probabilstica
oligotrfico
Ultra-oligotrfico
eutrfico
mesotrfico
hipereutrfico
-----------0,078 mg/L P
---------- 0,051 mg/L P EKES (1981) 23
PNMA II- ndices e indicadores
24
4.2.2. AMBIENTE LTICOS
4.2.2.1.NDICE DE HORTON
Horton, pesquisador alemo, foi quem fez a primeira apresentao formal de um IQA em 1965, referindo-se aos ndices como ferramenta para a avaliao dos programas de reduo da poluio e para informao pblica (DERSIO, 1992).
De acordo com DERSIO (1992), a seleo das variveis a serem includas no
ndice de Horton, seguiram o seguinte critrio:
o nmero de variveis seria limitado, garantindo assim a praticidade;
as variveis seriam significativas em todo o pas;
as variveis deveriam refletir a disponibilidade dos dados.
O ndice de HORTON (1965) usa uma funo de agregao de soma linear.
Basicamente este ndice consiste em um somatrio ponderado de subndices, divididos
pelo somatrio dos pesos multiplicado por dois coeficientes que consideram, a
temperatura e a poluio evidente de um curso dgua.
Este ndice no leva em considerao as substncias txicas. Segundo DERSIO
(1992), a justificativa que em nenhuma circunstncia os cursos de gua deveriam
conter substncias que fossem prejudicais aos seres humanos, animais ou vida
aqutica.
Horton (apud OTT, 1978) props o primeiro ndice formal para qualidade de gua
selecionando 8 parmetros de qualidade (OD, pH, coliformes fecais, alcalinidade,
cloreto, condutividade, tratamento de esgoto,CCE-Carbono Cloriforme extrado) e
atribuiu a cada um deles um peso que variou de 1 a 4 (tabelas 05 e 06).
OTT (1978) props um modelo de uniformizao e agregao de dados em
indicadores ambientais, mas no levava em considerao a seleo das variveis para
compor o ndice. BOLLMANN & MARQUES (2000) fizeram uma modificao no modelo
de OTT (1978), estruturando os ndices em trs etapas bsicas:
escolha dos parmetros que comporo o ndice;
PNMA II- ndices e indicadores
25
uniformizao das informaes atravs do clculo de subndices prprios
para cada varivel envolvida;
reunio das informaes para compor o ndice final.
A equao 16 usada para o clculo do IH:
n
Wi.li
i=1
I = M1.M2 (Equao 16)
n
Wi
i=1
onde:
I =1
Wi = peso de cada parmetro (i) que entra no clculo;
li = subndice do parmetro (i);
M1 = coeficiente que reflete a temperatura;
M1 = 1 se T < 34C;
M1 = 0,5 se T > 34C;
M2 = coeficiente que reflete a poluio aparente;
M2 = 1 se slidos sedimentveis < 0,1 ml/l;
M2 = 0,5 se slidos sedimentveis > 0,1 ml/l.
Tabela 05. Parmetros utilizados no clculo do IH.
Parmetro Peso
Oxignio dissolvido 4
Tratamento de esgoto 4
pH 4
Coliformes 2
Condutividade Especfica 1
PNMA II- ndices e indicadores
26
Alcalinidade 1
Cloretos 1
CCE-Carbono cloriforme extrado 1
Fonte : DE LUCA (1998).
Tabela 06. Subndices de qualidade de gua de Horton.
Subndice Oxignio
dissolvido (%)
Coliformes
(nmp/100ml)
Carbono cloriforme extrado
(0,0001mg/ml)
100 >70 200
0 10 >250 >2500 Acid
Fonte : DE LUCA (1998).
4.2.2.2.ndice de qualidade de gua da National Sanitation Foundation (IQA-
NSF)
De acordo com DERSIO (1992), em 1970, Brown, McClelland, Deininger e
Tozer apresentaram um ndice de qualidade de gua bastante similar em sua
estrutura, ao ndice de Horton e o estudo foi financiado pela National Sanitation
Foundation.
Este ndice, IQA-NSF, combinou as opinies de 142 especialistas, baseado na
tcnica de Delphi da Rand Corporation, atravs das respostas a vrios questionrios,
tabuladas e retornadas a cada participante, para comparao de sua resposta com a
dos demais participantes a fim de se chegar a um consenso.
PNMA II- ndices e indicadores
27
O resultado desta pesquisa foi a indicao das variveis de qualidade de gua
que deveriam entrar no clculo, o peso relativo das mesmas e a condio em que se
apresentava cada uma delas, de acordo com uma escala de valores. Inicialmente,
foram selecionadas 35 variveis indicadoras de qualidade da gua e destas, nove
foram selecionadas para compor o IQA-NSF. Para cada varivel foi estabelecida curvas
de variao da qualidade da gua, de acordo com o estado ou condies de cada
varivel.
A estrutura proposta originalmente por BROWN et al. (1970) resulta de uma
combinao linear com pesos dos subndices. A forma aditiva para clculo do IQA est
apresentada na equao 17.
n
IQA-NSF = Wili (equao 17)
i=1
onde:
IQA = um nmero entre 0 e 100;
Wi = peso relativo do i -simo parmetro;
li = valor do subndice relativo ao i -simo parmetro.
Apesar da forma aditiva ser muito utilizada, foi proposta tambm por
LANDWEHR & DEININGER (1976) uma forma multiplicativa (equao 18) para evitar
eventuais problemas de resultados mascarados, que ocorriam quando um subndice
apresentava valores extremamente baixos de qualidade de gua. Na forma
multiplicativa, os mesmos pesos tornam-se potncias dos subndices.
Neste caso, se qualquer dos subndices aproxima-se de zero, o ndice global
tambm se aproxima de zero.
n
IQA-NSF = li Wi (equao 18)
i=1
PNMA II- ndices e indicadores
28
A CETESB (Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental do Estado de
So Paulo) vem utilizando a tabela 07 de pesos e parmetros e a tabela 08 na
avaliao e classificao da qualidade gua.
Tabela 07 - Parmetros e Pesos para o Clculo do IQA-NSF.
Parmetros Peso
OD 0,17
Coliformes Fecais 0,15
PH 0,12
DBO5 0,10
Nitrognio 0,10
Fosfato total 0,10
Temperatura 0,10
Turbidez 0,08
Slidos Totais 0,08
Fonte: DE LUCA (1998).
Tabela 08 - Classificao da qualidade das guas.
Valor Qualificao Cor
80-100 tima Azul
52-79 Boa Verde
37-51 Aceitvel Amarela
20-36 Ruim Vermelha
0-19 Pssima Preta
Fonte : CETESB (1997).
4.2.2.3. NDICE DE TOXIDEZ (IT)
Este ndice complementa o IQA-NSF. Em geral os ndices no consideram a
existncia de substncias txicas. BROWN et al. (1970) recomendam a utilizao de
um ndice de toxidez, cujo valor 0 ou 1, indicando, respectivamente, a presena de
PNMA II- ndices e indicadores
29
poluentes acima do seu limite mximo admissvel, ou a ausncia destes poluentes. O
valor de IT deve ser multiplicado pelo IQA, confirmando o seu valor (IT=1), ou
anulando o seu valor (IT=0).
Algumas substncias txicas, como metais pesados e pesticidas, apresentam
concentraes freqentemente limitadas espacial e temporalmente a determinadas
situaes, razo pela qual no podem ser includas em ndices mais amplos propostos
para reas com diferenas hidrolgicas, demogrficas ou geolgicas.
No IQA proposto pela NSF este problema contornado atravs de uma varivel
binria, o ndice de Toxidez (IT), que assume o valor zero, caso um dos elementos
txicos ultrapasse o limite permitido, ou o valor um (1) em caso contrrio. A nota final
de um ponto de amostragem ser o produto do IQA pelo IT. Em suma: IT=0, quando
pelo menos uma substncia txica ultrapassar os padres e IT=1, quando nenhuma
substncia txica ultrapassar os padres.
Os sete metais integrantes do IT so os seguintes: cdmio, chumbo, cobre,
mercrio, "cromo total", nquel e zinco (tabela 09). Os metais ferro e mangans
tambm so analisados, mas foram excludos do IT, devido sua baixa toxidade e as
particularidades geolgicas da regio, que apresentam naturalmente concentraes
mais elevadas que os padres existentes propostos para regies com caractersticas
diferentes.
Tabela 09. Padres adotados para o ndice de Toxidez (mg/l) segundo
resoluo nmero 20 do CONAMA.
Metais Pesados Padres Classes 1 e 2 Padres Classe 3 e 4
Cdmio 0,001 0,01
Chumbo 0,03 0,05
Cobre 0,02 0,5
Cromo Total* 0,1 0,1
Mercrio 0,0002 0,002
Nquel 0,025 0,025
Zinco 0,18 5,0
Fonte :CETESB (2002).
PNMA II- ndices e indicadores
30
4.2.2.4.NDICE DE PRATI
Prati, Pavanello e Pesarin (apud OTT, 1978) propuseram em 1971 um ndice
para guas superficiais, tambm denominado ndice Implcito de Poluio de Prati,
baseado nos sistemas de classificao da qualidade da gua usado em vrios pases da
Europa e alguns estados dos EUA.
Os investigadores viam o ndice como uma possvel ferramenta para estabelecer
um inventrio comparativo da qualidade da gua em diversas regies ou pases.
Porm, no acreditavam que poderia ser utilizado para tomar decises quanto a
sistemas de tratamento de guas residurias.
O sistema de classificao envolveu 13 parmetros e classifica a qualidade da
gua considerando cinco categorias, tendo sido designado para cada categoria limites
de variao dos parmetros. Para cada parmetro foi determinado um subndice
utilizando equaes matemticas, consistentes com a classificao atravs dos limites
da variao, baseadas em critrios pessoais quanto severidade dos efeitos da
poluio.
Foram utilizadas equaes lineares para os parmetros: DBO5, DQO e
mangans; funes no lineares para: slidos em suspenso, amnia, nitrato e ferro;
e para os demais parmetros foram utilizadas uma srie de outras equaes definidas
em funo de diferentes limites de variao de cada parmetro, resultando em
equaes no lineares segmentadas (tabela 10). O ndice calculado como a mdia
aritmtica dos 13 subndices (equao 19). um ndice crescente que varia de 0 a 14,
quanto maior for o seu valor , pior a poluio.
1 13
I = li (equao 19)
3 i=1
Tabela 10. Parmetros e Pesos utilizados no ndice de Prati.
Parmetros Peso
OD 1
DQO 1
PH 1
DBO5 1
Ao 1
Mangans 1
PNMA II- ndices e indicadores
31
Amnia 1
Nitrato 1
Cloretos 1
Surfactantes 1
Slidos Suspensos 1
Ferro 1
Fonte: OTT (1978).
4.2.2.5.NDICE DE DINIUS
DINIUS (apud OTT, 1978) props o desenvolvimento de um sistema rudimentar
de contabilidade social que mediria os custos e impactos das medidas de controle de
poluio. Considerava que um sistema de contabilidade social facilitaria a divulgao
de informaes de dados de qualidade ambiental ao pblico e administradores, e
permitiria que dinheiro e tempo fossem gastos mais efetivamente no controle da
poluio.
O ndice inclui 11 parmetros e baseado no somatrio ponderado dos
subndices, determinados atravs de funes matemticas, sendo que cada um deles
foi desenvolvido a partir de pesquisa na literatura cientfica. Dinius elaborou 11
equaes para os subndices, baseadas em estudos realizados por vrios especialistas
(Tabela 11). Os pesos tambm foram baseados em estudos da importncia de cada
parmetro poluente. Considerava que usos especficos da gua poderiam ser
adaptados atravs da interpretao do valor do ndice para cada uso da gua.
Tabela 11- Parmetros e Pesos do ndice de Dinnius.
Parmetros Equao Peso
OD % I =X Wi= 5
DQO5 (mg/l) I =107X-0,642 Wi= 2
Coliformes totais (nmp/100ml) I =100X-0,30 Wi= 3
Condutividade Especfica
(25C- mho/cm)
I = 535 X -0.3565 Wi = 1
Cloretos (*mg/l) I = 125,8X -0,207 Wi = 0,5
Dureza (CaCO3 , ppm) I = 101,974 - 0,00132X Wi =1
Alcalinidade (CaCO3 , ppm) I = 108X -0,178 Wi =0 ,5
I =100.2335X+0,44 X < 6,7 Wi = 1
PNMA II- ndices e indicadores
32
pH (unidades) I = 100 7 < X < 7,58
I = 104,22X-0,293 >7,58
Wi =1
Wi =1
Temperatura (C) I = -4 (Xa - Xb) + 112 Wi =2
Cor (unidades) I =128X -0,288 Wi =1
Coliforme fecal (nmp/100ml) I = 100 (5X)-0,30 Wi =4
Fonte: OTT (1978).
Este ndice obedece a uma escala que varia de 0 a 100% representada por
funes matemticas explcitas. A distribuio dos pesos referente a uma escala
bsica de importncia denotada por: muito pequena (1), pequena (2) mdia (3),
grande (4), importncia muito grande (19) tendo como somatrio de pesos 21.
O Clculo do ndice de Dinius realizado segundo equao 20.
1 Ii
I = Wi Ii (equao 20)
21 i=1
4.2.2.6. NDICE DE SMITH
SMITH (1987) props um ndice geral para uso especfico de qualidade de gua,
cuja elaborao baseou-se na metodologia Delphi, seguindo uma forma no
ponderada, pois considera igualdade de importncia entre os parmetros que entra no
clculo do IQA. Estes ndices foram relacionados com a legislao da Nova Zelndia,
viabilizando sua maior aceitabilidade. Trata-se de um ndice composto de dois ou mais
subndices, em escala decrescente.
Por este mtodo o valor final do IQA equivalente ao menor valor entre dois
subndices. SMITH (1987) afirma a adequabilidade do uso da gua governada por
suas caractersticas mais pobres e no pelo conjunto de variveis.
A equao do IS a seguinte (equao 21):
IS = min( I1...,I2,....,Ii,.In) (equao 21)
Onde :
IS = valor do ndice;
PNMA II- ndices e indicadores
33
li= valor do subndice.
Os parmetros a serem utilizados no clculo do IS so os mesmo utilizados no
clculo do IQA-NSF. A tabela 12 apresenta as classes utilizadas para avaliao da
qualidade da gua.
Tabela 12. Classes utilizadas no IS.
Valor do menor ndice Descrio da qualidade
0
PNMA II- ndices e indicadores
34
da respectiva bacia drenante, sendo responsvel pelos gradientes de salinidade que
condicionam os tipos de circulao tipicamente de esturios.
As variaes na quantidade total de sal no so apenas dependentes da taxa de variao
das vazes da gua doce afluentes. Nos esturios tende a se estabelecer um equilbrio
dinmico, quase estacionrio e que resulta das interaes entre as vazes fluviais e do
rio para o esturio e a presso para montante da gua salgada.
JAY et al. (1998) partindo da distino entre a presena ou ausncia de gua
salina e que com base nas caractersticas morfolgicas, associado a cada esturio,
estuda os processos hidrodinmicos de transporte dominantes em cada caso.
Os esturios tm uma importncia especial, pois funcionam como plos de
atrao da atividade humana. A ocupao populacional no entorno dos esturios em
geral intensa, ocasionando significativas alteraes morfolgicas e diversas formas de
poluio, que transportada atravs do seu campo de velocidade e de suas
caractersticas de turbulncia e representa um risco potencial sade pblica e ao
equilbrio do meio ambiente aqutico.
Um esturio uma interface complexa de corpos de gua distintos, onde ocorre a
transio entre um sistema eminentemente fluvial e um sistema puramente marinho.
Segundo WARD & MONTAGUE(1996) e FAIRBRIDGE (1980) o esturio deve
compreender:
corpo de gua costeiro;
semifechado;
ligao direta com o mar;
afluxo de gua do mar;
afluxo de gua doce ;
PNMA II- ndices e indicadores
35
escala de tamanho variando de pequena a intermediria.
O esturio governado por processos hidrogrficos com origens tanto fluvial
quanto marinha, e est sujeito a processos eminentemente caractersticos de
ambientes estuarinos, decorrentes das interaes entre componentes de origens fluvial
e marinha, bem como de sua morfologia semi-fechada.
H, usualmente, uma clara distino com respeito a morfologia e habitats
medida que se distancia do mar em direo aos trechos superiores de rio, com
variao de profundidade, salinidade e aerao.
As principais caractersticas hidrogrficas de um esturio so: (1) morfologia e
batimetria; (2) hidrologia; (3) mars; (4) meteorologia; (5) correntes de densidade.
A anlise espacial aplicando tcnicas de sensoriamento remoto sobre qualidade
d'gua vem sendo desenvolvida por diversos autores, podendo-se citar, entre eles,
KLEMAS et al (1975); KHORRAM & CHESHIRE (1983); KHORRAM, (1985); BRAGA
(1989a, 1989b), BRAGA (1988), MAYR, (1998), NOVO (1988), incluindo anlise
estatstica, estudos hidrolgicos, geoprocessamento, correlao espacial, e anlises de
regresso. Alguns estudiosos demonstraram que atravs de imagens de satlites
possvel prev a capacidade de distribuio de slidos suspensos, turbidez, salinidade e
clorofila "a" (KHORRAM & CHESHIRE, 1983; CHESHIRE et al., 1985) em guas turvas.
Isto depende principalmente de trs fatos: Primeiro da amostragem espacial, depois os
dados coletados como um todo e terceiro tematicamente consistente, desde que a
mesma instrumentao usada para extrair informaes relevantes de todas as reas
do esturio (BABAN, 1997).
Na regio do espectro tico, esses valores resultam das propriedades ticas da
gua do mar e tambm das propriedades ticas de seus eventuais constituintes,
substncias dissolvidas e particulares, presentes em quantidades variveis (BRAGA,
1989a).
No esturio outras substncias como xido de ferro, pigmentos orgnicos
dissolvidos, pigmentos algais (carotenoides) tambm absorvem no azul e verde, que
resulta em mascarar a resposta neste comprimento de onda.
PNMA II- ndices e indicadores
36
Fitoplncton no qual a clorofila encontrado tem outros pigmentos que combinam
com outros fatores para produzir reflectncia espectral na gua (CHESHIRE et al.,
1985; STUMPF & TAYLER, 1988).
BARBAN (1997) estudou a distribuio de indicadores chaves envolvendo o
esturio inteiro considerando que estes indicadores ambientais sempre variam
rapidamente, ambos espacial e temporal. Os organismos neste ambiente devem ser
capazes de sobreviverem a essas flutuaes. Um estudo destas flutuaes requer uma
instantnea cobertura em vrias condies de mar.
Para estudar o habitat dos organismos do esturio e sua fisiologia depende dos
seguintes indicadores:
(i) Temperatura- importante pr causa do aumento das reaes biolgicas e qumicas
com a Temperatura (BARRETT & CURTIS, 1992);
(ii) Salinidade tem um grande impacto no crescimento e distribuio do fitplncton
tanto quanto na migrao da populao de peixes e camares (Lo, 1986);
(iii) Slidos suspensos e turbidez so importantes por duas razes: Primeiro, a
concentrao de slidos suspensos e o nvel de turbidez indicam a quantidade de luz
que pode penetrar na gua, e segundo, indicam a quantidade de material no
dissolvido que transportado em suspenso pela gua e pode eventualmente
sedimentar no esturio (SABRI, 1977, CHESHIRE et al., 1985)). Slidos suspensos
tm sido identificados como sendo influenciado por salinidade (CHESHIRE et al.,
1985). Segundo HASSAN (1988) os maiores valores de salinidade esto nos extremos
dos esturios, sendo este comportamento similar a turbidez e slidos suspensos;
(iv) alto teor de clorofila um bom indicador para atividade biolgica e deve ser
atribudo a fontes de esgotos sanitrios domsticos e industriais e baixa concentrao
deve ser atribuda a substncias txicas de fontes industriais. Segundo BABAN (1997)
a Clorofila a em Breydon apresentou resultados variveis. Isto pode ser devido a dois
fatores. Primeiro, clorofila "a" e sedimentos inorgnicos no so separados, e depois
os sedimentos suspensos devido que dominam a reflectncia total comporta-se como
uma banda do espectro da luz (KLEMAS et al., 1980).
PNMA II- ndices e indicadores
37
BRAGA (1988) desenvolveu um trabalho, na regio da baa de Guanabara e
suas adjacncias, com o objetivo de identificar os parmetros de qualidade da gua
responsveis pelo comportamento espectral de imagens do satlite Landsat-TM. Em
dois dias de passagem do satlite sobre a rea de estudo, foram medidos a
temperatura, a salinidade, a profundidade Secchi, o total de slidos em suspenso e os
teores de ferro e mangans no total de slidos em suspenso.
BENTANCURT (1981) relacionou vrios parmetros de qualidade da gua com
imagens Landsat, utilizando uma abordagem emprica. Empregaram-se anlises de
regresso linear e no-linear, comparando-se os dados originais com os processados
atravs da correlao e do erro mdio das estimativas.
Com o objetivo de promover uma viso holstica da baa de Guanabara, MAYR
(1998) estudou o comportamento das principais sub-bacias hidrogrficas da baa da
Guanabara e os resultados so confrontados com a qualidade das guas da baa obtida
a partir de estudos de parmetros hidrobiolgicos determinados por MAYR (1989).
Ficou constatado que muitos dos parmetros, como a temperatura, no podem
ser analisados isoladamente por sofrerem influncia permanente de fatores como
correntes martimas, taxa de lanamento de esgotos, entre outros. A transparncia
relaciona-se com o desenvolvimento de algas e com slidos em suspenso. O
desenvolvimento das algas e a formao de slidos em suspenso dependem do pH do
meio, da salinidade e da DBO. A salinidade sofre interferncia da presena de seres
vivos, poluentes, nutrientes, atividade fotossinttica, pH, teor de OD, entre outros.
A classificao ambiental de um esturio poder ser inferida finalmente pela
anlise dos resultados das classificaes decorrentes de cada critrio, tendo presente
o tipo morfodinmico e de estrutura salina presente, de acordo com o exposto em
seguida.
4.2.3.2. CRITRIO DE QUALIDADE DE GUA BASEADO EM INDICADORES DE
QUALIDADE ESTTICA
O critrio de qualidade esttica de esturios baseia-se na freqncia com que
so visveis quaisquer substncias causadoras de aspecto desagradvel. Na tabela
13 esto indicadas as qualidades das guas.
PNMA II- ndices e indicadores
38
Tabela 13. Classes de qualidade com base nos indicadores da qualidade
esttica.
Indicadores Boa
I
Aceitvel
II
M
III
leos minerais
0,5% das
observaes detec-
tam visualmente
filme oleoso
Espuma
agentes
tensoativos
0,5% das obser-
vaes detectam
visualmente espu-
umas persistentes
Alcatres
< 5% das observaes
detectam a presena
visual
Fonte: SILVA (2000).
4.2.3.3.CRITRIO DE QUALIDADE DE GUA BASEADO EM INDICADORES DE
POLUIO ORGNICA E BACTERIOLGICA
Na tabela 14 apresenta-se uma classificao baseada em critrios sanitrios
cuja concentrao dos indicadores da presena de patognicos e a seleo dos
mesmos no isenta de controvrsia j que as concentraes selecionadas no tm
como suporte estudos estatsticos ou epidemiolgicos.
PNMA II- ndices e indicadores
39
Tabela 14. Classes de qualidades com base nos indicadores de poluio orgnica e bacteriolgica.
Boa
I
Aceitvel
II
M
III
Coliforme Totais
(NMP/100 ml)
1000 em 5%
das amostras
Coliformes fecais
2000 em 5% das
amostras
Fonte: SILVA (2000).
4.2.3.4.CRITRIO DE QUALIDADE DE GUA BASEADO NO ESTADO TRFICO
Na tabela 15 apresenta-se uma proposta de classificao baseada em 3
parmetros (UN-ESC, 1992; CARDOSO,1993). Nos aspectos relacionados com o estado
trfico, a ligao com as caractersticas morfodinmicas e com os valores dos
parmetros temporais de cada esturio reveste-se de interesse particular para revelar
o significado dos valores das concentraes de Nitrognio, fsforo e de clorofila
presentes.
Tabela 15. Classes de qualidade com base no estado trfico.
Parmetros Oligotrficas-I
Mesotrficas-II
Eutrficas- III
N-Total
(g N / l)
800
( valor mdio anual)
P-Total
(g N / l)
125
(valor mdio anual)
Clorofila
(mg/l)
PNMA II- ndices e indicadores
40
Os diversos usos que a gua pode ter so um dos fatores mais significativos no
desenvolvimento de IQAs. Portanto, alguns ndices foram desenvolvidos para usos
especficos, pois o nvel de qualidade da gua requerido varia consideravelmente em
funo do uso previsto: altos valores de um determinado parmetro podem ser
indispensveis para um determinado uso e ter somente uma importncia marginal
para outro. Cinco ndices so citados nesta categoria: OConnor, Deininger, Walski,
Stoner e Nemerow.
4.3.1.NDICE DE OCONNOR
OCONNOR (apud OTT, 1978) desenvolveu em 1972 dois IQAs de uso
especfico, e comparou a performance destes com a do ndice geral IQA-NS,
objetivando obter respostas sobre a real necessidade de desenvolvimento de IQAs
para cada uso da gua e qual o nvel de falhas de um ndice geral quando aplicado
para um uso de gua especfico.
Os dois ndices de OConnor, um considerando a sustentao da vida selvagem
e peixes (FAWL) e outro para abastecimento pblico (PWS) aps o tratamento
necessrio, foram desenvolvidos de forma similar ao ndice IQA-NSF, utilizando o
mtodo DELPHI de pesquisa de opinio. A aplicao do mtodo DELPHI foi mais
interativa pois consistiu em entrevistas diretas do pesquisador com oito especialistas
em qualidade de gua, distribudos em vrias partes dos Estados Unidos.
O processo final resultou na seleo de 9 parmetros para o ndice FAWL e 13
para o PWS, com os respectivos pesos atribudos. Os ndices de OConnor so
calculados utilizando uma forma de agregao aditiva ponderada dos subndices. Como
resultado final de seu estudo OConnor aplicou os seus dois ndices e o ndice IQA-NSF
para cinco sries de dados e comparou os resultados. Constatou que cada um dos
ndices de uso especfico mantinha uma melhor correlao com o ndice de uso geral
do que entre si, mostrando, desta forma, a importncia de considerar o conceito do
uso da gua no desenvolvimento de um ndice.
OConnor concluiu que a alta correlao de ambos os ndices de uso especifico
com o IQA-NSF, sugeria a possibilidade do ndice de uso geral ser descrito como uma
combinao linear dos ndices FAWL e PWS. Ou seja, um ndice de uso geral como o
PNMA II- ndices e indicadores
41
IQA-NSF poderia ser considerado como uma mdia ponderada de diversos ndices de
uso especfico (tabela 16 e equao 22).
Tabela 16. Sub ndices de qualidade de O'connor.
Parmetros Peso
OD 0,206
PH 0,142
Nitratos 0,074
Fosfatos 0,064
Temperatura 0,158
Turbidez 0,088
SLIDOS DISSOLVIDOS 0,074 Fenis 0,099
Amnia 0,084
Fonte: OTT (1978).
9
I O'connor = Wili (equao 22) i=1
=0 se alguma substncia txica ultrapassa os limites recomendados pela legislao local;
=1 caso contrrio.
4.3.2.NDICE DE DEININGER E LANDWEHR
DEININGER (apud OTT, 1978) props um ndice de uso especfico para
abastecimento pblico. Desenvolvido com a utilizao de dados de pesquisa de
opinio, atravs de questionrio enviado para 12 dos 142 especialistas participantes da
pesquisa de opinio feita para elaborao do ndice IQA-NSF.
De um modo geral, a metodologia utilizada foi bastante similar a utilizada por
BROWN et al. (1970) no desenvolvimento do IQA-NSF. Para selecionar os parmetros,
usou-se o seguinte critrio: se 75% dos especialistas votassem pela incluso, o
parmetro seria includo na formulao do ndice. No total 14 parmetros satisfizeram
este critrio, recebendo notas de 0 a 100 sendo 7 variveis comuns as do IQA-NSF
(OD, Coliformes Fecais, pH, DBO5, Nitratos, Temperatura e Turbidez) e calculados
considerando duas funes de agregao: aditiva e geomtrica (equao 23).
PNMA II- ndices e indicadores
42
Foram comparados os resultados obtidos, nos ndices desenvolvidos utilizando
o ndice IQA-NSF e verificou-se que, apesar de conceitos diferentes quanto a forma dos
ndices, os valores resultantes mostraram-se bastante semelhantes. Concluram,
ento, que o desenvolvimento de ndices de uso especfico no parecia orientar de
forma diferenciada sobre a qualidade da gua do que j faziam os ndices de uso geral.
DEININGER props um procedimento especial para pesticidas e metais pesados,
zerando o ndice quando qualquer um deles ultrapassar os limites de segurana
recomendados.
11 1/11
I Deninger Landwers = Wili (equao 23)
i=1
4.3.3.NDICE DE WALSKI E PARKER
WALSKI e PARKER publicaram em 1974 um ndice de uso especfico (apud OTT,
1978), para determinao da qualidade da gua para uso recreacional. Pois achavam
que a maioria das pessoas estava apta a julgar a qualidade da gua para este uso.
Foram selecionados 12 parmetros com base na avaliao dos investigadores
de 65 parmetros mensurveis. Tentou-se reduzir ao mximo a quantidade de
parmetros e fez-se determinao rpida, comunicando ao pblico a qualidade da gua
em tempo real. Os 12 parmetros selecionados foram divididos em 4 categorias
(1) Aquelas que afetam a vida aqutica (OD, pH, temperatura, etc.);
(2) Aquelas que afetam a sade (Coliformes Fecais, etc.);
(3) Aquelas que afetam o tato e odor (nmero de odor);
(4) Aquelas que afetam a aparncia da gua (turbidez, graxas e leos).
Os subndices so determinados por funes explicitas no linear e segmentos
no lineares. Considerou-se como temperatura de equilbrio 20 C, valor obtido
conforme a resoluo da American Freshwater Fish, onde os valores das variveis
poluentes so indicados: I=0,01 (intolervel), I=0,1 (pobre), I=0,9 (boa), I=1
(qualidade de gua perfeita). Walski e Parker escolheram a mdia geomtrica como
mais precisa, rejeitando a mdia aritmtica.
PNMA II- ndices e indicadores
43
Os subndices so determinados por funes no lineares explcitas e no
lineares segmentadas. Com exceo dos parmetros unimodais, pH e temperatura,
todos os outros so representados por funes exponenciais negativas. O pH e
temperatura so representados por funes parablicas.
Foram calculados dois subndices: um para temperatura atual e outro para
temperatura de equilbrio. A equao 24 foi utilizada para os clculos.
12 1/12
I Walski and Parker = Wili (equao 24)
i=1
4.3.4.NDICE DE STONER
Segundo OTT (1978), o ndice de Stoner interessante, pois mostra que a
complexidade de um ndice aumenta quando utilizado para refletir diferentes usos da
gua.
Por este ndice ter aplicao para dois (2) usos da gua, ele deve ser adaptado em relao a dois tipos diferentes gerais de variveis cujos limites encontram-se na Figura 04:
Tipo I = variveis normalmente consideradas txicas;
Tipo II = variveis que afetam a sade ou caractersticas estticas da gua.
As variveis Tipo I assumem valor 0 (zero) se no ultrapassarem os limites
recomendados e assumem valor -100 caso contrrio, estando esses valores
obedecendo aos publicados pela Academia de Cincia Nacional dos EUA.
+100
+50
1 2 3 4 Limite recomendado
0
-50
Varivel poluente
PNMA II- ndices e indicadores
44
-100
Figura 04- Limites recomendados por Stoner.
As variveis tipo II so representadas por expresses matemticas explcitas.
Este ndice segue uma escala decrescente de 0 a 100, onde I =100 representa a
melhor qualidade possvel, tendo sido utilizado no Texas e Florida (EUA).
Stoner (apud, OTT 1978) props um ndice de uso especfico que poderia
acomodar dois usos da gua, abastecimento pblico e irrigao, alterando apenas as
equaes dos subndices e variando os pesos atribudos a cada parmetro.
Apesar de Stoner ter aplicado o ndice para dois usos especficos, ele
considerava que poderia ser adaptado a outros. Os parmetros utilizados foram
divididos em dois grupos: tipo 1 aqueles normalmente considerados txicos e tipo 2
aqueles que afetam a sade e as caractersticas estticas. Para a verso de
abastecimento pblico foram utilizados 26 parmetros tipo 1 e 13 tipo 2, e para a
verso de irrigao 5 parmetros tipo 1 e 16 tipo 2.
Os subndices para os parmetros tipo 2 so representados por funes
matemticas lineares, parablicas ou a combinao das duas. Todas as equaes
foram baseadas nos limites recomendados para qualidade de gua (Tabela17 e
equao 25).
A agregao final dos subndices resulta de uma combinao linear em pesos
para os parmetros tipo 1 e ponderada para os de tipo 2.
Tabela 17 -Equaes e Pesos de qualidade por Stoner para abastecimento
pblico.
Parmetros EQUAO Pesos
Amnia Nitrogenada
(mg/l)
I = 100-200X 0,134
Nitrito
Nitrogenado(mg/l)
I = 100-100X2 0,134
Coliformes fecais I = 100-0,000025 X2 0,134
PNMA II- ndices e indicadores
45
(nmp/100ml)
pH (unidades) I = -1125 + 350 X - 25 X2 0,089
Fluoretos (mg/l) I = 98,8+ 24,7X-123X2 0,089
Cloretos (mg/l) I = 100-0,4X 0,067
Sulfatos (mg/l) I = 100-0,4X 0,067
Fenis (g/l) I = 100-100X 0,053
ABS I = 100-200X 0,053
Cobre (mg/l) I = 100-100X2 0,045
Ao (mg/l) I = 100-333X 0,045
Zinco(mg/l) I = 100-20X 0,045
Cor (unidades) I = 100-0,0178X 0,045
Fonte: OTT (1978).
n m
I = Ti Wi Ij (equao 25)
i=1 j=1
4.3.5.NDICE DE NEMEROW E SUMITOMO
Nemerow e Sumitomo (apud OTT, 1978) propuseram um ndice de qualidade,
composto por trs ndices de uso especfico, assim denominados: uso para contato
humano direto: beber e nadar; uso para contato indireto: pesca, agricultura e
processamento de alimento; uso para contato remoto: navegao, refrigerao
industrial e algumas atividades de recreao.
Cada ndice de uso especfico inclui parmetros representados por funes de
subndice lineares ou lineares segmentadas.
Para que o ndice no apresente um valor que no reflita a realidade, os
subndices foram agregados de uma nica maneira. Para cada ndice de uso especfico,
o maior subndice combinado com a mdia aritmtica dos n, subndices. Com esta
aproximao, cada subndice de uso especfico reflete tanto uma medida extrema
como uma mdia dos subndices.
PNMA II- ndices e indicadores
46
Foi recomendada pelos pesquisadores a utilizao de 14 parmetros: OD,
Coliforme fecal, pH, Nitrognio Total, Alcalinidade, Temperatura, Turbidez, Slidos
Dissolvidos, Slidos em Suspenso, Cor, Dureza, Cloretos, Sulfatos e Metais (Ferro e
Mangans).
O ndice de qualidade geral proposto obtido atravs do somatrio ponderado
dos trs ndices de uso especifico. Este ndice foi aplicado em vrios pontos do estado
de Nova York, calculando tanto os 3 ndices de uso especfico quanto o ndice de
qualidade geral. Segundo OTT (1978), ndices de uso especfico como este mostram
uma incrvel tendncia de tornarem-se complexos quando se quer mostrar mais
realismo.
PNMA II- ndices e indicadores
47
4.3.6.NDICES DE PLANEJAMENTO
Os ndices de planejamento foram propostos especificamente para serem
usados pelos tomadores de deciso. Ao contrrio dos ndices de uso geral e ndices de
uso especifico, descritos anteriormente, foram concebidos para auxiliar o usurio a
tomar decises especficas ou a resolver problemas especficos, eles no representam
a qualidade do ambiente aqutico ou suas condies correlatas.
Os ndices de planejamento normalmente incorporam variveis diferentes das
que so rotineiramente medidas pelos programas de monitoramento da qualidade da
gua. Vrios ndices de planejamento foram propostos, dos quais 3 sero citados neste
trabalho: Mitre,Inhaber e Zoeteman.
4.3.6.1.NDICES MITRE (PDI, NPPI E PAI)
A MITRE Corporation e a EPA - Evironmental Protection Agency desenvolveram
conjuntamente trs ndices com dois propsitos principais: indicar as reas onde aes
preventivas ou corretivas so prioritariamente necessrias e promover subsdios para o
monitoramento das mudanas de qualidade da gua ao longo do tempo, avaliando
especialmente as aes de controle.
O primeiro ndice, PDI Prevalence Duration Intensity Index, indica o status da
qualidade da gua em uma determinada rea, considerando prevalncia, durao e
intensidade da poluio.
O valor do ndice PDI para uma rea de planejamento representado pelo
produto das medidas de prevalncia, durao e intensidade, dividido pela extenso do
rio na rea em estudo.
O segundo ndice, NPPI National Planning Priority Index, foi desenvolvido com
o intuito de auxiliar o governo a estabelecer prioridades para aplicao de recursos. Os
parmetros selecionados para o clculo do NPPI foram: populao da rea; populao
da rea a jusante, afetada indiretamente pela poluio; investimentos; condies
PNMA II- ndices e indicadores
48
tcnicas e econmicas de controle da poluio; nvel de planejamento requerido;
diferena entre o nvel de planejamento requerido e o existente; ndice PDI; custo de
planejamento per capita.
O terceiro ndice, PAI Priority Action Index, teve sua necessidade reconhecida
tanto pela EPA quanto pelo CEQ, para estabelecer um critrio quantitativo e guiar
esforos nacionais para reduzir a poluio das guas, estabelecendo prioridades de
ao.
o mais simples dos trs ndices, com formulao semelhante ao NPPI e inclui
quatro dos parmetros selecionados pelo NPPI: populao da rea; populao da rea
a jusante, afetada indiretamente pela poluio; condies tcnicas e econmicas de
controle da poluio; ndice PDI.
Como podem ser observados, alguns dados utilizados para elaborao destes
ndices baseiam-se mais em estimativas feitas por tcnicos especializados do que em
medidas fsicas, qumicas ou econmicas.
4.3.6.2.NDICE DE INHABER
Segundo OTT (1978), em 1974 foi sugerido por Herbert Inhaber um ndice de
Qualidade Ambiental (EQI) para o Canad, que inclua trs ndices: qualidade do ar,
qualidade da gua e qualidade do solo.
O ndice de qualidade da gua combina dois subndices: qualidade da gua no
ambiente e fontes de poluio. O de qualidade da gua no ambiente composto por
sua vez por trs subndices: o 1_ indica a presena de metais e dureza, o 2_
determina turbidez e o 3_ indica o peso e a presena de mercrio nos peixes
capturados comercialmente. O subndice das fontes de poluio combina cinco tipos:
esgotos municipais, refinarias de petrleo, processamento de peixe e indstrias de
papel.
4.3.6.3.NDICE DE ZOETEMAN
Segundo OTT (1978), o ndice de planejamento desenvolvido por Zoeteman na
Alemanha em 1973, denominado Pollution Potencial Index (PPI), no baseado em
PNMA II- ndices e indicadores
49
parmetros de qualidade de gua e sim, em fatores indiretos, assumidos como sendo
responsveis pela poluio.
O PPI foi aplicado por Zoeteman em mais de 160 rios em diversos pases.
Correlacionando a rea de drenagem com a vazo ele classificou os rios em trs grupos
em termos do potencial de poluio: levemente poludo, moderadamente poludo e
fortemente poludo. Zoeteman considerava o ndice como uma ferramenta para prever
problemas futuros de poluio das guas. Porm, OTT (1978) considera que o PPI
muito aproximado e no leva em considerao, por exemplo, o impacto das aes para
reduo dos nveis de poluio.
5. NDICES BIOLGICOS
5.1. GENERALIDADES
O processo de eutrofizao pode ser estimado tanto por uso de indicadores
qumicos como atravs de indicadores biolgicos. As anlises qumicas, apesar de
serem mais precisas, apresentam um custo mais elevado. O uso de organismos
indicadores pode ser considerado como uma alternativa em contraposio ao uso de
monitoramento fsico-qumico, com a inteno de identificar a integridade das
populaes envolvidas.
A sensibilidade de organismos aquticos especialmente algas e macro
invertebrados tm sido usados para avaliao de eutrofizao (WHITTON &
KELLY,1995; WHITTON, et al., 1991).Uma reviso sobre ndices biolgicos de trofia foi
publicada por VON SPERLING (1994).
Segundo a USEPA (1991), biocritrios so respostas que integram efeitos de
mltiplos poluentes ou elementos alteradores do equilbrio das populaes.
A aplicao de ndices biolgicos como ferramenta de monitoramento j usada
a algum tempo. Dependendo da base terica, ndices de diversidade, biticos e
similares tm sido desenvolvidos (BARBOUR et al., 1995).
PNMA II- ndices e indicadores
50
Estudos anteriores mostraram que a aplicao de ndices ecolgicos depende de
parmetros geogrficos (especialmente latitude) e a escolha do organismo indicador
(WHITTON & KELLY, 1995).
DANILOV & EKELUND (1990) estudaram o emprego de 07 ndices de
diversidade e um de similaridade de acordo com a classificao de WASHINGTON
(1984), em lagos de diferentes estados trficos.
Mesmo assim o uso de indicadores biolgicos tende a ser valorizado, mas seu
uso requer que se tenha estrutura da populao como um todo. Seu uso requer que se
tenham condies de descrever a biota envolvida, bem como detectar e interpretar
diferenas entre o que se espera que exista ou ocorra e o que observado.
Alguns problemas devem ser equacionados:
seleo dos pontos de amostragens - a distribuio dos organismos aquticos
pode apresentar variabilidade espacial importante e os melhores resultados so
obtidos atravs da descrio estatstica dos dados;
seleo de indicadores - a seleo das mtricas e dos indicadores mais
significativos para determinar as alteraes deve ser feita criteriosamente;
identificao dos padres referenciais - a escolha desta referncia envolve
problemas ainda controvertidos pois mesmo que esta possa ser determinada, ela
possui padres biolgicos prprios e diversos de outros locais. Para minimizar estes
problemas, a adoo de regies ecologicamente semelhantes procura delimitar reas
onde a variabilidade das condies se situe dentro de uma faixa de variao esperada,
servindo como referncia o melhor resultado observado dentro da ecorregio.
KARYDIS & TSIRTISIS (1999) estudaram a eficincia de 12 ndices ecolgicos
que expressavam a diversidade das espcies, abundncia, biomassa, etc, para avaliar
os nveis trficos do meio ambiente marinho.
PNMA II- ndices e indicadores
51
Sete ndices de diversidade foram selecionados para este estudo. So eles:
Hulbert, Margalef, Menhinick, Shannon, Simpson, McNaughton e nmero de espcies.
Apenas um ndice de similaridade foi usado.
5.2. NMERO DE ESPCIES (S)
uma simples contagem do nmero de espcies em uma amostra.
5.3. NMERO TOTAL DE INDIVDUOS (N)
N o nmero de indivduos em uma comunidade. Este nmero deve ser maior
no stio de referncia e menor no stio impactado uma medida robusta da diversidade
das espcies. No trabalho de KARYDIS & TSIRTISIS (1996) foi medida a biomassa
planctnica, ou seja, o nmero de clulas planctnicas pr litro (nmero de clulas/l).
5.4. NDICE DE MARGALEF (D) (1981)
D uma medida da quantidade de espcies e baseado na relao linear
presumida entre o nmero de espcies e o logartimo do nmero de indivduos.
dado pela equao 26.
S -1
D = (equao 26)
ln N
onde :
N = nmero total de indivduos coletados;
S = nmero de espcies.
5.5. NDICE DE MENHINICK (DMn) (1946)
PNMA II- ndices e indicadores
52
historicamente conhecido como ndice que expressa
espcies. Este ndice foi proposto porque mostrou menor variao
de amostra quando comparado com o ndice de Margalef e menos
valores conflitantes para diferentes amostras (equao 27).
S
DMn = (equao 27)
N
5.6.DFICIT DE ESPCIES DE KOTHE (WASHINGTON,1984)
Este ndice expressa o dficit de espcie entre a rea de descarga e o ponto de referncia da amostragem (site de controle) (equao 28):
Ac - Ax
DK= X 100 (equao 28)
Ac
onde Ac o nmero de espcies no site do controle e Ax o nmero de espcies no
site sob investigao.
5.7. NDICE DE ODUM (BETCHEL & COPELAND,1970)
O ndice de Odum foi proposto para contar o nmero de indivduos. Assume que o nmero de espcies /1000 reduzido por guas poludas (equao 29).
Sx Do = (equao 29) 1000N
Onde Do o nmero de espcies por mil indivduos, N = nmero total de indivduos
coletados e S, nmero de espcies.
5.8. NDICE DE HURLBERT (1971)
Avalia a estabilidade das espcies segundo a equao 30.
PNMA II- ndices e indicadores
53
N S PIE = ------ . 1- pi2 (equao 30) N 1 i=1
Em que N o nmero total de de indivduos de uma populao ou comunidade, S o
nmero de espcies e pi frao de amostras de indivduos pertencentes espcie i.
5.9. NDICE DE DOMINNCIA DE MCNAUGHTON (I) (1977)
Expressa a percentagem de dominncia de duas ou mais espcies na amostra
(equao 31).
n1 + n2 I = X 100 (equao 31) N
onde n1 e n2 so nmeros individuais de duas ou mais espcies dominantes na amostra
e N o nmero total de indivduos na amostra.
5.10. NDICE DE SIMPSON (Ds ) (1949)
baseado em grupos probabilsticos, expressando a probabilidade que duas amostras individuais, escolhidas ao acaso e de comunidades independentes podem ser da mesma espcie (equao 32).
ni X (ni 1) i=1 Ds = (equao 32) n X (n 1) onde ni o nmero de indivduos da i-sima espcie na amostra e n , o nmero total
dos indivduos na amostra.
5.11. NDICE DE DIVERSIDADE SHANNON ( H ) (1949)
o ndice mais popular entre os ecologistas. baseado nas informaes
tericas e uma medida do grau mdio de incerteza na predio de quais espcies
numa escolha individual e ao acaso pertencem a uma coleo de espcies S e de
indivduos N (equao 33).
s
H = ni X ni/n X ln ni/n (equao 33) I=1
PNMA II- ndices e indicadores
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