UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMIÁRIDO

CAMPUS ANGICOS

DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS, TEC. E

HUMANAS CURSO BACHARELADO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA

ROSA DE LIMA SENA

AVALIAÇÃO DE ANÁLISES FÍSICO-QUÍMICAS DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS

UTILIZADAS PARA IRRIGAÇÃO NO MUNICÍPIO DE PEDRO AVELINO-RN

ANGICOS-RN

2013

ROSA DE LIMA SENA

AVALIAÇÃO DE ANÁLISES FÍSICO-QUÍMICAS DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS

UTILIZADAS PARA IRRIGAÇÃO NO MUNICÍPIO DE PEDRO AVELINO-RN

Monografia apresentada à Universidade

Federal Rural do Semiárido-UFERSA,

Campus Angicos, para obtenção do Título de

Bacharel em Ciência e Tecnologia.

Orientador: Prof. M.Sc. Damilson Ferreira dos

Santos

ANGICOS-RN

2013

―A água possui um valor inestimável. Mais do

que um recurso indispensável a produção e

estratégico para o desenvolvimento

econômico, a água é essencial para a

manutenção dos ciclos biológicos, geológicos

e químicos que mantém em equilíbrio os

ecossistemas. É ainda uma referência cultural

e um bem social indispensável à sobrevivência

e à adequada qualidade de vida da população‖.

Aldo Rebouças

À Deus, que me deu forças para caminhar

diante de muitos obstáculos e segurou sempre

na minha mão, não me deixando só em

nenhum momento e a minha mãezinha que

amo muito Maria José de Sena Lima.

AGRADECIMENTOS

À Deus, que esteve sempre ao meu lado, principalmente nas horas em que mais precisei, me

acalmando para que eu pudesse encarar todos os desafios.

À empresa Agrícola Famosa que contribuiu de forma muito significativa para este trabalho,

fornecendo os dados (Análises).

Ao meu orientador Damilson Ferreira dos Santos que com sua atenção e dedicação, esteve

sempre disposto a ajudar em todo o desenvolvimento do trabalho.

Aos meus familiares, pais e irmãos que sempre me apoiaram em minhas decisões.

Ao meu esposo Marcelo Machado, pela paciência e pela compreensão.

Ao meu primo Emanoel Sena, que me deu uma grande contribuição para a estrutura física

deste trabalho, (formatação, e outros aspectos).

Às professoras Fabrícia Nascimento e Elisângela Galvão que aceitaram fazer parte da banca

examinadora, contribuindo com sugestões para o aprimoramento do trabalho.

Ao diretor do Campus Angicos Joselito Medeiros, que me apoiou sempre que eu precisei.

A professora Andréa Galindo, que me motivou a seguir em frente, e a encarar todos os

obstáculos.

Aos meus amigos Katiane Sara, Izaac Braga, Tereza Fonsêca, Rodolpho Rodrigo, Edivaldo

Rodrigues, Hidelbrando Magno, Izabelle Borges, Joelma Garrido, Maíla Isle, pela parceria

nos momentos mais difíceis que eu já passei.

Enfim a todos que direta ou indiretamente contribuíram para a realização deste trabalho.

RESUMO

Com o acelerado crescimento populacional e com o desenvolvimento socioeconômico,

o consumo de água está aumentando e sua qualidade hídrica diminuindo. Os múltiplos usos

da água vão desde o consumo humano e animal, até o uso agrícola e industrial. A água

utilizada na agricultura pode ser de origem superficial ou subterrânea, e deve ser avaliada não

só de acordo com os aspectos quantitativos, mas também com os aspectos qualitativos. A

qualidade da água de irrigação deve ser avaliada de acordo com um conjunto de parâmetros

físicos, químicos e biológicos, pois estes indicam se esta é apropriada ou não para tal fim.

Este trabalho teve como objetivo a avaliação das análises de parâmetros físico-químicos de

potencial Hidrogeniônico (pH), Condutividade Elétrica (CE) e Razão de Adsorção de Sódio

(RAS), para a determinação da qualidade da água subterrânea utilizada para irrigação no

município de Pedro Avelino-RN . As análises destes parâmetros foram comparadas com o

modelo de Ayers e Westcot (1991), o qual define parâmetros usuais de cada um destes na

água para irrigação. Avaliaram-se também três problemas que podem ser causados caso estes

parâmetros estejam fora do limite permissível: problemas de obstruções, problemas de

infiltração e problemas de salinidade. O estudo foi realizado tendo como base as análises de

cinco reservatórios, sendo estes enumerados aleatoriamente de 1 a 5, considerando cada um

dos parâmetros já mencionados. Os valores de pH variaram de 6,60 a 7,20, os valores de CE

variaram de 1,59 a 7,22 dS m-1

e os valores da RAS se encontraram entre 1,80 e 6,00 . Diante

da avaliação dos resultados o que se pôde concluir foi que a condutividade elétrica das águas

de três dos cinco reservatórios excedeu o limite usual para irrigação, e que devido a isto, estas

águas podem vir a causar severos problemas de incrustação no sistema de irrigação com o

passar dos anos.

Palavras chave: Qualidade da água. Irrigação. Salinidade. Parâmetros físico-químicos.

LISTA DE TABELAS

Tabela 1- Fontes de água e suas respectivas condutividades elétricas a 25ºC ............................. 23

Tabela 2 - problemas de infiltração relacionados com a qualidade da água de irrigação ............ 26

Tabela 3 - Classificação de água para o sistema de irrigação

(Risco de obstruções) .................................................................................................................. 26

Tabela 4 - Problema de Salinidade em relação a CE .................................................................... 29

Tabela 5 - Limite usual da água para irrigação de acordo com os parâmetros de PH, CE e RAS32

Tabela 6 - Análises de pH, Pedro Avelino, RN ............................................................................ 33

Tabela 7 - Análises de CE, Pedro Avelino, RN ........................................................................... 34

Tabela 8 - Valores da RAS, Pedro Avelino, RN .......................................................................... 36

Tabela 9 - Análises de RAS e CE, Pedro Avelino, RN ................................................................ 37

LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico 1- Análises de pH, Pedro Avelino, RN ........................................................................... 33

Gráfico 2- Análise de CE, Pedro Avelino, RN ............................................................................. 35

Gráfico 3- Análises da RAS, Pedro Avelino, RN......................................................................... 36

Gráfico 4- Análise conjunta da RAS e CE, Pedro Avelino, RN .................................................. 38

LISTA DE FIGURAS

Figura 1- Ciclo Hidrológico da água ............................................................................................ 16

Figura 2- Principais sistemas aquíferos do país............................................................................ 19

Figura 3- Escala de pH ................................................................................................................. 21

Figura 4- Tubulação deteriorada em função da precipitação do ferro .......................................... 27

Figura 5- Mapa do município de Pedro Avelino - RN ................................................................. 30

LISTA DE SIGLAS

Ca++

- Cálcio

CE - Condutividade Elétrica

CONAMA - Conselho Nacional de Meio Ambiente

CPRM - Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais

dS m-1

- decisiemens por metro

IDEMA - Instituto de Desenvolvimento Sustentável e Meio Ambiente do Rio Grande do

Norte

meq L-1

- milequivalente por litro

Mg ++

- Magnésio

mmolc L-1

- milimol carga por litro

Na+ - Sódio

pH - potencial Hidrogeniônico

RAS - Razão de Adsorção de Sódio

SI - Sistema Internacional de Unidades

UCCC - Universidade da Califórnia Comitê de Consultores

UFERSA - Universidade Federal Rural do Semiárido

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................... 14

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ........................................................................................ 16

2.1 ÁGUA ............................................................................................................................................. 16

2.1.1 Água subterrânea .......................................................................................................................... 17

2.1.2 Água de irrigação ......................................................................................................................... 20

2.2 POTENCIAL HIDROGENIÔNICO .............................................................................................. 21

2.3 CONDUTIVIDADE ELÉTRICA ................................................................................................... 22

2.4 RAZÃO DE ADSORÇÃO DE SÓDIO ......................................................................................... 23

2.5 PROBLEMAS CAUSADOS PELA ANORMALIDADE DOS PARÂMETROS NA ÁGUA DE

IRRIGAÇÃO.........................................................................................................................................25

2.5.1 Problemas de Infiltração............................................................................................................... 25

2.5.2 Problemas de Obstruções ............................................................................................................. 26

2.5.3 Problemas de Salinidade .............................................................................................................. 27

3 METODOLOGIA .................................................................................................................. 30

3.1 LOCALIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO .................................................................................. 30

3.2 POULAÇÃO E AMOSTRA ........................................................................................................... 31

3.3 VARIÁVEIS AVALIADAS ........................................................................................................... 31

3.4 AVALIAÇÃO DOS DADOS ........................................................................................................ 31

4 ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS ............................................................... 32

4.1 MODELO DE AYERS E WESTCOT (1991) ................................................................................ 32

4.2 AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA ............................................................................... 32

4.2.1 Análises de pH ............................................................................................................................. 33

4.2.2 Análises de CE ............................................................................................................................. 34

4.2.3 Análises da RAS .......................................................................................................................... 36

5. CONCLUSÕES E RECONMENDAÇÕES ......................................................................... 39

REFERÊNCIAS ....................................................................................................................... 41

14

1 INTRODUÇÃO

Sendo a água um valioso recurso natural é, portanto essencial à todos os seres vivos e

insubstituível nos ecossistemas podendo ser considerada uma das substâncias mais

abundantes no planeta.

Devido ao acelerado crescimento populacional e urbano juntamente com o

desenvolvimento socioeconômico, o consumo de água está aumentando e sua qualidade

hídrica diminuindo. Dessa maneira, torna-se necessário o monitoramento da qualidade da

água que é um processo fundamental a fim de verificar as características qualitativas e

consequentemente o melhor tratamento a ser realizado (RODRIGUES et al., [2011?]). A

água, como um recurso indispensável para a vida no planeta tem múltiplos usos, desde o

consumo humano e animal, até o consumo agrícola e industrial.

A agricultura irrigada depende tanto da qualidade da água, quanto da quantidade. A

importância da qualidade da água só começou a ser reconhecida a partir do início desse século

(GERVÁSIO; CARVALHO; SANTANA, 2000). Segundo Almeida (2010), as águas

utilizadas para irrigação normalmente são de origem superficial ou subterrânea.

Os recursos subterrâneos constituem-se em reservas estratégicas para suprimento das

demandas atuais e futuras, uma vez que apresentam uma quantidade 100 vezes maior que as

águas superficiais no mundo (BORGHETI et al., 2004 apud CRUZ; RESENDE; AMORIM,

2008, p.8). No entanto é necessário que seja feito um processo de monitoramento dessas

águas, principalmente no que se refere a qualidade das mesmas.

Os estudos da água visando determinar sua qualidade para utilização na agricultura

irrigada são muito antigos. Entretanto a definição favorável ou contrária à utilização de uma

água para fins de irrigação depende, não somente das condições químicas que apresenta no

momento que é analisada, como também, das características físico-químicas dos solos que

vão ser aplicadas, assim como da susceptibilidade dos cultivos que vão ser irrigados

(ALMEIDA, 2010).

Segundo Cordeiro (2001), a classificação da água para fins de irrigação é um recurso

que fornece uma base para predizer com razoável confiança o efeito geral da sua utilização

sobre o solo e a planta e sob o sistema de irrigação.

O conjunto de parâmetros a serem considerados na avaliação da qualidade da água

para irrigação deve contemplar o conjunto de características físicas, químicas e biológicas

(ALMEIDA, 2010).

15

Este trabalho visou mostrar a importância das análises de potencial Hidrogeniônico

(pH), Condutividade Elétrica (CE) e Razão de Adsorção de Sódio (RAS) para a determinação

da qualidade de águas subterrâneas utilizadas para irrigação no município de Pedro Avelino-

RN, bem como a relação destes com os problemas causados na irrigação, quando não atendem

aos requisitos de qualidade.

16

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Recurso essencial para a vida, a água constitui um importante papel no planeta, sendo

utilizada para diversos fins, desde o consumo humano e animal, até o uso industrial, e passa a

ser não só um recurso indispensável para a vida, mas um bem econômico.

2.1 ÁGUA

A disponibilidade da água se dá sob várias formas, é uma das substâncias mais

comuns existentes na natureza, cobrindo cerca de 70% da superfície do planeta. É encontrada

principalmente no estado líquido, constituindo um recurso natural renovável por meio do ciclo

hidrológico como mostrado na figura 1 (BRAGA et al., 2005).

Figura 1- Ciclo hidrológico da água

Fonte: Almeida (2010)

Como já mencionado, a água é uma substância necessária às diversas atividades

humanas além de constituir componente fundamental da paisagem e do meio ambiente

(BRITO, 2007). Recurso de valor inestimável, o qual ocupa uma posição única na história de

nosso planeta, ela apresenta utilidades múltiplas, como geração de energia elétrica, irrigação,

navegação, recreação, turismo, aquicultura, piscicultura, pesca, e, ainda, assimilação e

condução de esgoto (LIMA et al., 1999 apud BRITO, 2007).

17

Nenhuma outra substância natural pode comparar-se a ela a respeito de sua influência

sob o curso do processo geológico mais básico. É papel fundamental nos processos físico-

químicos e biológicos da terra e intervém nos processos de intercâmbios (ALMEIDA, 2010).

Embora as fontes hídricas sejam abundantes, são mal distribuídas na superfície do

planeta (BRITO, 2007). Na atualidade, a situação da água é preocupante, não somente quanto

à quantidade de recursos hídricos, senão, também, quanto à sua qualidade (MORENO

CORELLES et al., 1996 apud ALMEIDA, 2010).

Com o crescimento populacional, a expansão das fronteiras agrícolas e a degradação

do meio ambiente, a água que existe na natureza se torna finita, e sua disponibilidade vai

diminuindo gradativamente.

Pesquisas realizadas por alguns estudiosos constataram que a disponibilidade potencial

de água per capta no mundo caiu de 12.900 m3 em 1970, para menos de 7.000 m

3 em 2000

(redução de 42,7%), sendo que projeções para o ano de 2025 indicaram uma queda para 5100

m3 (redução de 62,4%) (UNITED NATIONS ENVIRONMENT PROGRAME, 2004 apud

VANZELA, 2004).

2.1.1 Água subterrânea

As águas subterrâneas são aquelas que se infiltram através do terreno e enchem os

espaços vazios dos interstícios das rochas. Estas podem ser extraídas dos aquíferos para a

superfície mediante a construção de poços (ALMEIDA, 2010).

Segundo os estudos da Companhia de Pesquisa de recursos Minerais - CPRM (1997

apud PAZ; TEODORO; MENDONÇA, 2000), o Brasil tem o impressionante volume de 111

trilhões e 661 milhões de metros cúbicos de águas em suas reservas subterrâneas, e detém

inclusive o maior aquífero do mundo, o Botucatu ou Gigante do Mercosul.

A questão crucial do uso da água subterrânea, principalmente para a agricultura

irrigada, reside no elevado custo de exploração, além de exigir tecnologia avançada para

investigação hidro geológica (MAIA NETO, 1997 apud PAZ; TEODORO; MENDONÇA,

2000). De acordo com o Art. 2º da resolução nº 396/2008 do Conselho Nacional de Meio

Ambiente - CONAMA, aquífero pode ser definido como corpo hidro geológico com

capacidade de acumular e transmitir água através de seus poros, fissuras ou espaços

resultantes da dissolução e carreamento de materiais rochosos.

18

Os aquíferos podem ser classificados como:

a. Aquíferos porosos: Ocorrem nas chamadas rochas sedimentares e constituem os mais

importantes aquíferos pelo grande volume de água que armazenam e por sua

ocorrência em grandes áreas.

b. Aquíferos fraturados ou fissurados: Ocorrem nas rochas ígneas e metamórficas. A

capacidade destas rochas em acumularem água está relacionada a quantidade de

fraturas existentes. A possibilidade de se ter um poço produtivo dependerá tão

somente, de o mesmo interceptar fraturas capazes de conduzir a água.

c. Aquíferos cársticos: São aquíferos formados em rochas carbonáticas. Constituem um

tipo peculiar de aquífero fraturado, onde as fraturas, devido à dissolução do carbonato

pela água, podem atingir aberturas muito grandes (cavernas), criando verdadeiros rios

subterrâneos.

As águas subterrâneas são classificadas de acordo com o Art. 3º da resolução

396/2008 do CONAMA, em:

Classe Especial: águas dos aquíferos, conjunto de aquíferos ou porção desses

destinadas à preservação de ecossistemas em unidades de conservação de proteção

integral e as que contribuam diretamente para os trechos de corpos de águas

enquadrados como classe especial;

Classe 1: águas dos aquíferos, conjunto de aquíferos ou porção desses, sem alteração

de sua qualidade por atividades antrópicas, e que não exigem tratamento para

quaisquer usos preponderantes devido às suas características hidro geoquímicas

naturais;

Classe 2 : águas dos aquíferos, conjunto de aquíferos ou porção desses, sem alteração

de sua qualidade por atividades antrópicas, e que podem exigir tratamento adequado,

dependendo do uso preponderante, devido às suas características hidro geoquímicas

naturais;

Classe 3: águas dos aquíferos, conjunto de aquíferos ou porção desses, com alteração

de sua qualidade por atividades antrópicas, para as quais não é necessário o tratamento

em função dessas alterações, mas que podem exigir tratamento adequado, dependendo

do uso preponderante, devido às suas características hidro geoquímicas naturais;

19

Classe 4: águas dos aquíferos conjunto de aquíferos ou porção desses, com alteração

de sua qualidade por atividades antrópicas, e que somente possam ser utilizadas, sem

tratamento, para uso preponderante menos restritivo;

Classe 5: águas dos aquíferos, conjunto de aquíferos ou porção desses, que possam

estar com alteração de sua qualidade por atividades antrópicas, destinadas a atividades

que não têm requisitos de qualidade para uso.

A figura 2 mostra os principais sistemas aquíferos do Brasil.

Figura 2- Principais sistemas aquíferos do país

Fonte: Zoby [2008?]

20

A partir da Figura 2 pode-se observar que os maiores volumes de água subterrânea se

encontram nas regiões norte, sudeste, sul e parte da região nordeste. Mostrando assim a

riqueza do Brasil quanto as suas reservas.

2.1.2 Água de irrigação

De acordo com Almeida (2010), as águas que são utilizadas para irrigação geralmente

são de origem superficial ou subterrânea.

O setor agrícola consome cerca de 70%de toda a água utilizada em muitos países, de

acordo com Brito (2007). Nas últimas décadas tem se intensificado o consumo mundial de

água. O crescimento da população e suas necessidades influenciaram o desenvolvimento

industrial e a produção de alimentos.

De acordo com Tundisi (2003 apud VANZELA, 2004), os usos múltiplos da água e as

permanentes necessidades de água para fazer frente ao crescimento populacional e as

demandas industriais e agrícolas têm gerado permanente pressão sobre os recursos hídricos

superficiais e subterrâneos.

A água é a principal necessidade na agricultura e, assim sendo, é importante destacar

que seu uso de forma racional e qualitativa na irrigação promove o incremento da

produtividade, que é o ponto de partida em direção ao progresso. O uso indevido e

desqualificado pode acarretar muitos danos que retornarão à sua fonte, inclusive podendo

transmitir doenças ao agricultor irrigante, que mantém o contato direto com a água

(CARDOSO, 1998 apud VASCONCELOS et al., 2009). Além destes problemas, uma água de

irrigação inadequada (fora dos padrões), pode causar danos à todos os equipamentos de

irrigação, à planta e ao solo.

Tanto a qualidade como a quantidade de água é de grande importância para a

agricultura irrigada. Krause e Rodrigues (1998 apud VASCONCELOS et al., 2009), afirmam

em seus estudos que o aspecto desta qualidade tem sido desprezado devido ao fato de que, no

passado, as fontes de água eram abundantes, de boa qualidade e de fácil utilização.

As águas utilizadas para irrigação devem ser julgadas levando em consideração os

seguintes aspectos (PEÑA, 1972 apud CORDEIRO, 2001):

a) Características Químicas - A qualidade da água depende dos constituintes químicos e

de seu perigo potencial nos efeitos diretos e indiretos sobre os cultivos;

21

b) Condições Agronômicas - Uma vez determinadas em laboratório as características

químicas da água para irrigação, sua aplicabilidade deve estar sujeita à

susceptibilidade de danos que possa ocasionar aos cultivos a serem irrigados.

c) Condições Edafológicas - O teor de sais da água de irrigação pode alcançar níveis

prejudiciais aos cultivos, quando os sais se concentram na camada do solo onde se

desenvolver o sistema radicular das plantas. Esta condição pode ser controlada,

quando se aplica além da lâmina de água requerida pela irrigação, outra quantidade de

água adicional ou lâmina de irrigação em quantidade suficiente para arrastar dessa

camada de solo os sais em excesso.

2.2 POTENCIAL HIDROGENIÔNICO

O pH é um índice que caracteriza o grau de acidez ou alcalinidade de um ambiente

(BRITO, 2007), e está entre as propriedades físico-químicas mais frequentemente utilizadas

em áreas de aplicação como a saúde e o meio ambiente (ALMEIDA et al., 2008).

Este parâmetro é medido em uma escala adimensional que varia de 0 a 14, sendo 7 o

valor correspondente à neutralidade, e os valores que se encontram abaixo ou acima deste

representam um caráter ácido e básico, respectivamente (CRUZ; RESENDE; AMORIM,

2008). A Figura 3 representa a escala de pH.

Figura 3- Escala de pH

Fonte: Pinto (2007)

Na água de irrigação o limite usual do pH é de 6 a 8,5 (AYERS; WESTCOT, 1991

apud ALMEIDA, 2010).

O pH da água depende de sua origem e de suas características naturais, em caso da

introdução de resíduos na água este pode ser alterado. Caso o seu valor seja baixo a água

22

torna-se corrosiva, se for elevado há uma tendência de formação de incrustações nas

tubulações (SILVA et al., 2011).

Os valores de pH fora da faixa normal (6 – 8,5) podem causar diversos problemas,

principalmente no que se refere a deterioração dos equipamentos de irrigação .O processo de

medição do pH pode ser feito com um aparelho chamado pH metro, e também por outros

métodos (RICHTER, 2009).

A medição deste parâmetro torna-se importante porque contribui para o controle e

regulação dos processos químicos e biológicos.

2.3 CONDUTIVIDADE ELÉTRICA

A condutividade elétrica da água é uma medida da capacidade desta em conduzir

corrente elétrica, sendo proporcional à concentração de íons dissociados em um

sistema aquoso (BRITO, 2007).

Esta pode variar de acordo com a quantidade de sais presentes em tal solução. Pode ser

expressa por diferentes unidades. De acordo com o Sistema Internacional de Unidades - SI, a

unidade padrão da condutividade elétrica, é o Siemens por metro (S m-1

), mas geralmente em

medições realizadas em amostras de águas utilizam-se os seus múltiplos como unidades

(PINTO, 2007). Neste trabalho a condutividade elétrica é expressa em decisiemens por metro

(dS m-1

).

Os dados da CE devem ser acompanhados da temperatura da qual foi medida, pois

esta é uma propriedade que depende expressivamente da temperatura. De acordo com Pinto

(2007), existem equipamentos, que têm a capacidade de fornecer a CE já convertida para uma

das temperaturas de referência.

A CE é determinada através dom método condutivimétrico, baseando-se na medição

da resistência da amostra a passagem de corrente e dado em condutância específica

(Condutividade elétrica a 20 ou a 25ºC).

Na água de irrigação a condutividade elétrica, considera basicamente a quantidade de

sais presentes nesta, sem especificá-los. Devido à facilidade de ser determinada, é um

parâmetro considerado para se determinar a potencialidade de salinizar um solo (ALMEIDA,

2010).

A Tabela 1 fornece um direcionamento sobre a ordem de grandeza da condutividade

elétrica.

23

Tabela 1- Fontes de água e suas respectivas condutividades elétricas a 25ºC

Fonte CE a 25ºC

Água de chuva 0,15

Água média dos rios 0,2-0,4 dS m-1

Água do mar Mediterrâneo 63 dS m-1

Água do oceano Atlântico (máxima) 59 dS m-1

Água do oceano Atlântico (média) 55 dS m-1

Água do oceano Pacífico 51 dS m-1

Água do oceano Índico 54 dS m-1

Água de irrigação de salinidade média 0,75-2,25 dS m-1

Fonte: Almeida (2010)

Fica claro na Tabela 1 que o grande teor de sais está concentrado nas águas dos mares

e oceanos, enquanto que nas águas de chuvas e nas águas dos rios esse teor é bem pequeno. É

possível notar o auto ou baixo teor de concentração destes sais devido ao valor da

condutividade elétrica, já que segundo Cruz; Resende; Amorim (2008) quanto maior for a

concentração de sais na água maior será a condutividade elétrica desta.

2.4 RAZÃO DE ADSORÇÃO DE SÓDIO

A razão de adsorção de sódio - RAS é um índice que mostra a proporção relativa em

que se encontra o Na+

com o Ca ++

e o Mg++

que competem com o Sódio pelos lugares de

intercambio com o solo. Essa consideração se torna importante quando houver predominância

do íon Sódio no solo, que influenciará as trocas dos íons de Cálcio e Magnésio pelo de Sódio

nos solos, o que pode conduzir a degradação dos mesmos, com a consequente perda de sua

estrutura e sua permeabilidade. A presença dos íons Ca++

e Mg++

tornam a água dura. No caso

da água da irrigação a dureza é benéfica, pois os íons alcalinos terrosos (principalmente Ca++

e Mg++

) causam a floculação das partículas coloidais no solo, aumentando assim sua

permeabilidade (LEITE, 2007).

24

A RAS é expressa matematicamente como a raiz quadrada do milequivalente por litro

(meqL-1

)1/2

ou do milimol carga por litro (mmolcL-1

)1/2

servindo como parâmetro indicador do

perigo de sodicidade ou alcalinidade do solo. Assim sendo, a RAS é definida pela equação 1:

Na

√Ca Mg , (meq L

-1)

1/2=

Na

√Ca

Mg

2

, (mmolc L-1

)1/2

(1)

Fonte: Adaptada de Almeida (2010)

A capacidade de infiltração do solo pode diminuir quando há uma elevada

concentração de Sódio, em relação à concentração de Cálcio e/ou com a baixa concentração

de sais solúveis, ou seja, o alto teor de íons de Sódio (Na++

) e o baixo teor de Cálcio no solo e

na água provocam uma redução na velocidade com que a água se infiltra no solo, como

consequências disso as raízes das plantas podem vir a não receber água durante a irrigação

(ALMEIDA, 2010).

De acordo com Bernardo (2006 apud BRITO, 2007), as águas são divididas em quatro

classes segundo sua Razão de Adsorção de Sódio (RAS), ou seja, em função do efeito do

Sódio trocável, nas condições físicas do solo:

S1- Água com baixa Concentração de Sódio, que pode ser usada para irrigação em

quase todo o tipo de solo, e tem uma pequena possibilidade de alcançar níveis

perigosos de Sódio trocável.

S2- Água com concentração média de Sódio, esta pode ser usada em solos que

apresentam uma textura grossa, ou em solos que apresentem uma boa permeabilidade.

Em caso de solos com textura fina esta classe apresenta um perigo de sodificação com

alta capacidade de troca catiônica, especialmente sob baixa condição de lixiviação.

S3- Água com alta concentração de Sódio, que pode produzir na maioria dos solos

níveis maléfica de Sódio trocável. Diante disso são necessárias as práticas especiais

de manejo dos solos, boa drenagem, alta lixiviação e adição de matéria orgânica.

S4- Água com concentração de Sódio muito alta. Esta geralmente imprópria para

irrigação, mas caso a salinidade desta água seja baixa ou média, é possível através de

corretivos como o gesso torna-la adequada para este uso.

25

2.5 PROBLEMAS CAUSADOS PELA ANORMALIDADE DOS PARÂMETROS NA

ÁGUA DE IRRIGAÇÃO

Águas que apresentam parâmetros de pH, CE e RAS, fora do limite permissível para

irrigação, isso pode causar vários problemas que estão relacionados com o solo, a cultura

irrigada e com os equipamentos utilizados para irrigação.

O conceito de qualidade de água refere-se principalmente a suas características, que

podem afetar sua adaptabilidade para seu uso específico. Para que se possa fazer uma

interpretação da qualidade da água para irrigação é necessário que os parâmetros avaliados

estejam relacionados com os efeitos que podem causar ao solo, as culturas e ao manejo da

irrigação (SILVA et al., 2011).

Os parâmetros avaliados neste trabalho foram relacionados com alguns problemas

causados ao sistema de irrigação, problemas de infiltração, problemas de obstruções e

problemas de salinidade.

2.5.1 Problemas de Infiltração

Os problemas de infiltração devem ser avaliados de acordo com os parâmetros de

Condutividade Elétrica (CE) e Razão de Adsorção de Sódio (RAS). Estes problemas são

facilmente visualizados, pois quando ocorrem a água que é aplicada ao solo seja de forma

artificial (através da irrigação) ou, de forma natural (pelas chuvas), permanece no solo por um

longo período, ou ainda torna lento o processo de infiltração, como consequência disso haverá

uma redução na produção, devido a cultura não receber a quantidade de água necessária

(BRITO, 2007).

Em geral a infiltração diminui com o aumento do teor de Sódio com relação ao Cálcio

e Magnésio (RAS), ou com a diminuição da salinidade (CE), e aumenta com a alta salinidade,

assim sendo para se avaliar o efeito final da qualidade da água, devem-se considerar esses

dois parâmetros.

A Tabela 2 mostra os problemas de infiltração relacionados com a qualidade da água

de irrigação segundo Ayers e Westcot (1991 apud BRITO, 2007).

26

Tabela 2- problemas de infiltração relacionados com a qualidade da água de

irrigação

2.5.2 Problemas de Obstruções

Os problemas de obstruções são avaliados também de acordo com o potencial

Hidrogeniônico (pH). Os sólidos em suspensão, as substâncias dissolvidas e os

microrganismos contidos na água de irrigação, podem provocar obstruções nos emissores da

irrigação localizada.

A Tabela 3 representa o risco de obstruções de acordo com o pH.

Tabela 3 – Classificação de água para o sistema de irrigação (Risco de obstruções)

PH Riscos de obstruções

< 7 Nenhum

7-8 Moderado

Fonte: Adaptada de Brito (2007)

Os problemas de obstruções não existem para um pH < 7, no entanto se o pH se situar

entre 7 e 8, estes problemas podem existir em grau moderado, entretanto estes podem ser

corrigidos mediante a aplicação de corretivos na água, porem é preferencial do pH do solo

Problema potencial Grau de Restrição para uso

Infiltração (Avaliada

Usando a CE e RAS

Conjuntamente Nenhum Moderado Severo

RAS = 0-3 e CE > 0,7 0,7 - 0,2 < 0,2

RAS = 3-6 e CE > 1,2 1,2 - 0,3 < 0,3

RAS = 6-12 e CE > 1,9 1,9 - 0,5 < 0,5

RAS = 12-20 e CE > 2,9 2,9 - 1,3 < 1,3

RAS = 20-40 e CE > 5,0 5,0 - 2,9 < 2,9

Fonte: Brito (2007)

27

(SILVA et al., 2011). A correção do solo é mais viável uma vez que os custos para se aplicar

a correção na água são muito elevados (BRITO, 2007).

Bucks e Nakayama (1986 apud Brito, 2007), classificaram a água para o sistema de

irrigação localizada em relação a problemas de entupimento devido a fatores físicos químicos

e biológicos, e o pH é um parâmetro que contribui bastante para esses problemas de

entupimentos caso apresente anormalidade.

O pH fora da faixa normal provoca mudanças que são lentas, quando isso ocorre

aplica-se uma correção no solo ao invés da água, por ser mais prático. O maior perigo das

águas que apresentam este parâmetro fora da faixa normal está na deterioração dos

equipamentos de irrigação tais como a obstrução devido à corrosão.

A Figura 4 mostra a deterioração do equipamento de irrigação com a precipitação do

ferro que pode ocorrer quando o pH se encontra fora da faixa normal.

Figura 4 - Tubulação deteriorada em função da precipitação do ferro

Fonte: UNESP1

1Disponível em: <http://www.agr.feis.unesp.br/acagua.htm>. Acesso em: 31 Mar. 2013.

28

2.5.3 Problemas de Salinidade

Em toda água de irrigação existe um conteúdo de sais dissolvidos, o efeito desses sais

dissolvidos sobre as características físicas e químicas do solo é de grande importância, pois a

partir disso pode-se identificar o grau de problema causado pela salinidade (CORDEIRO,

2001).

A salinidade é o resultado do acúmulo de sais na dissolução do solo, e esta aumenta o

potencial osmótico que impede ou dificulta a captação de água por parte da planta, originando

alterações na absorção de nutrientes (ALMEIDA, 2010).

A qualidade da água de irrigação é o principal agente causador da salinidade do solo e,

este problema se agrava quando o manejo de irrigação com essas águas é feito

inadequadamente (ALMEIDA, 2010). Como visto na página 22, a condutividade elétrica é um

parâmetro fácil de ser determinado, por isto ela caracteriza a potencialidade da água de

salinizar um solo.

Segundo Cordeiro (2001), as águas são divididas em quatro classes, conforme a

condutividade elétrica (CE):

C1- Água de baixa salinidade, que pode ser usada para irrigação, na maior parte dos

cultivos e em quase todos os tipos de solo, sendo mínima a probabilidade de se

desenvolver problemas de salinidade;

C2- Água de salinidade média que pode ser usada, quando houver um grau moderado

de lixiviação;

C3- Água com alta salinidade, que não pode ser usada em solos com drenagem

deficiente, e mesmo no caso de drenagem adequada, podem ser necessárias as práticas

especiais para o controle de salinidade;

C4- Água com salinidade muito alta que não pode ser usada em condições, normais

em solos muitos permeáveis.

A Tabela 4 apresenta os problemas de salinidade, que avalia apenas as três classes C1,

C2 e C3 de condutividade Elétrica e está baseada no modelo de Ayers e Westcot

(1991apud VASCONCELOS et al., 2009).

29

Tabela 4- Problema de Salinidade em relação a CE

Classe de Salinidade CE (dS m-1

) Problema de Salinidade

C1 < 0,7 Nenhum

C2 0,7-3,0 Moderado

C3 > 3,0 Severo

Fonte: Vasconcelos et al (2009)

Como se observa na Tabela 4 se a condutividade elétrica for acima de 3 dS m-1

, os

riscos de salinidade são severos, entretanto se os valores de CE se encontrarem na faixa de 0,7

a 3 dS m-1

os riscos de salinidade serão moderados, e se os valores de CE estiverem abaixo de

0,7 não existirão riscos de salinidade.

30

3 METODOLOGIA

3.1 LOCALIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO

A metodologia deste trabalho consistiu na avaliação de análises físico-químicas,

obtidas de águas subterrâneas no município de Pedro Avelino-RN, o qual está localizado na

região do semiárido, mesorregião Central potiguar, limitando-se ao norte com os municípios

de Macau e Guamaré (faixa litorânea), ao sul com os municípios de Angicos e Lajes, ao leste

com os municípios de Lajes e Jandaíra e ao oeste com os municípios de Afonso Bezerra e

Macau conforme ilustrado na figura 5 (IDEMA, 2008).

Figura 5- Mapa do município de Pedro Avelino - RN

Fonte: Adaptada de Instituto Kairos (2011) 2

Segundo os estudos do Instituto de Desenvolvimento Sustentável e Meio Ambiente do

Rio Grande do Norte - IDEMA (2008), o município de Pedro Avelino apresenta clima muito

quente e semiárido, sendo que o período chuvoso é de março a abril. As temperaturas

atingidas anualmente são em média: 21º C (mínima), 27º C (média) e 32º C (máxima).

2 Disponível em: http://institutokairos.net/2011/10/rio-grande-do-norte/. Acesso em: 04. Abr.2013

31

O território do município possui área de 4.019,762 Km2, está inserido cerca de 60%na

Bacia Hidrográfica do rio Piranhas-Açu, 1,59% na Bacia do rio Ceará-Mirim e 36,65% na

faixa litorânea Norte de escoamento difuso. Em relação aos recursos hídricos subterrâneos, os

estudos do mesmo instituto constatam, ainda, a existência de quatro aquíferos no município, o

aquífero Cristalino, o Jandaíra, o Açu e o Arenito Açu e classifica de forma geral as águas do

município como boas, sem restrição de uso.

3.2 POULAÇÃO E AMOSTRA

As análises avaliadas foram fornecidas pela empresa Agrícola Famosa, que cultiva o

plantio do melão amarelo e realizadas pelo Laboratório de Fertilidade do Solo e Nutrição de

Plantas da Universidade Federal Rural do Semiárido – UFERSA no Campus de Mossoró -

RN. A empresa forneceu análises de nove reservatórios, mas para uma maior facilidade de

interpretação dos dados, neste trabalho optou-se avaliar apenas as análises de cinco dos nove

reservatórios.

3.3 VARIÁVEIS AVALIADAS

Como mencionado no tópico anterior, foram avaliadas as análises de cinco

reservatórios, levando em consideração as variáveis de pH, CE e RAS. Em seguida, foi

realizado um comparativo, com o modelo de classificação de água para irrigação de Ayers e

Westcot (1991), sendo esse o mais utilizado, segundo a Universidade da Califórnia Comitê de

Consultores - UCCC.

Avaliaram-se ainda três problemas que podem ser causados no sistema de irrigação,

caso os valores dos parâmetros de potencial Hidrogeniônico (pH), condutividade Elétrica

(CE) e Razão de Adsorção de sódio (RAS) estejam fora da faixa permitida possibilitando,

assim, diagnosticar sua possibilidade de uso para tal fim.

3.4 AVALIAÇÃO DOS DADOS

Os dados avaliados foram representados através de tabelas e gráficos que foram

construídos com os softwares da Microsoft Word e Excel. Utilizaram-se também recursos do

programa Adobe photoshop, no qual foi adaptado o mapa do município.

32

4 ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS

Existem diversos modelos para a classificação da qualidade de água de irrigação, estes

modelos são baseados em resultados de testes laboratoriais sendo mais utilizado o proposto

pela UCCC apresentado por Ayers e Westcot (1991). Para um melhor entendimento será feito

uso do modelo de Ayers e Westcot o qual permitirá avaliar a qualidade da água em função dos

parâmetros de pH, CE e RAS.

4.1 MODELO DE AYERS E WESTCOT (1991)

A Tabela 5 mostra o limite usual da água para irrigação, ela foi adaptada de Ayers e

Westcot (1991 apud ALMEIDA, 2010).

Tabela 5 - Limite usual da água para irrigação de acordo com os parâmetros de PH,

CE e RAS.

Parâmetro Intervalo usual na irrigação

pH 6 - 8,5

CE (dS m-1

) 0 - 3

RAS 0 -15

Fonte: Ayers e westcot (1991 apud ALMEIDA, 2010)

4.2 AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA

A avaliação da qualidade da água seja para consumo humano ou industrial, ou para

outros fins é realizada de acordo com os parâmetros físicos, químicos e biológicos, estes

determinam se a água pode ser utilizada ou não (RICHTER, 2009).

A resolução nº 20/86 do CONAMA trata da questão da qualidade da água para

culturas irrigadas. Embora este ato legal considere esse importante aspecto da irrigação, torna-

se necessário um estudo mais detalhado, sobre os parâmetros que determinam a qualidade da

água, o que não é bem detalhado nesta resolução (DOTTO; SANTOS; SINGER, 1996).

33

4.2.1 Análises de pH

Foram avaliadas as análises de potencial Hidrogeniônico, de cinco reservatórios

conforme apresentadas na tabela abaixo:

Tabela 6 - Análises de pH

Observa-se, de acordo com os resultados apresentados na Tabela 6, que todos os

reservatórios estão dentro do intervalo usual da água para irrigação, em que o pH situa-se

entre 6 e 8,5 ( modelo de Ayers e Westcot). Estes resultados também podem ser expressos

graficamente conforme ilustrado abaixo.

Gráfico 1 - Análises de PH

Fonte: Autoria própria (2013)

É importante salientar que os resultados das análises fornecidas foram obtidos através

de análise realizadas pela empresa e que estas serviram para atestar a qualidade da água para

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 1 2 3 4 5

pH

Reservatório

mínimo aceitável

máximo aceitável

Poço pH

1 7,10

2 7,20

3 6,87

4 6,60

5 6,80

Fonte: Autoria própria (2013)

34

ou uso na irrigação. Como a água de irrigação tem a particularidade de sua faixa de pH ser

bastante ampla (entre 6 e 8,5), os cinco poços que serviram para a elaboração deste estudo

atenderam a especificação no que se refere ao pH. É importante ressaltar que os mesmos, caso

estivessem fora da faixa de atuação para este parâmetro, deveriam sofrer sua interdição, ou no

caso o solo passaria por um processo de tratamento para não ocasionar o comprometimento da

cultura irrigada ou até mesmo ocasionar elevação na acidez ou basicidade do mesmo.

Como já mencionado, o pH é apenas um dos parâmetros que deve ser analisado para

que a água seja considerada de boa qualidade para a irrigação o que efetivamente ocorre neste

caso.

4.2.2 Análises de CE

As análises da condutividade elétrica são apresentadas na Tabela 7

Tabela 7 – Análises de CE

O que é possível observar de acordo com as análises de CE mostradas na Tabela 7 é

que os poços 3, 4, e 5 excedem o valor de 3 dS m-1

, e por isso não se encontram no limite

usual da água para irrigação (0 a 3 dS m-1

). No entanto, poços 1 e 2, obedecem a esse critério.

As análises de CE são representadas graficamente conforme ilustra o Gráfico 2.

Poço CE (dS m -1

)

1 2,52

2 1,59

3 3,19

4 7,22

5 6,36

Fonte: Autoria própria (2013)

35

Gráfico 2 - Análises de CE

Fonte: Autoria própria (2013)

No Gráfico 2 notam-se diferenças significativas no valor da condutividade elétrica de

cada um dos reservatórios analisados, isso pode ser atribuído ao teor de sais presente nessas

águas, uma vez que a condutividade elétrica de uma substância está relacionada com o

conteúdo de sais presentes na mesma.

Nos reservatórios 3, 4 e 5, fica evidente a alta concentração de sais, pois quanto maior

a presença de sais na água, maior a capacidade desta em conduzir eletricidade, ou seja, maior

será sua condutividade elétrica (CRUZ; RESENDE; AMORIM, 2008). Caso esta

concentração de sais seja mantida, graves problemas podem ser ocasionados como é o caso da

salinização ou (salinidade) como já foi dito, um dos problemas mais frequentes enfrentados

pelo irrigante, que além de prejudicar o solo pelo efeito da mesma, prejudica também a planta

que deixa de receber os nutrientes necessários para o seu desenvolvimento (CASTRO, 2003).

Quanto aos problemas de salinidade os poços1 e 2, apresentam um grau moderado de

salinidade, já os poços 3,4 e 5, apresentam um grau de salinidade severo, e não atendem ao

modelo de Ayers e Westcot. O que pode justificar o alto teor de sais concentrados nos

reservatórios 3, 4 e 5, quando comparados com o limite usual na irrigação, é o fato de na

região nordeste ser muito comum à presença de poços com elevadas concentrações de cloreto

de sódio e de outros sais (ITABORAHY, 2004).

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5

CE

(d

S/m

)

Reservatório

CE

mínimo aceitável

máximo aceitável

36

4.2.3 Análises da RAS

As análises da Razão de Adsorção de Sódio estão representadas na Tabela 8.

Tabela 8 - Valores da RAS

Os resultados da Tabela 8 mostram que os valores da RAS estão dentro do limite usual

para irrigação, que vai de 0 a 15. As análises da RAS são apresentadas também graficamente.

Gráfico 3 - Análises da RAS

Fonte: Autoria própria (2013)

Logo como os valores da RAS estão dentro do limite usual da água da irrigação, pode-

afirmar que a água dos reservatórios avaliados há um teor de Ca++

e Mg++

superior ao teor de

Na+, o que indica que esta água não provocará problema de permeabilidade no solo (LEITE,

2007).

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 1 2 3 4 5

RA

S

Reservatório

RAS

mínimo aceitável

máximo aceitável

Poço RAS

1 2,40

2 1,80

3 3,70

4 6,00

5 4,10

Fonte: Autoria própria (2013)

37

4.2.4 Avaliação das análises da RAS e CE

É a partir da análise conjunta dos parâmetros de CE e RAS, que se pode avaliar se a

água irá causar ou não problemas de infiltração. A Tabela 9 representa as análises de CE e

RAS avaliadas conjuntamente.

Tabela 9- Análises de RAS e CE

Parâmetro Poço 1 Poço 2 Poço 3 Poço 4 Poço 5

CE (dS m-1

) 2,52 1,59 3,19 7,22 6,36

RAS 2,40 1,80 3,70 6,00 4,10

Fonte: Autoria própria (2013)

Pode ser observado diante dos resultados mostrados na Tabela 9 e comparando-os com

os valores dos parâmetros da Tabela 2 que avalia o grau dos problemas de infiltração quanto

os valores de RAS e CE, que:

Nos poços 1 e 2, os valores da RAS estão compreendidos entre 0 e 3, e os valores da

CE são maiores que 0,7 dS m-1

, não havendo risco de ocorrerem problemas de

infiltração da água no solo;

Os poços 3,4 e 5, também não representam perigo, no que se refere aos problemas de

infiltração, já que nestes os valores da RAS se encontram entre 3 e 6 e os valores de

CE são maiores que 1,2 dS m-1

.

Os resultados da avaliação conjunta da RAS e da CE podem ser apresentados no

Gráfico 4.

38

Gráfico 4- Análise conjunta da RAS e CE

Fonte: Autoria própria (2013)

Diante da observação dos resultados é possível ver que a água de todos os poços

avaliados não terá dificuldade de se infiltrar no solo e assim chegar até as raízes das culturas

irrigadas.

2,4

1,8

3,7

6

4,1

2,52

1,59

3,19

7,22

6,36

1 2 3 4 5

RAS

CE

39

5. CONCLUSÕES E RECONMENDAÇÕES

Mundialmente a atividade de irrigação é responsável por uma grande parcela de água

utilizada, seja através de recursos hídricos superficiais ou subterrâneos, e as utilizações em

massa desses recursos os comprometem principalmente em relação à qualidade dos mesmos.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a qualidade da água subterrânea utilizada para irrigação

no município de Pedro Avelino-RN, através de análises de três parâmetros físico-químicos.

Diante dos resultados analisados pode-se concluir que as águas de mais de 50% dos

reservatórios apresentaram teores de sais elevados quando comparados com os limites

permissíveis que foram propostos pela classificação de Ayers e Westcot (1991). Este alto teor

de sais é comprovado através das análises de condutividade elétrica que determina o teor

destes presentes na água, e como visto anteriormente pode estar ligado ao fato de na região

nordeste os reservatórios subterrâneos apresentarem grandes concentrações salinas, como

consequência desta alta concentração de sais nestes três reservatórios, problemas de

salinidade podem ocorrer e comprometer principalmente o solo.

Os problemas de salinidade são os mais comuns em água de irrigação, principalmente

nas regiões de clima árido e semiárido do Nordeste brasileiro. É necessário que se mantenha o

controle da salinidade, e para que seja feito este controle algumas recomendações são

importantes:

Drenagem;

Lixiviação;

Métodos de irrigação;

Melhoramento do solo;

Misturas e/ ou substituição das águas.

Em relação ao parâmetro de potencial Hidrogeniônico, o que conclui-se é que 100%

das águas dos reservatórios, encontraram-se dentro dos limites usuais, e que 2 reservatórios

apresentaram riscos de corrosão ou de obstruções, mas num grau moderado o que pode ser

concertado mediante uma correção no solo.

Quanto à avaliação conjunta dos parâmetros de RAS e CE, o que ficou evidente, foi

que todos os reservatórios não representaram problemas de infiltração.

Para trabalhos futuros poderia se fazer as próprias coletas das amostras de água in loco

e fazer monitoramento no período de estiagem e comparar os resultados obtidos nos períodos

40

chuvosos para com isso, verificar com mais proximidade os efeitos causados pela infiltração

da água chuvosa no corpo de água subterrânea.

41

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