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INSTITUTO DE QUÍMICA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOCIÊNCIAS - GEOQUÍMICA
DAVID NEVES DE OLIVEIRA
HIDROGEOQUÍMICA E INDICADORES DE QUALIDADE DAS ÁGUAS SUPERFICIAIS DO MUNICÍPIO DE TRÊS RIOS/RJ E SEU ENTORNO
NITERÓI
2017
DAVID NEVES DE OLIVEIRA
HIDROGEOQUÍMICA E INDICADORES DE QUALIDADE DAS ÁGUAS
SUPERFICIAIS NO MUNICÍPIO DE TRÊS RIOS/RJ E SEU ENTORNO
Dissertação apresentada ao Curso de Pós-
Graduação em Geociências da Universidade
Federal Fluminense, como requisito parcial para a
obtenção do Grau de Mestre. Área de
Concentração: Geoquímica Ambiental.
Orientadora:
Profª. Drª. Olga Venimar de Oliveira Gomes
Coorientador:
Prof. Dr. Emmanoel Vieira Da Silva Filho
NITERÓI
2017
UFF. SDC. Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica
O48 Oliveira, David Neves de.
Hidrogeoquímica e indicadores de qualidade das águas superficiais no Município de Três Rios/RJ e seu entorno / David Neves de Oliveira. – Niterói : [s.n.], 2017.
167 f. : il. ; 30 cm.
Dissertação (Mestrado em Geociências - Geoquímica Ambiental) - Universidade Federal Fluminense, 2017. Orientador: Profª Drª Olga Venimar de Oliveira Gomes. Coorientador: Profº Drº Emmanoel Vieira da Silva Filho.
1. Hidrogeoquímica. 2. Recurso hídrico. 3. Contaminação. 4.
Elemento traço. 5. Três Rios (RJ). 6. Produção intelectual. I. Título.
CDD 551.48
Dedico este trabalho aos alicerces e fundamentos
da minha vida: Minha Família e principalmente Deus,
―pois Seu fôlego de vida em mim me foi sustento
e me deu coragem para questionar realidades e propor
sempre um novo mundo de possibilidades‖.
AGRADECIMENTOS
A Deus por ter me sustentado e guiado meus passos nessa caminhada. Sei que
sempre esteve comigo, pois sem o Senhor eu nada seria.
A minha família Maria Alice, Gilmar Santos, Douglas Neves, Dhara Neves, Cyntia
Augusto e Leonardo Augusto pelo apoio incondicional e irrestrito.
A minha segunda família Marlene Cardoso, Paulo Pereira, Narjara Ynghrid e Nágilla
Francielle pelo carinho e atenção de sempre.
A minha noiva Nágilla Francielle por toda a paciência, dedicação e por tudo aquilo
que você representa: meu porto seguro!
Aos meus tios, Glória Marques e Alfredo Rufino por me aceitarem em sua casa e me
recebido como um filho. Obrigado por todo carinho, por cada conversa e ensinamentos. Serei
eternamente grato.
A minha prima e amiga Bárbara Rabelo pela convivência e os ótimos momentos
compartilhados durante esses dois anos de mestrado.
A Ana Lúcia pelo carinho e cuidado.
A minha vó Maria de Lourdes pelo acolhimento e carinho imutável de sempre.
A minha orientadora, mentora e amiga Professora Drª. Olga Gomes que com
maestria e dedicação me conduziu a elaboração dessa dissertação. Obrigado pelo convite,
pelos conhecimentos gerados e pela incansável contribuição profissional e pessoal. Mais uma
vez a senhora fez a diferença e por isso essa vitória também é sua!
Ao meu coorientador Professor Dr. Emmanoel Vieira pela oportunidade, apoio e
contribuições impares para o desenvolvimento da pesquisa. Obrigado por disponibilizar o seu
tempo, equipamentos, materiais científicos e principalmente por compartilhar seus valorosos
conhecimentos em prol das minhas atividades.
A Professora Drª. Luciane Moreira pelas inumeráveis contribuições para o
desenvolvimento dessa pesquisa. Sem sombras de dúvidas você foi uma peça fundamental
para o trabalho.
Ao Professor Dr. Edson Bidone pelos conhecimentos transmitidos sobre gestão
ambiental e qualidade de água.
A Professora Drª. Elisamara Sabadini que com apenas um gesto mostrou
sensibilidade e compreensão.
Ao pesquisador Dr. Eduardo Marques, vulgo ―Festinha‖, mas diria o ―Cara‖ pelas
preciosas dicas e discussões em análises multivariadas.
A Conceição Filgueiras (Ciça) e Elisabete D’Oliveira pelo privilégio e oportunidade
de conviver ao lado de pessoas maravilhosas. Com certeza o mestrado tornou-se mais leve
com vocês por perto!
A Ingrid Dias pela amizade e companheirismo na realização dessa dissertação. Com
uma página realizou grandes feitos e com sua solicitude me ensinou as primeiras análises.
A Julia Duarte pela amizade, carinho e companheirismo antes e durante o mestrado.
Obrigado por ter salvado minhas amostras de carbono.
Ao Thiago Andrade pela parceria de sempre e companheirismo nas jornadas
laboratoriais.
Ao Thiago Figueiredo pela ajuda incansável na realização das análises de mercúrio.
Obrigado por não ter desistido.
Ao Leandro Candeia, Camila Rodrigues e Juliana Santos pela dedicação e ajuda nas
análises laboratoriais.
Ao Gabriel Soares, Ana Carolina e Helder Martins pela parceria e ajuda nos campos.
Ao Daniel Tremmel e Thais Maranhão pelos incontáveis litros de água destilada
doados e por sempre se manterem dispostos e atenciosos.
Ao Dr. Tristan Rousseau e Dr. Vinicius Kütter pela ajuda nas análises dos elementos-
traço e pela prontidão em atender ao nosso pedido de socorro.
Ao Mestre Ricardo Sierpe pelas aulas de geoprocessamento que foram primordiais
para elaboração dos meus mapas.
A todos os técnicos, docentes e discentes da Geoquímica que contribuíram de alguma
forma para a minha vida acadêmica e no desenvolvimento do meu trabalho.
Ao Programa de Pós-Graduação em Geoquímica pela oportunidade e suportes
necessários para realização do mestrado.
Ao CNPq e FAPERJ pela concessão de bolsas de estudo.
A todos aqueles que torceram e oraram por mim.
RESUMO
As águas superficiais brasileiras vêm sofrendo constantes alterações em sua qualidade devido
às atividades antrópicas e influências do uso e ocupação da região do entorno das bacias
hidrográficas. Diante da complexidade dos sistemas lóticos, através de métodos estatísticos,
muitos pesquisadores buscam identificar variáveis representantes das condições do corpo
hídrico. Neste contexto, o objetivo do trabalho foi analisar temporal e espacialmente os
aspectos hidrogeoquímicos e de qualidade das águas dos rios Piabanha, Paraibuna e Paraíba
do Sul no município de Três Rios (RJ), por meio de análise fatorial. Para isso foram
selecionados oito pontos de amostragens ao longo dessas drenagens, sendo seis localizados no
rio Paraíba do Sul, um no Piabanha e um no Paraibuna. Além de medidas físico-químicas ―in
situ‖como pH, potencial oxi-redutor, condutividade elétrica e oxigênio dissolvido, amostras
foram coletadas trimestralmente durante um ano hidrológico para análises de íons como Na+,
K+, Mg
2+, Ca
2+, Cl
-, SO4
2-, HCO3
-, F
- e B
-, elementos traço Al, As, Ba, Cd, Cu, Cr, Fe, Hg,
Mn, Mo, Ni, Se, Sr e V, nutrientes como N-total, NH4+, NO2
-, NO3
-, P-total e PO4
3-, SiO2,
coliformes totais, termotolerantes, material particulado em suspensão - MPS, carbono
orgânico dissolvido - COD e demanda bioquímica de oxigênio - DBO. Dentre os parâmetros
físico-químicos, apenas o oxigênio dissolvido e a turbidez apresentaram discordância com os
valores de referência estabelecido na Resolução CONAMA 357 de 2005. A concentração de
MPS foi condicionada ao regime pluviométrico da área de estudo, de modo que as maiores
concentrações foram registradas no período chuvoso e as menores no período de estiagem. No
entanto, as diversas barragens e/ou sistemas de contenções de erosões presentes a montante
dos segmentos amostrados, reduziram em maior ou menor grau os valores de MPS obtidos
nos três rios. Para os períodos chuvoso e seco, as águas superficiais foram classificadas
predominantemente como bicarbonatada sódica a mista. Entre as frações nitrogenadas, o
nitrato prevaleceu em época seca, como resultado da oxidação da matéria orgânica de
efluentes domésticos. Dentre os metais, os elementos-traço Al, Fe e Hg foram os mais
representativos para depreciação da qualidade hídrica. De modo geral, a qualidade das águas
superficiais durante o período chuvoso foi influenciada por processos erosivos, ao passo que
no período seco foi controlada pelo escoamento de base e pelo lançamento de efluentes
domésticos sem tratamento prévio.
Palavras-chaves: Recursos Hídricos, Rio Paraíba do Sul, Contaminação, Elementos traço.
ABSTRACT
The Brazilian surface waters have been constantly changing their quality due to the anthropic
activities and influences of the use and occupation of the region around the watersheds.
Given the complexity of the lotic systems, many researchers have sought through statistical
methods to recognize variables that can represent the conditions of the hydric body. In this
context, the aim of this work was to analyze in the time and in the space the
hydrogeochemical aspects and water quality of the Piabanha, Paraibuna and Paraíba do Sul
rivers in Três Rios municipality, Rio de Janeiro State, and its surroundings by multivariate
statistical analyzes. Therefore, eight sampling points were selected along those water bodies,
which six are situated in the Paraíba do Sul river, one in Piabanha and one in Paraibuna. The
samples were collected quarterly during a hydrological year. In the field, the physicochemical
parameters were measured in loco such as pH, oxy-reductive potential, electrical conductivity
and dissolved oxygen and in the laboratory were carried out analyzes for the ions Na+, K
+,
Mg2+
, Ca2+
, Cl-, SO4
2-, HCO3
-, F
- and B
-; for the trace-elements Al, As, Ba, Cd, Cu, Cr, Fe,
Hg, Mn, Mo, Ni, Se, Sr e V; for the main nutrients N-total, NH4+, NO2
-, NO3
-, P-total and
PO43-
, SiO2, the total coliforms and thermotolerants, the suspension particulate matter – SPM,
the dissolved organic carbon – DOC and the biochemical oxygen demand – BOD. Among the
physical-chemical parameters, only the dissolved oxygen and turbidity showed disagreement
with the reference values set out in Federal Resolution CONAMA 357/2005. The
concentration of SPM was conditioned by the rainfall behavior of the study area, displaying
the highest concentrations in the rainy season and the lowest ones in the dry season. However,
the various dams and/or retaining walls present upstream from the segments sampled, reduced
the SPM values obtained in the three rivers. The surface waters were chemically classified as
sodium bicarbonate to mix for both wet and dry periods. Among the nitrogenous fractions
present in surface waters, the nitrate prevailed in the dry season as a result of the oxidation of
the organic matter from domestic effluents. Regarding the trace elements Al e Hg were the
most representative for the depreciation of water quality. In general, the quality of the surface
waters during the rainy season was influenced by erosive processes in the rivers banks, while
in the dry season the influence was based on the base flow and on the launch of domestic
effluent without previous treatment.
Keywords: Water resources, Paraíba do Sul River, Contamination, Trace Elements.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Desenho esquemático do movimento da água nos seus diversos reservatórios em
escala global. ............................................................................................................................ 24
Figura 2 - Esquematização dos processos hidrológicos que ocorrem no âmbito de uma bacia
hidrográfica. .............................................................................................................................. 25
Figura 3 – Fontes naturais de elementos traços presente em ambiente aquoso....................... 32
Figura 4 - Comparação entre áreas construídas/antropizadas x áreas em condições naturais. 36
Figura 5 – Ciclo do nitrogênio na natureza. ............................................................................ 39
Figura 6 – Concentração das diferentes formas de nitrogênio no meio aquoso em relação ao
tempo ou a distância da fonte de poluição. ............................................................................... 40
Figura 7 - Apreensão de pessoas e objetos relacionados à mineração clandestina de ouro no
município de Três Rios. ............................................................................................................ 44
Figura 8 – Ciclo biogeoquímico do mercúrio e suas diferentes vias de acesso ao meio
ambiente. .................................................................................................................................. 45
Figura 9 - Representação do diagrama de Piper ...................................................................... 47
Figura 10 - Ilustração da aplicação do modelo de análise fatorial. ......................................... 54
Figura 11 - Localização esquematizada dos municípios (Paraíba do Sul/RJ e Três Rios/RJ)
abrangidos pela área do estudo. ................................................................................................ 58
Figura 12 - Espacialização dos pontos de amostragens ao longo dos principais corpos d’água
dos municípios de Paraíba do Sul e Três Rios.......................................................................... 60
Figura 13 - Identificação de uma pequena faixa de vegetação ripária em ambas as margens do
ponto de amostragem P-12 (a) e a presença de três fontes pontuais de lançamentos de
efluentes (b, c e d) a montante desse ponto. ............................................................................. 61
Figura 14 - Margens do ponto P-08 sob pouca influência de ocupação residencial e industrial,
mas com extensas áreas de pastagens. ...................................................................................... 62
Figura 15 - Ponto de amostragem onde as águas do rio Paraíba do Sul fluem mais lentamente,
principalmente em períodos de estiagem.................................................................................. 63
Figura 16 - Ponto localizado na região central do município de Três Rios (a), onde é possível
observar próximo ou no trecho amostrado algumas peculiaridades como: ocupação marginal
(b), afloramento rochoso da calha do rio (c) e lançamento in natura de esgoto doméstico (d).
.................................................................................................................................................. 64
Figura 17 - Ponto localizado a jusante do adensamento urbano em uma das saídas do
município de Três Rios. ............................................................................................................ 65
Figura 18 - Trecho com a maior área de fragmento florestal entre os pontos amostrados no rio
Paraíba do Sul. .......................................................................................................................... 65
Figura 19 - Inserido na área de Reserva Ambiental do Pontal – município de Três Rios, o P-
02 é o ponto de amostragem do rio Piabanha. .......................................................................... 66
Figura 20 - Trecho amostrado do rio Paraibuna entre os limites territoriais dos municípios de
Três Rios/RJ e Chiador/MG. .................................................................................................... 67
Figura 21 - Principais fisionomias vegetais e sua distribuição territorial nos municípios
correspondentes a área de estudo.............................................................................................. 68
Figura 22 - Espacialização e categorização do uso e ocupação do solo ao longo dos
municípios de Paraíba do Sul/RJ e Três Rios/RJ. .................................................................... 70
Figura 23 - Caracterização pedológica e distribuição dos diferentes tipos de solos nos
municípios de Paraíba do Sul/RJ e Três Rios/RJ. .................................................................... 71
Figura 24 - Classificação e distribuição litológica nos domínios territoriais dos municípios
abrangidos pela área da pesquisa. ............................................................................................. 73
Figura 25 - Apresentação espacial das principais classes de rochas dos municípios de Paraíba
do Sul/RJ e Três Rios/RJ. ......................................................................................................... 74
Figura 26 - Representação das principais feições geomorfológicas da área de estudo. .......... 75
Figura 27 - Representação gráfica das séries históricas de precipitação (1936 – 2015) e
temperatura (1950 – 1990) do município de Paraíba do Sul e Três Rios. ................................ 76
Figura 28 - Representação gráfica dos índices pluviométricos e vazão durante o ano de
amostragem. .............................................................................................................................. 77
Figura 29 - (A) Membranas de acetato de celulose antes e (B) depois da filtragem das
amostras. ................................................................................................................................... 80
Figura 30 - Procedimentos para análises de coliformes desde a entrada da amostra no
laboratório (a), introdução do reagente e homogeneização da solução (b), selagem da cartela
Quanti-Tray/2000 (c), contagem dos cubos amarelos para coliformes totais (d) e azuis
fluorescente para E. coli (e) até a leitura do número mais provável (NMP) pela tabela de
probabilidade (f). ...................................................................................................................... 82
Figura 31 - LUMEX modelo RA-915+ acoplado ao acessório RP-91 para análise de mercúrio
em amostra líquida. .................................................................................................................. 83
Figura 32 - Coluna redutora de cádmio. .................................................................................. 87
Figura 33 – Distribuição espacial e temporal das concentrações de OD (mg/L) nas águas
superficiais dos municípios de Três Rios e Paraíba do Sul. ..................................................... 91
Figura 34 – Relação entre temperatura e oxigênio dissolvido nas águas superficiais
amostradas nos municípios de Três Rios e Paraíba do Sul....................................................... 92
Figura 35 - Distribuição espacial e temporal dos valores de pH nas águas superficiais dos
municípios de Três Rios e Paraíba do Sul. ............................................................................... 94
Figura 36 – Distribuição espacial e temporal dos valores de temperatura (°C) das águas
superficiais amostradas nos municípios de Três Rios e Paraíba do Sul. .................................. 95
Figura 37 - Distribuição espacial e temporal dos valores de turbidez (NTU) nas águas
superficiais dos municípios de Três Rios e Paraíba do Sul. ..................................................... 97
Figura 38 - Distribuição espacial e temporal dos valores DBO (mg/L) nas águas superficiais
dos municípios de Três Rios e Paraíba do Sul.......................................................................... 98
Figura 39 - Distribuição espacial e temporal do potencial de oxirredução - Eh (Mv) nas águas
superficiais dos municípios de Três Rios e Paraíba do Sul. ..................................................... 99
Figura 40 - Distribuição espacial e temporal da Condutividade Elétrica (µS/cm) nas águas
superficiais dos municípios de Três Rios e Paraíba do Sul. ................................................... 101
Figura 41 - Distribuição espacial e temporal dos Sólidos Totais Dissolvido - TDS (mg/L) nas
águas superficiais dos municípios de Três Rios e Paraíba do Sul. ......................................... 102
Figura 42 - Distribuição espacial e temporal de Coliformes totais (NMP/100 mL) nas águas
superficiais dos municípios de Três Rios e Paraíba do Sul. ................................................... 103
Figura 43 - Distribuição espacial e temporal de Escherichia coli (NMP/100 mL) nas águas
superficiais dos municípios de Três Rios e Paraíba do Sul. ................................................... 104
Figura 44 - Distribuição espacial e temporal dos valores de Material Particulado em
Suspensão - MPS (mg/L) nas águas superficiais do rio Paraíba do Sul. ................................ 106
Figura 45 - Correlação entre o somatório de cátions e ânions para as águas superficiais
amostradas nos municípios de Três Rios e Paraíba do Sul entre outubro de 2015 e julho de
2016. ....................................................................................................................................... 108
Figura 46 - Classificação química das águas superficiais nos municípios de Três Rios e
Paraíba do Sul (período seco e período chuvoso) por meio do diagrama de Piper. ............... 110
Figura 47– Distribuição das amostras das águas superficiais dos municípios de Três Rios e
Paraíba do Sul durante o período chuvoso e seco por meio do diagrama de Gibbs. .............. 111
Figura 48 - Diagrama de Schoeller para as águas superficiais amostradas nas campanhas de
outubro de 2015 e janeiro de 2016. ........................................................................................ 114
Figura 49 - Diagrama de Schoeller para as águas superficiais amostradas nas campanhas de
abril de 2016 e julho de 2016. ................................................................................................ 115
Figura 50 - Comportamento das frações de nitrogênio em águas superficiais dos municípios
de Paraíba do Sul e Três Rios durante o período chuvoso e seco .......................................... 117
Figura 51 – Distribuição espacial e temporal das concentrações de Fósforo total - PTOTAL nas
águas superficiais dos municípios de Paraíba do Sul e Três Rios. ......................................... 119
Figura 52 - Concentração de elementos-traço em função da variação temporal (período
chuvoso e período seco). ........................................................................................................ 125
Figura 53 – Distribuição espacial e temporal das concentrações de Hg dissolvido nas águas
superficiais dos municípios de Paraíba do Sul e Três Rios. ................................................... 130
Figura 54 - Classificação do nível de qualidade de água com base no IQA utilizado pela
CETESB. ................................................................................................................................ 133
Figura 55 - Classificação do nível de qualidade de água com base no IQA utilizado pelo
IGAM. .................................................................................................................................... 134
Figura 56 - Agrupamento dos pontos de amostragens das águas superficiais da área de
estudo. ..................................................................................................................................... 135
Figura 57 - Projeção das cargas fatoriais do fator 1 versus fator 2 – período chuvoso. ........ 137
Figura 58 - Projeção das cargas fatoriais do fator 3 versus fator 4 – período chuvoso. ........ 138
Figura 59 - Espacialização e apresentação gráfica dos escores obtidos para o Fator 1 do
período chuvoso. ..................................................................................................................... 138
Figura 60 - Espacialização e apresentação gráfica dos escores obtidos para o Fator 2 do
período chuvoso. ..................................................................................................................... 139
Figura 61 - Espacialização e apresentação gráfica dos escores obtidos para o Fator 3 do
período chuvoso. ..................................................................................................................... 140
Figura 62 - Espacialização e apresentação gráfica dos escores obtidos para o Fator 4 do
período chuvoso. ..................................................................................................................... 140
Figura 63 - Projeção das cargas fatoriais do fator 1 versus fator 2 – período seco. .............. 142
Figura 64 - Projeção das cargas fatoriais do fator 2 versus fator 3 – período seco. .............. 143
Figura 65 - Espacialização e apresentação gráfica dos escores obtidos para o Fator 1 do
período seco. ........................................................................................................................... 143
Figura 66 - Espacialização e apresentação gráfica dos escores obtidos para o Fator 2 do
período seco. ........................................................................................................................... 144
Figura 67 - Espacialização e apresentação gráfica dos escores obtidos para o Fator 3 do
período seco. ........................................................................................................................... 144
Figura 68 – Modelo simplificado dos fatores antrópicos, naturais e processos exógenos que
alteram a qualidade das águas superficiais no município de Três Rios e seu entorno. .......... 146
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Relação entre a classificação dos corpos hídricos, usos destinados e as respectivas
condições da qualidade estabelecida pela resolução CONAMA 357/2005. ............................ 26
Tabela 2 – Impactos negativos relacionados ao processo de eutrofização causados pelo aporte
de níveis elevados de nutrientes (nitrogênio e fósforo) em águas superficiais. ....................... 38
Tabela 3 - Efeitos tóxicos dos elementos traços sobre a saúde humana. ................................. 50
Tabela 4 – Peso atribuído aos parâmetros do IQA- CETESB e IQA-IGAM. ......................... 53
Tabela 5 - Localização georreferenciada dos pontos de amostragens selecionados nos
principais recursos hídricos superficiais da área de estudo. ..................................................... 60
Tabela 6 - Erro prático permitido para diferentes valores de somatórios dos íons.................. 88
Tabela 7 - Concentração de MPS em diversos rios brasileiros durante o período de estiagem e
o período chuvoso. .................................................................................................................. 107
Tabela 8 - Concentração em mg/L de NTOTAL, PTOTAL e razão N:P dos diferentes pontos
amostrados durante o período seco. ........................................................................................ 121
Tabela 9 – Comparação entre as concentrações médias (µg/L) dos elementos-traço desse
trabalho com os estudos realizados por Gomes, Cruz e Silva-Filho (2010) e Gomes et al.,
(2013) no município de Três Rios durante o período chuvoso e seco. ................................... 128
Tabela 10 - Análise fatorial dos parâmetros amostrados nas águas superficiais do município
de Três Rios e entorno durante o período chuvoso. ............................................................... 136
Tabela 11 - Análise fatorial dos parâmetros amostrados nas águas superficiais do município
de Três Rios e entorno durante o período seco. ...................................................................... 141
LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SÍMBOLOS
ACP – ANÁLISE DE COMPONENTES PRINCIPAIS
AD – ANÁLISE DISCRIMINANTE
AF – ANÁLISE FATORIAL
ANA – AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS
CBA – COMPANHIA BRASILEIRA DE ALUMÍNIO
CE – CONDUTIVIDADE ELÉTRICA
CETESB – COMPANHIA AMBIENTAL DO ESTADO DO SÃO PAULO
CONAMA – CONSELHO NACIONAL DE MEIO AMBIENTE
CPRM – COMPANHIA DE PESQUISA DE RECURSOS MINERAIS
DBO – DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXIGÊNIO
Eh – POTENCIAL DE OXI-REDUÇÃO
EMBRAPA – EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA
IBGE – INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA
ICP-MS - ESPECTRÔMETRO DE MASSA COM FONTE DE PLASMA
INDUTIVAMENTE ACOPLADO
IGAM – INSTITUTO MINEIRO DE GESTÃO DAS ÁGUAS
INEA – INSTITUTO ESTADUAL DO AMBIENTE
IQA – ÍNDICE DE QUALIDADE DA ÁGUA
MPS – MATERIAL PARTICULADO EM SUSPENSÃO
NMP – NÚMERO MAIS PROVÁVEL
OD – OXIGÊNIO DISSOLVIDO
PCH – PEQUENA CENTRAL HIDRELÉTRICA
pH – POTÊNCIAL HIDROGENIÔNICO
T – TEMPERATURA
TDS – SÓLIDOS DISSOLVIDOS TOTAIS
TURB – TURBIDEZ
UFF – UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE
US.EPA – AGÊNCIA DE PROTEÇÃO AMBIENTAL DOS ESTADOS UNIDOS DA
AMÉRICA
UTM – SISTEMA UNIVERSAL TRANSVERSO DE MERCATOR
Sumário
RESUMO ................................................................................................................................... 8
ABSTRACT .............................................................................................................................. 9
LISTA DE FIGURAS ............................................................................................................. 10
LISTA DE TABELAS ............................................................................................................ 15
1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 20
2. OBJETIVOS ....................................................................................................................... 23
2.1. OBJETIVO GERAL ...................................................................................................... 23
2.1.1. Objetivos específicos ............................................................................................. 23
3. BASE TEÓRICA ................................................................................................................ 24
3.1. CICLO HIDROLÓGICO .............................................................................................. 24
3.2. LEGISLAÇÃO VIGENTE PARA CLASSIFICAÇÃO DOS CORPOS HÍDRICOS .. 26
3.3. ALTERAÇÃO DA QUALIDADE HÍDRICA POR FATORES NATURAIS ............. 30
3.4. ALTERAÇÃO DA QUALIDADE HÍDRICA POR FATORES ANTRÓPICOS ........ 34
3.4.1. Urbanização .......................................................................................................... 34
3.4.2. Agricultura ............................................................................................................ 42
3.4.3. Mineração .............................................................................................................. 43
3.5. DIAGRAMAS HIDROQUÍMICOS.............................................................................. 46
3.5.1. Diagramas de Piper .............................................................................................. 46
3.5.2. Diagramas de Schoeller ........................................................................................ 47
3.6. DOENÇAS RELACIONADAS À VEICULAÇÃO HÍDRICA .................................... 47
3.7. MONITORAMENTO E AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA..................... 51
3.8. ANÁLISES ESTATÍSTICAS MULTIVARIADAS ..................................................... 54
3.8.1. Análise Fatorial ..................................................................................................... 54
3.9. ESTUDOS UTILIZANDO TÉCNICAS MULTIVARIADAS ..................................... 55
4. ÁREA DE ESTUDO ........................................................................................................... 58
4.1. COBERTURA E USO DO SOLO ................................................................................ 67
4.2. SOLO ............................................................................................................................. 70
4.3. GEOLOGIA .................................................................................................................. 71
4.4. GEOMORFOLOGIA .................................................................................................... 74
4.5. CLIMA .......................................................................................................................... 75
5. MATERIAL E MÉTODOS ............................................................................................... 78
5.1. ANÁLISES DE LABORATÓRIO ................................................................................ 79
5.2. TRATAMENTO DOS DADOS .................................................................................... 87
5.2.1. Balanço Iônico e Erro Analítico .......................................................................... 87
5.2.2. Classificação Iônica .............................................................................................. 88
5.2.3. Análises Estatísticas .............................................................................................. 88
6. RESULTADOS E DISCUSSÃO ....................................................................................... 90
6.1. PARÂMETROS FÍSICO-QUÍMICOS ......................................................................... 90
6.2. PARÂMETROS MICROBIOLÓGICOS .................................................................... 102
6.3. MATERIAL PARTICULADO EM SUSPENSÃO .................................................... 104
6.4. HIDROGEOQUÍMICA ............................................................................................... 108
6.4.1. Íons Maiores ........................................................................................................ 108
6.5. NUTRIENTES ............................................................................................................ 116
6.6. ELEMENTOS-TRAÇO .............................................................................................. 121
6.6.1. Mercúrio .............................................................................................................. 128
6.7. ÍNDICE DE QUALIDADE DE ÁGUA – IQA ........................................................... 132
6.8. ANÁLISES MULTIVARIADAS ............................................................................... 134
6.8.1. Período Chuvoso ................................................................................................. 135
6.8.2. Período Seco ........................................................................................................ 140
7. CONCLUSÃO ................................................................................................................... 145
8. REFERÊNCIAS ............................................................................................................... 147
9. APÊNDICES ..................................................................................................................... 163
20
1. INTRODUÇÃO
Entre os recursos naturais disponíveis na natureza, os recursos hídricos são
extremamente importantes para a existência e manutenção da espécie humana, além do
desenvolvimento de diversas atividades econômicas. A água preenche cerca de ¾ da
superfície do planeta, sendo que a maior parte dela (97,5%) é salgada, encontrada nos oceanos
e mares, inadequada para o consumo humano sem um tratamento que geralmente se mostra
inviável economicamente (FARIAS, 2006). Ainda de acordo com o autor, dos 2,5% restantes
que correspondem a água doce, apenas uma pequena parcela (0,27%) se apresenta sob a
forma facilmente disponível para o uso humano como rios e lagos.
Os recursos hídricos superficiais presentes no território brasileiro representam 50%
do total dos recursos da América do Sul e 11% dos recursos mundiais (GONÇALVES, 2009).
Apesar da abundância, a qualidade das águas superficiais vem se deteriorando e sofrendo
constantes ameaças antrópicas, principalmente em áreas urbanas, onde 85% da população
brasileira está inserida (PITRAT, 2010). Contudo, essa alteração da qualidade não é apenas
significativa no ambiente físico, mas também é reverberada na sociedade, pois, de acordo com
Merten e Minella (2002), 80% das internações hospitalares do país é em decorrência de
doenças de veiculação hídrica como amebíase, giardíase, gastroenterite, febre tifoide, hepatite
infecciosa, cólera, entre outras doenças que ocorrem devido à qualidade imprópria da água
para consumo humano.
O comprometimento do caráter qualitativo da água para fins de abastecimento
doméstico é decorrente de contaminações causadas por diversas fontes, tais como
esgotamento doméstico, constituídas essencialmente por contaminantes orgânicos, nutrientes
e microrganismos, que podem ser agentes infecciosos; efluentes industriais, decorrente das
matérias-primas e dos processos industriais utilizados; e o deflúvio superficial urbano e
agrícola, constituídos de sedimentos, nutrientes, agroquímicos e dejetos animais.
Os impactos sobre a qualidade hídrica são cada vez mais perceptíveis em países
cujos modelos de desenvolvimento urbano-industrial adotado resultaram no adensamento
populacional e no crescimento desordenado dos centros urbanos, de modo que a
contaminação tem atingido níveis alarmantes. Exemplo disso é o Brasil, que, impulsionado
por uma série de fatores políticos e econômicos de interesses nacionais e internacionais,
sofreu uma mudança de grande envergadura e forte expansão no seu padrão de urbanização e
desenvolvimento industrial a partir da década de 1970.
21
No processo de ocupação territorial, a maioria das cidades brasileiras se desenvolveu
as margens de rios, lagos, açudes ou reservatórios, uma vez que estes se tornaram os
principais recursos por sua disponibilidade e acessibilidade para o abastecimento público. No
entanto, os mesmos recursos disponíveis para o consumo humano são aqueles que estão sendo
progressivamente degradados e contaminados por atividades e/ou influências antrópicas. Os
efluentes domésticos, que deveriam ser tratados, são lançados in natura nos principais rios do
sudeste brasileiro.
No Estado do Rio de Janeiro, cidades do interior, tais como Paraíba do Sul e Três
Rios, na região centro-sul fluminense, que devido a limitações financeiras e questões de
gestão pública, não apresentam em seus domínios territoriais estações de tratamento que
efetivamente garantam o tratamento de seus efluentes.
Cabe ressaltar que nos últimos 10 anos, esses municípios considerados de médio
porte, vislumbraram um considerável crescimento econômico. Especialmente o município de
Três Rios, que por conta dos diversos incentivos fiscais concedidos pelos governos Estadual e
Federal e à localização estratégica da cidade, que apresenta fácil acesso a três dos maiores
centros econômicos do país: Rio de Janeiro, São Paulo e Belo Horizonte, obteve uma forte
expansão urbano-industrial, pressionando e comprometendo ainda mais a qualidade do
recurso hídrico e a própria saúde dos seus usuários.
Nota-se, entretanto, que a qualidade da água não é influenciada somente pelas
atividades antrópicas, apesar destas serem extremamente importantes para a mudança das
características hídricas, mas também por fatores naturais como, por exemplo, a precipitação
(MENDIGUCHÍA, 2004).
Andrade, Palácio e Crisóstomo (2005) aponta que a poluição das águas superficiais
normalmente é potencializada e intensificada no período de estiagem, devido principalmente a
diminuição do volume de armazenamento de água no corpo receptor e a consequente
diminuição da sua capacidade de depuração, fazendo com que, a concentração dos poluentes
no referido ambiente se tornem maiores. Entretanto, para Oliveira (2014), a poluição dos
corpos hídricos se acentua tanto em época chuvosa quanto em época seca, de modo que os
meses com maior vazão devido ao volume mais acentuado de chuvas apresentam as maiores
concentrações dos poluentes dispersos da área de drenagem para o rio, em consequência ao
aumento do escoamento superficial e revolvimento do material de fundo. Por outro lado, os
meses de estiagem apresentam maior influência das variáveis correlacionadas ao constante
lançamento de esgoto doméstico e à diminuição da capacidade de diluição das cargas
poluidoras (OLIVEIRA, 2014).
22
Todavia, a poluição dos rios não se acentua apenas na escala temporal, mas também
espacialmente sob influencia das peculiaridades e complexidades do entorno da bacia
hidrográfica (PINTO FILHO; SANTOS; SOUZA, 2012).
De acordo Mayorga e Aufdenkampe (2002) e Krusche et al. (2005) os materiais
dissolvidos e particulados das águas superficiais, transportados pelos sistemas de drenagem,
têm características e composição determinada pela geologia local, cobertura vegetal e uso do
solo, carregando assim, a assinatura geoquímica da região.
Portanto, conhecer a qualidade da água disponível é de suma importância para a
gestão e uma melhor tomada de decisão em relação aos recursos hídricos (BILICH;
LACERDA, 2005), principalmente quando estes atravessam ou estão situados em municípios
como Três Rios. Município que além de representar uma ameaça à depreciação da qualidade
hídrica por sua expansão urbano-industrial, depende única e exclusivamente das águas
superficiais para o abastecimento público e desenvolvimento dos diferentes segmentos
econômicos.
23
2. OBJETIVOS
2.1. OBJETIVO GERAL
Analisar temporal e espacialmente os aspectos hidrogeoquímicos e a qualidade das
águas dos rios Piabanha, Paraibuna e Paraíba do Sul no município de Três Rios, RJ e seu
entorno por meio da seleção de indicadores através de análises estatísticas multivariadas.
2.1.1. Objetivos específicos
Fazer o mapeamento das condições ambientais e do uso e ocupação do solo na
bacia hidrográfica;
Comparar os resultados obtidos com a legislação ambiental e de saúde
tomando como base o CONAMA 357/05 (Classe II) e a Portaria MS 2914/11
do Ministério da Saúde;
Relacionar a pluviosidade e dados de vazão com as concentrações e
comportamento dos parâmetros físico, químicos e microbiológicos;
Realizar a classificação das águas superficiais através de diagramas
hidroquímicos (Piper, Schoeller, etc);
Avaliar a qualidade das águas das três bacias de drenagem através do Índice de
Qualidade de Água (IQA) empregado pela CETESB - Companhia Ambiental
do Estado de São Paulo e pelo IGAM – Instituto Mineiro de Gestão das Águas;
Identificar a origem dos fatores (natural ou antrópico) que determinam a
composição e a qualidade da água do Rio Paraíba do Sul nos diferentes trechos
amostrados através de análise estatística multivariada;
24
3. BASE TEÓRICA
3.1. CICLO HIDROLÓGICO
A distribuição da água no Planeta Terra se dá de forma heterogenia, entretanto, a sua
quantidade total permanece constante ao longo da escala de tempo de milhares de anos,
movendo-se ciclicamente nos seus diferentes estados físicos (sólido, líquido e gasoso) entre
compartimentos oceânicos, atmosférico e terrestres (HARTMAN, 1994).
O movimento da água entre os diferentes reservatórios retratados pela figura 1 é
conhecido como ciclo hidrológico, cujo fenômeno global caracteriza-se por uma circulação
fechada que é impulsionada essencialmente pela energia solar associada com a gravidade e a
rotação terrestre (TUCCI, 1993). No entanto, o autor estabelece que em escala local, a nível
de bacia hidrográfica ou bacia de drenagem, o ciclo hidrológico é caracterizado por um ciclo
aberto, uma vez que nem todo o volume de chuva precipitado nos continentes evapora,
podendo sair do sistema por meio dos rios, aquíferos e oceanos.
Figura 1 - Desenho esquemático do movimento da água nos seus diversos reservatórios em escala global.
Fonte: COLERIDGE, 2006.
Segundo Tucci (2006), os processos hidrológicos que permeiam o âmbito de uma
bacia hidrográfica possuem fluxos vertical e longitudinal, onde o vertical é caracterizado
25
pelos processos de precipitação, evapotranspiração, umidade e fluxo no solo, ao passo que o
fluxo longitudinal é representado pelos escoamentos de superfície e subterrâneo, conforme
esquematizado pela figura 2.
Figura 2 - Esquematização dos processos hidrológicos que ocorrem no âmbito de uma bacia hidrográfica.
Fonte: Tucci, 2006.
O escoamento superficial é o estágio do ciclo hidrológico representado pelo
deslocamento da água na superfície terrestre e nos cursos d’água naturais (VILELA; MATOS,
1975). Sua origem fundamenta-se no evento climático de precipitação e se constitui numa das
mais notórias etapas desse ciclo, uma vez que grande parte dos estudos está relacionada com o
aproveitamento da água de escoamento e à proteção contra os fenômenos provocados pelo seu
deslocamento (VILELA; MATOS, 1975).
Para Lagadec et al. (2016), o escoamento superficial é caracterizado pela água de
precipitação que não se infiltra no solo, mas flui sobre a superfície em direção a um rio
permanente. Nesse sentido, é possível observar dois processos de escoamento: 1) Escoamento
Hortoniano, que ocorre quando a intensidade pluviométrica é maior do que a capacidade de
infiltração do solo (HORTON, 1933) e 2) Escoamento por saturação, que ocorre quando a
capacidade de armazenamento do solo é restrita ou quando o solo já se encontra saturado
(HEWLETT; HIBBERT, 1967). No entanto, cabe salientar, que além da contribuição do
escoamento superficial para a formação dos rios, a água que se infiltra perpendicularmente no
solo desloca-se subterraneamente e em um dado momento retorna a superfície abastecendo o
principal corpo hídrico da bacia (escoamento de base).
Kitamura et al. (2002) relatam que os ambiente hídrico (principalmente rios e lagos)
são utilizados mundialmente com distintas finalidades, entre as quais se evidenciam o
abastecimento público destinado ás necessidades pessoais, domésticas e industriais, a pesca e
26
aquicultura, geração de energia, turismo e recreação, navegação, irrigação e a harmonia
paisagística.
A qualidade de um ambiente hídrico pode ser caracterizada pela presença de
substâncias de caráter orgânico ou inorgânico, em diferentes concentrações e especiações
(STROHSCHOEN et al., 2009) que são estabelecidos de acordo com os diversos usos.
3.2. LEGISLAÇÃO VIGENTE PARA CLASSIFICAÇÃO DOS CORPOS HÍDRICOS
No Brasil, o documento legal que dispõe sobre a classificação dos corpos hídricos e
diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como das condições e padrões de
qualidade das águas é a resolução CONAMA 357 de 17 de março de 2005, conforme
apresentado pela tabela 1.
Tabela 1 - Relação entre a classificação dos corpos hídricos, usos destinados e as
respectivas condições da qualidade estabelecida pela resolução CONAMA 357/2005.
(continua)
Classes Usos destinados Condições da qualidade de água
Classe Especial
a) ao abastecimento para consumo
humano, com desinfecção;
b) à preservação do equilíbrio
natural das comunidades aquáticas;
c) à preservação dos ambientes
aquáticos em unidades de
conservação de proteção integra
a) deverão ser mantidas as condições
naturais do corpo hídrico.
27
Tabela 2 - Relação entre a classificação dos corpos hídricos, usos destinados e as
respectivas condições da qualidade estabelecida pela resolução CONAMA 357/2005.
(continuação)
Classe 1
a) ao abastecimento para consumo
humano, após tratamento
simplificado;
b) à proteção das comunidades
aquáticas;
c) à recreação de contato primário,
tais como natação, esqui aquático e
mergulho, conforme Resolução
CONAMA n° 274, de 2000;
d) à irrigação de hortaliças que são
consumidas cruas e de frutas que se
desenvolvam rentes ao solo e que
sejam ingeridas cruas sem remoção
de película;
e) à proteção das comunidades
aquáticas em Terras Indígenas.
a) não verificação de efeito tóxico crônico
a organismos;
b) materiais flutuantes: virtualmente
ausentes;
c) óleos e graxas: virtualmente ausentes;
d) substâncias que comuniquem gosto ou
odor: virtualmente ausentes;
e) corantes provenientes de fontes
antrópicas: virtualmente ausentes;
f) resíduos sólidos objetáveis:
virtualmente ausentes;
g) coliformes termotolerantes: não deverá
exceder um limite de 200 coliformes por
100 mililitros;
h) DBO 5 dias a 20°C até 3 mg/L O2;
i) OD não inferior a 6 mg/L O2;
j) turbidez até 40 unidades nefelométrica
de turbidez (UNT);
l) cor verdadeira;
m) pH: 6,0 a 9,0.
28
Tabela 3 - Relação entre a classificação dos corpos hídricos, usos destinados e as
respectivas condições da qualidade estabelecida pela resolução CONAMA 357/2005.
(continuação)
Classe 2
a) ao abastecimento para consumo
humano, após tratamento
convencional;
b) à proteção das comunidades
aquáticas;
c) à recreação de contato primário,
tais como natação, esqui aquático e
mergulho, conforme Resolução
CONAMA no 274, de 2000;
d) à irrigação de hortaliças, plantas
frutíferas e de parques, jardins,
campos de esporte e lazer, com os
quais o público possa vir a ter
contato direto;
e) à aquicultura e à atividade de
pesca.
a) Aplicam-se às águas doces de classe 2
as condições e padrões da classe 1, à
exceção do seguinte:
b) não permitida à presença de corantes
provenientes de fontes antrópicas que não
sejam removíveis por processo de
coagulação, sedimentação e filtração
convencionais;
c) coliformes termotolerantes: não deverá
exceder um limite de 1000 coliformes por
100 mililitros;
d) cor verdadeira: até 75 mgPt/L;
e) turbidez: até 100 UNT;
f) DBO 5 dias a 20°C até 5 mg/L O2;
g) OD não inferior a 5 mg/L O2;
h) clorofila a: até 30 μg/L;
i) densidade de cianobactérias: até 50000
cel/mL ou 5 mm3/L;
j) fósforo total: até 0,030 mg/L, em
ambientes lênticos; e até 0,050 mg/L, em
ambientes intermediários, com tempo de
residência entre 2 e 40 dias, e tributários
diretos de ambiente lêntico.
29
Tabela 1 - Relação entre a classificação dos corpos hídricos, usos destinados e as
respectivas condições da qualidade estabelecida pela resolução CONAMA 357/2005.
(continuação)
Classe 3
a) ao abastecimento para consumo
humano, após tratamento
convencional ou avançado;
b) à irrigação de culturas arbóreas,
cerealíferas e forrageiras;
c) à pesca amadora;
d) à recreação de contato
secundário;
e) à dessedentação de animais.
a) não verificação de efeito tóxico agudo a
organismos;
b) materiais flutuantes: virtualmente
ausentes;
c) óleos e graxas: virtualmente ausentes;
d) substâncias que comuniquem gosto ou
odor: virtualmente ausentes;
e) corantes provenientes de fontes
antrópicas: virtualmente ausentes;
f) resíduos sólidos objetáveis:
virtualmente ausentes;
g) coliformes termotolerantes: não deverá
exceder um limite de 2500 coliformes por
100 mililitros;
h) cianobactérias para dessedentação de
animais: os valores de densidade de
cianobactérias não deverão exceder
50.000 cel/ml, ou 5mm3/L;
i) DBO 5 dias a 20°C até 10 mg/L O2;
j) OD, em qualquer amostra, não inferior
a 4 mg/L O2;
l) turbidez até 100 UNT;
m) cor verdadeira: até 75 mgPt/L; e,
n) pH: 6,0 a 9,0.
30
Tabela 1 - Relação entre a classificação dos corpos hídricos, usos destinados e as
respectivas condições da qualidade estabelecida pela resolução CONAMA 357/2005.
(conclusão)
Classe 4
a) à navegação;
b) à harmonia paisagística.
a) materiais flutuantes: virtualmente
ausentes;
b) odor e aspecto: não objetáveis;
c) óleos e graxas: toleram-se
iridescências;
d) substâncias facilmente sedimentáveis
que contribuam para o assoreamento de
canais de navegação: virtualmente
ausentes;
e) fenóis totais até 1,0 mg/L de C6H5OH;
f) OD, superior a 2,0 mg/L O2
g) pH: 6,0 a 9,0.
3.3. ALTERAÇÃO DA QUALIDADE HÍDRICA POR FATORES NATURAIS
Naturalmente, as características das águas dos rios são resultados de um conjunto de
fatores do meio físico que perpassam pelo histórico geológico da região, das classes
pedológicas que ocorrem em suas bacias de drenagem, do clima, da geomorfologia e da
cobertura vegetal (STROHSCHOEN et al., 2009). Esses fatores naturais que controlam a
qualidade hídrica de determinado manancial fazem parte um sistema fragilmente equilibrado,
cujas perturbações e/ou alterações de ordem física, química ou climática na bacia hidrográfica
podem significar uma importante mudança qualitativa (ARCOVA; CESAR; CICCO, 1998).
Em uma bacia de drenagem, a vegetação pode exercer diversas funções sobre a
qualidade da água, tais como a remoção de contaminantes, aumento da estabilidade do leito,
controle da velocidade do fluxo do escoamento superficial, redução das taxas erosivas, bem
como a redução da turvação da coluna d’água (AFZALIMEHR; DEY, 2009; WANG et al.,
2015). Além disso, a vegetação fornece sombra ao ambiente fluvial, de maneira que tal
característica impede as excessivas variações de temperatura nesse sistema (ISMAIL;
SHIONO, 2006).
31
Silva et al. (2005) descreve que o efeito da cobertura vegetal sobre as perdas
qualitativa e quantitativa da água e do solo, pode ser explicado pela ação que a cobertura do
solo tem em dissipar a energia cinética do impacto direto das chuvas sobre a superfície
terrestre, diminuindo a desagregação inicial das partículas de solo e, consequentemente, a
concentração de sedimentos no escoamento superficial e a lixiviação excessiva de compostos
orgânicos e inorgânicos. Nesse cenário, dependendo do tipo de cobertura do solo, bacias
hidrográficas com declividades mais acentuadas apresentam-se mais vulneráveis a receber um
maior aporte de partículas dissipadoras de contaminação em ambiente aquático.
Além da variável declividade, a orientação dos canais fluviais é outro importante
parâmetro topográfico para determinação da qualidade do ambiente lótico, pois define o
direcionamento de grande parte da radiação solar sobre a superfície da água e do regime de
temperatura de rios e correntes (CAISSIE, 2006).
Mesmo em condições naturais, a qualidade hídrica de uma área preservada é afetada
tanto pelo escoamento superficial quanto pela infiltração da água no solo em decorrência da
precipitação atmosférica (VON SPERLING, 2005). Essa interferência, entendendo-se como a
alteração da composição química das águas superficiais, é expressa pelo contato, incorporação
e carreamento das partículas, substâncias e minerais por meio da interação da água com solos
e rochas. Nesse processo, é possível perceber que as águas tendem a registrar em sua
composição química características dos meios com os quais reagem, mantendo uma forte
afinidade com a litologia da área.
Para Stallard e Edmond (1983), os diferentes litotipos encontrados em bacias
hidrográficas influenciam tanto na quantidade total de íons presentes nas águas quanto em
suas relativas proporções. Portanto, alguns elementos químicos por manterem uma relação
intrínseca com a geologia podem ser associados diretamente com os tipos de rochas e
minerais como, por exemplo, Mg2+
, Ca2+
, Sr, HCO3-
e SO42-
que podem ter relação com
carbonatos e gipsita; K+, B e Na
+ com ilita; Si com bentonita e fontes termais; Na
+ e Cl
- com
evaporitos; Fe e B com substratos glauconíticos (STALLARD; EDMOND, 1983).
Oliveira (2007) descreve algumas fontes naturais de elementos traços presente em
ambiente aquoso como o chumbo (Pb), cádmio (Cd), níquel (Ni), zinco (Zn), cromo (Cr),
cobalto (Co) e cobre (Cu), conforme representado pela figura 3.
32
Figura 3 – Fontes naturais de elementos traços presente em ambiente aquoso.
Fonte: Adaptado de OLIVEIRA (2007).
Pb (Chumbo)
PbS
(Galena)
PbCO3
(Cerussita)
PbSO4
(Anglesita)
Pb5(PO4)3Cl
(Piromorfita)
Cd (cádmio)
CdS
(Grinoquita)
Óxido, carbonato e em
misturas em minérios de
Zn, Cu e Pb
Ni (Níquel)
Rochas ricas em minerais
ferromagnesianos e sulfetos
Elementos Traços Fontes de Origem
Zn (Zinco)
ZnFeS
(Esfarelita)
ZnCO3
(Esmitsonita)
Zn4Si2O7(OH)2H2O
(Hemimorfita)
Associado a sulfetos de outros
metais como o Pb, Cd, Cu e Fe
Cr
(Cromo)
FeCr2O4
(Cromita)
PbCrO4
(Crocoita)
Ocorre em muitos
minerais substituindo
o Fe3+
ou Al3+
com o
Cr3+
Co
(Cobalto)
CoAsS
(Cobaltita)
CoS2
(Catierita)
(Fe,Ni,Co)S2
(Pirita de Níquel)
Cu (Cobre)
Cu2S
(Calcocita)
CuS
(Covellita)
CuFeS2
(Calcopirita)
Cu2O
(Cuprita)
Cu2O
(Cuprita)
Cu2(OH)2CO30
(Malaquita)
33
Para Peters e Meybeck (2000) a ocorrência de altas e tóxicas concentrações de
metais em ambientes aquáticos não é incomum e pode ser estritamente relacionada à
intemperismo de depósitos de minérios que ocorrem naturalmente.
Em relação aos íons catiônicos, umas das maiores fontes para os corpos de água é o
intemperismo mineral de solos, os depósitos superficiais e leitos de rochas da bacia de
drenagem (BRANDÃO, 2013). Ainda de acordo com a pesquisadora, os íons adsorvidos nos
argilominerais e colóides orgânicos representam outra importante fonte de Ca2+
, Mg2+
, Na+,
K+ e Al
3+ solúvel para as águas superficiais. Entretanto, apesar das características químicas
dos sistemas fluviais estarem condicionadas naturalmente a matriz geológica e ao solo da
bacia, as concentrações dos elementos podem ser intensificadas ou atenuadas como resultado
da variação climática, principalmente em função da precipitação.
Silva et al., (2008) relatam que em bacias de drenagens com predominância de
rochas ígneas, sob a influência de baixa precipitação, a composição da água geralmente é
determinada por produtos de intemperismo destas rochas, ao passo que em áreas com
predomínio de rochas sedimentares, sob altos índices pluviométricos, a composição iônica da
água é determinada por esse material geológico.
Veronez (2011) estabelece que durante período de alta pluviosidade e,
consequentemente, de maior volume de água na bacia hidrográfica, a qualidade hídrica
geralmente é afetada devido às diferentes origens da água que compõem o curso dos rios,
sendo elas provenientes do escoamento superficial, escoamento subsuperficial e do
escoamento subterrâneo. Nessas condições pluviométricas, o escoamento superficial
normalmente apresenta alta turbidez e carreia grandes quantidade de sólidos e partículas em
suspensão, à medida que o escoamento subsuperficial lixivia carbono orgânico dissolvido e
nutrientes como nitrogênio e fósforo dos solos e as águas do escoamento subterrâneo
produzem a maioria dos elementos oriundos do desgaste de rochas (SiO2, Ca2+
, Mg2+
, Na+,
K+) (VERONEZ, 2011).
A temperatura é outra variável importante que afeta as características qualitativas da
água como, por exemplo, a dissolução do oxigênio atmosférico e transferências de outros
gases entre atmosfera-hidrosfera, bem como a alteração das velocidades de reações química e
biológica do corpo hídrico (PETERS; MEYBECK, 2000). Ainda de acordo com os autores, a
alteração da qualidade da água está submetida à diferente escala de tempo, de modo que
mudanças de longo prazo relacionam-se a fatores como a pedogênese, orogênese, glaciação e
movimento de massas, enquanto alterações intermediárias associam-se as modificações
sucessionais da vegetação, incêndios florestais, inundações e secas. Por sua vez, as mudanças
34
de curto prazo são explicadas por variações na mistura das águas contribuintes ao curso
d’água principal (PETERS; MEYBECK, 2000), conforme exposto por Veronez (2011) no
parágrafo acima.
Por fim, nota-se que em período de estiagem a capacidade de autodepuração dos rios
torna-se comprometida ou reduzida, explicitando muitas das vezes a alteração (poluição)
hídrica por fatores antrópicos, principalmente pelo lançamento de efluentes domésticos e
industriais.
3.4. ALTERAÇÃO DA QUALIDADE HÍDRICA POR FATORES ANTRÓPICOS
Os ecossistemas fluviais são ambientes naturais com grande aptidão à alteração
quali-quantitativa ao longo do tempo, especialmente quando as variáveis de controle do corpo
hídrico apresentam alta variabilidade de curto prazo (RĂDOANE et al., 2013). Para Ternuz et
al. (2011) estes ambientes são altamente vulneráveis a mudanças por se constituírem em um
sistema aberto, onde as características do entorno influenciam e interagem em menor ou
maior grau com os recursos hídricos. Nesse contexto, observa-se que os principais mananciais
de água doce estão cada vez mais comprometidos em termos de qualidade devido aos
impactos provenientes das atividades antrópicas.
Impulsionado por uma cultura de poder e autoridade sobre os recursos da natureza, o
homem tem modificado alarmantemente as características químicas, físicas e biológicas dos
ambientes fluviais à medida que suas práticas têm uma tendência em sentido contrário à
manutenção do equilíbrio ambiental. Tais práticas podem ser associadas aos fenômenos
decorrentes da urbanização, das atividades agropecuárias, industriais, mineradoras, entre
outras.
3.4.1. Urbanização
No desenfreado sistema econômico no qual estão mergulhadas as cidades
contemporâneas, a busca pelo ganho pecuniário se reflete, no âmbito da estruturação e
configuração espacial, em territórios artificialmente adequados à reprodução do capital e ao
empresariamento urbano (ALMEIDA; ALBERTO, CASTAÑON, 2010). Nesse processo, a
urbanização infrequentemente é orientada por alguma política governamental de ordenação,
de maneira que a sua estruturação dá-se de modo descontrolado, forçando as cidades a
abrigarem um número de pessoas superior à sua capacidade de suporte.
35
No Brasil, segundo Abiko e Moraes (2009), o processo de urbanização iniciou-se de
forma acelerada e intensa durante o século XX, sob a influência de diversos fatores, como a
migração rural-urbana que ocorreu com mais adesão após a crise do café e a explosão da
industrialização nas grandes cidades, fazendo com que esse processo se tornasse um dos
movimentos socioterritoriais mais relevantes da história do país. Contudo, a deterioração dos
recursos ambientais, principalmente os recursos hídricos é quase uma decorrência natural do
tamanho e adensamento das cidades, pois de acordo com os autores citados nesse parágrafo, a
concentração da população nas áreas urbanas interfere no meio ambiente natural basicamente de
três formas: a) modificação do solo e sua cobertura natural, b) utilização, extração e esgotamento
dos recursos naturais e c) disposição de resíduos urbanos.
Vários estudos têm analisado a relação entre a mudança do uso do solo e a qualidade
da água afetada por atividades antrópicas provenientes da urbanização (CAREY et al., 2011;
TRAN et al., 2010). Segundo Tucci (1997) o desenvolvimento urbano mediante a alteração do
uso do solo tem provocado vários efeitos que reverberam na qualidade fluvial, bem como no
ciclo hidrológico natural.
Uma das primeiras alterações urbanas que influenciam na qualidade das águas
superficiais é a substituição da cobertura vegetal por áreas parcial ou totalmente construídas
conforme demonstrado pela Figura 4a. Com a impermeabilização dos solos, o volume do
escoamento superficial é acrescido consideravelmente, ao passo que o escoamento
subsuperficial e subterrâneo é reduzido. Desse modo e de acordo com a figura 4b, o tempo
que a água do escoamento superficial leva para chegar aos rios é menor e devido a sua
velocidade, transportam uma grande quantidade de sedimentos e substâncias orgânicas e
inorgânicas para a calha fluvial. Esse impacto torna-se cada vez mais intensificado, à medida
que a população ocupa irregularmente as margens do curso d’água, contribuindo
veementemente para o aumento das taxas erosivas.
Uma vez que o leito hídrico se encontra assoreado e a bacia hidrográfica sob forte
precipitação, a área atingida por um eventual transbordamento do rio é superior às áreas não
urbanizadas como exemplificado pela figura 4c. Além do impacto socioeconômico
ocasionado pela inundação, as características físico-químicas e biológicas da água também
são alteradas mediante ao carreamento de resíduos sólidos e líquidos pertencentes aos centros
urbanos.
36
Figura 4 - Comparação entre áreas construídas/antropizadas x áreas em condições naturais.
Fonte: TUCCI, 1997.
37
Conforme exposto anteriormente, nota-se que durante o processo de urbanização, a
maioria das cidades brasileiras se desenvolveu sem um planejamento territorial adequado.
Somado a esse cenário, observa-se que muitos municípios por questões financeiras, políticas
e/ou pessoais não contém em seus domínios espaciais um sistema de tratamento de efluentes,
de modo que os esgotos domésticos e industriais são lançados ―in natura” nos corpos d’água.
Tais impactos urbanos podem ser qualificados na atualidade como as principais influências
antrópicas na alteração da qualidade hídrica.
Os efluentes domésticos caracterizados pelos lançamentos advindos de residências e
estabelecimentos comerciais e de serviços são constituídos basicamente por fezes humanas e
de animais, restos de alimentos e produtos de limpeza como sabão e detergente, além de óleos
(ARCHELA et al., 2003). Por sua vez, os efluentes lançados pelas indústrias originam-se dos
mais diversificados processos de industrialização, de modo que são constituídos por uma
grande quantidade de substâncias tóxicas e misturas complexas (ARCHELA et al., 2003).
De acordo com os autores, as elevadas concentrações de matéria orgânica oriundas
dessas duas fontes tornam-se um sério problema para o corpo receptor, pois à medida que a
matéria orgânica aumenta ocorre uma redução da concentração do oxigênio dissolvido na
água em função da proliferação bacteriana tendo em vista o processo de decomposição. Além
disso, essas concentrações podem comprometer a capacidade de autodepuração dos rios, bem
como a sobrevivências das espécies de peixes no ambiente. Outra importante mudança é a
alteração da turbidez em decorrência da introdução de sólidos em suspensão.
O aporte de compostos orgânicos em rios, especialmente de nitrogênio e fósforo,
representam a entrada de nutrientes de grande importância à cadeia alimentar, atuando como
fatores limitantes para a produção de moléculas vitais (aminoácidos e ácidos nucléicos)
(BINA, 2008). Entretanto, quando introduzidos em altas concentrações e relacionados às boas
condições de luminosidade provocam a proliferação e o crescimento acelerado de bactérias,
plânctons e algas (muitas delas tóxicas) em um fenômeno denominado eutrofização
(BARRETO et al., 2013).
Em uma definição mais abrangente, os autores Wetzel e Likens (2000) estabelecem
que a eutrofização é o processo de elevado enriquecimento de um corpo hídrico por elementos
nutritivos (N-NO3- e P-PO4
-) e/ou matéria orgânica favoráveis para o desenvolvimento das
plantas ou produtores primários.
Hutchinson (1957) assinalou dois tipos de eutrofização, sendo um de origem natural
e o outro de ordem artificial. De acordo com o autor quando a origem é natural, o ambiente
fluvial torna-se eutrófico de forma mais paulatina e gradual ao longo do tempo geológico, ao
38
passo que a eutrofização artificial impulsionada pela ação ocorre com mais intensidade e
rapidez.
Para Harper (1992), uma das principais causas relacionadas à origem da eutrofização
envolve as atividades antrópicas, que elevam os níveis de fósforo e outros nutrientes nos
corpos hídricos através do lançamento in natura de águas residuais não tratadas, ou
parcialmente tratadas, seja de origem humana ou animal; ou por meio do carreamento de
fertilizantes sintéticos utilizado em áreas agrícolas.
Mundialmente, o processo de eutrofização em lagos, reservatórios e rios é um
problema cada vez mais alarme, pois além de comprometer a qualidade hídrica, afeta
seriamente as comunidades aquáticas. (SKULBERG; CODD; CARMICHAEL, 1984;
SMITH, 2003).
Como resposta ao processo, a ―transparência‖ da água é modificada para uma
coloração mais turva em decorrência da acumulação de cianobactérias nas camadas
superficiais da água e o oxigênio dissolvido é reduzido, ocasionando uma depreciação da
qualidade hídrica (YAN et al., 2016) e a quebra do equilíbrio ecológico.
Devido à ausência do processo de fotossíntese no período noturno, a respiração não é
compensada, resultando no consumo de maiores taxas de oxigênio que pode levar o corpo
hídrico a condições de hipoxia ou até mesmo, em casos extremos, a condições de anoxia
(DESPREZ et al., 1992).
Outros importantes impactos negativos relacionados ao processo de eutrofização
foram descritos por Smith e Schindler (2009) e são resumidos na tabela 2.
Tabela 4 – Impactos negativos relacionados ao processo de eutrofização causados pelo
aporte de níveis elevados de nutrientes (nitrogênio e fósforo) em águas superficiais.
Impactos do Processo de Eutrofização
1. Crescimento de espécies tóxicas;
2. Aumento da biomassa do fitoplâncton, de macrófitas e de algas bentônicas e
epifíticas;
3. Mortandade e redução de peixes, moluscos e de outras espécies;
4. Aumento da turbidez e comprometimento das propriedades organolépticas da
água.
Conforme mencionado anteriormente, o lançamento de efluentes juntamente com o
deflúvio superficial de áreas agrícolas são as principais vias de entrada de elevadas
concentrações de nitrogênio e fósforo no ambiente aquático. No esgoto doméstico bruto, o
nitrogênio se encontra predominantemente na forma orgânica ou de amônia (MOTA; VON
39
SPERLING, 2009). Alguns efluentes industriais dependendo da atividade produtiva também
aportam grandes quantidades do nutriente para o corpo hídrico.
Todavia, para um melhor entendimento das transformações do nitrogênio nos
ecossistemas aquáticos, torna-se necessário conhecer o seu ciclo na natureza conforme
apresentado pela figura 5.
Figura 5 – Ciclo do nitrogênio na natureza.
Fonte: Adaptado de Sistema COC de Educação apud MIRANDA (2016).
De acordo com Gonçalves (2011), o ciclo do nitrogênio envolve reações de oxidação
e redução que são controladas por fatores de ordem biológica, química e física. Segundo
Odum (1998) o nitrogênio presente nos ambientes fluviais está em constante saída do sistema
por ação de bactérias desnitrificantes que converte o nutriente sob a forma gasosa, mas que
continuamente retorna ao ciclo por ações de microorganismos e algas fixadoras de nitrogênio,
por meio da radiação e outras formas de fixação física.
De modo geral, em ambientes aquáticos, o ciclo é caracterizado em um primeiro
momento pela fase aeróbica de nitrificação, na qual bactérias nitrificantes oxidam amônio a
nitrito e posteriormente nitrito a nitrato e no segundo momento representado pela fase de
desnitrificação, o nitrato formado é convertido em nitrogênio gasoso por bactérias
quimiorganotróficas (RODRIGUES, 2009). As reações de nitrificação e desnitrificação
podem ser visualizadas pelas equações abaixo:
40
Nitrossomonas
2 NH4+ + 3 O2 → 2 NO2
- + 2 H2O + 4 H
+ (Eq. 1)
Nitrobacter
2 NO2- + O2 → 2 NO3
- (Eq. 2)
NO3- → NO2
- → NO → N2 (Eq. 3)
A presença das diferentes formas de nitrogênio no meio aquoso, bem como as suas
estabilidades é um importante indicativo do tempo ou da distância da fonte de lançamento de
esgoto doméstico no corpo receptor (MOTA; VON SPERLING, 2009). A figura 6 ilustra tal
afirmação.
Figura 6 – Concentração das diferentes formas de nitrogênio no meio aquoso em relação ao tempo ou a
distância da fonte de poluição.
Fonte: VESILIND; MORGAN, 2013.
Segundo Esteves (1998), as fontes naturais mais importantes de nitrogênio para os
ecossistemas fluviais estão relacionadas às chuvas, aos materiais alóctones lixiviados de
origem orgânica e inorgânica e a fixação de nitrogênio molecular.
De acordo com Gonçalves (2011), o nutriente entra em contato com o sistema
hídrico, especialmente pelo processo de lixiviação do compartimento pedológico, e sua
concentração é potencializada em função dos impactos de áreas agrícolas e demais alterações
antrópicas. Segundo o autor, ao atingir os rios (ambiente oxidante), o nitrogênio sob a forma
de nitrato é absorvido pelo fitoplâncton e plantas aquáticas.
Assim como o nitrogênio, o fósforo apresenta-se como um importante nutriente para
os ambientes aquáticos. Naturalmente, o elemento é proveniente das rochas, principalmente
de minerais de apatitas (FROSSARD et al., 1995). Para Klein e Agne (2012) a determinação
41
da forma química, bem como a distribuição de fósforo em solo sob condições naturais
encontra-se diretamente ligado ao intemperismo.
Dentre as diversas formas de fósforo presente no ambiente a mais importante é o
ortofosfatos, uma vez que é principal forma assimilada pelas plantas aquáticas (CHESTER,
1990).
As principais vias de entrada dos ortofosfatos (fosfato inorgânico dissolvido) nos
ecossistemas aquático são pelo escoamento superficial, deposição atmosférica e águas
subterrâneas (GONÇALVES, 2011). Entretanto, o autor estabelece que o nutriente também
pode ser introduzido por fontes antrópicas como a erosão de terrenos quimicamente adubados.
Para Pellegrini (2005) o escoamento superficial que ocorre em áreas agrícolas
durante eventos pluviométricos é uma importante fonte difusa de poluição aos recursos
hídricos. Contudo, Guiraud (1995) considera que o maior aporte de fósforo de origem
antrópica para os ecossistemas aquáticos é proveniente do esgoto doméstico resultante de
detergentes sintéticos, domésticos e industriais.
A disponibilidade de fósforo inorgânico nos ambientes fluviais está relacionada aos
processos físico-químicos de adsorção e dessorção, os quais controlam as transformações do
fósforo particulado dos sedimentos em fósforo dissolvido e vice-versa (SHARPLEY et al.,
1992; KOSKI-VÄHÄLÄ; HARTIKAINEN, 2001; McDOWELL et al., 2001; PANT;
REDDY, 2001). Segundo Sharpley et al. (1992) a adsorção é influenciada por processos
físicos (tamanho e o enriquecimento das partículas) e pelas características químicas do
material erodido (mineralogia, tipo e estado químico dos grupos funcionais). Por outro lado, a
dessorção depende em maior grau das condições geoquímicas do meio, como o pH e potencial
redox (KOSKI-VÄHÄLÄ; HARTIKAINEN, 2001; McDOWELL et al., 2001).
Em relação ao fósforo orgânico, Toor et al., (2003) considera que a transformação do
elemento orgânico dos sedimentos é influenciada não somente pelos processos físico-
químicos de adsorção e dessorção, mas também por fatores bioquímicos que promovem sua
mineralização. Desse modo, a disponibilidade de fósforo solúvel pode diminuir
momentaneamente devido a sua imobilização pela biomassa microbiana (PELLEGRINI,
2005).
Segundo Knoppers (1994) uma das peculiaridades dos sistemas lóticos tropicais é a
alteração sazonal do potencial de limitação entre o nitrogênio e o fósforo que pode ser
encoberto por impactos antrópicos. Geralmente, rios afetados pelo aporte de fertilizantes
(erosão e escoamento superficial do solo e deposição atmosférica) apresentam valores de
razão N:P elevado, de modo que o fósforo torna-se o nutriente limitante dos ecossistemas, já
42
os rios influenciados por efluentes domésticos apresentam razões N:P baixas, sendo o
nitrogênio o elemento limitante (MEYBECK, 2003).
3.4.2. Agricultura
Dentre as atividades desenvolvidas pelo homem, atualmente a agricultura é uma das
práticas que mais causam degradação da qualidade hídrica por meio da contaminação da água
por substâncias orgânicas ou inorgânicas, naturais ou sintéticas e por agentes biológicos
(RESENDE, 2002).
O rápido crescimento demográfico no século XX ocasionou uma mudança de grande
envergadura nas atividades agrícolas. Com o aumento populacional e consequentemente com
a elevação da demanda e da pressão pela produção de alimentos, o uso de fertilizantes
sintéticos no campo tornou-se cada vez mais acentuado (XAVIER, 2005). No entanto, o autor
relata que a sua aplicação é na maioria das vezes praticada em quantidades superiores àquelas
necessárias à produção.
Segundo Katsuóka (2001) o principal problema relacionado à utilização de
fertilizantes na agricultura é a eutrofização das águas superficiais em decorrência da
lixiviação de nitrogênio e fósforo dos solos agrícolas. Porém, substância inorgânicas como
Cd, Cr, Mo, Pb, U, V, Zn também podem ser encontrados nas impurezas do adubo sintético
(ALLOWAY; AYRES, 1997) e consequentemente incorporados ao ambiente aquático.
Outras fontes de elementos-traços da agricultura convencional são os pesticidas (Cu,
As, Hg, Pb, Mn, Zn); os preservativos de madeiras (As, Cu, Cr) e os dejetos de produção de
aves e porcos (Cu, Zn) (ALLOWAY; AYRES, 1997).
Cabe salientar, que a degradação da qualidade das águas dos rios está relacionada
também com outras práticas de atividades agrícolas. O manejo inadequado em áreas
declivosas associado a um sistema de irrigação que não preze pela conservação do solo, pode
resultar no deslocamento de grandes quantidades de sedimentos para o curso fluvial mais
próximo. Katsuóka (2001) descreve que esse aumento interfere negativamente na capacidade
de penetração da luz na coluna d’água, inibindo dessa maneira o crescimento de algas e
plantas aquáticas.
Muitos compostos orgânicos como o fósforo e os pesticidas clorados, bem como os
inorgânicos representados pelos metais são lixiviados para o ambiente aquático por estarem
fortemente associados com o sedimento e com o carbono orgânico (KATSUÓKA, 2001).
43
3.4.3. Mineração
A mineração é inexoravelmente uma atividade perturbadora do meio ambiente
(SCHOENBERGER, 2016). A interação da indústria de mineração com os recursos hídricos
se desenvolve de maneira altamente complexa e condicionada as características e
peculiaridades do local (NORTHEY, et al., 2016). De acordo com autores, tal interação
apresenta-se com potencial impacto para a qualidade da água em todas as fases da vida de
uma mina.
Dentre as perturbações ambientais relacionados à mineração de superfície, a
alteração da qualidade hídrica tem se tornado cada vez mais alarmante devido à disposição
inadequada de resíduos e geração de efluentes ácidos, oriundos das minas. Contudo, a
mineração de ouro clandestina é a atividade mais ameaçadora da qualidade do ambiente
hídrico da área de estudo.
Para Tinôco (2008) a contaminação dos recursos hídricos por mercúrio é proveniente
de emissões pontuais diretas, deposição atmosférica, erosão do solo e lixiviação.
Uma reportagem publicada em fevereiro de 2009, além de destacar a ocorrência do
mineral no rio Paraíba do Sul, relata a presença das atividades garimpeiras dentre tantos
municípios, nas cidades de Paraíba do Sul e Três Rios. Entretanto, tais atividades foram
classificadas como uma verdadeira corrida ilegal.
Posteriormente, no ano 2015, pelo menos dois veículos de comunicação descreveram
a apreensão de cinco pessoas e duas balsas de garimpo clandestino na cidade de Três Rios,
conforme demonstrado pela figura 7.
44
Figura 7 - Apreensão de pessoas e objetos relacionados à mineração clandestina de ouro no município de Três
Rios.
Fonte: G1, 2015; ENTRE-RIOS JORNAL, 2015.
Entre os principais danos ambientais causados pela atividade de mineração
clandestina, destacam-se o revolvimento de material de fundo pelo processo de dragagem e a
contaminação do solo, ar e água por meio da utilização de elementos-traços, principalmente o
mercúrio no processo de amalgamação.
Segundo Souza e Lins (1989), a amalgamação é uma técnica de extração de ouro
baseado na aderência preferencial do metal ao mercúrio, separando o ouro nativo de outros
minerais.
45
Os vapores de mercúrio produzidos no processo de amalgamação, bem como a
presença de vestígios do elemento-traço na lama de fundo, além de provocar a contaminação
das águas pluviais e fluviais das áreas de garimpo, podem contaminar a biota aquática e expor
ao risco seus consumidores.
Em águas contaminadas, o mercúrio encontra-se fortemente associado à matéria fina
em suspensão devido à capacidade da mesma em adsorvê-lo (AZEVEDO, 2013).
O mercúrio em sua forma metálica além de apresentar solubilidade em água de 25
µg/L a 25 °C (AZEVEDO, 2003), pode ser estabilizado como precipitado na forma de HgS ou
tende a se conectar quimicamente à matéria orgânica através de grupos funcionais contendo
enxofre como sulfidrilas (KERSTEN, 1988).
De acordo com a figura 8, observa-se que o ciclo biogeoquímico do mercúrio em
ambientes naturais é caracterizado por diversas vias de acesso. Na atmosfera, a forma
predominante de Hg é o mercúrio elementar (Hg0 ˃ 80%), ao passo que nos sedimentos e nos
ambientes fluviais e pedológicos prevalecem à espécie iônica (Hg2+
) (BISINOTI, 2005).
Figura 8 – Ciclo biogeoquímico do mercúrio e suas diferentes vias de acesso ao meio ambiente.
Fonte: Adaptado de LEOPOLD (2009) apud SOARES (2011).
Segundo Micaroni, Bueno e Jardim (2000) o mercúrio elementar é altamente
volatilizado e quando emitido para a atmosfera permanece por um período de meses até dois
anos, podendo ser transportado pela corrente de ar por longas distâncias. No entanto, o Hg0
é
oxidado a Hg2+
e devido a sua solubilidade em água, baixa volatilização e capacidade de
46
reação pode permanecer pouco tempo na atmosfera e ser rapidamente precipitado e
depositado no solo e na água (TINÔCO, 2008).
Quando dissolvido nos ambientes aquáticos, o íon mercúrio (Hg2+
) ocorre
frequentemente nas formas de cloreto, hidróxido ou preferencialmente complexado aos ácidos
húmicos e fúlvicos (SOARES, 2011). Segundo o autor, a sua mobilidade, assim como outros
elementos-traço é inversamente relacionada ao pH do sistema em decorrência do processo de
adsorção a partículas minerais.
A partir de condições físico-químicas ou por influência de microrganismos, os íons
de mercúrio tendem a se ligarem a grupos orgânicos e se transformarem (metilação) nas
espécies de metilmercúrio e dimetilmercúrio (TINÔCO, 2008). De acordo com Soares (2011),
o metilmercúrio caracteriza-se por sua estabilidade em ambientes aquáticos e grande afinidade
com os lipídios e grupos sulfidrila.
Para Azevedo (2003) e Bisinoti (2002), a metilação do mercúrio representa a mais
importante fase do ciclo biogeoquímico em sistemas fluviais. Esse processo ocorre por meio
de mecanismos biológicos, químicos e abióticos como, por exemplo, a influência da
temperatura, pH, concentração de sulfito e condições de oxi-redução, concentração de
bactérias, tipo de solo ou sedimento e variações sazonais (AZEVEDO, 2003).
Por fim, parte da fração do mercúrio (principalmente sob a forma de metil e
dimetilmercúrio) depositado no solo e na água é reemitida para o compartimento atmosférico.
3.5. DIAGRAMAS HIDROQUÍMICOS
Os resultados analíticos dos íons representados por diagramas hidroquímicos
auxiliam na compreensão da dinâmica geoquímica do ambiente de estudo. As representações
gráficas podem refletir afinidades entre os íons principais e suas variações, além de permitir
comparações entre os tipos litológicos locais.
3.5.1. Diagramas de Piper
O diagrama de Piper é uma ferramenta consistente frequentemente utilizada na
análise e classificação dos distintos grupos de águas. Através desses grupos é possível avaliar
os processos hidrogeoquímicos ocorrentes e a composição iônica dominante (CRUZ, 2016).
Proposto por Piper (1944), o diagrama utiliza como variáveis os constituintes
catiônicos (Na+, K
+, Mg
+2, Ca
+2) e aniônicos (HCO3
-, CO3
-2, SO4
-2, Cl
-) combinados em três
campos de plotagem conforme demonstrado pela figura 9. Segundo Barison (2003) a área
47
inferior, composta por dois triângulos menores representa a porcentagem das variáveis
encontradas; e no campo superior, a classificação relativa da água pode ser identificada
através da posição da interseção da plotagem nos triângulos menores. Os tipos químicos da
água podem ser classificados como: bicarbonatada cálcica ou magnesiana; bicarbonatada
sódica; cloro sulfatada sódica e cloro sulfatada cálcica ou magnesiana.
Figura 9 - Representação do diagrama de Piper
Fonte: CRUZ (2016)
3.5.2. Diagramas de Schoeller
Schoeller (1955) propôs o uso de gráficos semilogarítmicos para projetar as principais
espécies iônicas (Na+, K
+, Mg
+2, Ca
+2, HCO3
-, CO3
-2, SO4
-2, Cl
-, NO3
-), possibilitando dessa
maneira, a comparação visual das composições das águas, a avaliação de similaridades e
diferenças e classificação quanto à potabilidade. Segundo Gomes (2012), esse tipo de
representação gráfica favorece a compreensão da evolução temporal da água em um mesmo
sistema, entre outras características.
3.6. DOENÇAS RELACIONADAS À VEICULAÇÃO HÍDRICA
Atualmente, a divulgação de pesquisas e estudos voltados a doenças associadas à
transmissão hídrica tem ganhado cada vez mais espaço e visibilidade na saúde pública do
cenário mundial. Segundo a Organização Mundial da Saúde cerca de 80% das enfermidades
48
humanas estão relacionas com a má qualidade da água, precariedade dos sistemas de
saneamento e a falta de higienização. Ainda de acordo com a organização, estima-se que 3%
dos óbitos mundiais e 88% das mortes causadas por diarréia são atribuídos à contaminação da
água, de modo que 99% do último percentual ocorrem em países periféricos. Países estes
caracterizados em grande parte pela falta ou deficiência de estrutura de saneamento básico e
marginalização da população pobre. Nesse cenário, as crianças tornam-se o público mais
vulnerável e susceptível a agentes infecciosos e parasitários relacionado à qualidade imprópria
da água.
Segundo Muñoz (2000), a contaminação pela água pode ocorrer tanto por meio da
ingestão direta de locais onde não há sistema de abastecimento de água tratada, quanto pelo
contato cutâneo/mucoso em atividades de lazer, recreação e higiene, de modo que os riscos
relacionados são distribuídos nas seguintes categorias:
1) Riscos relacionados com a contaminação da água por agentes biológicos
(bactérias, vírus e parasitas),
2) Riscos derivados de poluentes químicos e radioativos, geralmente efluentes
de esgotos industriais ou causados por acidentes ambientais.
Entre as doenças mais comuns causadas por agentes biológicos estão a: febre tifóide,
causada pela Salmonela tifóide; febre paratifóides, oriunda dos agentes Salmonelas
paratifóides (A, B, C); Entamoeba histolítica, responsável pela disenteria amebiana;
disenteria bacilar, resultante da contaminação pelo agente Bacilo desentérico; cólera, agente
Vibrião da cólera; diarréia, ocasionado pelo Enterovírus. E. Coli; Hepatite infecciosa, agente
Vírus tipo A e Giardíase, agente Giárdia lamblia (RICHTER, 1998 apud VALENÇA, 2003).
Mundialmente, a Salmonella é alvo de diversos programas de controle por se tratar
de um agente patogênico causador das principais doenças intestinais em seres humanos e a
sua ocorrência está associada a altos níveis de morbidade e mortalidade (JOKINEN et al.,
2015). Este microrganismo é introduzido no ambiente aquático por duas vias: diretamente,
por meio de fezes humanas ou de animais infectados ou indiretamente, por meio da descarga
de efluentes domésticos ou escoamento superficial de áreas agrícolas (LEVANTESI et al.,
2012).
49
Apesar de grande parte das doenças de veiculação hídrica estarem associadas à
contaminação da água por esgotos domésticos e sanitários, em muitas regiões, a contaminação
por resíduos de animais pode representar um risco significativo para a saúde humana
(JOKINEN et al., 2015).
Diversas linhas de evidência sugerem que os surtos de doenças são influenciados por
determinadas condições climáticas, especialmente por eventos pluviométricos (WILKES et
al., 2011). Segundo os autores, a precipitação além de transportar Coliformes fecais do solo
para os cursos fluviais, pode remobilizar os contaminantes fecais para a coluna d’água pelo
aumento do fluxo de água que passa por uma determinada seção.
Em relação ao outro grupo de risco, pode-se enfatizar que alguns metais se
apresentam dicotomicamente, pois ao mesmo tempo em que são essenciais para a saúde
humana, regulando funções biológicas podem, dependendo da concentração, causar severos
efeitos toxicológicos para o homem e ao ecossistema aquático (HALOI; SARMA, 2012). O
caráter nocivo apresentado por alguns metais pesados pode provocar, além de efeitos tóxicos,
o desenvolvimento de câncer em mamíferos devido a danos causados ao DNA (MORAES;
JORDÃO, 2002).
Para Pascalicchio (2002), dentre os elementos caracterizados pelo seu potencial
tóxico, os elementos traços possivelmente são os elementos mais antigos conhecidos pelo
homem e a sua diferença em relação às outras substâncias perpassam pelo caráter
cumulativo/persistente e por serem capazes de atingir níveis tóxicos em um curto espaço de
tempo. De acordo com o autor, 30 dos elementos presentes na tabela periódica apresentam
toxidez para saúde humana e as frequentes intoxicações estão associadas ao alumínio, arsênio,
berílio, cádmio, chumbo, mercúrio e níquel.
De modo geral, os metais podem agir na saúde humana de quatro maneiras: 1)
Desenvolvendo atividades imunossupressoras; 2) Competindo em locais de fixação de
cofatores de atividades enzimáticas; 3) Inibindo enzimas vitais como as da fosforilação
oxidativa; 4) Alterando estruturas celulares (PASCALICCHIO, 2002).
Os efeitos tóxicos de alguns elementos traços são apresentados na tabela 3.
50
Tabela 5 - Efeitos tóxicos dos elementos traços sobre a saúde humana.
(continua)
Elementos traços Efeitos sobre a Saúde Humana
Alumínio Seborréia com queda de cabelos, envelhecimento precoce, esclerose
cerebral (Alzheimer), irritabilidade, osteoporose causado pelo
deslocamento do cálcio e magnésio dos ossos.
Arsênio Em doses baixas causa debilidade muscular, perda de apetite e náusea.
Em doses altas causa comprometimento do sistema nervoso central.
Cádmio Efeito gastrointestinal e cardiovascular graves, bronquite, enfisema,
anemia, distúrbios imunológicos e cálculo renal.
Chumbo Efeitos neurotóxicos, toxicidade renal, alteração da biossíntese da
hemoglobina, alteração da capacidade orgânica da utilização de cálcio,
magnésio e zinco. Em níveis moderados de intoxicação a perda de
memória e alterações na condução nervosa, no metabolismo da vitamina
D e nas habilidades cognitivas.
Cobre Vômitos, hipotensão, icterícia, coma e morte. Pode causar também
hepatite crônica, cirrose e ascite.
Cromo Em doses baixas causa irritação nas mucosas gastrointestinais, úlcera e
inflamação da pele, ao passo que em doses altas causa doenças no fígado
e nos rins, podendo levar a óbito.
Estanho Retardo de crescimento, irritação da pele e problemas do sistema
respiratório e gastrointestinais.
Ferro Distúrbios cardiovasculares, hemosiderose, diabetes mellitus,
hipopituarismo, hipogonadismo e doenças oculares.
Flúor Provocam doenças nos ossos e inflamação no estômago e no intestino,
causando hemorragias.
51
Tabela 3 - Efeitos tóxicos dos elementos traços sobre a saúde humana.
(conclusão)
Manganês Lesões cerebrais, danos aos testículos e impotência.
Mercúrio
Perturbações psicológicas, desordem da cavidade oral, sangramento
gengival, salivação, mau-hálito, estomatite, efeitos gastrointestinais,
cardiovascular, neurológicos, respiratórios, imunológicos, endócrinos,
alucinações e crises maníaco-depressivas.
Níquel Dermatoses, dermatites de contato e alergias, alterações hormonais da
tireóide e da supra-renal, aumento de imunoglobulinas das classes IgG,
IgA, IgM e redução de IgE.
Prata Em doses extremamente altas é fatal para o homem. Seu excesso está
relacionado às anemias, enxaqueca, rouquidão e conjuntivites de
repetição.
Zinco Pode causar limitação da absorção dos elementos Cobre e Ferro. Além
disso, diarréia e anemia podem se fazer presente.
Fonte: LARSON; WEINCK, 1994; PASCALICCHIO, 2002; BARROS, 1995 apud ABRAHÃO, 2006; FILHO,
2015.
3.7. MONITORAMENTO E AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA
Devido à alta vulnerabilidade espacial e temporal dos ambientes fluviais, a
caracterização físico-química e as condições qualitativas da água em bacias hidrográficas de
grande porte é muitas vezes limitada (ÁLVAREZ-CABRIA; BARQUÍN; PEÑAS, 2016).
Segundo os autores, a maioria dos planos de gestão de bacias baseia-se na avaliação da
qualidade hídrica usando dados de pontos estabelecidos em um determinado segmento do rio
e que em muitas ocasiões, essas avaliações não agregam informações das características da
água ao longo da influência sazonal.
A modelagem de dados em conjunto com levantamentos de campo realizado
periodicamente pode ser uma solução eficaz para a falta contínua de informações espaciais e
temporais das características físicas, químicas e microbiológicas da água (ÁLVAREZ-
CABRIA; BARQUÍN; PEÑA, 2016).
Para Behmel et al., (2016), um dos principais desafios encontrados é em relação à
obtenção de uma avaliação segura e confiável da qualidade das águas superficiais
determinada por meio de programas de monitoramento ambiental.
52
De acordo com Liao et al. (2008); Simeonov et al. (2003), um monitoramento
ambiental resulta em enormes quantidades de dados, cujas análises e interpretações se tornam
complicadas devido à complexidade das diferentes relações existentes entre as variáveis
abordadas. Muitas vezes, entretanto, um pequeno número dessas variáveis contém as
informações mais relevantes enquanto a maioria delas adiciona pouco ou nada à interpretação
dos resultados, em termos qualitativos (GUEDES et al., 2012). Diante disso, torna-se
necessário a adoção de técnicas que possam sistematizar e identificar a correlação existente
entre as muitas variáveis que geralmente compõem o monitoramento da qualidade da água.
As influências mútuas entre as diversas variáveis mensuradas numa amostra de água
constituem no ponto inicial para análise e avaliação da qualidade hídrica, desde que estas
interações sejam obtidas de uma distribuição amostral no espaço e no tempo
(HARMANCIOGLU; OZKUL; ALPASLAN, 1998).
Para Haase, Krieger e Possoli (1989), os modelos que melhor representam as
variações e alterações no meio são baseados em métodos estatísticos, já que permitem a
melhor definição dos parâmetros indicadores de acordo com a região de estudo. Deste modo,
abordagens multivariadas, têm sido utilizadas com sucesso para apoiar a gestão dos recursos
hídricos e extrair informações significativas a partir dessas bases de dados, de maneira que
reduzem os dados originais em dados que melhor explicam a variação do ambiente.
Esses tipos de análises permitem além de identificar as variáveis hídricas e
geoquímicas de cada bacia hidrográfica e consequentemente as suas fontes, possibilitam a
otimização da frequência de monitoramento, do número de pontos de amostragens, do número
de parâmetros monitorados e, consequentemente, dos custos associados. No entanto, ao longo
dos anos foram desenvolvidos vários índices para avaliar de forma simplista a qualidade da
água, com base em características físico-químicas e microbiológicas restritas. Atualmente, o
índice mais empregado para avaliação da qualidade hídrica é o índice de qualidade de água
(IQA) criado pela National Sanitation Foundation dos Estados Unidos através de pesquisa de
opinião de diversos especialistas na área ambiental.
O IQA é utilizado por diversos países e órgãos ambientais como a Companhia
Ambiental do Estado de São Paulo. Este índice é composto por nove parâmetros: Coliformes
fecais, pH, DBO, Nitrogênio Total, Fósforo Total, Temperatura, Turbidez, Resíduo Total e
Oxigênio Dissolvido que exprimem basicamente a relação qualitativa da água com o
lançamento de efluentes domésticos.
Assim como a CETESB, o Instituto Mineiro de Gestão das Águas - IGAM também
avalia a qualidade hídrica com base no índice proposto pela National Sanitation Foundation.
53
No entanto, o IGAM utiliza o índice com algumas modificações, pois no lugar do fósforo total
e nitrogênio total encontra-se o fosfato e nitrato respectivamente.
De modo geral, para cada parâmetro que compõem o IQA é atribuído um peso
conforme especificado na tabela 4 e o cálculo do índice realizado pelo produtório ponderado
das qualidades da água correspondentes aos parâmetros, de acordo com a equação abaixo:
(Eq. 4)
Onde:
IQA: índice de qualidade da água, um número de 0 a 100;
qi: qualidade do parâmetro i obtido através da curva média específica de qualidade;
wi: peso atribuído ao parâmetro, em função de sua importância na qualidade, entre 0 e 1.
Tabela 6 – Peso atribuído aos parâmetros do IQA- CETESB e IQA-IGAM.
Parâmetros Unidade Peso - wi
Oxigênio dissolvido mg/L 0,17
Coliformes fecais NMP/100 mL 0,15
pH - 0,12
Demanda Bioquímica de Oxigênio mg/L 0,10
Nitrogênio total / Nitrato mg/L 0,10
Fósforo total / Fosfato mg/L 0,10
Temperatura °C 0,10
Turbidez NTU 0,08
Resíduos totais mg/L 0,08
Em uma perspectiva mais ampla, o IQA tende a não representar uma condição
próxima ou similar a qualidade real do corpo hídrico, uma vez que não analisa outras
variáveis (exemplo: elementos traços) importantes para a caracterização do ambiente
aquático.
Além disso, o IQA torna-se frágil por não contemplar e levar em consideração na
formulação de seus parâmetros as peculiaridades e características naturais (geologia, solo,
vegetação) e antrópicas (uso e ocupação do solo) de cada bacia hidrográfica.
Nesse contexto de complexidades e interações de uma bacia de drenagem, as análises
estatísticas multivariadas apresentam-se como a ferramenta mais adequada e importante para
determinação das variáveis mais relevantes em cada área de estudo. Essas análises, além de
reduzir a dimensionalidade e identificar um padrão no conjunto dos dados originais de um
54
monitoramento ambiental, permitem a caracterização dos possíveis fatores ou fontes
responsáveis pelas variações na qualidade da água.
3.8. ANÁLISES ESTATÍSTICAS MULTIVARIADAS
3.8.1. Análise Fatorial
A técnica denominada análise fatorial (AF) tem como foco principal explicar a
variabilidade original do vetor aleatório X, em função de um número reduzido de variáveis
(fatores comuns) e da sua relação com o conjunto original por meio de um modelo linear
(MINGOTI, 2013). Essa técnica ainda possibilita a detecção de estruturas de dados ocultos.
De modo geral, com a aplicação da AF espera-se que as variáveis originais Xi, i = 1,
2, 3,..., p sejam agrupadas em subconjuntos de novas variáveis ou fatores altamente
correlacionados entre si, mas muito pouco correlacionadas com variáveis pertencentes a outro
grupo (MINGOTI, 2013) (Figura 10).
Figura 10 - Ilustração da aplicação do modelo de análise fatorial.
Os fatores gerados pela análise seguem uma ordenação de importância, de modo que
o primeiro fator (F1) tem maior representatividade na explicação da variabilidade observada
em relação ao fator 2 (F2) e o segundo mais do que o terceiro, e assim sucessivamente
(NUNNALLY; BERNSTEIN, 1994; HAIR et al., 1998). Os autores ainda indicam que a
importância de um parâmetro dentro de cada fator pode ser observada pela sua carga fatorial.
Em algumas situações, mesmo com a redução dos dados do conjunto original, a
interpretação dos fatores F1, F2,..., Fm torna-se complicada devido à aparição de coeficientes
de grandeza numérica similar em diversos fatores (MINGOTI, 2013). Nesse contexto, torna-
se necessário o emprego de métodos de rotação ortogonal (mais comum e mais utilizado) ou
oblíqua nos fatores obtidos.
De acordo com Hoffmann (1999), o objetivo da rotação ortogonal é alcançar uma
estrutura mais simples de interpretação, isto é, obter uma nova matriz n x m de coeficientes de
fatores em que os valores absolutos dos elementos de cada coluna dessa matriz tendem, na
55
medida do possível, a 0 ou 1. Para Resende, Fernandes e Silva (2007) a rotação além de
representar uma nova solução, facilita a interpretação dos fatores ―secundários‖ por cada um
deles apresentar uma correlação relativamente forte com uma ou mais variáveis e correlação
relativamente fraca com as demais variáveis.
3.9. ESTUDOS UTILIZANDO TÉCNICAS MULTIVARIADAS
Jung et al. (2016) desenvolveram um trabalho cujo objetivo era analisar os principais
fatores que afetam espacial e temporalmente a qualidade das águas das bacia hidrográficas do
rio Nakdong na Coréia do Sul. Para tanto foram selecionados 12 pontos de amostragens nos
afluentes da bacia e 8 pontos no curso principal e os dados adquiridos durantes os anos de
2008 a 2012 foram submetidos as técnicas multivariadas. Com relação à análise de cluster,
observa-se como resultado a classificação de dois grupos estatisticamente significativos em
relação às características das fontes de poluição. O primeiro relaciona-se a baixos níveis de
poluição ao passo que o segundo associam-se as altas cargas poluidoras devido à presença de
muitas terras agrícolas e cidades nos arredores do corpo hídrico.
Li, Li e Zhang (2011) realizaram durante o período de 2006 a 2007 quatro
campanhas de amostragens em 19 rios da rota do oriente da China com intuito de investigar a
qualidade das águas ao longo do canal da rota de transporte. No total, foram coletadas 190
amostras de água dos sistemas hídricos abordados. Os resultados revelam que os principais
parâmetros de poluição da água estão relacionados às variáveis DQO, DBO, Nitrogênio
amoniacal, Nitrogênio total, Fósforo total, e Cd. Além disso, a Análise Fatorial/Análise de
Componentes Principais (AF/ACP) revelou quatro grandes grupos de variáveis que
influenciaram na qualidade hídrica durante o período amostrado, sendo o primeiro grupo
composto por CE, TDS, dureza, Cl- e Mn, caracterizando fontes naturais (dissolução de
rochas e solos); O segundo constituído por metais tóxicos oriundos de fontes antropogênicas
(lançamento de efluentes industriais); O terceiro fator representado pelos nutrientes, cujas
fontes estão relacionadas ao escoamento de áreas agrícolas e efluentes industriais; E o quarto
por variáveis que se associam aos poluentes orgânicos dos efluentes domésticos e industriais.
Com relação à análise de clusters, três grupos foram classificados e cada um deles expressam
diferentes níveis (moderado, alto e muito alto) de poluição da água.
Wang et al. (2012), desenvolveram uma pesquisa intitulada ―Evaluation of spatial
and temporal variation in stream water quality by multivariate statistical techniques: A case
study of the Xiangxi River basin, China‖. Para o estudo, 12 pontos foram amostrados
56
mensalmente durante cinco anos (2002 – 2006) e os dados analíticos foram submetidos as
análises de clusters, discriminantes, componentes principais e fatorial. Com a realização da
análise de agrupamento os dados originais foram agrupados em três clusters estatisticamente
significativos, de modo que o primeiro agregou os pontos que estão localizados à jusante da
área urbana e que recebe todas as descargas de poluição doméstica e industrial. Por sua vez os
cluster 2 e 3 estão localizados respectivamente em região dominantemente agrícola e região
florestal. Embora o AF/ACP não tenha demonstrado uma redução significativa dos dados nos
períodos sazonais amostrados, os fatores gerados sugeriram que os parâmetros responsáveis
pelas alterações da qualidade hídrica estão relacionados, principalmente, à diluição de sais
provenientes de fontes naturais e a poluição pontual de fósforo e difusa de nitrogênio,
resultante de atividades antrópicas.
Sing e colaboradores (2004) utilizaram diferentes técnicas multivariadas como
análise de cluster, análise fatorial/análise de componentes principais (AF/PCA) e análise
discriminante (AD) para avaliar a variabilidade espacial e temporal da matriz de dados da
qualidade da água do rio Gomti (Índia) que foram gerados por um programa de
monitoramento de 5 anos (1994 – 1998) e obtidos por meio de 8 pontos de amostragens. A
análise de agrupamento rendeu um dendograma, onde os pontos de amostragem foram
agrupados em três clusters estatisticamente significativos, sendo o primeiro caracterizado por
baixos níveis de cargas poluidoras, o segundo por altas taxas e o terceiro por níveis
intermediários.
Em relação à análise fatorial, foram gerados 6 fatores, no qual o fator 1 explica
17,6% da variância total dos dados originais e apresenta correlações positivas entre as
variáveis CE, Cl-, K
+, Na
+, TDS SO4
2- que pode ser interpretado como um componente
mineral da água do rio, provenientes da dissolução do calcário e gesso dos solos. O fator 2
(F2) explica 16,2% da variância total dos dados e exibe fortes correlações positivas entre
DBO e DQO e correlação moderada com o nitrato. Entretanto, nota-se também que nesse
fator ocorrem fortes correlações negativas entre pH e OD. De acordo com os autores o F2
pode ser explicado pela presença de altos níveis de matéria orgânica dissolvida (origem
antropogênica) que além de consumir grandes quantidades de oxigênio, reduz os valores de
pH pela liberação de ácido orgânicos na água. O F3 (12,02% da variância total) exibe fortes
correlações positivas entre os parâmetros dureza e cálcio e correlação moderada com a dureza
total. Este agrupamento aponta para fontes comuns de processos naturais de dissolução dos
constituintes do solo, principalmente carbonatos. O F4 explica 11,8% da variância total e
57
apresenta forte associação positiva entre dureza total e Mg2+
e associação moderada com
alcalinidade total, enquanto a variável temperatura apresenta-se negativamente relacionada.
Assim como o primeiro fator, o F4 também é caracterizado pelos componentes
minerais da água. O F5 elucida 7,2% da variância total que é representada pelas correlações
entre flúor e nitrogênio total, ao passo que o F6, apresentando uma variância de 6,1% é
constituído pelas associações entre sólidos totais e sólidos suspensos totais. Nesse último
fator, observa-se como fontes o escoamento superficial e o lançamento de resíduos no curso
d’água.
58
4. ÁREA DE ESTUDO
Para o presente trabalho foram selecionados os municípios de Paraíba do Sul
(22°9’43‖ S, 43°17’34‖ W) e Três Rios (22°7’1‖ S, 43°12’32‖ W), os quais se localizam no
Sudeste do Brasil, especificamente na região Centro-Sul do Estado do Rio de Janeiro,
fronteiriça a área da Zona da Mata Mineira (Figura 11). Esses municípios situados no inteior
do Estado Flumimense estão respectivamente a 140 km e 131 km da capital.
Figura 11 - Localização esquematizada dos municípios (Paraíba do Sul/RJ e Três Rios/RJ) abrangidos pela área
do estudo.
Fonte da base shapefile: Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística – IBGE.
Suas principais bacias hidrográficas são os rios: Paraibuna que nasce na Serra da
Mantiqueira em Minas Gerais e percorre um trecho de 166 km por entre municípios mineiros
até chegar na cidade de Três Rios/RJ, o Piabanha, cuja nascente se encontra na Serra dos
Órgãos em Petrópolis/RJ e suas águas cursam um caminho de aproximadamente 80 km de
extensão perpassando por diversos municípios fluminenses até sua foz no município
Trirriense e por fim o Paraíba do Sul que tem sua origem na Serra da Bocaina no Estado de
São Paulo e flui por domínios paulistas, mineiros e fluminenses perfazendo um percurso de
aproximadamente 1.120 km até desaguar em Atafona no Norte Fluminense. Cabe destacar
que além da foz dos rios Paraibuna e Piabanha se localizarem no município fluminense, esses
59
rios são afluentes do rio Paraíba do Sul, desaguando no famoso encontro dos três rios que
forma um delta triplo. Por sua vez, o rio Paraíba do Sul exerce um papel de grande destaque
por ser muito importante para o abastecimento público em grande parte do sudeste do Brasil,
principalmente para a região metropolitana do Estado do Rio de Janeiro e também para os
municípios da área de estudo em questão.
Por esses rios serem os principais corpos hídricos superficiais nos municípios foram
selecionados 8 (oito) pontos de amostragens ao longo da área de estudo, sendo 6 (seis) deles
no rio Paraíba do Sul, 1 (um) no rio Piabanha e 1 (um) no rio Paraibuna conforme
exemplificado pela figura 12 e tabela 5.
60
Figura 12 - Espacialização dos pontos de amostragens ao longo dos principais corpos d’água dos municípios de
Paraíba do Sul e Três Rios.
Fonte da base shapefile: Companhia de Pesquisas de Recursos Minerais – CPRM (Geobank) e Instituto
Brasileiro de Geografia e Estatística – IBGE.
Tabela 7 - Localização georreferenciada dos pontos de amostragens selecionados nos
principais recursos hídricos superficiais da área de estudo.
Pontos Descrição Bacia
Hidrográfica
Coordenadas
(UTM) / Datum
(WGS84)
Elevação
(m)
P-01 Entrada da cidade Três Rios Rio Paraíba do Sul 0681374/7551557 260
P-02 Encontro dos três rios Rio Piabanha 0692084/7553679 259
P-03 Encontro dos três rios Rio Paraíba do Sul 0692013/7553732 275
P-04 Região de Chiador Rio Paraibuna 0691253/7555868 270
P-05 Ponte das Garças Rio Paraíba do Sul 0688087/7552402 282
P-06 Ponte do Independência Rio Paraíba do Sul 0684454/7552778 270
P-08 Barão de Angra Rio Paraíba do Sul 0680113/7550514 274
P-12 Paraíba do Sul Rio Paraíba do Sul 0676669/7548182 283
O P-12 é o ponto de amostragem mais a montante do rio Paraíba do Sul em relação
aos outros pontos amostrais e está localizado na área urbana do município de Paraíba do Sul,
entre as proximidades do centro da cidade e o bairro Vila Salutaris. Nota-se em suas margens,
uma pequena faixa de mata ciliar persistente da vegetação nativa como demonstra a figura
13a, mas que está sob forte ameaça em função do crescimento urbano.
61
Assim como grande parte dos municípios de pequeno, médio e até mesmo de grande
porte do território nacional, o município de Paraíba do Sul não contempla um sistema de
tratamento de esgoto, de forma que os resíduos líquidos são lançados in natura no rio Paraíba
do Sul. Por esse motivo, observar-se por meio da figura 13b, 13c, e 13d que a montante do P-
12 em aproximadamente 300 metros, pelo menos três fontes pontuais de lançamento de
efluentes podem ser visualizados, seja pela presença de grande duto de esgoto ou por grandes
manchas cinza visíveis em períodos de estiagens.
Ainda que o P-12 esteja distante da cidade de Três Rios, no município vizinho de
Paraíba do Sul, o monitoramento dessa estação de amostragem se deu com o objetivo de se ter
um ponto a montante da cidade de Três Rios, sem influência de suas atividades urbanas e
industriais.
Figura 13 - Identificação de uma pequena faixa de vegetação ripária em ambas as margens do ponto de
amostragem P-12 (a) e a presença de três fontes pontuais de lançamentos de efluentes (b, c e d) a montante desse
ponto.
Diferentemente do P-12, o P-08 ainda no limite territorial do município de Paraíba
do Sul está inserido nos domínios do bairro de Barão de Angra entre a Rodovia Lúcio Meira
(BR-393) e a estrada da Barrinha, não sendo verificada, de acordo com a figura 14, ocupação
residencial próximo as suas margens. Contudo, próximo a esse ponto encontra-se a área da
A B
C D
62
Companhia Industrial Santa Matilde, uma oficina de vagões de trens e a montante um pátio de
transbordo do minério de bauxita da Companhia Brasileira de Alumínio (CBA). Aos arredores
e a margem do P-08 é possível também identificar atividade de criação de gado impulsionado
pela vasta área de pastagem existente no local.
Figura 14 - Margens do ponto P-08 sob pouca influência de ocupação residencial e industrial, mas com extensas
áreas de pastagens.
Conforme exemplificado pela figura 15, o P-01 é o ponto de amostragem onde se
encontram águas mais tranquilas entre os trechos amostrados do rio Paraíba do Sul,
principalmente em épocas com baixas pluviosidades. Isso se dá em decorrência da divisão do
curso hídrico principal em outros ―braços‖ do rio pela presença de diversas ilhas nessa
localidade e por fluírem em terrenos com pouca variação de declividade. Apesar desse ponto
se inserir também no bairro de Barão de Angra em Paraíba do Sul, ele está a poucos metros da
divisa dos municípios e do sistema de captação da Estação de Tratamento de Água Cantagalo
do município de Três Rios. Por fim, ressalta-se que a montante desse trecho há presença de
algumas ocupações residenciais próximo ao leito do rio.
63
Figura 15 - Ponto de amostragem onde as águas do rio Paraíba do Sul fluem mais lentamente, principalmente
em períodos de estiagem.
O P-06 está localizado na região central do município de Três Rios, margeando a
Avenida Prefeito Alberto da Silva Lavinas, popularmente conhecida como Beira Rio,
destacada pela figura 16a. Percebe-se que um trecho de aproximadamente 1 km antes desse
ponto amostral apresenta um forte grau de ocupação irregular das margens do rio Paraíba do
Sul tanto por residências como demonstra a Figura 16b quanto por indústrias do complexo
industrial Santa Matilde.
Outrora, esse complexo abrigava a extinta Companhia Industrial Santa Matilde que
produzia carros, tratores e vagões, mas atualmente o complexo virou pólo industrial,
abrigando dezenas de empresas, com destaque para aquelas dos ramos: metal-mecânico,
metroferroviário e de embalagens. Prosseguindo a montante desse complexo, ainda é possível
observar mais dois pólos industriais com atividades que variam do metal-mecânico, produção
de embalagens e telas ao segmento alimentício. Aliado a influência da ocupação urbano-
industrial das áreas do entorno da bacia somam-se a ausência da vegetação nativa, pastagens e
alguns pontos de assoreamento na calha do rio, principalmente próximo ao P-06, pois é uma
área de açodo com a figura 16c que em baixa vazão a coluna de água diminui
significativamente expondo o afloramento rochoso das extremidades do rio. Além disso, é
possível observar por meio da figura 16d uma fonte pontual de lançamento de efluentes
diretamente no corpo hídrico.
64
Figura 16 - Ponto localizado na região central do município de Três Rios (a), onde é possível observar próximo
ou no trecho amostrado algumas peculiaridades como: ocupação marginal (b), afloramento rochoso da calha do
rio (c) e lançamento in natura de esgoto doméstico (d).
A figura 17 representa o P-05 que está situado no bairro Ponte das Garças, em uma
das saídas do município de Três Rios em sentido a BR-393. Seguindo o fluxo contrário do rio
a partir do P-05, ou seja, a montante, verifica-se a predominância de pastagens em grande
parte da margem esquerda do rio Paraíba do Sul e uma intensa ocupação residencial ao longo
da margem direita, substituindo a vegetação das áreas consideradas áreas de preservação
permanente. Ainda a montante do P-05 e a margem direita do rio, além das ocupações
residenciais, destaca-se o polo industrial do bairro Triângulo. Em comparação aos outros
trechos amostrais, o P-05 é o ponto onde o rio Paraíba do Sul tem sua maior largura.
65
Figura 17 - Ponto localizado a jusante do adensamento urbano em uma das saídas do município de Três Rios.
Seguindo o fluxo do rio, o P-03 apresentado pela figura 18 é o último ponto de
amostragem do rio Paraíba do Sul, que está localizado no encontro dos três rios, na Rua Santa
Catarina, s/n, do bairro Moura Brasil. Nesse ponto, diferentemente dos outros trechos situados
ao longo do rio Paraíba do Sul é o local com maior fragmento florestal de vegetação nativa
preservado e reflorestado. Atualmente essa área é tombada pelo Patrimônio Histórico e
Ambiental, caracterizada como Reserva Ambiental do Pontal. Por esse motivo, observa-se
nesse segmento do rio a presença de muitos peixes em superfície.
Figura 18 - Trecho com a maior área de fragmento florestal entre os pontos amostrados no rio Paraíba do Sul.
Assim como o P-03, o P-02 destacado na figura 19 está inserido dentro da área de
Reserva Ambiental do Pontal no encontro dos Três Rios, entretanto, apesar dos pontos
66
estarem separados por alguns metros, a amostragem do P-02 é na foz do rio Piabanha.
Contudo, mesmo o ponto estando em uma área conservada, observa-se que a margem
esquerda a montante desse rio existe uma vasta área de pastagens em encostas íngremes.
Figura 19 - Inserido na área de Reserva Ambiental do Pontal – município de Três Rios, o P-02 é o ponto de
amostragem do rio Piabanha.
Por fim, o P-04 caracterizado pela figura 20, é o ponto representante do rio Paraibuna
e está localizado aproximadamente a 2 km de distância da foz do rio, no limite territorial entre
os municípios de Três Rios e Chiador, sendo este pertencente ao Estado de Minas Gerais. Não
tão diferente de alguns pontos do rio Paraíba do Sul, o entorno do P-04 é circundado por
extensas áreas de pastagens e solos expostos. No entanto, não se verifica ocupações
residenciais as margens do rio a jusante do P-04 e a montante só é possível observar a partir
do município de Comendador Levy Gasparian/RJ. Não obstante, entre o P-04 e o município
mencionado existe uma pequena central hidrelétrica, conhecida como PCH Santa Fé, cuja
área total do reservatório é de 205 hectares.
67
Figura 20 - Trecho amostrado do rio Paraibuna entre os limites territoriais dos municípios de Três Rios/RJ e
Chiador/MG.
4.1. COBERTURA E USO DO SOLO
A área se insere no bioma Mata Atlântica e sua vegetação original pertence aos
domínios da Floresta Estacional Semidecidual Montana, Floresta Estacional Semidecidual
Submontana, Floresta Ombrófila Densa Montana e Floresta Ombrófila Densa Submontana.
Dentre as fisionomias vegetais apresentadas pela figura 21, observa-se uma maior
predominância da Floresta E
stacional Semidecidual Submontana, cuja formação frequentemente ocorre em áreas
que se estende desde o Sul do Bahia passando por todos os estados do sudeste brasileiro, norte
e sudoeste do Paraná e adentrando em algumas regiões do centro-oeste do Brasil (VELOSO;
RANGEL-FILHO; LIMA, 1992). Ainda de acordo com esses autores, esse tipo de fisionomia
pode ser facilmente encontrado em encostas interioranas das barreiras geográficas que
formam a Serra da Mantiqueira e a Serra dos Órgãos. Entretanto, o atual cenário da vegetação
e uso do solo da área de estudo, está diretamente ligado ao processo histórico, econômico e
cultural da região.
68
Figura 21 - Principais fisionomias vegetais e sua distribuição territorial nos municípios correspondentes a área
de estudo.
Fonte da base shapefile: Instituto Estadual do Ambiente – INEA
Durante muitos anos a economia brasileira foi impulsionada pela exportação de
produtos advindos da agricultura, especialmente no decorrer do século XIX, quando o café
considerado um artigo de luxo e sobremesa se tornou o principal produto na pauta de
exportação brasileira. Na ocasião, encontrou na região de Paraíba do Sul, Três Rios e outros
municípios do Vale do Paraíba, condições ambientais favoráveis para o seu cultivo em larga
escala. Devido à fertilidade do solo ser maior em áreas com florestas nativas, estas eram
desmatadas para dar lugar ao cafezal (STEIN, 1985). Com o aumento da produção fez-se
necessário à construção da Estrada de Ferro D. Pedro II, tendo em vista a redução da distância
de escoamento, dos custos dos meios de transporte e da perda da produção ao longo do
caminho.
Segundo Zorraquino (2005), a mecanização da produção e do território trouxe novo
impulso e nova lógica ao processo de ocupação espacial, pois se estabeleceu
progressivamente um novo modelo territorial pautado na construção de rodovias, ferrovias e
linhas de navegação para escoamento das mercadorias até os portos das mais importantes
cidades do litoral, substituindo parte das paisagens naturais por paisagens construídas.
69
No início do século XX, quando o café começou a entrar em declínio devido ao
desgaste, empobrecimento do solo e a falta de terras para incorporar à agricultura extensiva,
as paisagens dos municípios de Paraíba do Sul e Três Rios foram quase que totalmente
modificadas e transformadas em pastagens (STEIN, 1985). Desta forma, as áreas degradadas
pela monocultura cafeeira foram destinadas à pecuária extensiva, contribuindo ainda mais
para diversos impactos ambientais.
De modo geral, o que se verifica na figura 22 é que a maior parte da cobertura e uso
do solo dos municípios pertencente à área de estudo é dominado predominantemente por
pastagens resultantes do processo histórico da região. Inversamente a essa vasta área, nota-se
a presença de pequenas manchas de ocupação urbana e áreas agrícolas, acompanhadas por
algumas porções de vegetação secundária em estágio inicial em que a maior parte encontra-se
entre fragmentos florestais consolidados. Esses fragmentos florestais incluem tanto áreas de
reflorestamentos quanto áreas de vegetação nativa, localizadas em sua grande maioria em
altitudes mais elevadas e/ou áreas de difícil acesso nas zonas rurais desses municípios.
Contudo, evidencia-se que entre os municípios, a cidade de Paraíba do Sul abriga a maior
parcela de fragmento florestal em comparação à cidade de Três Rios, pois de acordo com
Entre-Rios Jornal (2007) o município de Três Rios apresenta apenas 0,1% de sua cobertura
florestal original preservada e 35,6% de vegetação secundária, sendo que somente 2,8% dessa
cobertura situa-se na área urbana.
70
Figura 22 - Espacialização e categorização do uso e ocupação do solo ao longo dos municípios de Paraíba do
Sul/RJ e Três Rios/RJ.
Fonte da base shapefile: Instituto Estadual do Ambiente - INEA
4.2. SOLO
De acordo com Embrapa (2006), os solos analisados a partir de uma superfície
transversal são caracterizados e organizados em camadas paralelas e/ou horizontes que se
distinguem por suas distintas composições, resultantes de processos de adições, perdas,
translocações e transformações de energia e matéria que ocorrem ao longo do tempo sob
influências bióticas e abióticas. Tais influências dão origem a solos, cujas características e
composições expressam em determinando grau a condição do ambiente no qual eles se
inserem.
De acordo com a figura 23, três diferentes tipos de solos são encontrados na área de
estudo em questão, sendo eles o Argissolo Vermelho que ocupa a maior faixa territorial entre
os municípios, seguido do Latossolo Vermelho-Amarelo que cobre uma faixa intermediária e
por último, abrangendo uma menor área o Cambissolo Háplico.
Genericamente os Argissolos são solos formados por material mineral com
diferenciação entre suas camadas horizontais pela variação do teor de argila em função da
71
profundidade, apresentando uma coloração forte que varia do acinzentado e do amarelo ao
vermelho, além de apresentar um horizonte B textural imediatamente abaixo dos horizontes A
ou E (EMBRAPA, 2006).
Assim como os Argissolos, os Latossolos Vermelho-Amarelos são solos minerais
que apresentam horizonte B latossólico (horizonte diagnóstico dessa e das demais classes do
grupo de Latossolos) que ocorre imediatamente abaixo de qualquer tipo de horizonte A
(EMBRAPA, 2006). De modo geral, esse tipo de solo é conhecido por ser um solo bem
intemperizado, profundo e com coloração homogênea entre seus horizontes.
Os Cambissolos são solos que também são constituídos por material mineral com
características bem diversificadas, de modo que são caracterizados por serem rasos,
distróficos (solos em que a porcentagem de saturação por bases é inferior a 50%), álicos
(possuindo baixo potencial nutricional abaixo da camada arável pela saturação de alumínio) e
com forte coloração em tons amarelados (PEREIRA et al., 2010).
Figura 23 - Caracterização pedológica e distribuição dos diferentes tipos de solos nos municípios de Paraíba do
Sul/RJ e Três Rios/RJ.
Fonte da base shapefile: Instituto Estadual do Ambiente - INEA
4.3. GEOLOGIA
72
Quanto aos aspectos geológicos, o embasamento cristalino da área de estudo
pertence ao cinturão orogênico denominado Faixa Ribeira que se estende por 1400 km ao
longo da costa litorânea do Brasil e apresenta uma orientação NE-SW em consequência da
convergência colisional entre os Crátons São Francisco - Congo com a parte ocidental do
Cráton da Angola (VALLADARES et al., 2012). Esse cinturão é limitado ao norte pela Faixa
Araçuaí e insere-se em um sistema orogênico Neoproterozóico conhecido como Província
Mantiqueira que se prolonga desde o Sul do Estado da Bahia até o Uruguai (VICENTE,
2008). Nessa região da Província Mantiqueira ocupada pela Faixa Ribeira é observado amplas
zonas de cisalhamento que se propagam por centenas de quilômetros na direção NE-SW,
sendo a maior delas a Zona de Cisalhamento do Rio Paraíba do Sul constituída por longas e
estreitas faixas de rochas miloníticas de alta temperatura, zona estrutural relacionada à calha
do rio (VICENTE, 2008).
Dentro da compartimentação tectônica da Faixa Ribeira no setor central, os
municípios de Paraíba do Sul e Três Rios estão localizados em grande parte no terreno
tectono-estratigráfico denominando Terreno Paraíba do Sul ou simplesmente Klippe Paraíba
do Sul. (VALLADARES et al., 2012). Segundo o autor, essa estrutura tectônica está
cavalgada sobre o Terreno Ocidental, sendo caracterizada por duas principais unidades
litológicas que basicamente são os ortognaisses paleoproterozóicos de composição
predominantemente granítica a granodiorítica e a sequência metassedimentar siliciclástica
composta por gnaisses bandados e xistos pelíticos contendo lentes de mármores,
calcissilicáticas e gonditos.
De acordo com a base de dados obtida no Geobank da Companhia de Pesquisa de
Recursos Minerais – CPRM, elaborou-se dois mapas que apresentam as principais feições
litológicas que se distribuem ao longo dos municípios de Paraíba do Sul e Três Rios. Na
figura 24 observa-se que na área de estudo existe uma grande variedade de rochas com
composições mineralógicas que incluem plagioclásio, quartzo, mica, clorita, biotita, K
feldspato, ferromagnesianos, ortopiroxênio/hornblenda marrom entre outros minerais que são
característicos de rochas ígneas e metamórficas. Cabe salientar que estas classes de rochas
dominam completamente a geologia de ambos os municípios conforme demonstrado pela
Figura 25.
73
Figura 24 - Classificação e distribuição litológica nos domínios territoriais dos municípios abrangidos pela área
da pesquisa.
Fonte da base shapefile: Companhia de Pesquisas de Recursos Minerais – CPRM (Geobank).
74
Figura 25 - Apresentação espacial das principais classes de rochas dos municípios de Paraíba do Sul/RJ e Três
Rios/RJ.
Fonte da base shapefile: Companhia de Pesquisas de Recursos Minerais – CPRM (Geobank).
4.4. GEOMORFOLOGIA
Segundo o Instituto Estadual do Ambiente do Estado do Rio de Janeiro – INEA
(2011) a geomorfologia é parte integrante da geografia física responsável por estudos voltados
aos aspectos morfológicos, bem como as forçantes que influenciam e são influenciadas pelo
relevo da superfície terrestre, de modo que estes conhecimentos permitem identificar e
caracterizar áreas suscetíveis e vulneráveis a ocorrência de eventos como enchente,
deslizamentos, erosão e assoreamento.
A geomorfologia geral da área de estudo insere-se nos domínios do Planalto
Atlântico e da Depressão Tectônica Mesozóica-Cenozóica na Unidade Alinhamentos de
Cristas do Paraíba do Sul, de modo que o relevo é caracterizado pelas seguintes feições
morfológicas destacadas na figura 26: 1) os domínios serranos, que apresentam altitudes que
variam de 300 m - 800 m com destaques para as serras Alto da Terra Seca, Retiro e Cavaru;
2) os compartimentos de colinas e morros, cujas amplitudes topográficas oscilam entre 100 e
75
200 m, sendo favoráveis à ocupação urbana, principalmente próximo às planícies fluviais
onde se encontram terrenos planos (VALLADARES et al., 2012).
Figura 26 - Representação das principais feições geomorfológicas da área de estudo.
Fonte da base shapefile: Instituto Estadual do Ambiente - INEA
As feições colinas e morros são característicos na maior parte dos municípios de
Paraíba do Sul e Três Rios como demonstra a figura 26, assim como em outras cidades do
Estado do Rio de Janeiro. Devido à predominância e a morfologia, essas barreiras
topográficas foram denominadas como ―Mar de Morros‖, caracterizando o relevo do estado
fluminense.
Por fim, VALLADARES et al., (2012) ressalta que as configurações
geomorfológicas, geológicas e o modelo de uso e ocupação do solo empregado na área em
questão, contribuem com um intenso processo erosivo.
4.5. CLIMA
De acordo com a classificação de Köppen’s, o clima dos municípios de Paraíba do
Sul e Três Rios estão inseridos na zona subtropical úmido que apresenta inverno seco e frio e
76
verão quente e chuvoso, cujas temperaturas médias anuais variam de 20°C a 22°C, sendo a
máxima ≥ 22°C e a mínima entre - 3°C e 18°C (ALVARES et al., 2013).
Com base no banco de dados obtidos da Agência Nacional de Água – ANA e
Alvares et al. (2013), observa-se com base na figura 27 que em Paraíba do Sul os meses com
maiores índices pluviométricos são aqueles correspondentes aos meses com maiores
temperaturas, especialmente dezembro e janeiro que apresentam uma precipitação média de
217,57 mm e 220,35 mm respectivamente. Em contraposição, os meses de junho, julho e
agosto são aqueles com características do inverno seco e frio apresentando temperaturas e
precipitações médias de 16,9ºC e 23,58 mm, 16,3ºC e 14,93 mm, 17,2ºC e 18,46 mm
respectivamente.
Nota-se que o município de Três Rios segue o mesmo padrão climático do município
de Paraíba do Sul, apresentando apenas pequenas variações quanto às temperaturas e
precipitações médias mensais. Nessa cidade, as temperaturas são ligeiramente mais elevadas,
enquanto que a precipitação é um pouco mais baixa, com diferença anual de
aproximadamente 50 mm em comparação a Paraíba do Sul.
0
5
10
15
20
25
0
50
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150
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250
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Pre
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m)
Precipitação - Paraíba do Sul Precipitação - Três Rios
Temperatura - Paraíba do Sul Temperatura - Três Rios
Figura 27 - Representação gráfica das séries históricas de precipitação (1936 – 2015) e temperatura (1950 –
1990) do município de Paraíba do Sul e Três Rios.
Fonte: Agência Nacional de Águas – ANA (Hidroweb); ALVARES (2013).
Em relação aos dados pluviométricos e de vazões disponibilizados pela ANA e
registrados na figura 28 durante o ano de amostragem, observa-se que entre os meses de
77
coleta (excluindo a campanha de julho de 2016), caracterizados pelas barras de cor branca, a
campanha de outubro de 2015 e abril de 2016 foram os períodos com menor incidência de
chuva e consequentemente as menores vazões. Por outro lado, janeiro de 2016 apresentou os
maiores valores para ambas as variáveis.
A campanha de julho de 2016 não foi apresentada na figura 28 devido à ausência de
dados na página da Hidroweb para esse período. No entanto, o mês é caracteristicamente frio
e seco. Portanto, para esse trabalho o período chuvoso foi representado somente pela
amostragem de jan/2016 e o período seco pelas campanhas de out/2015, abr/2016 e jul/2016.
0
10
20
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0
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350
Vazã
o (
m3/s
)
Pre
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itação (m
m)
Precipitação
Vazão
Figura 28 - Representação gráfica dos índices pluviométricos e vazão durante o ano de amostragem.
Fonte: Agência Nacional de Águas – ANA (Hidroweb).
78
5. MATERIAL E MÉTODOS
Foram realizadas coletas trimestrais das águas de superfície dos rios Paraibuna,
Piabanha e Paraíba do Sul durante um ano hidrológico (4 campanhas: 01/10/15, 12/01/16,
27/04/16 e 19/07/16), tendo em vista a caracterização da qualidade e a geoquímica das águas
superficiais em escala espacial durante épocas de seca e de chuva, entre os anos de
2015/2016. Para isso, as coletas foram realizadas nos 8 (oito) pontos de amostragens
previamente selecionados em pesquisas anteriores e descritos na seção Área de Estudo desse
trabalho.
Durante a expedição de campo algumas medidas físico-químicas foram obtidas in
situ como o potencial hidrogeniônico (pH), potencial de oxi-redução (ORP), oxigênio
dissolvido (OD), salinidade, condutividade elétrica (CE), sólidos dissolvidos totais (TDS) e
temperatura por meio da sonda multiparamétrica Hanna Instruments e a turbidez por meio do
turbidímetro portátil PoliControl AP 2000.
Para coleta das amostras utilizou-se um recipiente de polietileno de alta densidade de
aproximadamente 8 litros para posterior transferência e armazenamento das amostras em
frascos devidamente descontaminados e apropriados para análises químicas. As amostras
destinadas as análises dos íons maiores e menores, elementos-traços, alcalinidade, sílica,
fosfato e fósforo total foram transferidas para tubos cônicos de polipropileno tipo falcon 50
mL previamente descontaminados em banhos de DETERTEC 3% e de ácido nítrico 3%. Em
cada banho os frascos foram mantidos por um tempo mínimo de 24 horas e ao fim do período
foram lavados pelo menos três vezes com água destilada.
As amostras destinadas à série nitrogenada (NH4-, NO2
- e NO3
-) foram também
transferidas para (tubos cônicos de polipropileno tipo) falcon 50 mL. Entretanto, a
descontaminação desses recipientes envolveu apenas o banho DETERTEC 3% e posterior
lavagem com água destilada (3x) e água Milli-Q (1x).
As amostras de mercúrio foram transferidas para frascos tipo falcon 50 ml que foram
descontaminados em banho DETERTEC 3% e banho de ácido clorídrico 3%.
Para as amostras de carbono orgânico dissolvido e nitrogênio total, material
particulado em suspensão (MPS), demanda bioquímica de oxigênio (DBO), coliformes totais
e Escherichia coli, utilizaram-se respectivamente frascos vidro âmbar de 100 mL
(descontaminados em banho DETERTEC 3% e muflados em temperatura de 400 °C),
polietileno tereftalato de 1 L (descontaminados em banho DETERTEC 3% e rinsados com
ácido nítrico 3%), vidro borosilicato de 350 mL (descontaminados em banho detertec 3% e
79
rinsados com ácido nítrico 3%) e polipropileno de 100 mL com tiossulfato (frasco estéril).
Posteriormente, as amostras foram acondicionadas e mantidas no gelo a temperaturas de 2º C
a 4º C até o momento da análise no laboratório de Hidrogeoquímica do Departamento de
Geoquímica da Universidade Federal Fluminense (UFF).
Cabe salientar que ainda durante as atividades de campo, realizou-se um
levantamento por meio de registros fotográficos e observação direta do uso e ocupação do
solo, assim como os possíveis impactos ambientais que poderiam estar influenciando a
qualidade das águas superficiais ao longo da área estudada.
Além dos dados obtidos in situ e por análise laboratorial, utilizou-se nesse trabalho
dados de vazão e precipitação das estações Fazenda Barreira (58442000), PCH Santa Fé I
Jusante (58610500), Paraíba do Sul (58380001) e Três Rios (58385000) fornecidos pela
Agência Nacional de Água – ANA. Além disso, utilizou-se informações extraídas da
elaboração de mapa por meio dos arquivos shapefiles disponibilizados pelos Instituto Estadual
do Ambiente – INEA, Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística – IBGE e Companhia de
Pesquisa de Recursos Minerais – CPRM.
5.1. ANÁLISES DE LABORATÓRIO
Material Particulado em Suspensão
Para a análise do material particulado em suspensão utilizaram-se filtros de acetato
de celulose com abertura de poros de 0,45 μm e 47 mm de diâmetro que passaram por um
rigoroso processo de tratamento antes de receber as amostras. Inicialmente, nesse pré-
tratamento, os filtros foram submerso por 1 (uma) hora em banho com 10% de ácido nítrico,
objetivando a descontaminação dos mesmos. Após esse período, eles foram levados a estufa
para secagem por aproximadamente 1 (uma) hora em temperatura que variava entre 50 °C a
55 °C. Quando totalmente secos, transferiram-se os filtros para um dessecador onde
permaneceu durante 15 minutos até a realização da primeira pesagem e último procedimento
da etapa de pré-tratamento.
As amostras foram filtradas com auxílio de uma bomba de vácuo, de modo que a
introdução da mesma no sistema foi realizada até que o filtro ficasse saturado de material,
impedindo dessa forma a passagem de água. Ao término da filtragem, tomou-se nota do
volume de amostra filtrada (medida importante para o cálculo de concentração) e os filtros
foram devidamente secos e novamente pesados, onde o peso final foi descontado do peso
80
inicial e posteriormente dividido pelo volume de água filtrada. Na figura 29 é possível
observar os filtros após a etapa do pré-tratamento (a) e de filtragem das amostras (b).
Figura 29 - (A) Membranas de acetato de celulose antes e (B) depois da filtragem das amostras.
Demanda Bioquímica de Oxigênio – DBO
A Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) foi determinada por meio do método da
NBR 12614 que consiste na determinação do oxigênio dissolvido (OD) em uma amostra antes
e após um período de 5 (cinco) dias de incubação da amostra, a uma temperatura de 20ºC.
Cabe salientar que os frascos destinados a essa análise foram completamente envolvidos com
papel laminado, isolando a amostra da exposição à radiação luminosa.
Coliformes Totais e Escherichia coli
Para investigação e quantificação de bactérias do grupo Coliformes, foi usado o
método Colilert, que consiste na utilização da tecnologia do substrato definido para
determinação de coliformes totais em água.
O sistema Colilert (patenteado por IDEXX Laboratories) é utilizado para detecções
simultâneas, identificações específicas e confirmativas de coliformes totais e E. coli em água
continental natural ou tratada. O Colilert utiliza açúcares ligados a radicais orgânicos
cromogênicos que fazem com que os microrganismos de interesse presentes na amostra
produzam uma mudança de cor (ou fluorescência) no sistema inoculado.
O critério para que as bactérias sejam consideradas ideais indicadoras de poluição de
origem fecal, é que estejam presentes em grande número nas fezes humanas e de animais, em
A B
81
efluentes residuais e ausentes em águas limpas. A E. coli é o único biótipo da família
Enterobacteriaceae que pode ser considerado exclusivamente de origem fecal.
Cada amostra de água com 100 ml recebeu o meio Colilert e foi posteriormente selada
e incubada a uma temperatura de 35°C por 24 horas, fornecendo desse modo os resultados por
coloração e fluorescência. A figura 30 retrata o procedimento passo a passo dessa análise,
desde a chegada da amostra ao laboratório até a obtenção do resultado analítico.
82
Figura 30 - Procedimentos para análises de coliformes desde a entrada da amostra no laboratório (a), introdução
do reagente e homogeneização da solução (b), selagem da cartela Quanti-Tray/2000 (c), contagem dos cubos
amarelos para coliformes totais (d) e azuis fluorescente para E. coli (e) até a leitura do número mais provável
(NMP) pela tabela de probabilidade (f).
Mercúrio Dissolvido
Para a análise do mercúrio (Hg) dissolvido, foram utilizados 45 ml de água filtrada
em membranas de acetato de celulose de 0,45 μm e 47 mm de diâmetro (previamente
descontaminadas) e acidificada com 600 µl de ácido clorídrico (HCl) destilado.
A B
C D
F E
83
Para a determinação do Hg, utilizou-se um analisador portátil de mercúrio da marca
LUMEX modelo RA-915+ acoplado ao acessório RP-91 (acessório de fixação para análise de
amostras líquidas) demonstrado pela figura 31. O método baseia-se na redução de Hg2+
para o
Hg elementar, utilizando solução redutora de cloreto estanhoso - SnCl2.
De modo geral, o equipamento funciona com dois borbulhadores (tubos
concêntricos), no qual o primeiro recebe uma alíquota de 5 ml da amostra + 5 ml da solução
de cloreto estanhoso e o segundo 10 ml de solução de hidróxido de sódio a fim de neutralizar
o ácido da solução redutora. O mercúrio elementar que é formado durante o bombeamento de
um fluxo de ar contínuo através dos borbulhadores é transportado até a célula de análise do
analisador RA-915+, onde os átomos de mercúrio são detectados e registrado o sinal analítico
da amostra.
Figura 31 - LUMEX modelo RA-915+ acoplado ao acessório RP-91 para análise de mercúrio em amostra
líquida.
Íons maiores e menores
As análises dos íons Na+, K
+, Ca
+, Mg
+2, Cl
-, SO4
-2, F
- e Br
-, foram realizadas nas
amostras filtradas (filtro de acetato de celulose de 0,45 μm e 47 mm de diâmetro) e sem
diluição prévia. Esses cátions e anions foram determinados simultâneamente por
cromatografia de íons num equipamento da marca Metrohm (Modelo 850 Professional IC
aclopado a um amostrador automático Modelo 858 Professional Sampler Processor),
84
utilizando colunas de troca iônica e detector de condutividade. As análises seguiram o método
padrão do Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (Method 9056a).
Alcalinidade
Segundo Feitosa et al., (2008), a alcalinidade é definida como a capacidade
quantitativa de uma água neutralizar ácidos devido à presença e/ou ausência de bases como
sais de carbonatos, bicarbonatos e hidróxidos. Desse modo, o método empregado para a
análise foi o de titrimetria, adicionando-se a amostra um volume conhecido de padrão de
ácido clorídrico (0,01M) até que a mesma atingisse os valores de pH (3,80, 3,70 e 3,50) pré-
fixados. Cabe salientar que o volume de ácido utilizado para cada faixa de pH pré-fixado foi
anotado para o posterior cálculo de concentração de bicarbonato, que realizou-se por meio do
aplicativo Project.
Elementos-Traços
Para as análises dos elementos-traço: Alumínio (Al), Antimônio (Sb), Arsênio (As),
Cádmio (Cd), Chumbo (Pb), Cobalto (Co), Cobre (Cu), Cromo (Cr), Estanho (Sn), Ferro (Fe),
Manganês (Mn), Molibdênio (Mo), Níquel (Ni), Vanádio (V) e Zinco (Zn), foram utilizados
de cada ponto amostral 15 ml de amostra filtrada em membranas com especificações descritas
em métodos anteriores e o pH ajustado para a faixa abaixo de 2,0, com a adição de 200 µL de
ácido nítrico suprapuro. Além disso, as amostras receberam 0,3 mL do padrão de 500 ppb de
ródio, conferindo uma concentração final de 10 ppb. O objetivo dessa aplicação foi tornar o
ródio padrão interno, ou seja, que sofresse as mesmas interferências que os analitos de
interesse poderiam estar sofrendo e, assim, corrigi-las.
Na determinação da concentração desses elementos-traço foi utilizado um
Espectrometro de Massas com Plasma Indutivamente Acoplado – ICP-MS X Series 2 da
marca Thermo Fisher Scientific, método (Method 6020a ) recomendado pela Agência de
Proteção Ambiental Americana – US EPA.
Sílica
A sílica (H4SiO4) foi determinada por meio do método colorimétrico, com reagentes,
padrões de calibração e comprimentos de onda específicos em espectrofotômetro Instrutherm
– Modelo UV-2000A, seguindo a metodologia de Grasshoff, Ehrhardt, e Kremling (1983). O
85
procedimento para as amostras e para as soluções padrão foi o mesmo, com exceção da
diluição realizada nas amostras. Portanto, para análise, retirou-se uma alíquota de 1 (um) mL
da amostra e pipetou-se em 9 (nove) mL de água deionizada. Em seguida adicionou-se 1 (um)
mL da solução que mistura proporcionalmente as soluções de heptamolibdato de amônio e de
ácido sulfúrico e manteve-se o conteúdo em repouso por 15 minutos. Após esse tempo,
adicionou-se imediatamente 1 (um) ml da solução de ácido oxálico e 0,5 ml da solução de
ácido ascórbico, mantendo novamente o conteúdo em repouso por um período de 40 minutos
até a realização da leitura das amostras no espectrofotômetro em comprimento de onda de 810
nm. O valor de absorbância dado pelo equipamento foi convertido em concentração (mg/L)
utilizando a curva de absorbância dos padrões versus concentração (lei de Lambert-Beer)
numa planilha de cálculo no Excel.
Fosfato
O método para análise de fosfato é adaptado de Grasshoff, Ehrhardt, e Kremling
(1983) e se baseia na reação dos íons da amostra com um reagente de molibdato acidificado
formando um complexo fosfomobilidato. Assim como a análise de sílica, o procedimento para
as amostras e para as soluções padrão na análise de fosfato é o mesmo. Contudo, para essa
análise, tomou-se uma alíquota de 5 mL da amostra ou da solução padrão adicionando-se
respectivamente 100 µL da solução acidificada de ácido ascórbico e 100 µL do reagente misto
(heptamolibdato de amônia tetrahidratado + tartarato antimônio de potássio). A amostra então
foi cuidadosamente agitada e em seguida deixada em repouso por um período de 10 a 30
minutos para a promoção da reação. Após o período de repouso, foi feita a leitura dos valores
de absorbâncias no espectrofotômetro Instrutherm – Modelo UV-2000A, com comprimento
de onda de 880 nm e em cubeta de 1 (um) cm de caminho óptico.
Fósforo Total
Para análise de fósforo total foram utilizadas amostras não filtradas. Em tubos de
ensaio previamente descontaminados, foram pipetados 10 mL de cada amostra e em seguida
adicionado 1 mL de uma solução oxidante (persulfato de potássio + hidróxido de sódio). Após
isso, os tubos foram devidamente lacrados e colocados em autoclave por 30 minutos. Ao
término da digestão e após esfriarem até alcançar a temperatura ambiente, as amostras foram
86
retiradas do autoclave. Para determinação do fósforo total seguiu-se a mesma metodologia de
análise de fosfato descrita acima.
Amônia
Para a análise de amônia, juntou-se 5 mL da amostra ou da solução padrão em um
recipiente plástico a 200 µL da solução de fenol + nitroprussiato de sódio, 200 µL da solução
de citrato tri-sódico + hidróxido de sódio e 200 µL da solução de trione + hidróxido de sódio.
Após a adição dos reagentes, a solução foi agitada cuidadosamente e depois mantida em
repouso por um período de 35 minutos em média. Ao final do intervalo, realizou-se a leitura
dos valores de absorbâncias num espectrofotômetro da marca Instrutherm – Modelo UV-
2000A, no comprimento de onda de 630 nm e cubeta de 1 (um) cm de caminho óptico. Para
determinar a concentração de amônia foi utilizada a mesma metodologia de cálculo
empregado na análise da sílica e do fosfato.
Nitrito
Da amostra não filtrada, foi retirada uma alíquota de 5 mL e transferida para um
recipiente plástico, no qual adicionou-se 200 µL de sulfanilamida. Depois de misturar o
conteúdo, esperou-se 1 minuto para adição do segundo e último reagente (n-naftil) que foi
homogeneizado por agitação. Após 15 minutos, fez-se a leitura das medidas em um
espectrofotômetro da marca Instrutherm – Modelo UV-2000A no comprimento de onda de
540 nm. Para determinar a concentração de nitrito usou-se o mesmo método de cálculo
empregado na análise de sílica e fosfato.
Nitrato
A análise de nitrato iniciou-se com a preparação da coluna redutora de cádmio.
Nesse procedimento, o cádmio granulado foi colocado parcialmente em um tubo em forma de
―u‖ conforme apresentado pela figura 32 e lavado com ácido clorídrico, água destilada e
sulfato de cobre. Feito isso, o tubo foi totalmente preenchido com água e cádmio, de modo
que o empacotamento da coluna foi realizado por vibrações oriundas de leves batidas na
parede do tubo.
87
Figura 32 - Coluna redutora de cádmio.
O passo seguinte consistiu na ativação da propriedade redutora da coluna com a
passagem de cerca 150 mL de padrão de nitrato de 100 µmol/L, e em seguida 100 mL da
solução tampão de cloreto de amônia. A partir deste ponto, quando a coluna se encontrava
pronta, retirou-se uma alíquota de 5 mL da amostra ou da solução padrão e 5 mL da solução
de cloreto de amônio e aplicou-se a um falcon para mistura. Destes 10 mL, passou-se 5 mL
para limpeza do redutor e os outros 5 mL foram coletados para a análise. Essa análise seguiu
o mesmo procedimento para a determinação de nitrito, uma vez que todo o nitrato presente na
amostra foi reduzido.
Nitrogênio Total e Carbono Orgânico Dissolvido
Para determinação do nitrogênio total e do carbono orgânico dissolvido utilizaram-se
amostras filtradas em membrana de fibra de vidro de 0,7 μm e 47 mm de diâmetro, as quais
foram analisadas pelo equipamento Total Organic Carbon Analyzer – TOC-V da marca
Shimadzu.
5.2. TRATAMENTO DOS DADOS
5.2.1. Balanço Iônico e Erro Analítico
O cálculo do balanço iônico e dos respectivos erros analíticos foram realizados as
análises químicas de cada amostra com objetivo de averiguar a adequabilidade dos resultados
laboratoriais. De acordo com Feitosa et al., (2008), o somatórios das concentrações dos
88
principais cátions devem ser semelhantes à soma das concentrações dos principais anions em
meq/L, de modo que o desvio percentual dessa igualdade é determinando pelo erro analítico
(%). Entretanto, para esse trabalho foi utilizado o erro definido por Logan (1965) que é
expresso pela seguinte equação:
Ep (%) = (∑ca - ∑ an) * 100 (Eq. 5)
(∑ca +∑ an)
Onde: Ep = Erro prático
∑ ca = somatório dos cátions em meq/L
∑ an = somatório dos ânions em meq/L
O erro teórico é o Ep (erro prático) máximo permitido, levando-se em conta os valores dos
íons, conforme mostrado na tabela 6:
Tabela 8 - Erro prático permitido para diferentes valores de somatórios dos íons.
Σ ca ou Σ an (meq/L) <1,0 1,0 2,0 6,0 10,0 30,0 >30,0
Ep (%) 15 10 6 4 3 2 1
5.2.2. Classificação Iônica
Para determinar a(s) fácie(s) hidroquímica(s) ao longo do trecho amostrado foi o
utilizado o diagrama de Piper desenvolvido por meio do programa QUALIGRAF, onde as
fáceis podem ser classificadas com base nos íons dominantes a partir de diagramas
triangulares, no qual são plotados os valores percentuais das concentrações dos principais
constituintes iônicos.
5.2.3. Análises Estatísticas
Por se tratar de dados geoquímicos e ambientais, os resultados originais tendem a
não ter uma distribuição normal, isto é, uma distribuição que muitas das vezes não se ajusta
ou se adequa a análise estatística, dificultando dessa maneira a interpretação dos resultados.
Portanto, para as análises multivariadas empregadas neste trabalho, realizou-se a
89
padronização (colocando as variáveis na mesma unidade de medida) com o auxílio do
programa Excel e a transformação dos dados por meio do método de log centrado
(AITCHISON, 1986) utilizando o software CoDaPack - Versão 2.00.0 . Essas transformações
permitem revelar fatos não observáveis nos dados originais.
As análises multivariadas foram realizadas usando o programa STATISTICA 8.0, no
qual desenvolveu os seguintes métodos: Análise de agrupamentos (Clusters) e análise fatorial
utilizando como método de extração a análise de componentes principais e o método de
rotação a varimax normalized.
Não obstante, além das análises multivariadas, foram realizadas análises de variância
(Teste de Kruskal-Wallis) no Statistica e análises descritivas no Excel.
90
6. RESULTADOS E DISCUSSÃO
6.1. PARÂMETROS FÍSICO-QUÍMICOS
A seguir e na tabela I em apêndice são apresentados os resultados dos parâmetros
físico-químicos medidos nas amostras de água do rio Paraíba do Sul, Piabanha e Paraibuna
provenientes de quatro campanhas de amostragens (outubro/2015, janeiro/2016, abril/2016 e
julho/2016) ao longo de um ano hidrológico. Para fins de comparação, foram introduzidos nos
gráficos de algumas variáveis os valores limites de concentração estabelecidos pela resolução
CONAMA 357/05. Além disso, os pontos de amostragens (eixo x dos gráficos) foram
considerados de montante a jusante (P-12, P-08, P-01, P-06, P-05, P-03, P-02 e P-04). Essa
configuração foi replicada para todas as demais análises espaciais realizadas no trabalho,
salvo as análises estatísticas multivariadas.
Em relação ao oxigênio dissolvido (OD), observa-se na figura 33 uma notória
variação tanto espacial quanto temporal. Na campanha de outubro/2015, a concentração de
OD variou de um mínimo de 4,21 mg/L no P-01 a um máximo de 6,85 mg/L no P-02,
enquanto a média foi de 5,51±0,34 mg/L. Tomando como base o valor de referência da
Resolução CONAMA 357/05 que estabelece que OD, em qualquer amostra, não seja inferior
a 5 mg/L, nota-se que nessa campanha os pontos P-12, P-08 e P-01 (todos do rio Paraíba do
Sul) apresentaram concentrações de 4,71, 4,36 e 4,21 mg/L respectivamente e, portanto,
abaixo do que determina a legislação.
Em janeiro/2016, foi observada concentração média de 5,23±0,28 mg/L, mínima de
4,45 mg/L no P-05 e máxima de 6,45 mg/L no P-04. 50 % dos pontos amostrados resultaram
em concentrações inferiores à concentração definida pela legislação brasileira. Entretanto,
resultados mais baixos foram observados no levantamento de abril/2016 quando todos os
pontos apresentaram concentrações inferiores ao valor de referência da CONAMA 357/05. A
menor concentração de OD nesse período foi observada no P-03 com valor de 2,85 mg/L,
enquanto que o valor máximo foi registrado no P-12 de 4,01 mg/L e média de 3,32±0,14
mg/L. Diferentemente da campanha anterior, a amostragem de julho/2016 foi a que
apresentou as maiores concentrações de oxigênio dissolvido nas águas com média de
7,08±0,25 mg/L, mínima de 5,82 mg/L e máxima de 8,20 mg/L.
Com exceção da campanha de janeiro/2016, percebe-se que, dos pontos amostrados
no rio Paraíba do Sul (ordem do fluxo: P-12, P-08, P-01, P-06, P-05 e P-03), os três primeiros
pontos apresentaram valores de OD com tendência de redução no sentido jusante (P-12>P-
08>P01). Esse comportamento pode ser explicado levando-se em consideração as
91
características físicas dos locais, pois os pontos P-12, P-08 e P-01 estão localizados em áreas
onde as águas são mais calmas e não sofrem agitação o que provavelmente diminui a
renovação do oxigênio dissolvido no rio. Além disso, a redução do oxigênio dissolvido nesses
pontos deve-se ao lançamento de efluentes não tratados da cidade de Paraíba do Sul. Em
contrapartida, para os pontos P-06, P-05 e P-03 respectivamente não foi observado um padrão
definido no comportamento do OD, provavelmente, devido à alternância de fortes correntezas
impulsionadas pelo atrito da água com o leito rochoso e/ou ressaltos hidráulicos com trechos
de remansos.
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1
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3
4
5
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9
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9
P-12 P-08 P-01 P-06 P-05 P-03 P-02 P-04
Concentr
ação (m
g/L
)
Concentr
ação (m
g/L
)
Pontos de Amostragem
OD
Figura 33 – Distribuição espacial e temporal das concentrações de OD (mg/L) nas águas superficiais dos
municípios de Três Rios e Paraíba do Sul.
92
Os resultados apresentados nas quatro campanhas podem ser explicados
fundamentalmente com base na relação entre temperatura e OD (r: - 0,50) apresentada na
figura 34, pois com a diminuição da temperatura das águas superficiais, aumenta-se
consequentemente a concentração de oxigênio dissolvido nos rios e vice versa (Lei de Henry).
Entretanto, os baixos valores de OD registrados, principalmente na amostragem de abril/2016,
podem estar relacionados também à entrada de efluentes domésticos no corpo receptor e aos
processos de nitrificação e de oxidação de íons metálicos conforme apresentados pelas
equações abaixo descritas por Andrade (2010) e Munter (2013).
Reação de oxidação da matéria orgânica
MO + O2 + bactérias → CO2 + H2O + energia (Eq. 6)
Reação de oxidação do ferro:
4Fe(HCO3)2 + O2 + 2H2O › 4Fe(OH)3 + 8CO2 (Eq. 7)
Reação de oxidação do manganês:
2Mn(HCO3)2 + O2 + 2H2O › 2Mn(OH)4 + 4CO2 (Eq. 8)
Nitrificação:
2NH3 + 3O2 → 2 NO2- + 2H
+ + 2H2O (Eq. 9)
2NO2- + O2 → 2NO3
-
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OUTUBRO (2015) JANEIRO (2016) ABRIL (2016) JULHO (2016)
( C
)
Co
nce
ntr
açã
o m
éd
ia (m
g/L
)
Oxigênio Dissolvido Temperatura
Figura 34 – Relação entre temperatura e oxigênio dissolvido nas águas superficiais amostradas nos municípios
de Três Rios e Paraíba do Sul.
93
Concentrações inferiores a 5 mg/L de OD também foram encontradas por Almeida et
al. (2004) nas águas do córrego Ribeirão dos Porcos, no município de Espírito Santo do
Pinhal, SP e por Sardinha et al. (2008), nas águas superficiais do Ribeirão do Meio, localizado
no município de Leme também pertencente ao estado paulista. Ambos os trabalhos indicaram
que as condições de hipoxia (baixa concentração de OD) relacionavam-se ao metabolismo
microbiano e ao excesso de matéria orgânica proveniente de efluentes domésticos.
Alvarenga et al. (2012) analisando um dos afluentes do rio Paraíba do Sul,
observaram que durante o período úmido (dezembro, janeiro, fevereiro e março) o oxigênio
dissolvido variou de 3,6 até 5,5 mg/L. Segundo os autores, os baixos valores de OD no
período chuvoso foram associados ao aumento dos processos erosivos e um maior aporte de
matéria orgânica para dentro da microbacia.
Comparando-se as concentrações de OD em função dos períodos temporais
analisados, nota-se que não existe diferença significativa entre a época de chuva e o período
de seca, segundo o teste de Kruskal-Wallis (p = 0,98).
Os valores de pH como mostrado na Figura 35, em todas as campanhas com exceção
do P-04 de julho/2016 ficaram rigorosamente dentro da faixa (entre 6 e 9) preconizada pelo
dispositivo legal utilizado para referência. No entanto, cabe destacar que para a primeira
campanha (outubro/2016) a média observada foi de 6,98±0,12, o valor mínimo de 6,49 no P-
02 e o máximo de 7,60 no P-12. No segundo levantamento registrou-se valor médio de
7,85±0,09, mínimo de 7,45 no P-04 e máximo de 8,10 no P-12. A terceira campanha
apresentou média de 6,77±0,18, mínimo de 6,02 no P-04 e máximo de 7,45 no P-06. Por fim,
na última amostragem observou-se uma média de 6,64±0,17, um mínimo de 5,95 no P-04 e
um máximo de 7,30 no P-01.
Os maiores valores (segundo o teste de Kruskal-Wallis, p = < 0,001) foram
registrados na campanha de janeiro de 2016, período caracterizado pela estação chuvosa.
Segundo Von Sperling (1996), valores elevados de pH em sistemas hídricos podem estar
associados ao consumo de CO2 pelo aumento da fotossíntese de vegetais em geral,
principalmente em altas temperaturas que contribuem para acelerar o processo. Além disso,
durante o período chuvoso, há um maior aporte de material terrígeno que possui HCO3- pela
decomposição dos silicatos e outros litotipos.
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P-12 P-08 P-01 P-06 P-05 P-03 P-02 P-04
Pontos de Amostragem
pH
Figura 35 - Distribuição espacial e temporal dos valores de pH nas águas superficiais dos municípios de Três
Rios e Paraíba do Sul.
Em relação à temperatura das águas superficiais demonstrada na figura 36, observa-
se os seguintes resultados: para a primeira campanha: média de 26,50±0,12 °C, mínima de
25,88 °C no P-04 e máxima de 26,81°C no P-06. 2ª campanha: média de 28,07±0,10 °C,
mínima de 27,37 °C no P-02 e máxima de 28,31 °C no P-03. 3ª campanha: média de
26,38±0,28, mínima de 24,78 °C no P-02 e máxima de 27,02 °C no P-03. 4ª campanha: média
de 20,20 °C, mínima de 18,71 °C no P-02 e máxima de 20,61 °C no P-06.
De acordo com os dados de temperatura, podem-se vislumbrar algumas
peculiaridades entre as campanhas de campo, principalmente entre janeiro/2016 e julho/2016
que apresentaram as maiores e menores temperaturas respectivamente. Essa diferença,
segundo o teste de Kruskal-Wallis (p = < 0,001), é da ordem de aproximadamente 8 °C e sua
explicação deve-se ao fato de que essas temperaturas representam características das estações
de verão e inverno sobre as águas superficiais. Por outro lado, as campanhas de outubro/2010
95
e abril/2016 (estações de primavera e outono, respectivamente) não apresentaram diferença
significativa de acordo com o teste de Kruskal-Wallis (p = 1,00) em relação à temperatura da
água. Isso acontece pelo fato da temperatura do ar nestas épocas do ano variarem pouco, entre
26 a 27 °C.
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P-12 P-08 P-01 P-06 P-05 P-03 P-02 P-04
( C
)
Pontos de Amostragem
Temperatura
Figura 36 – Distribuição espacial e temporal dos valores de temperatura (°C) das águas superficiais amostradas
nos municípios de Três Rios e Paraíba do Sul.
Quando a variável em questão é a turbidez exposta na figura 37, observa-se que os
valores médios, mínimos e máximos encontrados durante os levantamentos de campo, foram:
outubro/2015: média de 6,34±0,83 NTU, mínimo de 4,00 NTU e máximo de 11,60 NTU;
janeiro/2016: média de 48,01±12,09 NTU, mínimo de 23,70 NTU e máximo de 127,00 NTU;
abril/2016: média de 21,35±1,52, mínimo de 14,70 NTU e máximo de 30,00 NTU;
julho/2016: média de 23,71±2,39 NTU, mínimo de 15,20 NTU e máximo de 34,50 NTU.
96
Entre todas as campanhas, a campanha de janeiro/2016 (período chuvoso) registrou
um único valor localizado no P-02 (rio Piabanha) que foi superior as 100 unidades
nefelométricas, limite máximo previsto na resolução CONAMA 357/05. Esse fenômeno pode
ser explicado levando em consideração a influência do clima (precipitação) e a geomorfologia
do terreno de escoamento do rio representado pelo P-02. O rio Piabanha se comporta como
rios de encostas íngremes e atravessa municípios de climas mais amenos, cujas altitudes além
de diminuir a temperatura, favorecem o aumento de índices pluviométricos. Os maiores
volumes de chuvas aliado à declividade de algumas áreas e ao manejo inadequado do solo
para práticas agrícolas, tornam a bacia hidrográfica do Piabanha mais vulnerável e susceptível
aos processos erosivos com consequente aumento no aporte de sedimentos em suspensão
transportado pelo rio.
Por outro lado, os menores valores foram distribuídos equitativamente entre os
pontos P-01 e P-04 nas campanhas realizadas em outubro/2015 e janeiro/2016,
respectivamente. O baixo valor no P-01 pode estar relacionado à semelhança da área
amostrada (principalmente em épocas de baixa vazão) com as características dos ambientes
lênticos. A ausência de corrente nesse trecho, além de impossibilitar o revolvimento do
material de fundo, diminui o tempo de residência de sedimentos na coluna d’água,
confirmando os baixos valores de turbidez registrados na região. Não obstante, o
comportamento lêntico do P-01 também se refletiu nos valores de OD como mostrado
anteriormente. Por sua vez, as baixas medidas de turbidez encontradas no P-04 podem estar
associadas tanto ao estado de conservação das faixas marginais do rio quanto à retenção de
sedimentos por uma pequena central hidrelétrica – PCH localizada alguns poucos km a
montante do ponto.
Considerando somente os pontos localizados no rio Paraíba do Sul (P-12, P-08, P-01,
P-06, P-05 e P-03), observa-se que o P-05 foi o ponto que apresentou o maior valor de
turbidez para o período chuvoso. Isso porque esse trecho é caracterizado por fortes
correntezas que além de favorecer a erosão das margens, disponibiliza para coluna d’água
sedimentos do leito do rio por turbilhonamento.
Devido à influência da precipitação sob os valores de turbidez, é possível observar de
acordo com o teste de Kruskal-Wallis diferença estatística (p = < 0,001) entre os períodos
seco e úmido.
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P-12 P-08 P-01 P-06 P-05 P-03 P-02 P-04
Concentr
ação (N
TU
)
Concentr
ação (N
TU
)
Pontos de Amostragem
Turbidez
Figura 37 - Distribuição espacial e temporal dos valores de turbidez (NTU) nas águas superficiais dos
municípios de Três Rios e Paraíba do Sul.
Quanto aos resultados da demanda bioquímica de oxigênio (DBO) exposto na figura
38, salienta-se que devido à limitação do procedimento (adaptação do método) na primeira
amostragem, os valores dos pontos P-04, P-05, P-06, P-08 e P-12 referentes à campanha de
outubro/2015 não foram registrados. Entretanto, a ausência de tais informações não
comprometeram a interpretação da variável em questão, uma vez que todos os demais
resultados se apresentaram dentro do valor limite de até 5 mg/L preconizado pela resolução
CONAMA 357 de 2005.
Excetuando-se a campanha de outubro/2015 pela ausência dos dados, os valores
encontrados para as demais campanhas foram: janeiro/2016: média de 0,85±0,27 mg/L,
mínimo de 0,05 mg/L no P-08 e máximo de 1,99 mg/L no P-01. Abril/16: média de 0,57±0,13
mg/L, mínimo de 0,05 no P-04 e máximo de 1,31 no P-01. Julho/16: média de 1,57±0,22
mg/L, mínimo de 0,50 no P-08 e máximo de 2,28 no P-04. Em relação aos períodos temporais
98
(úmido e seco) não foi observada diferença significativa (p = 0,40) segundo o teste de
Kruskal-Wallis. Esse comportamento deve-se principalmente à influência de dois fatores: 1. A
renovação do oxigênio dissolvido por meio de turbilhonamento da água, ocasionado pelo
atrito da corrente com o leito rochoso do rio e pela presença de pequenos ressaltos
hidráulicos. 2. A minimização dos impactos das cargas orgânicas nos valores de DBO por
meio da capacidade de autodepuração do rio.
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1
2
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5
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2
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P-12 P-08 P-01 P-06 P-05 P-03 P-02 P-04
Concentr
ação (m
g/L
)
Concentr
ação (m
g/L
)
Pontos de Amostragem
DBO
Figura 38 - Distribuição espacial e temporal dos valores DBO (mg/L) nas águas superficiais dos municípios de
Três Rios e Paraíba do Sul.
Os resultados relativos ao potencial de oxirredução (Eh) exemplificado na figura 39,
mostraram pequenas variações nas amostragens das águas superficiais, ao longo do período
estudado. Na primeira campanha amostral o valor médio foi de 210±1,10 mV, mínimo de 208
mV nos pontos P-01, P-02, P-04, P-06 e P-08 e máximo de 216 mV no P-12. Na segunda
amostragem a média foi de 206±1,58 mV, mínimo de 199 mV no P-08 e o máximo de 211
99
mV no P-02. A terceira campanha foi definida por um valor médio de 210±0,64 mV, mínimo
de 208 mV no P-12 e máximo de 214 mV no P-06. Por fim, a última amostragem apresentou
média de 204±0,65 mV, mínimo de 201 mV no P-02 e máximo de 206 mV no P-01 e no P-08.
Assim como a DBO, o Eh não apresentou de acordo com o teste de Kruskal-Wallis
diferença significativa (p = 0,41) quanto ao período chuvoso e seco.
185
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P-12 P-08 P-01 P-06 P-05 P-03 P-02 P-04
Concentr
ação (m
V)
Pontos de Amostragem
Eh
Figura 39 - Distribuição espacial e temporal do potencial de oxirredução - Eh (Mv) nas águas superficiais dos
municípios de Três Rios e Paraíba do Sul.
Os valores de condutividade elétrica (CE), como ilustrados na Figura 40, se
distribuíram ao longo do período amostrado da seguinte forma: outubro/2015: média de
65,05±8,49 µS/cm, mínimo de 28,66 no P-04 e máximo de 97,90 µS/cm no P-12. Para
janeiro/2016: média de 102,3±7,78 µS/cm, mínimo de 52,10 µS/cm no P-04 e máximo de
124,0 µS/cm no P-01. Na campanha de abril/2016, a média computada foi de 87,38±10,87
100
µS/cm, mínimo de 34,0 µS/cm no P-06 e máximo de 107,0 µS/cm no P-12. Na amostragem
de julho/2016 registrou-se média de 68,88±1,96 µS/cm, mínim de 62,0 µS/cm no P-12 e
máximo de 77,0 µS/cm no P-08.
De acordo com o teste de Kruskal-Wallis, observou-se para a variável em questão,
diferença significativa (p = 0,002) em relação aos períodos temporais analisados.
Apesar da inexistência de um valor de referência na resolução CONAMA 357/05
para esse parâmetro, pesquisadores como Pinto, Oliveira e Pereira (2010), Araújo e Oliveira
(2013) e a Companhia Ambiental do Estado de São Paulo – CETESB (2008) consideram que
concentrações superiores a 100 µS/cm indicam ambientes impactados. Portanto, pode-se
considerar que entre os períodos temporais amostrados, as campanhas de janeiro/2016 e
abril/2016 apresentaram as condições mais críticas de condutividade elétrica, uma vez que no
levantamento de janeiro/2016 seis pontos (P-01, P-03, P-05, P-06, P-08 e P-12) apresentaram
valores acima dos 100 µS/cm e no de abril/2016, cinco pontos (P-01, P-03, P-05, P-08 e P-
12). Tais resultados, além de serem atribuídos ao lançamento de efluentes domésticos e
industriais não tratados nos rios, estão associados à intensificação de processos erosivos e
lavagem de áreas agrícolas pelas chuvas com consequente aumento da carga de material
particulado em suspensão e íons dissolvidos.
101
0
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P-12 P-08 P-01 P-06 P-05 P-03 P-02 P-04
Concentr
ação (µS
/cm
)
Pontos de Amostragem
CE
Figura 40 - Distribuição espacial e temporal da Condutividade Elétrica (µS/cm) nas águas superficiais dos
municípios de Três Rios e Paraíba do Sul.
Em relação aos sólidos totais dissolvidos (TDS) exposto na figura 41, além da
pequena variação entre as campanhas amostrais, encontram-se muito abaixo do limite
referencial de 500 mg/L determinado pela CONAMA 357 de 2005. Para a amostragem de
outubro/2015 a média foi de 42,28±5,52 mg/L, mínimo de 18,63 no P-04 e máximo de 63,64
mg/L no P-12. Na campanha seguinte a média foi 66,50±5,06 mg/L, mínimo de 33,87 no P-
04 e máximo de 80,60 no P-01. Para abril/2016 a média foi de 56,79±7,06 mg/L, mínimo de
22,10 no P-06 e máximo de 69,55 mg/L no P-12. Na última campanha a média foi de
44,77±1,27 mg/L, mínimo de 40,30 no P-12 e máximo de 50,05 no P-08.
Observou-se por meio do teste de Kruskal-Wallis, diferença significativa (p = 0,002)
entre os períodos temporais (chuvoso e seco) analisados. Diferença essa influenciada pela
precipitação.
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P-12 P-08 P-01 P-06 P-05 P-03 P-02 P-04
Co
nce
ntr
ação
CO
NA
MA
35
7(m
g/L
)
Concentr
ação (m
g/L
)
Pontos de Amostragem
TDS
Figura 41 - Distribuição espacial e temporal dos Sólidos Totais Dissolvido - TDS (mg/L) nas águas superficiais
dos municípios de Três Rios e Paraíba do Sul.
6.2. PARÂMETROS MICROBIOLÓGICOS
Os principais parâmetros microbiológicos utilizados na determinação da qualidade da
água incluem as bactérias dos grupos coliformes totais e termotolerantes (Escherichia coli).
Grupos estes utilizados nesse estudo.
De modo geral, nota-se por meio da tabela I em apêndice e pela figura 42 que com
exceção dos valores do P-02 e P-04 durante o período seco, todos os demais pontos
apresentaram valores de 2419,60 NMP/100 mL para coliformes totais. Por esse motivo, não
houve variações significativas entre os períodos temporais analisados (p = 0,72), segundo o
teste de Kruskal-Wallis. No entanto, os altos valores demonstrados para o chuvoso indicam
duas principais fontes: lançamento de efluentes domésticos no corpo hídrico sem tratamento
103
prévio e o aporte de sedimentos oriundos da bacia de drenagem. Já os valores obtidos para o
período seco foram influenciados majoritariamente por esgotamento doméstico, uma vez que
nesse período o arraste de material particulado da bacia é mínimo ou nulo.
Apesar de não existir um limite máximo permitido para esse grupo na Resolução
CONAMA 357 de 2005, na Portaria n° 2914 de 2011, que dispõe sobre os procedimentos de
controle e de vigilância da qualidade da água para consumo humano, seu padrão de
potabilidade estabelece como valor máximo permitido a ausência de coliformes totais em 100
mL. Portanto, todas as amostras encontram-se em desconformidade com a Portaria.
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
P-12 P-08 P-01 P-06 P-05 P-03 P-02 P-04
NM
P/1
00 m
L
Coliformes totais
Período Chuvoso Período Seco
Figura 42 - Distribuição espacial e temporal de Coliformes totais (NMP/100 mL) nas águas superficiais dos
municípios de Três Rios e Paraíba do Sul.
A figura 43 apresenta os resultados referentes à Escherichia coli. Para o período
chuvoso os resultados foram: mínimo de 193,50 NMP/100 mL no P-06, máximo de 2419,60
NMP/100 mL no P-02, P-03 e P-04 e média de 1340,91±347,25 NMP/100 mL. Período seco:
mínimo de 48,87 NMP/100 mL no P-04, máximo de 2419,60 NMP/100 mL no P-05, P-06 e
P-12 e média de 1468,11±331,33 NMP/100 mL. Apesar da variabilidade apresentada em cada
período temporal, não se observa de acordo com o teste de Kruskal-Wallis, diferença
significativa entre o período úmido e o período de estiagem (p = 0,86).
Levando em consideração o limite máximo preconizado pela Resolução CONAMA
357 de 2005 que é de 1000 NMP/100 mL para águas de classe II, nota-se que no período
chuvoso quatro pontos (P-02, P-03, P-04 e P-12) ultrapassaram o limite, enquanto que no
período seco foram seis (P-01, P-03, P-05, P-06, P-08 e P-12). Considerando o limite
referencial da Portaria n° 2914 que é a ausência de Escherichia coli em 100 mL, nota-se que
todas as amostras não atenderam o dispositivo legal.
104
Em relação aos primeiros quatros pontos mencionados anteriormente durante o
período chuvoso, observa-se que com exceção do P-12 que se encontra na área urbana do
município de Paraíba do Sul, todos os demais pontos (P-02, P-03 e P-04) localizam-se
próximo ou na área da Reserva Ambiental do Pontal. Contudo, mesmo estando em área de
preservação, os pontos P-02, P-03 e P-04 apresentaram valores exorbitantes para E. coli,
revelando assim, além da influência do escoamento superficial das bacias hidrográficas, o
impacto da falta de saneamento básico (tratamento de efluentes) de cidades a montantes como
Paraíba do Sul e Três Rios para o P-03, Juiz de Fora e Comendador Levy Gasparian para o P-
04 e Petrópolis e Areal para o P-02.
Por sua vez, os pontos mais relevantes para o período seco (com base no limite
estabelecido pela Resolução CONAMA 357 para Escherichia coli) foram todos aqueles
localizados no rio Paraíba do Sul. Rio este que recebe diariamente milhares de litros de esgoto
não tratado ao longo dos Estados de São Paulo, Minas Gerais e Rio de Janeiro.
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
P-12 P-08 P-01 P-06 P-05 P-03 P-02 P-04
NM
P/1
00 m
L
Escherichia coli
Período Chuvoso Período Seco CONAMA 357
Figura 43 - Distribuição espacial e temporal de Escherichia coli (NMP/100 mL) nas águas superficiais dos
municípios de Três Rios e Paraíba do Sul.
6.3. MATERIAL PARTICULADO EM SUSPENSÃO
A discussão do material particulado em suspensão – MPS foi baseada na comparação
dos resultados obtidos entre os períodos climáticos (chuvoso e seco) definidos pelas
condições pluviométricas apresentadas em cada mês de campanha amostral.
Os resultados encontrados para o período chuvoso foram: média de 32,39±9,17
mg/L, mínimo de 11,87 mg/L no P-01 e máximo de 91,45 mg/L no P-02. Por sua vez, o
período seco caracterizou-se por valores, cuja média foi de 5,61±0,72 mg/L, mínimo de 2,53
105
no P-01 e máximo de 8,16 no P-02. Todos os resultados analíticos da variável em questão
encontram-se na tabela I no apêndice.
De modo geral, observa-se de acordo com o teste de Kruskal-Wallis (p < 0,001) que
a variação do MPS foi condicionada ao comportamento pluviométrico e consequentemente a
alteração da vazão dos rios durante o período chuvoso e seco. A relação MPS x Vazão
evidencia um comportamento diretamente proporcional entre as variáveis analisadas, de modo
que os maiores valores de MPS são registrados no período chuvoso caracterizado pelas
maiores vazões, ao passo que as menores concentrações estão relacionadas ao período seco de
menor vazão.
Dentro do segmento amostrado no rio Paraíba do Sul e exemplificado pela figura 44,
o P-01 é o ponto com a menor concentração de MPS em ambos os períodos temporais, sendo
11,87 mg/L no período chuvoso e 2,53 mg/L±0,74 no período seco, variação de quase 5 vezes
entre os períodos. Esse fato é corroborado pelos baixos valores de turbidez (r: 0,58)
encontrados durante o período do estudo, que, provavelmente se justifica pela semelhança da
área amostrada (principalmente em épocas de baixa vazão) com as características de
ambientes lênticos, correnteza fraca ou mesmo ausente.
106
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
P-12 P-08 P-01 P-06 P-05 P-03 P-02 P-04
Va
zã
o (m
3/s
)
Ma
teri
al P
art
icu
lad
o e
m S
usp
en
sã
o -
MP
S
(mg
/L)
Período Seco Período Chuvoso Vazão - Período Seco Vazão - Período Chuvoso
Figura 44 - Distribuição espacial e temporal dos valores de Material Particulado em Suspensão - MPS (mg/L)
nas águas superficiais do rio Paraíba do Sul.
O rio Piabanha, caracterizado pelo P-02, apresenta um comportamento diferenciado
em relação aos outros rios, pois mesmo sendo o menos caudaloso com vazão de 12,2 m3/s no
período seco e 38,3 m3/s no período chuvoso, é o ponto com as maiores concentrações de
material particulado em suspensão, principalmente em época de chuva quando a concentração
atingiu 91,45 mg/L. Esse diferencial, provavelmente, se deve a geomorfologia, o uso do solo e
RIO PARAÍBA DO SUL RIO PIABANHA RIO PARAIBUNA
107
a pluviosidade nos diversos municípios da região serrana por onde o rio Piabanha atravessa,
como as cidades de Petrópolis e Areal. Municípios que além de apresentar uma topografia
escarpada e íngreme que favorece processos erosivos, são caracterizados pelos diferentes usos
do solo e por práticas agrícolas. No entanto, tais usos e práticas nem sempre são as mais
corretas como, por exemplo, o desmatamento e a exposição de solos em áreas íngremes. Outra
característica importante para o aumento do MPS no sistema aquático está relacionado à
intensificação do deflúvio superficial das áreas agrícolas ocasionado pelos altos índices
pluviométricos registrados nessa região.
Em comparação aos outros pontos amostrais, o P-04 foi o que apresentou os maiores
valores de vazão para ambos os períodos temporais, sendo 50,9 m3/s registrado durante a
estiagem e 93,0 m3/s na época chuvosa. Mas apesar dos altos valores de vazão, a
concentração de MPS nesse trecho acaba sendo influenciada por uma pequena central
hidrelétrica – PCH localizada aproximadamente 3 km a montante e que certamente retém boa
parte do MPS que atingiria esse ponto.
Todavia, cabe salientar que assim como o rio Paraibuna, as concentrações de MPS
tanto do rio Paraíba do Sul quanto do Piabanha acabam sendo influenciadas por diversas
barragens e/ou muros de contenção de margens presentes ao longo de seus cursos. Segundo
Williams e Wolman (1985) e Reda et al. (2016), as barragens apresentam grande capacidade
de retenção de sólidos e partículas em suspensão.
Comparando os resultados obtidos com outros dados de MPS como apresentado na
tabela 7, nota-se que mesmo diante da possibilidade de interferência física nos rios, seja para
geração de energia elétrica, contenção de margens ou transposição, o aumento do material
particulado em suspensão se dá significativamente do período seco para o período chuvoso
em função do aumento nos índices pluviométricos sobre as bacias hidrográficas.
Tabela 9 - Concentração de MPS em diversos rios brasileiros durante o período de
estiagem e o período chuvoso.
AUTORES BACIA HIDROGRÁFICA CONCENTRAÇÃO DE MPS EM mg/L
PERÍODO SECO PERÍODO CHUVOSO
Brandão, 2015 Rio Piabanha 5,58 29,90
Costa, 2014 Rio Jacaré Grande 23,41 28,43
Costa, 2014 Rio Pará 15,89 18,81
Costa, 2014 Rio Tocantins 14,33 17,50
Monteiro, 2009 Rio Paracauari 15,18 93,72
Lopes, 2006 Rio Grajaú 44,50 80,72
Lopes, 2006 Rio Mearim 46,24 114,88
Gibbs, 1967 Rio Amazonas 22,00 123,00
108
6.4. HIDROGEOQUÍMICA
6.4.1. Íons Maiores
Com o objetivo de investigar a precisão dos resultados obtidos nas análises dos íons
maiores das águas superficiais, calculou-se o erro analítico para cada amostra, conforme
descrito no tópico 3.5 da metodologia. Os valores do erro (%) admitidos segundo Logan
(1965) permitem uma variação de até 15% entre os somatórios de íons positivos e negativos.
Portanto, verificou-se por meio da correlação entre os somatórios de cátions (Ca2+
, Mg2+
, K+ e
Na+) e de ânions (Cl
-, SO4
-2 e HCO3
-) exposto na figura 45 que as águas superficiais
analisadas encontram-se em equilíbrio iônico, apresentando erros que variaram entre -1,3 e
0,9.
Figura 45 - Correlação entre o somatório de cátions e ânions para as águas superficiais amostradas nos
municípios de Três Rios e Paraíba do Sul entre outubro de 2015 e julho de 2016.
6.4.1.1. Classificação Química das Águas - Diagrama de Piper e Gibbs
As águas superficiais da área de estudo foram classificadas quimicamente por meio
de diagramas trilineares (PIPER, 1944; BACK, 1966) constituído por dois triângulos
equilaterais, sendo um correspondente aos cátions e o outro aos ânions dominantes e por um
losango que recebe e combinam as informações dos dois grupos iônicos anteriormente
109
mencionados. A classificação dos tipos de água é extraída fundamentalmente pela localização
do ponto plotado no triângulo dos íons, determinando assim as fácies hidroquímicas.
Cabe ressaltar, que para representação gráfica as campanhas desta pesquisa foram
divididas em período chuvoso (jan/2016) e período seco (out/2015, abr/2016 e jul/2016),
conforme exemplificado pela figura 46. Por sua vez, os dados brutos dos íons foram inseridos
na tabela II do apêndice.
De acordo com a figura 46, observa-se que no período chuvoso o ânion
predominante é o bicarbonato, ocorrendo em 100% das amostras, ao passo que na classe dos
cátions prevalecem 75% de sódio e 25% de mistas. Desse modo, 75% das águas são
classificadas em bicarbonatada sódica e 25% em bicarbonatada mistas. Nota-se que a primeira
classificação se refere aos seis pontos (P-12, P-08, P-01, P-06, P-05 e P-03) localizados no rio
Paraíba do Sul, enquanto que a segunda aos pontos P-02 (rio Piabanha) e P-04 (rio
Paraibuna).
Não muito diferente do período chuvoso, o período seco é caracterizado por 100% do
ânion bicarbonato. No entanto, em relação aos cátions, observa-se que a predominância do
sódio nas amostras foi de 58% contra 42% de mistas. Por esse motivo, a classificação de todas
as amostras desse período variou de bicarbonatada sódica a mistas, de modo que o cálcio foi o
segundo cátion predominante nas amostras. A maior influência de outros cátions,
principalmente o Ca2+
sob a classificação das águas superficiais durante o período seco,
sugere uma evolução hidroquímica, possivelmente, em decorrência do aporte e predominância
do fluxo de escoamento de base nos rios.
110
Figura 46 - Classificação química das águas superficiais nos municípios de Três Rios e Paraíba do Sul (período
seco e período chuvoso) por meio do diagrama de Piper.
O íon bicarbonato (HCO3-) juntamente com o carbonato (CO3
-) e os hidróxidos (OH
-)
fazem parte do grupo dos íons presentes nas águas superficiais capazes de neutralizar os íons
de hidrogênio e tamponar o sistema aquático. De acordo com Logan (1965), apesar das
111
diversas formas iônicas presentes na água, o ânion que predomina a faixa de pH de 6 a 10
como encontrado na área de estudo é o bicarbonato.
Segundo Bonumá (2006), o íon bicarbonato pode estar presente naturalmente nas
águas superficiais proveniente do intemperismo e dissolução de rochas (ex.: calcário) e pela
reação do dióxido de carbono com a água, sendo o CO2 proveniente da atmosfera ou da
decomposição da matéria orgânica. Para Von Sperling (1996), o ânion pode atingir o corpo
hídrico pelo lançamento de efluentes industriais.
De acordo com diagrama de Gibbs, exposto na figura 47, é possível verificar a
influência de três campos de domínio sobre a qualidade da água. Nota-se que tanto para o
período seco quanto para o período chuvoso, as amostras se distribuíram entre os domínios da
precipitação pluvial e do intemperismo de rochas, com uma maior tendência a segunda região.
Esse comportamento demonstra a influência do material geológico para a composição dos
constituintes principais da água (MARQUES et al., 2016).
Figura 47– Distribuição das amostras das águas superficiais dos municípios de Três Rios e Paraíba do Sul
durante o período chuvoso e seco por meio do diagrama de Gibbs.
Em decorrência da alta solubilidade de sais de sódio na água, este elemento é
considerado um dos mais abundantes da crosta terrestre. Naturalmente, sua origem provém
em grande parte do processo de intemperismo dos feldspatos (SILVEIRA; COELHO
NETTO, 1999; RODRIGUES; MELLO; SOUZA, 2007), cujos minerais juntamente com
outros representam aproximadamente 60% da abundância da Terra (LIRA; NEVES, 2013).
112
Os feldspatos apresentam propriedades físicas muito semelhantes entre si, no
entanto, variam quanto à sua composição química e por esse motivo se agrupam em: feldspato
de potássio (ortoclásio, microclínio, sanidina, adularia), feldspato de bário (celsiana), e
feldspato calco-sódico (SEGEMAR, 2000).
As rochas de composição granito-gnáissica (a albita ou plagioclásio sódico
(NaAlSi3O8) vislumbrados na geologia da área de estudo (tópico 4.3., figura 24), tornam-se
outra principal origem mineral do Na+
encontrado em solução (BERNER; BERNER, 1987).
Contudo, assim como o bicarbonato, o sódio também pode originar-se das descargas de
efluentes não tratados nos sistemas aquáticos.
Apesar da predominância de íons bicarbonato e sódio na composição química das
águas superficiais dos rios Paraíba do Sul, Piabanha e Paraibuna, outros cátions e ânions
presentes em menores concentrações também são importantes para caracterização das bacias
hidrográficas. De modo geral, a presença dos íons dissolvidos no ambiente fluvial,
fundamenta-se geralmente na interação da água com a matriz geológica.
A origem do Ca2+
para águas superficiais provém majoritariamente do intemperismo
de rochas calcárias como a calcita e dolomita, e pela dissolução do plagioclásio presentes em
rochas ígneas (BATISTA; GASTMANS, 2015). Ainda de acordo com os autores, o
intemperismo dos feldspatos e outros silicatos cálcicos também podem contribuir para a
presença do cálcio na água.
Por sua vez, o K+
origina-se naturalmente por meio do intemperismo do K-feldspato
(feldspatos potássicos) (QUEIROZ et. al., 2012). No entanto, devido à resistência desse
mineral aos processos intempéricos, as concentrações de potássio nos ecossistemas aquáticos
são relativamente baixas (QUEIROZ et. al., 2012). Segundo White et al. (2001), minerais
como os plagioclásios (feldspatos sódio-cálcicos) tendem a se intemperizar a uma taxa de 3 a
4 vezes mais rápido do que os K-feldspatos.
Segundo Silva; Migliorini (2014), o Mg2+
apresenta propriedades químicas muito
similares ao cálcio, contudo, é mais solúvel e sua precipitação torna-se mais difícil em
comparação ao Ca2+
. O magnésio origina-se principalmente em rochas carbonatadas (como os
dolomitos) com composições mineralógicas que incluem magnesita, biotita, granada,
hornblenda, clorita e olivina (SILVA; MIGLIORINI, 2014).
Por sua vez, os íons cloretos (Cl-) ocorrem em quase todos os ambientes hídricos,
estando normalmente associado ao sódio (SILVA; MIGLIORINI, 2014). De acordo com os
autores, o ânion apresenta as seguintes características: alta solubilidade, estabilidade em
113
solução e difícil precipitação. Como minerais fontes destacam-se a halita (NaCl) e a silvita
(KCl).
A ocorrência de sulfato nos sistemas aquáticos está associada aos processos de
oxidação de sulfetos do material geológico e à lixiviação de compostos sulfatados como
gipsita e anidrita (FEITOSA; MANOEL FILHO, 1997).
Apesar da contribuição geológica para a presença dos íons nas águas, fontes
antrópicas como o lançamento de efluentes e fertilizantes agrícolas também representam
importantes fontes de aporte de diversos cátions e ânions.
6.4.1.2. Diagrama de Schoeller
De acordo com digrama de Schoeller é possível identificar algumas tendências e
comportamentos das principais espécies químicas das águas superficiais analisadas. De um
modo geral, assim como observado pelo diagrama de Piper e descrito anteriormente, os
digramas de Schoeller indicam que as maiores concentrações relacionam-se com as espécies
HCO3- e Na
+.
Analisando temporalmente as concentrações médias, observa-se que as espécies
químicas da campanha de outubro de 2015 expostas na figura 48 seguem a seguinte ordem
decrescente: HCO3-+ CO3
- > Na
++K
+ > Ca
2+ > Cl
- > SO4
2- > NO3
- > Mg
2+. Contudo,
espacialmente percebe-se algumas especificidades, principalmente em relação ao P-02 e P-04.
Entre as concentrações de Ca+
e NO3-, o P-02 é o ponto que apresenta as maiores
concentrações desses íons, ao passo que o P-04, com exceção do Mg2+
, apresenta os menores
valores iônicos. Considerando as bacias hidrográficas de forma isolada, observam-se as
seguintes configurações: Rio Paraíba do Sul: HCO3-+ CO3
- > Na
++K
+ > Ca
2+ > Cl
- > SO4
2- >
Mg2+
> NO3-, Rio Piabanha: HCO3
-+ CO3
- > Na
++K
+ > Ca
2+ > Cl
- > NO3
- > Mg
2+ > SO4
2- e
Rio Paraibuna: HCO3-+ CO3
- > Na
++K
+ > Ca
2+ > Cl
- > Mg
2+ > NO3
- > SO4
2-.
Ainda de acordo com a figura 48, a campanha de janeiro de 2016 (figura40) a mesma
característica da campanha anterior é observada para o P-02 em relação ao Ca+
e NO3- e
também para o P-04 que continuou tendo as menores concentrações entre todos os íons
analisados, porém, a exceção nesse caso é o SO42-
. O menor valor encontrado para esse íon
encontra-se no P-01 com 0,003 mg/L. Para essa campanha a concentração média agrupa os
íons da seguinte forma: HCO3-+ CO3
- > Na
++K
+ > Ca
2+ > Cl
- > SO4
2- > Mg
2+ > NO3
-. Por
outro lado, considerando as bacias hidrográficas de forma isolada, observam-se as seguintes
configurações: Rio Paraíba do Sul: HCO3-+ CO3
- > Na
++K
+ > Ca
2+ > Cl
- > SO4
2- > Mg
2+ >
114
NO3-, Rio Piabanha: HCO3
-+ CO3
- > Na
++K
+ > Ca
2+ > Cl
- > NO3
- > Mg
2+ > SO4
2- e Rio
Paraibuna: HCO3-+ CO3
- > Na
++K
+ > Ca
2+ > Mg
2+ > Cl
- > SO4
2- > NO3
-.
Figura 48 - Diagrama de Schoeller para as águas superficiais amostradas nas campanhas de outubro de 2015 e
janeiro de 2016.
A amostragem de abril de 2016 representada pela figura 49 é caracterizada pela
seguinte configuração: HCO3-+ CO3
- > Na
++K
+ > SO4
2- > Ca
2+ > NO3
- > Cl
- > Mg
2+. Apesar
das análises dessa campanha apresentarem uma grande alteração na ordenação dos íons, o P-
04 manteve característica similar a campanha de jan/2016, mas dessa vez todas as menores
concentrações foram identificadas nesse ponto, especialmente a concentração de Mg2+
, a mais
baixa entre todos os períodos analisados com 0,07 mg/L. Por sua vez, o P-02 continua
mantendo a maior concentração de NO3-.em comparação aos outros pontos espaciais.
Considerando as bacias hidrográficas de forma isolada, observam-se as seguintes
configurações: Rio Paraíba do Sul: HCO3-+ CO3
- > Na
++K
+ > SO4
2- > Ca
2+ > Cl
- > NO3
- >
Mg2+
, Rio Piabanha: HCO3-+ CO3
- > Na
++K
+ > NO3
- > Ca
2+ > Cl
- > SO4
2- > Mg
2+ e Rio
Paraibuna: HCO3-+ CO3
- > Na
++K
+ > Ca
2+ > NO3
- > SO4
2- > Cl
- > Mg
2+.
115
Os resultados exposto na figura 49 dos íons maiores para o campo de julho de 2016
foram: HCO3-+ CO3
- > Na
++K
+ > Ca
2+ > SO4
2- > Cl
- > NO3
- > Mg
2+. O P-02 (rio Piabanha)
apresentou as menores concentrações de Mg2+
e SO42-
e as maiores para Ca2+
e NO3-. A
concentração do nitrato para essa campanha foi de 12,94 mg/L. Com exceção do Mg2+
e SO42,
as baixas concentrações dos demais íons foram observadas no P-04 (rio Paraibuna).
Considerando as bacias hidrográficas de forma isolada, observam-se as seguintes
configurações: Rio Paraíba do Sul: HCO3-+ CO3
- > Na
++K
+ > Ca
2+ > SO4
2- > Cl
- > NO3
- >
Mg2+
, Rio Piabanha: HCO3-+ CO3
- > Na
++K
+ > NO3
- > Ca
2+ > Cl
- > SO4
2- > Mg
2+ e Rio
Paraibuna: HCO3-+ CO3
- > Ca
2+ > Na
++K
+ > Cl
- > SO4
2- > NO3
- > Mg
2+.
Figura 49 - Diagrama de Schoeller para as águas superficiais amostradas nas campanhas de abril de 2016 e julho
de 2016.
Conforme descrito anteriormente, as maiores concentrações de nitrato e cálcio foram
encontradas no P-02 para quase todas as campanhas de amostragem. Segundo Biguelini e
Gumy (2012) a contaminação ambiental pelo nitrato é em decorrência de duas principais
fontes: da lixiviação de solos agrícolas sob uso de fertilizantes e pelo aporte de efluentes
domésticos e industriais. Tais afirmações justificam os valores de nitrato encontrado no rio
Piabanha (P-02), pois além de receber grande carga de efluentes domésticos, drena
116
municípios e recebe afluentes das principais regiões agrícolas do Estado do Rio de Janeiro. As
práticas agrícolas a montante do P-02, também contribuem para relevância do cálcio nas
águas superficiais do rio Piabanha, devido principalmente a lixiviação do calcário que é
aplicado no solo.
O ponto (P-04) representante do rio Paraibuna caracterizou-se de um modo geral, por
apresentar as menores concentrações dos íons dissolvidos. Assim como o material particulado
em suspensão, esse comportamento também pode estar sendo influenciado pela barragem da
PCH – Santa Fé, localizado a montante do P-04.
Por sua vez, os pontos localizados no rio Paraíba do Sul apresentaram concentrações
iônicas semelhantes para cada campanha de amostragem.
6.5. NUTRIENTES
A figura 50 apresenta o comportamento das frações de nitrogênios nos diferentes
trechos amostrados em função da sazonalidade (período chuvoso e período seco). Contudo,
dentre os resultados de nitrogênio total, foram considerados apenas os resultados relativos ao
período seco, uma vez que os valores do período chuvoso apresentaram indícios de
contaminação. Os dados brutos referentes a esta seção são apresentados na tabela III em
apêndice.
0,0
0,1
1,0
10,0
P-12 P-08 P-01 P-06 P-05 P-03 P-02 P-04
Concentr
ação (m
g/L
)
N-NH4+
Período Chuvoso
Período Seco
CONAMA 357
(continua)
117
0,00
0,01
0,10
1,00
P-12 P-08 P-01 P-06 P-05 P-03 P-02 P-04
Concentr
ação (m
g/L
)N-NO2
-
Período Chuvoso
Período Seco
CONAMA 357
0
1
10
P-12 P-08 P-01 P-06 P-05 P-03 P-02 P-04
Concentr
ação (m
g/L
)
N-NO3-
Período Chuvoso
Período Seco
CONAMA 357
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
P-12 P-08 P-01 P-06 P-05 P-03 P-02 P-04
Concentr
ação (m
g/L
)
NTOTALPeríodo Seco
Figura 50 - Comportamento das frações de nitrogênio em águas superficiais dos municípios de Paraíba do Sul e
Três Rios durante o período chuvoso e seco
Para o período chuvoso obteve-se os seguintes resultados: nitrogênio oriundo da
amônia (média de 0,06±0,01 mg/L, mínimo de 0,03 mg/L no P-06 e máximo de 0,12 mg/L no
P-05), nitrogênio oriundo do nitrito (média 0,03±0,00 mg/L, mínimo de 0,02 mg/L no P-01,
P-04, P-06, P-08 e P-12 e máximo de 0,06 no P-02) e nitrogênio oriundo do nitrato (média de
0,35±0,04 mg/L, mínimo de 0,19 mg/L no P-02 e máximo de 0,59 mg/L no P-02).
(conclusão)
118
Por sua vez, o período seco caracterizou-se por: nitrogênio oriundo da amônia (média
de 0,07±0,01 mg/L, mínimo de 0,04 mg/L no P-04 e máximo de 0,14 mg/L no P-08),
nitrogênio oriundo do nitrito (média de 0,03±0,01 mg/L, mínimo de 0,01 mg/L no P-12 e
máximo de 0,06 no P-12), nitrogênio oriundo do nitrato (média de 1,10±0,15 mg/L, mínimo
de 0,79 mg/L no P-04 e máximo de 2,12 no P-02) e nitrogênio total (média de 1,72±0,21
mg/L, mínimo de 1,18 mg/L no P-04 e máximo de 3,13 mg/L no P-02).
Nota-se por meio da figura 50, que todas as frações inorgânicas (N-NH4- N-NO2
-, N-
NO3-) analisadas no presente trabalho encontram-se em conformidade com o limite máximo
estabelecido pela Resolução CONAMA 357 de 2005 que é de 3,7, 1,0 e 10,0 mg/L
respectivamente. Contudo, apenas o nitrogênio oriundo do nitrato apresentou diferença
significativa entre os períodos temporais analisados, segundo o teste de Kruskal-Wallis (p <
0,001).
Segundo Macêdo (2003) a presença de N-NO3- (baixas concentrações) em águas
superficiais é um indicativo de poluição remota, pois o nitrogênio se encontra em seu último
estágio de oxidação. Além disso, é a forma mais estável no ambiente aquático
(BAUMGARTEN; NIENCHESKI; VEECK, 2001). Logo, é possível afirmar que mesmo em
período seco sob pouca influência pluviométrica, a capacidade de autodepuração das águas
fluviais da área de estudo foi capaz de minimizar o impacto do lançamento de efluentes
domésticos não tratados nos recursos hídricos.
Não obstante, a presença de maiores concentrações de N-NO3- em período seco em
comparação ao período chuvoso, pode refletir em maior grau o processo de oxidação da
matéria orgânica provenientes dos efluentes dométicos e em menor extensão a oxidação da
matéria orgânica não degradada que foi depositada no leito do rio pelo carreamento de
sedimentos no período chuvoso.
Em relação as frações N-NH4+ e N-NO2
- não se observam variações significativas
nas concentrações quanto aos períodos temporais (p = 1,00 e p = 0,10 respectivamente),
segundo o teste de Kruskal-Wallis. Isto porque, o primeiro é a forma mais reduzida e instável
do nitrogênio inorgânico e por isso tende a ser rapidamente oxidado. O nitrito por sua vez é a
forma intermediária entre o NH4+ e NO3
-, mas por ação de bactérias pode ser convertidos
imediatamente em nitrato.
No trabalho desenvolvido por Neves (2012), num trecho mais a montante do rio
Paraíba do Sul (município de Barra do Piraí), foram encontrados valores de N-NO3 para o
período chuvoso de 0,339 mg/L. Para o período de estiagem, o valor foi de 0,09 mg/L.
Entretanto, para o N-NO2 e N-NH4 as maiores concentrações foram identificadas no período
119
de seca 0,16 e 1,1 mg/L, sendo que para o período de chuva os valores foram 0,026 e 0,06
mg/L respectivamente. Nota-se que os resultados obtidos por Neves (2012), corroboram com
alguns valores registrados para as águas superficiais do rio Paraíba do Sul, no município de
Três Rios.
Quanto ao nitrogênio total, observa-se que os pontos localizados no rio Paraíba do
Sul (P-12, P-08, P-01, P-06, P-05 e P-03) apresentaram valores semelhantes entre eles, ao
passo que a maior concentração de NTOTAL ocorreu no Rio Piabanha (P-02) por influência de
áreas agrícolas a montante do ponto de amostragem. Por sua vez, o menor valor foi registrado
no P-04 (rio Paraibuna) como resposta a influência da barragem da PCH Santa Fé sobre o
recurso hídrico.
De modo geral, os resultados encontrados para o fósforo e apresentados pela figura
51 foram: média de 0,08±0,01 mg/L, mínimo de 0,04 mg/L no P-04 e máximo de 0,15 no P-
02 para o período chuvoso e média de 0,14±0,03 mg/L, mínimo de 0,06 mg/L no P-06 e
máximo de 0,32 mg/L no P-02 para o período seco. No entanto, não se observou diferença
significativa entre os períodos temporais analisados, segundo o teste de Kruskal-Wallis (p =
0,09).
Dentre as principais fontes de fósforo para o ambiente fluvial, destacam-se a erosão
do solo que prevalece durante o período chuvoso e o lançamento de efluentes domésticos sem
tratamento prévio, que ocorre em ambos os períodos temporais, mas se intensifica em época
de baixa vazão.
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
P-12 P-08 P-01 P-06 P-05 P-03 P-02 P-04
Concentr
ação (m
g/L
)
PTOTAL
PERÍODO CHUVOSO
PERÍODO SECO
Figura 51 – Distribuição espacial e temporal das concentrações de Fósforo total - PTOTAL nas águas superficiais
dos municípios de Paraíba do Sul e Três Rios.
120
Diversos estudos encontraram uma significativa relação entre o nível de fósforo do
compartimento pedológico e o fósforo dissolvido no escoamento superficial (SHARPLEY et
al., 1985a; McDOWELL et al., 2001).
Segundo Pelegrini (2005), dentre todas as formas do fósforo encontrado na natureza,
a principal delas é a forma de oxi-ânion (fosfato), cujos oxigênios se caracterizam pela alta
reatividade com os grupos funcionais dos colóides inorgânicos do solo (argilominerais e
óxidos de ferro, alumínio e silício). Em função do processo de adsorção de P pelas argilas e da
baixa mobilidade do ânion, ocorre um acúmulo desse elemento nas camadas superficiais, de
modo que a sua transferência para os ecossistemas aquáticos é iniciada com a desagregação e
dissolução das partículas do solo e dos resíduos vegetais pela ação da água da chuva
(SHARPLEY, 1985b).
Esteves (1988) e Ferreira et al. (2005) apontaram que o processo de adsorção de
fosfato às argilas é de fundamental importância em águas continentais, pois dependendo das
condições físico-químicas do meio e de sua concentração em óxidos como a hematita e a
gipsita, podem precipitar grandes quantidades de fósforo. Por esse motivo, apesar do aumento
do aporte de sedimentos durante o período chuvoso, não observou-se para essa estação
temporal variação nas concentrações de PTOTAL em relação às concentrações de PTOTAL do
período seco, segundo o teste de KrusKal-Wallis (p = 0,09).
Levando em consideração os valores encontrados, observa-se ainda que os resultados
do período seco apresentaram-se, na maioria dos pontos de amostragens, superiores aos
valores registrados durante o período de chuvas. Esse comportamento pode ser explicado com
base, além da redução do aporte de sedimentos oriundos da bacia de drenagem (redução de
fósforo adsorvido aos argilominerais), a intensificação do impacto do lançamento de efluentes
domésticos durante a baixa vazão (aumento do fósforo associado à matéria orgânica
dissolvida).
Cabe salientar que o aporte de nutrientes (nitrogênio e fósforo) em águas superficiais
pode causar sérios problemas tanto para a biota quanto para a qualidade hídrica como
resultado da proliferação de algas em um processo conhecido como eutrofização. Contudo, a
presença de tal impacto dependerá da concentração do nutriente limitante nos ecossistamas
aquáticos.
Dentre os métodos mais usados para avaliar a limitação por fósforo (P) ou por
nitrogênio (N) o mais simples permeia a análise da disponibilidade de nutrientes no ambiente
(BEARDALL; YOUNG; ROBERTS, 2001). Essa disponibilidade pode ser obtida por meio
da razão entre as concentrações de nitrogênio total e fósforo total (NTOTAL:PTOTAL), de modo
121
que quando a relação N:P > 10 = limitação por fósforo e N:P < 10 = limitação por nitrogênio
(BATISTA et al., 2012). Neste contexto, observa-se por meio da tabela 8 que para o período
seco, as águas superficiais amostradas no P-01, P-03, P-04, P-05, P-06 e P-08 apresentaram
limitação por fósforo, ao passo que o P-02 e P-12, apresentaram limitação por nitrogênio. De
acordo com Esteves (1998), na maioria das águas fluvio-continentais o nutriente fósforo é o
principal fator limitante de sua produtividade.
Para o período chuvoso, as razões N/P não foram apresentadas devido à ausência dos
dados de nitrogênio total para o período.
Tabela 10 - Concentração em mg/L de NTOTAL, PTOTAL e razão N:P dos diferentes pontos
amostrados durante o período seco.
PERÍODO SECO NTOTAL PTOTAL RAZÃO N:P
P-01 1,62 0,11 13,14
P-02 3,13 0,32 4,68
P-03 1,64 0,14 11,26
P-04 1,18 0,06 27,83
P-05 1,66 0,11 15,33
P-06 1,62 0,11 15,47
P-08 1,49 0,10 31,36
P-12 1,45 0,14 8,41
6.6. ELEMENTOS-TRAÇO
A concentração de elementos-traço em ecossistemas fluviais é proveniente de fatores
como: (1) geoquímica da matriz geológica e solos da bacia hidrográfica (metais liberados pelo
intemperismo); (2) poluição de origem antrópica (derivada de resíduos líquidos e sólidos ou
da deposição atmosférica); e (3) reações químicas (adsorção em partículas e outras superfícies
e deposição nos sedimentos) (STUMM; MORGAN, 1996).
São apresentados na tabela IV do apêndice os dados brutos e na figura 52 as
concentrações de alguns elementos-traço presentes nas águas superficiais da área de estudo
em função da sazonalidade. Cabe ressaltar que todos os elementos abordados nesse trabalho
representam a fração dissolvida.
122
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
P-12 P-08 P-01 P-06 P-05 P-03 P-02 P-04
Concentr
ação (µg/L
)Al
Período Chuvoso
Período Seco
CONAMA 357
0,0
0,1
1,0
10,0
P-12 P-08 P-01 P-06 P-05 P-03 P-02 P-04
Concentr
ação (µg/L
)
As
Período Chuvoso
Período Seco
CONAMA 357
1
10
100
1000
P-12 P-08 P-01 P-06 P-05 P-03 P-02 P-04
Concentr
ação (µg/L
)
Ba
Período Chuvoso
Período Seco
CONAMA 357
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
P-12 P-08 P-01 P-06 P-05 P-03 P-02 P-04
Concentr
ação (µg/L
)
Cd
Período Chuvoso
Período Seco
CONAMA 357
(continua)
123
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
P-12 P-08 P-01 P-06 P-05 P-03 P-02 P-04
Concentr
ação (µg/L
)Cu
Período Chuvoso
Período Seco
CONAMA 357
0
1
10
100
P-12 P-08 P-01 P-06 P-05 P-03 P-02 P-04
Concentr
ação (µg/L
)
Cr
Período Chuvoso
Período Seco
CONAMA 357
0
10
20
30
40
50
60
P-12 P-08 P-01 P-06 P-05 P-03 P-02 P-04
Concentr
ação (
µg/L
)
SrPeríodo Chuvoso
Período Seco
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
P-12 P-08 P-01 P-06 P-05 P-03 P-02 P-04
Concentr
ação (µg/L
)
FePeríodo Chuvoso
Período Seco
CONAMA 357
(continua)
124
0
20
40
60
80
100
120
P-12 P-08 P-01 P-06 P-05 P-03 P-02 P-04
Concentr
ação (µg/L
)Mn
Período Chuvoso
Período Seco
CONAMA 357
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
P-12 P-08 P-01 P-06 P-05 P-03 P-02 P-04
Concentr
ação (µg/L
)
Mo
Período Chuvoso
Período Seco
0,0
0,1
1,0
10,0
P-12 P-08 P-01 P-06 P-05 P-03 P-02 P-04
Concentr
ação (µg/L
)
Ni
Período Chuvoso
Período Seco
CONAMA 357
0
2
4
6
8
10
12
P-12 P-08 P-01 P-06 P-05 P-03 P-02 P-04
Concentr
ação (µg/L
)
Se
Período Chuvoso
Período Seco
CONAMA 357
(continua)
125
0
1
10
100
P-12 P-08 P-01 P-06 P-05 P-03 P-02 P-04
Concentr
ação (µg/L
)
V
Período Chuvoso
Período Seco
CONAMA 357
Figura 52 - Concentração de elementos-traço em função da variação temporal (período chuvoso e período seco).
Nota-se que para o período chuvoso e seco respectivamente, o alumínio apresentou
uma concentração mínima de 30,87 µg/L no P-08 e 18,24 µg/L no P-04, máxima de 162,12
µg/L no P-01 e 66,73 µg/L no P-03 e média de 85,42±17,57 e 44,40±5,35 µg/L. Em relação
ao limite máximo de 100 µg/L preconizado pela CONAMA 357 para esse elemento, observa-
se que três pontos de amostragem (P-01, P-05, P-06) apresentaram valores acima do permitido
pelo dispositivo legal durante o período chuvoso. Cabe ressaltar, que os pontos localizam
próximo (P-01) e na área urbana (P-05 e P-06) do município de Três Rios, sugerindo que as
ocupações irregulares presente as margens do rio intensifica os processos erosivos e
consequentemente o aporte de alumínio para o ambiente fluvial. Devido à influência
pluviométrica, observa-se, segundo o teste de Kruskal-Wallis, diferença significativa para o
alumínio em relação aos períodos temporais analisados (p = 0,007).
Para Gomes et al., (2013) os elevados teores de Al durante o período chuvoso podem
ser atribuídos ao carreamento do solo (resultante dos intensos processos erosivos presente na
bacia) que além de aumentar a quantidade de material em suspensão (minerais alumino-
silicáticos) (GOMES et al., 2013), altera os processos de adsorção e co-precipitação dos
elementos-traço.
Queiroz et al., (2012) apontam que o excesso de Al na fase dissolvida pode ser
justificado pela formação de coloides, principalmente orgânicos, pois de acordo com Yariv e
Cross (1979) a solubilidade do metal pode aumentar na presença dos mesmos. A formação
destes coloides pode ser favorecida pelo aporte de esgoto nos ecossistemas fluviais
(QUEIROZ et al., 2012) e pela lixiviação da matéria orgânica presente no solo da bacia de
drenagem.
(conclusão)
126
O arsênio registrou os seguintes resultados: concentração mínima de 0,08 µg/L no P-
04, máximo de 0,30 µg/L no P-01 e média igual a 0,22±0,03 µg/L para o período chuvoso e
mínimo de 0,07 µg/L no P-02, máximo de 0,25 µg/L no P-01 e média de 0,14±0,02 µg/L.
Para esse elemento, todos os valores se adequaram ao limite de referência do CONAMA 357
e não houve diferença significativa, segundo o teste de Kruskal-Wallis (p = 0,09), entre o
período úmido e de seca.
O bário apresentou para o período chuvoso concentração mínima de 12,22 µg/L no
P-04, máximo de 32,19 µg/L no P-05 e média de 22,53±2,92 µg/L, ao passo, que para o
período seco o mínimo foi de 18,11 µg/L no P-04, máximo de 28,05 µg/L no P-03 e média de
24,51±1,42 µg/L. Todos os valores se apresentaram abaixo do limite máximo permitido pela
legislação brasileira e não houve diferença significativa, segundo o teste de Kruskal-Wallis (p
= 0,65), quanto aos períodos temporais analisados.
Por sua vez, o cádmio apresentou os seguintes resultados para a época de chuva e de
estiagem respectivamente: concentração mínima: 0,005 µg/L no P-04 e 0,21 µg/L no P-06,
concentração máxima: 0,02 µg/L no P-01 e P-06 e 0,33 µg/L no P-05 e média: 0,01±0,00 e
0,26±0,01 µg/L. Tanto para o período chuvoso quanto para o seco, os resultados obtidos estão
em conformidade com o limite da CONAMA 357. No entanto, os valores de cádmio
mostram-se estatisticamente diferente, segundo o teste de Kruskal-Wallis (p = 0,01), entre as
estações climáticas estudadas.
A variação apresentada pelo cobre durante a campanha de maior incidência
pluviométrica foi de 0,72 µg/L no P-04 – 7,74 µg/L no P-01 com média de 2,12±0,82 µg/L,
enquanto que para o período seco, a variação ocorrida foi entre 0,84 µg/L no P-04 – 2,03 µg/L
no P-05 e média de 1,37±0,14 µg/L. Entretanto, as variações apresentadas entre períodos não
foram significativas, segundo o teste de Kruskal-Wallis (p = 0,47). Todos os resultados do
cobre apresentaram conformidade com a resolução 357 de 2005.
Para o cromo, registrou-se os seguintes valores para estação de chuva e de seca
respectivamente: concentração mínima: 0,14 µg/L no P-08 e 0,22 µg/L no P-04, concentração
máxima: 0,38 µg/L no P-06 e 0,35 µg/L no P-03 e média: 0,25±0,03 e 0,29±0,02 µg/L.
Nenhum dos valores apresentados ultrapassaram o limite máximo permitido pelo dispositivo
legal, bem como não se registrou diferença significativa, segundo o teste de Kruskal-Wallis (p
= 0,28), entre o período chuvoso e o período seco.
O estrôncio apresentou os seguintes valores para os períodos temporais analisados,
sendo a estação chuvosa representada pelo primeiro número e a seca pelo segundo:
concentração mínima: 15,87 µg/L no P-04 e 29,74 µg/L no P-04, concentração máxima: 42,96
127
µg/L no P-06 e 45,35 µg/L no P-02 e média: 29,54±3,64 e 39,98±2,27 µg/L. As variações
apresentados por esse elemento entre a época de chuva e de estiagem foram estatisticamente
diferente, segundo o teste de Kruskal-Wallis (p = 0,01).
Os resultados do ferro seguiram o mesmo modelo de exposição do estrôncio, de
modo que as concentrações mínimas para esse elemento foram: 107,74 µg/L no P-08 e 135,98
µg/L no P-02, máximo de 292,45 µg/L no P-01 e 279,81 µg/L no P-03 e média de
199,97±22,95 e 197,70±17,18 µg/L. Apesar do elemento apresentar valores relativamente
altos, todos se encontram dentro do limite estabelecido pela CONAMA 357 e não apresenta
diferença significativa, segundo o teste de Kruskal-Wallis (p = 0,47), em relação aos períodos
temporais.
Os resultados observados para o manganês durante o período chuvoso foram:
concentração mínima: 3,00 µg/L no P-12, máximo: 22,57 µg/L no P-02 e média: 10,67±2,26
µg/L, enquanto que no período seco o mínimo foi de 4,93 µg/L no P-04, máximo de 23,02
µg/L no P-03 e média de 12,42±2,54 µg/L. Independentemente do período temporal
analisado, os valores referentes ao manganês adequaram-se ao limite da resolução CONAMA
e não apresentaram diferenças significativas, segundo o teste de Kruskal-Wallis (p = 1,00).
Para o molibdênio: mínima de 0,30 µg/L no P-02 e 0,26 µg/L no P-04, máxima de
3,68 µg/L no P-01 e 0,52 µg/L no P-05 e P-06 e média de 1,25±0,44 e 0,42±0,04 µg/L para
época de chuva e de seca respectivamente. Todos os valores estiveram em conformidade com
o limite de referência e não apresentaram diferença significativa, segundo o teste de Kruskal-
Wallis (p = 0,07), entre o período chuvoso e o período seco.
Em relação ao níquel, observa-se para o período chuvoso e seco respectivamente os
seguintes resultados: concentração mínima: 0,29 µg/L no P-04 e 0,08 µg/L no P-08,
concentração máxima: 2,46 µg/L no P-01 e 0,53 µg/L no P-02 e média: 0,80±0,25 e
0,27±0,06 µg/L. Assim como diversos outros elementos-traço, os valores de níquel
apresentaram-se abaixo do limite máximo preconizado pela legislação brasileira. No entanto,
apresentaram diferença significativa, segundo o teste de Kruskal-Wallis (p = 0,004), entre os
períodos temporais analisados.
Os resultados apresentados pelo selênio no período de chuva e de seca
respectivamente foram os seguintes: concentração mínima: 0,11 µg/L no P-08 e 0,25 µg/L
também no P-08, concentração máxima: 0,25 no P-06 e 5,78 µg/L no P-05 e média de
0,17±0,02 e 1,98±0,60 µg/L. Nenhum dos valores apresentados ultrapassaram o limite
máximo permitido pelo dispositivo legal. Mas assim como o níquel, o selênio também
128
apresentou diferença significativa, segundo o teste de Kruskal-Wallis (p = 0,04), entre período
de chuva e de seca.
Para o vanádio: concentração mínima de 0,40 µg/L no P-04 e 0,43 µg/L também no
P-04, máxima de 1,52 µg/L no P-05 e 1,10 µg/L no P-03 e média de 1,00±0,14 e 0,88±0,09
µg/L para estação chuvosa e de seca respectivamente. Para esse elemento, tanto para o
período chuvoso quanto para o seco, os resultados obtidos estão em conformidade com o
limite estabelecido pela CONAMA 357 e não apresentaram diferença significativa em relação
aos períodos temporais, segundo o teste de Kruskal-Wallis (p = 0,44).
Comparando os resultados dos elementos-traço com aqueles encontrados por Gomes,
Cruz e Silva-Filho (2010) e Gomes et al., (2013) para o município de Três Rios, nota-se por
meio da tabela 9 que com exceção do estrôncio houve uma diminuição na concentração dos
demais elementos, principalmente o alumínio e o ferro. Essa diferença talvez esteja
relacionada a duas principais hipóteses, sendo a primeira relativa aos períodos atípicos de
estiagem que ocorreram nos últimos anos e a segunda relacionada a um possível pulso ou
evento de contaminação antrópica durante as amostragens anteriores. Amostragens estas, que
podem ter sido influenciadas pelas atividades de matadouros e/ou da implantação de novos
empreendimentos industriais no município de Três Rios. Atualmente, ambas as atividades
encontram-se em fase de redução.
Tabela 11 – Comparação entre as concentrações médias (µg/L) dos elementos-traço
desse trabalho com os estudos realizados por Gomes, Cruz e Silva-Filho (2010) e Gomes
et al., (2013) no município de Três Rios durante o período chuvoso e seco.
Variáveis Resultados desse trabalho
µg/L
Resultados de Gomes et al., (2010) e Gomes
et al., (2013) em (µg/L)
Período Chuvoso Período Seco Período Chuvoso Período Seco
Al 85,42 44,40 749,57 328,23
As 0,22 0,14 - 0,55
Cd 0,01 0,26 - 0,35
Cu 2,12 1,37 3,58 19,78
Cr 0,25 0,29 - 1,24
Sr 29,54 39,98 - 37,67
Fe 199,97 197,74 462,18 265,30
Mn 10,67 12,42 - 17,30
Mo 1,25 0,42 - 0,51
Ni 0,80 0,27 2,14 19,28
6.6.1. Mercúrio
129
Em decorrência de práticas clandestinas de extração de ouro na área de estudo, o
mercúrio (Hg) é o elemento-traço mais utilizado para separação e obtenção desse metal nobre.
Por esse motivo, resolveu-se criar um tópico específico para a exposição e discussão dos
resultados de Hg dissolvido nas águas superficiais amostradas.
Conforme apresentado pela figura 53, a campanha que apresentou as menores
concentrações e variações espaço-temporal foi a amostragem de outubro de 2015 com valor
médio de 27,89±9,79 ng/L, mínimo de 5,97±4,79 ng/L no P-08 e máximo de 88,98±5,10 ng/L
no P-06. Seguida da campanha de janeiro de 2016 que obteve concentração média de
75,94±17,30 ng/L, mínima de 17,66±0,10 para o P-01 e máxima de 149,88±20,90 ng/L no P-
04. A concentração mínima, máxima e média registrada na expedição de abril de 2016 foram
respectivamente de 95,28±5,70 ng/L no P-08, 204,68±16,80 ng/L no P-04 e 141,44±14,40
ng/L. Por fim, a última campanha (julho de 2016) caracterizou-se pela concentração máxima
de 1008,98±84,50 ng/L observada no P-03, mínima de 446,32±19,15 ng/L no P-05 e média de
657,64±75,26 ng/L.
Entre todas as campanhas, tanto do período chuvoso (jan/2016) quanto do período
seco (out/2015, jan/2016 e jul/2016), a campanha que apresentou os maiores resultados de Hg
dissolvido foi aquela realizada em julho de 2016 conforme demonstrado anteriormente.
Tomando como base o valor limite de mercúrio de 200 ng/L estabelecido pela Resolução
CONAMA 357/2005 para águas doces de classe I e II, nota-se que todos os resultados da
última campanha extrapolaram em pelo menos duas vezes o valor referencial, chegando a
registrar em alguns pontos (P-02 e P-03) um valor aproximadamente cinco vezes maior do
que o permitido. A anomalia também foi observada para a campanha de abril, no entanto,
apenas para o ponto P-04 (rio Paraibuna).
130
0
200
400
600
800
1000
1200
P-12 P-08 P-01 P-06 P-05 P-03 P-02 P-04
Co
nce
ntr
açã
o (n
g/L
)Hg
out/15
jan/16
abr/16
jul/16
CONAMA 357
Figura 53 – Distribuição espacial e temporal das concentrações de Hg dissolvido nas águas superficiais dos
municípios de Paraíba do Sul e Três Rios.
Para fins de comparação, são apresentados a seguir diversos estudos que abordaram
concentrações de mercúrio dissolvido em ambientes fluviais, sendo o primeiro realizado por
Nevado, Martín-Doimeadios e Moreno (2009) em uma das áreas mais impactadas
mundialmente por mineração de Hg que evidenciou para o rio Valdeazogues na Espanha,
concentrações que variaram de 2,5 a 136 ng/L.
As investigações de Donkor et al., (2005) foram conduzidas ao longo do rio Pra
localizado no Sudoeste de Gana-África durante a estação chuvosa em 2002 e estação seca de
2003. Quase toda a bacia é marcada por mineração de ouro artesanal (AGM) com mercúrio
metálico. Por esse motivo, os resultados para Hg dissolvido variaram de 28,7 a 420,3 ng/L na
estação chuvosa e de 45,2 a 462,1 ng/L na estação seca.
131
Bozongo et al., (2002) investigaram a geoquímica aquosa do mercúrio (Hg) em três
sistemas aquáticos impactados por atividades de mineração, o rio Idrija na Elovênia que flui
perto da segunda maior mina de mercúrio (Cinábrio) do mundo, o rio Madeira no Brasil e o
rio Carson no Estado de Nevada, Estados Unidos. Diferentemente do primeiro, os dois
últimos rios são afetados pelo mercúrio metálico (Hg0) usado no processo de amálgama para
extrair ouro (Au) a partir de minérios brutos e materiais aluviais finos. Seguindo a ordem de
exposições dos rios, as concentrações médias encontradas de mercúrio dissolvido foram:
6,0±10,1 ng/L, 2,0±2,3 ng/L e 9,0±7,3 ng/L.
Molisani et al., (2002) estudando a contribuição do rio Paraíba do sul para a Baia de
Sepetiba durante o período chuvoso, encontraram valores de Hg dissolvido que variaram de
0,049 – 3,8 ng/L.
O rio Jaguaribe localizado no Estado do Ceará, apresentou para o período chuvoso
variação de 8,4 a 11,9 ng/L e concentração média de 10,1 ng/L, enquanto que para a época
seca a variação foi de 1,2 a 6,7 ng/L e média de 3,4 ng/L (SOARES, 2011).
Marins et al., (2002) descreveram de forma preliminar as principais características
hidroquímicas para dois rios Cearenses (Pacotí e Ceará), dentre elas as concentrações de Hg-
D que variaram de 0,28 a 1,07 ng.L-1 para o primeiro rio e de 0,32 a 2,5 ng/L para o segundo.
Jardin (1988) apontou que o mercúrio metálico em contato com as águas dos rios
tende a depositar-se e acumula-se, preferencialmente, nos sedimentos de fundo e, apresenta no
geral, mobilidade reduzida. Entretanto, os resultados anômalos obtidos no presente trabalho
podem estar condicionados, possivelmente, a um ou mais fatores como: 1. Aumento na
transferência de Hg da superfície do sedimento para a coluna d’água em função da baixa
vazão (menor distância da superfície da água para o sedimento) e/ou do revolvimento do leito
do rio em atividade extrativista; 2. Adsorção do mercúrio iônico as partículas coloidais dos
argilominerais, principalmente caulinita e gibbsita; 3. Complexação do mercúrio com a
matéria orgânica e compostos (óxidos e hidróxidos) de alumínio, ferro e manganês; 4.
Lançamento de efluentes líquidos e sólidos oriundos de consultório odontológico, indústria de
cloro-soda e de reciclagem de lâmpadas fluorescentes.
Todavia, cabe salientar que devido ao pequeno número de amostragem não foi
possível identificar com precisão o(s) processo(s) geoquímico(s) por trás dessas anomalias,
tornando-se necessário um maior período de monitoramento. Mas de modo geral, os
resultados apresentados foram superiores ao registrado em outras pesquisas. Esse
comportamento pode fortalecer a influência das atividades de mineração clandestina sobre os
recursos hídricos do município de Três Rios e seu entorno.
132
6.7. ÍNDICE DE QUALIDADE DE ÁGUA – IQA
Buscou-se neste tópico investigar o nível de qualidade das águas superficiais
amostradas durante as campanhas de out/2015, jan/2016, abr/2016 e jul/2016, tendo como
base o IQA utilizado pela Companhia Ambiental do Estado de São Paulo – CETESB e o
índice usado pelo Instituto Mineiro de Gestão das Águas – IGAM. Além do intervalo de
classificação do nível de qualidade, a diferença existente entre os índices envolve também,
mudanças de variáveis na composição do cálculo.
De modo geral, o IQA-CETESB analisa os parâmetros oxigênio dissolvido,
coliformes termotolerantes, pH, DBO, temperatura, nitrogênio total, fósforo total, turbidez e
resíduo total, ao passo que o IQA-IGAM analisa iguais parâmetros com exceção do nitrogênio
e fósforo total que são substituído pelo nitrato e fosfato respectivamente.
Com base no IQA-CETESB, observa-se na figura 54 que para a primeira campanha,
as amostras do rio Paraíba do sul e do Piabanha apresentaram valores (67 e 74
respectivamente) que foram classificados dentro do intervalo (52 ≤ IQA < 80) caracterizado
pelo nível de qualidade bom. Por sua vez, o rio Paraibuna (P-04) com índice de 81 fora
enquadrado na faixa numérica que varia de 80 ≤ IQA ≤ 100, sendo a qualidade da água
caracterizada como ótima. A diferença do último rio para os demais pode ser explicada em
função da variável coliformes termotolerantes. Enquanto a média da campanha foi de
1217,11±326,57 NMP/100 mL, o valor registrado para o P-04 foi de apenas 25,60 NMP/100
mL.
Para a campanha de janeiro, as águas dos rios Paraíba do Sul e Paraibuna tiveram sua
qualidade classificada como boa, ao passo, que o rio Piabanha (P-02) com índice de 49,
enquadrou-se na faixa do aceitável (37 ≤ IQA < 52). Tal fato se deve a elevada concentração
(127 mg/L) do parâmetro turbidez.
As campanhas de abril e julho de 2016 tiveram 100% das amostras classificadas com
qualidade boa.
133
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Out/15 Jan/16 Abr/16 Jul/16
Nív
el d
e Q
ualid
ade
Campanhas de Amostragem
IQA - CETESB
Rio Paraíba do Sul
Rio Paraibuna
Rio Piabanha
Figura 54 - Classificação do nível de qualidade de água com base no IQA utilizado pela CETESB.
Com base no IQA-IGAM, observa-se na figura 55 que para a amostragem de outubro
de 2015, os rios Paraíba do Sul e Piabanha apresentaram índices (65 e 70 respectivamente)
que alocaram a qualidade das águas superficiais no intervalo de classificação de 50 < IQA ≤
70 que corresponde ao nível médio. Assim como no IQA-CETESB, a qualidade do rio
Piabanha teve sua classificação deslocada a um nível acima em comparação aos outros rios
em função da concentração de coliformes termotolerantes.
Devido à influência do período chuvoso e consequentemente do aumento da turbidez
em janeiro de 2016, a qualidade das águas do rio Piabanha (P-02) segundo o IQA-IGAM foi
considerado ruim. No entanto, os rios Paraíba do Sul e Paraibuna por compartilharem do
mesmo valor de índice (66) foram classificados com nível de qualidade médio.
Em abril de 2016, todas as amostras enquadraram-se na faixa entre 50 < IQA ≤ 70
que corresponde ao nível de qualidade médio.
Por fim, para a campanha de julho de 2016, nota-se que as amostras do rio Paraíba
do Sul e Piabanha foram enquadradas na classe de qualidade média, ao passo que o Paraibuna
(P-04) alocou-se na classe de nível bom
134
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Out/15 Jan/16 Abr/16 Jul/16
Nív
el d
e Q
ualid
ade
Campanhas de Amostragem
IQA - IGAM
Rio Paraíba do Sul
Rio Paraibuna
Rio Piabanha
Figura 55 - Classificação do nível de qualidade de água com base no IQA utilizado pelo IGAM.
Os resultados obtidos por meio dos IQAs (constituídos pelos parâmetros, oxigênio
dissolvido, coliformes termotolerantes, pH, DBO, temperatura, nitrogênio total/nitrato,
fósforo total/fosfato, turbidez e resíduo total), indicam de modo geral, que o nível de
qualidade das águas superficiais amostradas, variou do aceitável/médio ao bom. Contudo,
para uma análise mais aprofundada que leve em consideração as características e
especificidades de cada bacia hidrográfica, buscou-se aplicar para a área de estudo técnicas de
análises multivariadas a fim de indicar efetivamente os parâmetros mais relevantes (incluindo
os elementos traço que o IQA não valoriza) na determinação da qualidade hídrica, suas fontes
e a similaridade entre os pontos amostrados.
6.8. ANÁLISES MULTIVARIADAS
Por meio da técnica de cluster os pontos de amostragem foram agrupados
fundamentalmente em função das peculiaridades (variáveis) dos rios analisados. Desse modo,
o grande agrupamento apresentado pela figura 56 corresponde aos pontos (P-08, P-06, P-05,
P-12, P-03 e P-01) localizados no rio Paraíba do Sul, ao passo, que os sítios isolados (P-04 e
P-02) representam respectivamente os rios Paraibuna e Piabanha.
135
Figura 56 - Agrupamento dos pontos de amostragens das águas superficiais da área de estudo.
Diferentemente do método aplicado aos pontos amostrais, as variáveis estudadas
foram submetidas à técnica fatorial e analisadas em função da temporalidade. Para isso, foi
utilizado o método das componentes principais para extração dos fatores e a varimax para
rotação ortogonal. Os factor loadings considerados foram os superiores a 0,60.
Com base na caracterização da área de estudo, observou-se que a principais
influências para a presença dos íons Br- e F
- nas águas superficiais amostradas, são referentes
ao lançamento de efluentes domésticos não tratados nos cursos d’água e a erosão do solo.
Além disso, testes anteriores demonstraram que tais ânions estiverem sempre correlacionados
em um mesmo fator. Por esse motivo, os presentes íons foram somados (F-
+ Br-) para
aplicação da análise fatorial.
6.8.1. Período Chuvoso
Para o período chuvoso exposto na tabela 10 foram extraídos quatro fatores (F1, F2,
F3 e F4) que em conjunto explicaram 92,6% da variância total dos dados. Separadamente o
fator 1 explicou 41,3% da variância dos dados originais e apresentou correlações positivas
entre os parâmetros OD, pH, T, coliformes totais, SiO2, F- + Br
-, Ca
2+ e Fe. O F2 ressaltou
correlações positivas com CE, Cl-, HCO3
-, Na
+, K
+ e Mg
2+, de modo que o fator explicou
136
25,6% da variância total. Com 15,4% da variância explicada, o fator 3 apresentou correlações
negativas com PO43-
, NO3- e COD, enquanto o Fator 4 explicando 10,6% da variância dos
dados originais apresentou correlação positiva com Al, Fe e outros elementos-traço.
Tabela 12 - Análise fatorial dos parâmetros amostrados nas águas superficiais do
município de Três Rios e entorno durante o período chuvoso.
VARIÁVEIS FATOR 1 FATOR 2 FATOR 3 FATOR 4
OD 0,982183 0,013312 -0,062579 -0,039117
pH 0,984421 0,132136 0,075657 -0,008880
T 0,973537 0,084207 0,168361 -0,083013
CE 0,107122 0,973850 0,001252 0,187212
MPS -0,575265 -0,407771 -0,501125 -0,415463
Coliformes Totais 0,980155 0,067652 0,126080 -0,088262
SiO2 0,902517 -0,101878 -0,090326 0,256760
PO43-
-0,199346 -0,156732 -0,930631 -0,062928
NH4+ 0,057595 -0,331826 0,073809 -0,095105
NO3- -0,165835 0,328946 -0,879694 -0,023965
COD 0,378783 -0,464666 -0,733691 0,167871
F- + Br
- 0,968479 0,034307 0,188598 0,000867
Cl- -0,194121 0,956411 -0,084941 0,082308
SO42-
-0,507515 -0,370979 0,519592 -0,534841
HCO3- 0,264968 0,945965 0,017828 0,152594
Na+ -0,223057 0,957611 0,019699 0,083831
K+ 0,293963 0,925475 0,192831 0,082372
Ca2+
0,763828 0,594828 -0,235731 -0,013956
Mg2+
0,479498 0,727832 0,466602 0,017186
Al 0,038244 0,404478 0,136338 0,898011
Mn -0,276253 -0,385122 -0,467524 0,488764
Fe 0,652358 -0,088116 0,160946 0,709036
Elementos-Traço -0,235759 0,150959 -0,148142 0,931646
Autovalor
% Variância explicada
% Variância acumulada
9,487748
41,25108
41,25108
5,876753
25,55110
66,80218
3,537765
15,38159
82,18377
2,432142
10,57453
92,75830
As figuras 57 e 58 apresentam um gráfico da projeção das cargas das variáveis em
relação aos fatores extraídos. De acordo com Trindade (2013) essas apresentações gráficas
revelam quais das variáveis estão mais correlacionadas a cada um dos fatores, bem como a
identificação do grau de semelhança das medidas, refletido pela proximidade dos pontos.
Dessa forma, é possível notar por meio da figura 57 que os parâmetros mais relevantes para o
fator 1 são aqueles localizados na extremidade direita do plano horizontal, enquanto para o
fator 2 estão distribuídos no extremo superior do eixo y. As variáveis que se encontram
próximas ao centro do gráfico apresentam pouca representatividade para ambos os fatores.
Devido as correlações explicitadas no fator 1 entre OD, pH, T, coliformes totais,
SiO2, F-
+ Br-, Ca
2+ e Fe é possível dizer que tais variáveis sejam indicativos de intensos
137
processos erosivos das margens dos rios e da bacia de drenagem. Esse fator é corroborado
pelo processo histórico do uso e ocupação do solo, principalmente pela substituição da
vegetação nativa por extensas áreas destinadas a cafeicultura que resultou além da
degradação, a exposição do compartimento pedológico a maior influência climática.
Por outro lado, o fator 2 apresentando correlações positivas com CE, Cl-, HCO3
-,
Na+, K
+ e Mg
2+ é relacionado ao conteúdo mineral (sais e íons dissolvidos), refletindo as
condições naturais da bacia hidrográfica em um processo de dissolução de rochas e
intemperismo (TRINDADE, 2013).
Figura 57 - Projeção das cargas fatoriais do fator 1 versus fator 2 – período chuvoso.
Por sua vez, os agrupamentos representantes do fator 3 (correlações negativas entre
PO43-
, NO3- e COD) situados no limite esquerdo do eixo horizontal da figura 58, caracterizam
a forte influência de fertilizantes agrícolas nos sistemas fluviais, a medida que o fator 4
(agrupamento da parte superior da figura 58 que incluem as variáveis Al, Fe e outros
elementos-traço), reflete processos geoquímicos de formação de óxidos e hidróxidos.
138
Figura 58 - Projeção das cargas fatoriais do fator 3 versus fator 4 – período chuvoso.
Os escores obtidos na análise fatorial indicam com maior detalhe a influência de cada
ponto amostral na determinação dos fatores. Nota-se, portanto, que para o fator 1 exposto na
figura 59, os pontos P-01 e P-04 com os escores mais positivos foram aqueles de maior
relevância para o fator. Isso deve-se ao fato dos pontos se localizarem em áreas mais rurais
com predomínio de pastagens e presença de atividade pecuarista.
Figura 59 - Espacialização e apresentação gráfica dos escores obtidos para o Fator 1 do período chuvoso.
-1,5
-1,0
-0,5
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
P-01 P-02 P-03 P-04 P-05 P-06 P-08 P-12
ES
CO
RE
S
139
No extremo positivo da escala dos escores do fator 2, apresenta-se a influência do
conteúdo mineral (sais e íons dissolvidos) de origem alóctone para as águas superficiais, onde
os pontos P-08 e P-01 foram os mais importantes na determinação dessa característica,
conforme apresenta a figura 60, seguido do P-12 e P-03. O segmento do rio representado
pelos pontos P-12, P-08 e P-01 é submetido ao aporte de afluentes advindos da zona rural do
município de Paraíba do Sul, cuja região é formada predominantemente por pastagens e áreas
degradadas, o que favorece a lixiviação dos macro e micronutrientes do solo para os cursos
d’água. Em contrapartida, o P-03 destacou-se por receber sais e íons dissolvidos provenientes
da erosão de margens influenciadas por ocupação irregular na área urbana do município de
Três Rios.
Figura 60 - Espacialização e apresentação gráfica dos escores obtidos para o Fator 2 do período chuvoso.
Para o fator 3 representado por correlações negativas que indicam a influência de
fertilizantes agrícolas, o ponto de amostragem P-02 foi o mais importante para descrever e
justificar o fator exposto na figura 61, uma vez que este rio carrega com si contaminantes
oriundos dos principais municípios agrícolas (Teresópolis, Petrópolis, São José do Vale do
Rio Preto, Areal) do Estado do Rio de Janeiro. Municípios que empregam em suas atividades
primárias, fertilizantes químicos e agrotóxicos, sendo o primeiro voltado ao melhoramento do
solo e o segundo ao combate de pragas e doenças.
-2,0
-1,5
-1,0
-0,5
0,0
0,5
1,0
1,5
P-01 P-02 P-03 P-04 P-05 P-06 P-08 P-12
ES
CO
RE
S
140
Figura 61 - Espacialização e apresentação gráfica dos escores obtidos para o Fator 3 do período chuvoso.
Os escores positivos do fator 4 apresentado na figura 62 refletem os processos
geoquímicos descrito anteriormente. Para esse fator, os pontos localizados próximo ou na área
urbana do município de Três Rios (P-01, P-06, P-05) foram os mais representativos para o
processo de formação de óxidos e hidróxidos. A importância desses pontos pode ser explicada
levando em consideração a influência das ocupações irregulares e da supressão da vegetação
ripária sob o aumento das taxas erosivas e consequentemente sob o aporte de minerais
alumino-silicáticos no ambiente aquático.
Figura 62 - Espacialização e apresentação gráfica dos escores obtidos para o Fator 4 do período chuvoso.
6.8.2. Período Seco
-2,5
-2,0
-1,5
-1,0
-0,5
0,0
0,5
1,0
1,5
P-01 P-02 P-03 P-04 P-05 P-06 P-08 P-12
ES
CO
RE
S
-2,0
-1,5
-1,0
-0,5
0,0
0,5
1,0
1,5
P-01 P-02 P-03 P-04 P-05 P-06 P-08 P-12
ES
CO
RE
S
141
Para o período seco foram gerados três fatores que responderam por 74,3% da
variância total dos dados originais, conforme demonstra a tabela 11. Isoladamente, o fator 1
explicou 48,2% da variância e apresentou correlações positivas com os parâmetros OD, pH,
T, coliformes totais, COD, Cl-, HCO3
-, Na
+, Ca
2+ e Mg
2+ e correlações negativas com Al, Fe
e outros elementos-traço. O fator 2 representou 13,5% e caracterizou-se por correlações
positivas com MPS, SiO2 e NO3-. O fator 3 com associações positivas entre T, NH4
+ e F
- + Br
-
explicou 12,6% da variância total.
Tabela 13 - Análise fatorial dos parâmetros amostrados nas águas superficiais do
município de Três Rios e entorno durante o período seco.
De acordo com a tabela 11 e com os gráficos de projeções das cargas fatoriais
apresentado pela figura 63, observa-se que o fator 1 foi correlacionado com 56,5% das
variáveis empregadas na análise multivariada e que estão dispostas em agrupamentos
verificados tanto na extremidade negativa quanto positiva do eixo x da figura 63. As
correlações positivas com os parâmetros OD, pH, T, coliformes totais, COD, Cl-, HCO3
-,
Na+, Ca
2+ e Mg
2+ e negativas com Al, Fe e outros elementos-traço, conferiram ao fator 1
VARIÁVEIS FATOR 1 FATOR 2 FATOR 3
OD 0,908355 0,204293 -0,136197
pH 0,822328 0,299430 0,352314
T 0,662760 0,253062 0,632191
CE 0,288540 0,052857 0,257250
MPS 0,090858 0,803066 0,056891
Coliformes Totais 0,648709 -0,357602 -0,061284
SiO2 0,183250 0,821503 -0,024380
PO43-
-0,015364 0,025066 0,104676
NH4+ 0,056498 -0,254085 0,795685
NO3- 0,227511 0,811416 -0,240734
COD 0,724569 0,395134 0,277682
F- + Br
- -0,018032 0,163160 0,864528
Cl- 0,695086 0,186822 -0,220050
SO42-
0,321638 0,034427 0,156702
HCO3- 0,960205 -0,123248 0,012905
Na+ 0,832238 -0,315121 0,088827
K+ 0,163630 -0,065830 0,301267
Ca2+
0,841031 0,349488 -0,186290
Mg2+
0,520098 -0,516474 -0,285973
Al -0,888888 -0,230776 -0,163493
Mn -0,520897 -0,510921 -0,309324
Fe -0,833880 -0,107504 -0,171743
Elementos-Traço -0,779988 -0,138554 -0,348284
Autovalor
% Variância explicada
% Variância acumulada
11,08113
48,17885
48,17885
3,10119
13,48343
61,66227
2,90935
12,64933
74,31160
142
influência do escoamento de base, de modo que a qualidade da água é controlado por
materiais de origem geológica.
Com menos parâmetros correlacionados (MPS, SiO2 e NO3-), o fator 2 foi interpretado
como sendo escoamento superficial da bacia de drenagem.
Figura 63 - Projeção das cargas fatoriais do fator 1 versus fator 2 – período seco.
As variáveis T, NH4+ e F
- + Br
- correlacionadas ao fator 3 e localizadas na parte
superior da figura 64, sugerem como fonte principal, o lançamento de efluentes domésticos
nas águas superficiais sem o devido tratamento prévio.
143
Figura 64 - Projeção das cargas fatoriais do fator 2 versus fator 3 – período seco.
De acordo com o mapa de escores, figura 65, observa-se que todos os pontos de
amostragens foram importantes para a determinação do fator 1. Isso porque em período de
estiagem e de baixa vazão dos rios, o escoamento de base tende a prevalecer.
Figura 65 - Espacialização e apresentação gráfica dos escores obtidos para o Fator 1 do período seco.
Para o fator 2 que caracteriza o escoamento superficial da bacia de drenagem, os
pontos P-02 (Rio Piabanha) e P-04 (Rio Paraibuna) foram os mais relevantes para o fator
-0,6
-0,4
-0,2
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
P-01 P-02 P-03 P-04 P-05 P-06 P-08 P-12
ES
CO
RE
S
144
como demonstra a figura 66. A importância desses pontos pode ser explicada com base nas
características climáticas das regiões a montante, que mesmo em período de seca, apresentam
índices pluviométricos superiores ao registrado no município de Paraíba do Sul e Três Rios.
Figura 66 - Espacialização e apresentação gráfica dos escores obtidos para o Fator 2 do período seco.
O fator 3 caracterizou-se estritamente por correlações com variáveis positivas, as
quais refletiram o lançamento de efluentes domésticos no ambiente fluvial. Para essa
externalidade, os pontos mais representativos foram aqueles localizados no rio Paraíba do Sul
(P-12, P-08, P-01, P-06, P-05 e P-03) e Paraibuna (P-04) conforme exemplificado pela figura
67. A importância de 75% dos pontos para esse fator demonstra o impacto negativo das áreas
urbanas do município de Paraíba do Sul e Três Rios sobre a qualidade hídrica.
Figura 67 - Espacialização e apresentação gráfica dos escores obtidos para o Fator 3 do período seco.
-0,8
-0,6
-0,4
-0,2
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
P-01 P-02 P-03 P-04 P-05 P-06 P-08 P-12
ES
CO
RE
S
-1,4
-1,2
-1,0
-0,8
-0,6
-0,4
-0,2
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
P-01 P-02 P-03 P-04 P-05 P-06 P-08 P-12
ES
CO
RE
S
145
7. CONCLUSÃO
Em uma análise genérica dos IQAs, observou-se que o nível de qualidade das águas
superficiais da área de estudo, variou do médio/aceitável ao bom, indicando que mesmo
diante de todo o esgoto da cidade de Três Rios que é lançado diretamente no Rio Paraíba do
Sul, os sistemas fluviais ainda se mantêm em condições propícias ao abastecimento público.
Entretanto, a não conformidade de algumas variáveis (coliformes termotolerantes, oxigênio
dissolvido, turbidez) com os limites referenciais dos padrões de potabilidade da água, não foi
evidenciada pelos índices. Isso aconteceu porque as concentrações dos outros parâmetros
exerceram maior influência no valor final, camuflando dessa maneira, possível impacto no
ambiente fluvial.
Além disso, os parâmetros que constituem o IQA não contemplam os diversos
processos e interações de uma bacia hidrográfica, uma vez que estão associados
principalmente ao lançamento de efluentes domésticos no curso d’água. Desse modo, apesar
da fácil interpretação e do baixo custo, o IQA torna-se uma ferramenta frágil para
compreensão dos fatores (naturais e/ou antrópicos) que influenciam e comprometem a
qualidade hídrica.
Por outro lado, as correlações apresentadas por meio das análises multivariadas
tendem a caracterizar e até mesmo se aproximar das condições, dos processos e fatores que
influenciam a qualidade hídrica em uma visão mais holística. Portanto, para o presente
trabalho, a análise multivariada demonstrou que as variáveis mais relevantes para o período
chuvoso foram aquelas associadas aos processos erosivos e escoamento superficial da bacia
de drenagem, enquanto que para o período seco foram as relacionadas com o escoamento de
base e lançamento de efluentes domésticos. A figura 68, por meio de um modelo, ilustra com
mais detalhes os fatores antrópicos e naturais que alteram a qualidade hídrica, assim como
alguns processos exógenos que ocorrem na área de estudo.
146
Figura 68 – Modelo simplificado dos fatores antrópicos, naturais e processos exógenos que alteram a qualidade das águas superficiais no município de Três Rios e seu entorno.
147
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163
9. APÊNDICES
164
Tabela I – Dados dos parâmetros físico-químicos e microbiológicos monitorados nas
águas superficiais do município de Três Rios e seu entorno.
CAMPO ID OD
pH T Turb DBO Eh CE TDS MPS CT EC
mg/L °C NTU mg/L mV µS/cm mg/L NMP/100 mL
OUT/2015 P-01 4,21 7,04 26,66 4,00 0,82 207,80 81,40 52,91 2,12 >2419,60 866,40
P-02 6,85 6,49 26,08 11,60 0,56 207,50 53,90 35,04 8,09 >2419,60 106,70
P-03 6,22 7,00 26,80 7,29 3,32 210,70 47,70 31,01 5,25 >2419,60 1046,20
JAN/2016
P-04
P-05
P-06
P-08
P-12
P-01
P-02
P-03
P-04
P-05
P-06
P-08
P-12
6,18
5,80
5,74
4,36
4,71
6,37
4,96
5,39
6,45
4,45
4,49
5,00
4,71
6,51
7,07
7,00
7,10
7,60
8,01
8,06
7,97
7,45
7,90
7,82
7,49
8,10
25,88
26,76
26,81
26,54
26,48
28,15
27,37
28,31
28,25
28,13
28,19
28,14
28,05
4,89
5,69
5,99
6,33
4,92
23,70
127,0
37,70
25,00
62,60
42,00
36,20
29,90
-
-
-
-
-
1,99
1,14
0,75
1,86
0,10
0,66
0,05
0,24
207,80
213,10
208,20
208,10
215,90
209,50
211,50
209,40
-
208,00
205,30
198,60
202,50
28,66
46,90
86,50
77,40
97,90
124,00
92,70
108,00
52,10
113,20
109,30
110,10
109,00
18,63
30,49
56,23
50,31
63,64
80,60
60,26
70,20
33,87
73,58
71,05
71,57
70,85
2,86
2,20
1,18
3,31
0,68
11,87
91,45
27,67
16,00
39,80
19,90
36,68
16,73
>2419,60
>2419,60
>2419,60
>2419,60
>2419,60
>2419,60
>2419,60
>2419,60
>2419,60
>2419,60
>2419,60
>2419,60
>2419,60
25,60
>2419,60
1732,90
1119,90
>2419,60
691,00
>2419,60
>2419,60
>2419,60
275,30
193,50
755,60
1553,10
ABR/2016 P-01 3,02 6,74 26,75 19,50 1,31 210,70 104,00 67,60 1,50 >2419,60 1413,60
P-02 3,02 6,26 24,78 30,00 0,70 211,60 96,00 62,40 10,82 135,50 14,90
P-03 2,85 7,17 27,02 19,90 0,46 209,60 106,00 68,90 5,17 >2419,60 >2419,60
JUL/2016
P-04
P-05
P-06
P-08
P-12
P-01
P-02
P-03
P-04
P-05
P-06
P-08
P-12
3,14
3,35
3,67
3,53
4,01
6,80
6,80
5,82
8,20
7,20
7,77
6,80
7,25
6,02
7,32
7,45
6,47
6,72
7,30
6,98
6,43
5,95
6,17
7,05
6,82
6,40
25,52
26,76
26,71
26,80
26,67
20,48
18,71
20,60
20,08
20,60
20,61
20,28
20,27
14,70
19,90
21,60
22,60
23,00
19,20
34,50
23,60
15,20
23,20
22,80
32,80
18,40
0,05
0,38
0,65
0,36
0,61
1,30
1,84
1,23
2,28
1,10
2,18
0,50
2,13
209,00
208,90
213,90
210,00
208,40
206,30
201,30
203,70
204,30
2,02,30
202,60
206,40
204,70
42,00
105,00
34,00
105,00
107,00
69,00
63,00
73,00
69,00
74,00
64,00
77,00
62,00
27,30
68,25
22,10
68,25
29,55
44,85
40,95
47,45
44,85
48,10
41,60
50,05
40,30
11,31
11,96
15,29
8,30
1,65
3,98
5,57
6,16
7,97
6,10
4,11
1,15
7,83
461,10
>2419,60
>2419,60
>2419,60
>2419,60
>2419,60
>2419,60
>2419,60
>2419,60
>2419,60
>2419,60
>2419,60
>2419,60
39,70
>2419,60
1986,30
1119,90
2419,60
1553,10
365,40
>2419,60
81,30
2419,60
2419,60
1986,30
2419,60
165
Tabela II – Dados do monitoramento dos íons maiores nas águas superficiais do
município de Três Rios e seu entorno.
CAMPO ID Cl-
SO42-
HCO3- F
- Br
- Na
+ K
+ Ca
2+ Mg
2+
mg/L
OUT/2015 P-01 5,11 4,88 70,95 0,11 0,04 16,59 5,07 7,08 2,71
P-02 5,94 1,69 77,31 0,09 0,04 15,37 5,56 9,46 2,20
P-03 5,92 5,13 73,21 0,12 0,05 17,87 5,23 7,21 2,78
JAN/2016
P-04
P-05
P-06
P-08
P-12
P-01
P-02
P-03
P-04
P-05
P-06
P-08
P-12
2,29
5,31
5,16
5,00
5,48
3,35
3,11
3,48
1,31
3,28
3,44
3,36
3,38
1,34
4,94
4,88
4,82
4,87
0,003
1,42
3,92
1,07
3,77
3,94
3,86
3,86
47,81
73,21
72,16
70,16
72,45
65,06
56,01
62,84
34,60
61,84
62,84
60,28
61,62
0,06
0,11
0,11
0,11
0,11
0,11
0,09
0,11
0,06
0,10
0,11
0,10
0,11
-
0,03
0,04
0,04
0,05
0,04
0,03
0,03
0,11
0,02
0,03
0,03
0,02
6,00
16,75
16,57
16,38
17,08
11,16
8,93
11,32
3,65
10,88
11,45
11,40
11,49
3,79
5,14
4,93
4,86
5,00
5,00
3,95
4,96
2,74
4,85
4,98
4,91
4,88
6,55
7,34
7,31
7,19
7,28
7,08
7,71
7,23
5,22
7,05
6,98
6,89
6,95
2,16
2,77
2,79
2,66
2,74
2,44
1,79
2,58
1,67
2,50
2,67
2,56
2,57
ABR/2016 P-01 6,02 8,07 52,91 0,17 0,05 10,68 5,07 7,44 2,82
P-02 6,16 3,61 49,52 0,14 0,05 10,24 3,64 7,42 1,60
P-03 6,41 7,98 48,52 0,16 0,05 11,03 4,67 6,82 2,58
JUL/2016
P-04
P-05
P-06
P-08
P-12
P-01
P-02
P-03
P-04
P-05
P-06
P-08
P-12
2,20
6,31
5,90
5,70
5,60
7,22
8,82
7,32
4,45
7,28
7,12
7,16
7,34
2,24
8,08
7,87
8,05
8,16
8,32
2,68
8,53
4,42
8,45
8,32
8,34
8,41
24,45
50,64
49,47
49,69
49,08
60,82
65,79
60,77
45,64
62,23
62,16
57,55
63,16
0,12
0,17
0,16
0,16
0,16
0,08
0,05
0,08
0,05
0,08
0,07
0,07
0,06
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
0,04
0,02
0,03
0,03
0,02
0,02
0,03
0,02
4,34
11,47
10,45
10,48
10,39
12,52
11,71
12,55
7,64
12,44
12,43
12,49
12,62
2,62
4,35
4,36
4,69
4,25
3,69
3,40
3,78
0,27
3,74
3,72
0,07
3,69
4,94
6,88
6,67
6,98
6,70
10,95
12,23
11,06
9,51
11,37
11,20
11,40
11,32
0,07
2,68
2,63
2,54
2,68
2,48
1,70
2,47
1,95
2,56
2,48
2,47
2,52
166
Tabela III - Dados de nutrientes, carbono orgânico dissolvido e mercúrio dissolvido
monitorados nas águas superficiais do município de Três Rios e seu entorno.
CAMPO ID NH4
+ N-
NH4+
.
NO3- N-
NO3-
NT N-
NO2-
PT PO43-
H4SiO4 COD Hg
mg/L ng/L
OUT/2015 P-01 0,12 0,09 2,25 0,51 1,97 0,02 0,11 0,05 3,64 3,51 36,00
P-02 0,11 0,08 5,39 1,22 3,66 0,03 0,30 0,12 4,86 3,19 8,48
P-03 0,16 0,12 2,44 0,55 2,02 0,03 0,14 0,06 3,72 3,58 10,73
JAN/2016
P-04
P-05
P-06
P-08
P-12
P-01
P-02
P-03
P-04
P-05
P-06
P-08
P-12
0,03
0,11
0,11
0,40
0,10
0,06
0,09
0,12
0,08
0,15
0,04
0,06
0,06
0,02
0,08
0,08
0,31
0,08
0,05
0,07
0,09
0,06
0,12
0,03
0,05
0,04
1,88
2,33
2,32
2,28
2,23
1.54
2,63
1,50
0,84
1,45
1,53
1,52
1,51
0,42
0,53
0,52
0,52
0,50
0,35
0,59
0,34
0,19
0,33
0,34
0,34
0,34
1,70
2,04
1,83
1,83
1,92
-
-
-
-
-
-
-
-
0,04
0,02
0,02
0,02
0,01
0,02
0,06
0,03
0,02
0,03
0,02
0,02
0,02
0,05
0,14
0,12
0,11
0,11
0,10
0,40
0,07
0,05
0,09
0,08
0,09
0,08
0,03
0,06
0,06
0,05
0,05
0,08
0,15
0,07
0,04
0,08
0,05
0,06
0,06
3,94
3,64
3,64
3,56
3,61
5,59
6,26
5,56
5,19
5,39
5,67
4,40
5,70
2,67
3,52
3,22
3,20
3,41
5,24
11,02
4,27
5,11
3,25
5,06
3,33
3,13
27,49
9,28
88,98
5,97
36,18
17,66
38,28
39,62
149,88
40,80
89,13
132,43
99,73
ABR/2016 P-01 0,08 0,06 5,24 0,18 1,28 0,01 0,11 0,05 10,16 4,47 141,68
P-02 0,08 0,06 9,89 2,23 2,27 0,04 0,45 0,15 11,49 3,51 161,98
P-03 0,17 0,13 4,57 1,03 1,31 0,02 0,14 0,06 9,55 4,35 99,33
JUL/2016
P-04
P-05
P-06
P-08
P-12
P-01
P-02
P-03
P-04
P-05
P-06
P-08
P-12
0,09
0,19
0,10
0,08
0,08
0,02
0,03
0,05
0,03
0,05
0,05
0,05
0,05
0,07
0,15
0,07
0,06
0,06
0,01
0,02
0,04
0,03
0,04
0,04
0,04
0,04
4,52
4,54
6,53
5,00
5,98
5,17
12,94
5,42
4,04
5,30
5,21
5,18
5,89
1,02
1,02
1,48
1,13
1,35
1,17
2,92
1,22
0,91
1,20
1,18
1,17
1,33
0,92
1,20
1,30
0,89
0,77
1,62
3,47
1,57
0,92
1,75
1,72
1,76
1,66
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
0,02
0,12
0,02
0,04
0,02
0,02
0,10
0,02
0,06
0,13
0,12
0,12
0,13
0,11
0,20
0,16
0,06
0,05
0,08
0,06
0,18
0,05
0,06
0,06
0,06
0,03
0,07
0,15
0,06
0,01
0,04
0,05
0,04
0,04
9,19
9,78
9,47
9,47
9,53
8,57
11,49
8,66
8,72
8,60
8,54
8,63
8,72
3,02
4,15
4,04
4,52
3,18
4,02
3,26
3,80
3,35
4,12
4,75
4,19
4,08
204,68
119,13
119,83
95,28
189,63
687,32
935,17
1008,97
481,42
446,32
623,02
465,22
613,67
167
Tabela IV - Dados dos elementos-traço monitorados nas águas superficiais do município
de Três Rios e seu entorno.
CAMPO ID Al V Cr Mn Fe Ni Cu As Se Sr Mo Cd Ba
µg/L
OUT/2015 P-01 21,87 1,29 0,22 24,31 95,57 0,40 1,21 0,29 0,23 38,18 0,67 0,00 22,30
P-02 36,14 1,44 0,13 43,74 170,95 0,78 1,94 0,17 0,15 43,93 0,44 0,01 27,42
P-03 27,64 1,40 0,19 37,38 94,32 0,42 1,50 0,29 0,15 37,07 0,53 0,01 22,31
JAN/2016
P-04
P-05
P-06
P-08
P-12
P-01
P-02
P-03
P-04
P-05
P-06
P-08
P-12
23,35
27,47
20,11
15,48
26,71
162,12
53,26
66,28
33,55
135,04
127,39
30,87
74,81
0,62
1,32
1,11
0,69
1,31
1,15
1,26
0,84
0,40
1,52
1,40
0,58
0,83
0,20
0,19
0,19
0,14
0,25
0,37
0,20
0,20
0,15
0,31
0,38
0,14
0,22
4,09
19,95
13,12
6,64
14,20
10,13
22,57
10,68
6,47
16,86
10,38
5,31
3,00
230,29
90,30
100,11
54,07
110,13
292,45
158,71
132,25
233,88
243,24
251,89
107,74
179,58
0,32
0,44
0,42
0,23
0,34
2,46
0,54
0,51
0,29
0,55
1,08
0,38
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1,36
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0,92
1,66
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1,19
1,64
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0,22
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0,22
0,03
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0,11
0,16
26,95
38,73
31,47
19,61
38,81
29,09
36,34
24,73
15,87
42,63
42,96
18,46
26,24
0,30
0,80
0,69
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3,68
0,30
0,94
0,45
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2,66
0,40
1,25
0,02
0,06
0,01
0,00
0,01
0,02
0,01
0,01
0,00
0,01
0,02
0,00
0,01
17,73
23,65
19,11
11,78
23,94
21,18
31,76
19,09
12,22
32,19
31,52
13,38
18,87
ABR/2016 P-01 124,50 0,84 0,42 19,96 306,70 1,16 1,60 0,41 2,09 50,37 0,46 0,38 31,00
P-02 42,16 1,06 0,22 4,59 129,10 0,81 1,98 0,05 0,65 46,16 0,39 0,37 28,60
P-03 145,10 1,10 0,53 18,74 630,70 0,23 1,73 0,05 4,98 49,43 0,41 0,39 31,98
JUL/2016
P-04
P-05
P-06
P-08
P-12
P-01
P-02
P-03
P-04
P-05
P-06
P-08
P-12
21,57
48,04
65,69
109,80
95,10
18,63
33,34
27,46
9,81
18,63
-
33,34
15,69
0,27
0,94
1,05
0,84
0,97
0,67
0,72
0,82
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0,37
-
0,23
0,59
0,23
0,38
0,37
0,40
0,38
0,38
0,35
0,32
0,21
0,24
-
0,34
0,32
1,81
7,44
5,78
5,82
3,63
7,83
14,97
12,94
8,88
6,95
-
2,44
3,37
258,50
298,00
353,40
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107,90
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-
76,71
191,40
0,00
0,16
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0,00
0,04
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
-
0,00
0,00
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1,54
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1,12
1,11
1,02
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-
0,73
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0,05
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0,00
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0,05
0,05
0,00
0,20
0,26
0,10
-
0,00
0,10
2,09
12,21
2,09
0,00
2,09
0,65
3,54
2,09
2,09
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-
0,65
4,98
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47,00
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48,41
36,97
35,18
-
24,62
44,72
0,18
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-
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-
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28,28
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-
14,73
28,16