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UNIVERSIDADE SANTA CECÍLIA FACULDADE DE ENGENHARIA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL MATHEUS SOUZA RUIZ ESTUDO COMPARATIVO DO IMPACTO DA POLUIÇÃO DIFUSA NA BALNEABILIDADE DAS PRAIAS LOCALIZADAS NAS BAÍAS DE SANTOS E DE SÃO VICENTE (2014-2015) Santos-SP Dezembro/2016
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UNIVERSIDADE SANTA CECÍLIA
FACULDADE DE ENGENHARIA
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
MATHEUS SOUZA RUIZ
ESTUDO COMPARATIVO DO IMPACTO DA POLUIÇÃO DIFUSA NA
BALNEABILIDADE DAS PRAIAS LOCALIZADAS NAS BAÍAS DE SANTOS E DE
SÃO VICENTE (2014-2015)
Santos-SP
Dezembro/2016
UNIVERSIDADE SANTA CECÍLIA
FACULDADE DE ENGENHARIA
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
MATHEUS SOUZA RUIZ
ESTUDO COMPARATIVO DO IMPACTO DA POLUIÇÃO DIFUSA NA
BALNEABILIDADE DAS PRAIAS LOCALIZADAS NAS BAÍAS DE SANTOS E DE
SÃO VICENTE (2014-2015)
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como
exigência parcial para obtenção do título de bacharel à
Faculdade de Engenharia Civil da Universidade Santa
Cecília, sob orientação dos professores Me. Alexandra
Franciscatto Penteado Sampaio e Me. Renan Braga
Ribeiro.
Santos-SP
Dezembro/2016
MATHEUS SOUZA RUIZ
ESTUDO COMPARATIVO DO IMPACTO DA POLUIÇÃO DIFUSA NA
BALNEABILIDADE DAS PRAIAS LOCALIZADAS NAS BAÍAS DE SANTOS E DE
SÃO VICENTE (2014-2015)
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como exigência parcial para obtenção de título de
bacharel à Faculdade de Engenharia Civil da Universidade Santa Cecília.
Data da aprovação __/__/____ Nota:_______
Banca Examinadora
_________________________________________
Prof. Me. Alexandra Franciscatto Penteado Sampaio
_________________________________________
Prof. Me. Renan Braga Ribeiro
_________________________________________
Prof. Me. João Guedes Neto
_________________________________________
Prof. Dr. Fabio Giordano
DEDICATÓRIA
Dedico este estudo aos meus pais Amauri e Gislene e a minha irmã Camila, vocês são as pessoas
mais importantes da minha vida, amo vocês.
AGRADECIMENTOS
Profª. Me. Alexandra Franciscatto Sampaio Penteado e Prof. Me. Renan Braga Ribeiro, pela
orientação e todo o conhecimento compartilhado nesses dois anos de estágio no Núcleo de
Pesquisas Hidrodinâmicas, além de riquíssimas conversas e conselhos que sigo e continuarei a
seguir.
Profª. Me. Nilene Janini de Oliveira Seixas, por ter me indicado para este estágio que tanto
agregou em minha vida pessoal e profissional.
A todos os professores, que ao longo desses cinco anos de curso fizeram valer cada minuto
dedicado ao estudo e agregam conhecimento profissional e pessoal a todos os alunos.
A todos os amigos que fiz durante esses 5 anos de curso, que tornaram meus estudos ainda mais
prazerosos. Amigos que espero levar para toda a vida.
A UNISANTA, onde aprendo mais a cada dia durante os últimos anos.
A todos os colaboradores que contribuíram de alguma forma para esse projeto.
A imaginação é mais importante que o conhecimento.
(Albert Einstein, 1931)
RESUMO
A poluição difusa proveniente da drenagem é complexa e provém de diversas fontes. As praias de
Santos e São Vicente, localizadas no litoral do Estado de São Paulo, apresentam-se impróprias para
banho em muitos momentos, comprometendo o potencial turístico da região. Apesar de ambas as
cidades possuírem sistema de drenagem urbana composto por canais abertos junto as praias, apenas
Santos possui comportas, evitando que as águas de drenagem deságuem continuamente nas praias,
ao contrário do que ocorre em São Vicente. Entretanto, grandes precipitações implicam na abertura
dessas comportas, comprometendo a balneabilidade das praias localizadas na Baía de Santos. O
presente estudo visa relacionar a influência das chuvas locais na balneabilidade das praias em
Santos e São Vicente e avaliar os aspectos e impactos ambientais da poluição difusa proveniente
dos canais de drenagem afluentes às praias. Foram considerados dados de concentração de
Enterococcus coletados pela CETESB e PMS, bem como dados de chuva de pluviômetros do
CEMADEN, de janeiro de 2014 a dezembro de 2015, totalizando dados analisados de 104 semanas.
Através do software MATLAB® foi realizada uma análise percentual comparativa de frequência
de ocorrência de concentrações superiores a 400 UFC/100 ml – valor estipulado pela legislação
como imprópria para banho a partir de uma única amostra – bem como a frequência de ocorrência
de praias impróprias devido ao segundo critério da legislação – quando a média das últimas 5
amostragens é superior a 100 UFC/100 ml. Ambas análises foram efetuadas considerando a
precipitação acumulada nas 24, 48 e 72 horas anteriores às amostragens. Além disso, através de
dados disponíveis das características da drenagem e da modelagem numérica para simulação da
hidrodinâmica e da qualidade da água, foi possível analisar e comparar a influência das cargas de
drenagem na poluição das praias em estudo. Através dos resultados obtidos, observa-se que as
praias localizadas na Baía de São Vicente, onde há a menor taxa de renovação das águas
(Milionários, Gonzaguinha e Prainha – ambas do município de São Vicente) apresentam altos
valores de Enterococcus durante o ano todo e, além disso, possuem menor relação (entre 52 a 73%)
entre altas concentrações de Enterococcus e altos valores de precipitação nas 24, 48 e 72 horas
anteriores à coleta, quando comparadas às praias da Baía de Santos, que apresentam uma maior
relação (entre 50% a 100%), evidenciando assim uma maior influência dos eventos de chuva na
qualidade das águas balneares. Também através de resultados do modelo pode-se concluir que as
descargas provenientes da drenagem urbana em período chuvoso geram impactos expressivos nas
praias da Baía de Santos enquanto que nas praias da Baía de São Vicente, tanto as descargas
provenientes em período seco como em período chuvoso afetam a qualidade da água dessas praias
para fins balneares.
Palavras-chave: Balneabilidade; Enterococcus; Modelagem numérica; Poluição difusa; Baía de
Santos.
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1 – Grupo de microrganismos de poluição fecal ........................................................... 16
FIGURA 2 – Informação de Praias impróprias devido à floração de microalgas (Acima -
Julho/2016; Abaixo - Agosto/2016) .............................................................................................. 18
FIGURA 3 – Área de estudo (à esquerda); Municípios de Santos (Acima) e São Vicente (Abaixo)
....................................................................................................................................................... 22
FIGURA 4 – População fixa e população flutuante para o ano de 2015. A população flutuante
considera apenas a população presente em domicílios de uso ocasional, não incluindo os demais
turistas ............................................................................................................................................ 24
FIGURA 5 – Densidade demográfica na região de estudo, segundo o censo demográfico do IBGE
(2010) no recorte dos setores censitários ....................................................................................... 24
FIGURA 6 – Médias mensais de temperatura média diária na cidade de Santos. Em barras
temperaturas médias diárias máximas e mínimas (1996-2016)..................................................... 25
FIGURA 7 - Médias mensais de chuva de Santos (CIIAGRO - 1996-2016) e São Vicente (DAEE
– E3-056 – 1938-2016) .................................................................................................................. 26
FIGURA 8 – Marés de sízigia (de águas vivas) e quadratura (de águas mortas) .......................... 27
FIGURA 9 – Espaço de trabalho configurado para apresentar resultados do modelo hidrodinâmico
(AQUASAFE) ............................................................................................................................... 28
FIGURA 10 – Sistema de canais de macrodrenagem pluvial urbana localizados na cidade de Santos
....................................................................................................................................................... 29
FIGURA 11 – Condições sanitárias no SESS utilizando como base o recorte espacial dos setores
censitários ...................................................................................................................................... 32
FIGURA 12 – Localização das fontes de poluição associadas ao saneamento básico na Baixada
Santista em 1999. Em laranja as fontes associadas a drenagem .................................................... 33
FIGURA 13 – Classificação anual das praias de Santos e São Vicente nos últimos 10 anos (amarelo
– regular, laranja – ruim, vermelho – péssima, branco – sem dados) ........................................... 34
FIGURA 14 – Porcentagem de tempo em situação Própria ou Imprópria em Santos em 2015, por
praia ............................................................................................................................................... 35
FIGURA 15 – Porcentagem de tempo em situação Própria ou Imprópria em São Vicente em 2015,
por praia ......................................................................................................................................... 35
FIGURA 16 – Resultados das análises de E.coli e Coliformes Termotolerantes (eixo y na escala
104) ................................................................................................................................................ 36
FIGURA 17 – Fluxograma para avaliação da qualidade das praias de acordo com as recomendações
da OMS .......................................................................................................................................... 38
FIGURA 18 – Porcentagem de águas balneares costeiras na EU por classificação...................... 39
FIGURA 19 – Qualidade de águas balneares na EU de 2011 a 2015 ........................................... 40
FIGURA 20 – Fontes tópicas (pontuais) e fontes difusas de poluição .......................................... 42
FIGURA 21 – Crescimento ocupacional de submoradias localizadas no bairro São Manoel, em
Santos ............................................................................................................................................ 43
FIGURA 22 – Crescimento ocupacional de submoradias localizadas na Vila dos Pescadores, em
Cubatão .......................................................................................................................................... 44
FIGURA 23 – Crescimento ocupacional de submoradias localizadas na Vila Esperança, em
Cubatão .......................................................................................................................................... 44
FIGURA 24 – Esquematização dos canais de drenagem de Santos e localização dos pontos de
coleta CETESB e pluviômetros do CEMADEN ........................................................................... 46
FIGURA 25 – Variações de T90 da bactéria Enterococcus e cenários simulados ........................ 49
FIGURA 26 – Grades numéricas utilizadas (à esquerda) e respectivas batimetrias interpoladas nas
grades numéricas (à direita), a escala de cores representa a profundidade em metros.................. 51
FIGURA 27 – Sistema de downscaling para simulação da circulação hidrodinâmica na região em
estudo ............................................................................................................................................. 52
FIGURA 28 – Localização de todas as descargas consideradas na modelagem numérica ambiental
....................................................................................................................................................... 53
FIGURA 29 - Balneabilidade das praias da região no período de estudo (2014-2015) ................ 62
FIGURA 30 – Relação entre altas concentrações de Enterococcus e altos índices pluviométricos
....................................................................................................................................................... 62
FIGURA 31 – Resultados do modelo numérico considerando T90 variável. (a) sem considerar as
cargas da drenagem urbana; (b) considerando as cargas da drenagem urbana ............................. 66
FIGURA 32 – Séries temporais de concentrações bacterianas durante um evento de precipitação,
considerando uma taxa de decaimento bacteriano variável........................................................... 67
FIGURA 33 – Resultados do modelo numérico considerando T90 fixo em 70 horas. (a) sem
considerar as cargas da drenagem urbana; (b) considerando as cargas da drenagem urbana ....... 68
FIGURA 34 – Séries temporais de concentrações bacterianas durante um evento de precipitação,
considerando uma taxa de decaimento bacteriano fixa em 70 horas ............................................. 69
FIGURA 35 – Resultados do modelo numérico considerando T90 fixo em 15 horas. (a) sem
considerar as cargas da drenagem urbana; (b) considerando as cargas da drenagem urbana ....... 70
FIGURA 36 – Séries temporais de concentrações bacterianas durante um evento de precipitação,
considerando uma taxa de decaimento bacteriano fixa em 15 horas ............................................. 71
LISTA DE TABELAS
TABELA 1 – Relação entre balneabilidade e precipitações elevadas nas 24, 48 e 72 horas anteriores
às amostragens na Ponta da Praia em Santos, de janeiro de 2014 a setembro de 2015 ................. 19
TABELA 2 – Crescimento populacional das cidades de Santos e São Vicente............................ 23
TABELA 3 – Informações sobre coleta e tratamento de esgoto e o ICTEM (Índice que leva em
consideração aspectos em relação à coleta, afastamento e tratamento de esgoto) nos municípios da
RMBS ............................................................................................................................................ 30
TABELA 4 – Classificações relativas ao nível de atendimento sanitário ..................................... 31
TABELA 5 – Número de habitantes por nível de atendimento sanitário nos municípios da RMBS
....................................................................................................................................................... 32
TABELA 6 – Especificações da Classificação Anual para as praias com amostragem mensal ... 34
TABELA 7 – Critérios de classificação das praias segundo a OMS ............................................. 34
TABELA 8 – Water Quality Index - Classificação dos principais países em estudo ................... 37
TABELA 9 – Localização geográfica dos pontos de coleta de balneabilidade CETESB ............ 46
TABELA 10 – Localização geográfica dos pluviômetros automáticos CEMADEN ................... 47
TABELA 11 – Variação horária de T90 da bactéria Enterococcus ................................................ 48
TABELA 12 – Cenários simulados e analisados no presente estudo ............................................ 49
TABELA 13 – Relação entre chuva e balneabilidade na Ponta da Praia em Santos no período de
2014-2015 ...................................................................................................................................... 55
TABELA 14 – Relação entre chuva e balneabilidade na praia da Aparecida em Santos no período
de 2014-2015 ................................................................................................................................. 55
TABELA 15 – Relação entre chuva e balneabilidade na praia do Embaré em Santos no período de
2014-2015 ...................................................................................................................................... 56
TABELA 16 – Relação entre chuva e balneabilidade na praia do Boqueirão em Santos no período
de 2014-2015 ................................................................................................................................. 56
TABELA 17 – Relação entre chuva e balneabilidade na praia do Gonzaga em Santos no período
de 2014-2015 ................................................................................................................................. 57
TABELA 18 – Relação entre chuva e balneabilidade na praia do José Menino (R. Olavo Bilac) em
Santos no período de 2014-2015 ................................................................................................... 57
TABELA 19 – Relação entre chuva e balneabilidade na praia do José Menino (R. Fred Ozanan)
em Santos no período de 2014-2015 ............................................................................................. 58
TABELA 20 – Relação entre chuva e balneabilidade na praia da Divisa em São Vicente no período
de 2014-2015 ................................................................................................................................. 59
TABELA 21 – Relação entre chuva e balneabilidade na praia do Itararé em São Vicente no período
de 2014-2015 ................................................................................................................................. 59
TABELA 22 – Relação entre chuva e balneabilidade na praia da Ilha Porchat em São Vicente no
período de 2014-2015 .................................................................................................................... 60
TABELA 23 – Relação entre chuva e balneabilidade na praia dos Milionários em São Vicente no
período de 2014-2015 .................................................................................................................... 60
TABELA 24 – Relação entre chuva e balneabilidade na praia do Gonzaguinha em São Vicente no
período de 2014-2015 .................................................................................................................... 61
TABELA 25 – Relação entre chuva e balneabilidade na prainha em São Vicente no período de
2014-2015 ...................................................................................................................................... 61
TABELA 26 – Comparação entre o número de semanas impróprias e as concentrações de
Enterococcus na área de estudo no período 2014-2015 ................................................................ 64
LISTA DE SIGLAS
CEMADEN Centro Nacional de Monitoramento e Alertas de Desastres Naturais
CETESB Companhia Ambiental do Estado de São Paulo
CIIAGRO Centro Integrado de Informações Agrometeorológicas
CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente
DAEE Departamento de Águas e Energia Elétrica
EEA Europe Environment Agency
EPA Environmental Protection Agency
EPC Estação de Pré-Condicionamento de Esgoto
EPI Environmental Performance Index
ETE Estação de Tratamento de Esgoto
EU European Union
FES Finite Element Solution
GFS Global Forecast System
IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
ICTEM Índice de Coleta e Tratabilidade de Esgotos da População Urbana de Municípios
IST Instituto Superior Técnico de Lisboa de Portugal
JBIC Japan Bank International Cooperation
NPH Núcleo de Pesquisas Hidrodinâmicas
OMS Organização Mundial da Saúde
PMS Prefeitura Municipal de Santos
RMBS Região Metropolitana da Baixada Santista
SABESP Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo
SESS Sistema Estuarino de Santos e São Vicente
SWMM Storm Water Management Model
UNEP United Nation Environment Programme
UNISANTA Universidade Santa Cecília
UFC Unidades Formadoras de Colônias
WQI Water Quality Index
WHO World Health Organization
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 16
1.1 JUSTIFICATIVA ................................................................................................ 20
1.2 HIPÓTESE ........................................................................................................... 20
2 OBJETIVOS .............................................................................................................. 21
2.1 OBJETIVOS GERAIS ......................................................................................... 21
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .............................................................................. 21
3 ÁREA DE ESTUDO ................................................................................................. 22
3.1 CARACTERÍSTICAS GERAIS E ASPECTOS DEMOGRÁFICOS ................. 22
3.2 CARACTERÍSTICAS CLIMÁTICAS ................................................................ 25
3.3 HIDRODINÂMICA COSTEIRA E ESTUARINA ............................................. 26
3.4 SISTEMA DE DRENAGEM .............................................................................. 28
3.5 SANEAMENTO BÁSICO .................................................................................. 29
3.6 BALNEABILIDADE .......................................................................................... 33
4 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ........................................................................... 37
4.1 CENÁRIO MUNDIAL DA BALNEABILIDADE ............................................. 37
4.1.1 Organização Mundial da Saúde .................................................................. 38
4.1.2 União Europeia ............................................................................................. 38
4.1.3 Estados Unidos ............................................................................................. 40
4.1.4 Canadá .......................................................................................................... 41
4.1.5 Brasil ............................................................................................................. 41
4.2 FONTES DE POLUIÇÃO ................................................................................... 42
5 METODOLOGIA ..................................................................................................... 45
5.1 ANÁLISE PERCENTUAL COMPARATIVA ................................................... 45
5.2 MODELAGEM NUMÉRICA ............................................................................. 47
5.2.1 Sistema de modelos MOHID ....................................................................... 50
5.2.2 Grade numérica e batimetria ...................................................................... 50
5.2.3 Condições iniciais e de fronteira ................................................................. 51
5.2.4 Descargas consideradas ............................................................................... 52
6 RESULTADOS E DISCUSSÃO .............................................................................. 54
6.1 ANÁLISE PERCENTUAL COMPARATIVA ................................................... 54
6.2 MODELAGEM NUMÉRICA ............................................................................. 65
6.2.1 Taxa de decaimento bacteriano variável ................................................... 65
6.2.2 Taxa de decaimento bacteriano fixa em 70 horas ..................................... 67
6.2.3 Taxa de decaimento bacteriano fixa em 15 horas ..................................... 69
7 CONCLUSÃO ........................................................................................................... 72
8 REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA......................................................................... 74
16
1 INTRODUÇÃO
Balneabilidade é o termo designado para a qualidade das águas destinadas à recreação de
contato primário, funcionando como um instrumento de verificação de critério de uso e de controle
de qualidade das praias. Pode ser determinada a partir da quantidade de Enterococcus, Escherichia
coli ou Coliformes Termotolerantes presentes na água (Figura 1), sendo o indicador comparado a
um padrão previamente estabelecido, identificando assim se a água está própria ou imprópria para
banho (AURELIANO, 2000; BERG et al., 2013).
Figura 1 – Grupo de microrganismos de poluição fecal
Fonte: Cetesb, 2016
Devido à alta densidade populacional das regiões costeiras urbanas, a balneabilidade dos
corpos hídricos e das águas superficiais é um problema frequente e se mostra presente até mesmo
em regiões com alto índice de cobertura de esgotos.
Em toda a sua história, foram muitos os problemas da Baixada Santista relacionados à falta
de saneamento. Além das epidemias que quase dizimaram a população, sua economia também foi
prejudicada diversas vezes, ora por restrições à atracação de navios em função do risco de
contaminação por patógenos, ora por quedas acentuadas no turismo local (SARTOR et al., 2000;
MACIEL, 2003).
17
O desenvolvimento econômico de Santos, aliado ao aumento populacional e à
falta de planejamento urbano, gerou, nas últimas décadas, uma série de aspectos
ambientais que, mal geridos, acarretaram em impactos negativos aos elementos
bióticos e abióticos dos ecossistemas do município. A poluição das praias por
agentes biológicos é uma das principais consequências da urbanização, em
decorrência de diversos fatores, como o descarte irregular de efluentes e resíduos
sólidos (LESCRECK, 2016).
Entre 1905 e 1912, foi desenvolvido um programa de saneamento por Saturnino de Brito
baseado no princípio de separar as águas de drenagem do esgoto – 80 km de rede de esgoto e 177
km de canais de superfície para as águas pluviais – tornando evidente a melhoria no saneamento
básico da região após essas obras (ANDRADE, 1991). Atualmente, Santos conta com um sistema
separador absoluto – que permite a independência entre os sistemas pluvial e sanitário. A cidade
possui 7 km de praias e um sistema de macrodrenagem urbana composto por canais, dos quais seis
deságuam nas praias e possuem comportas localizadas na orla e em regiões intermediárias. As
comportas da orla ficam permanentemente fechadas em períodos secos e de baixa precipitação, e
neste período a água dos canais de drenagem é conduzida para a Estação de Pré-Condicionamento
(EPC) através de interceptores. Entretanto, grandes precipitações implicam na abertura das
comportas da drenagem e a descarga dessas águas nas suas praias. A cidade de São Vicente possui,
por sua vez, canais de drenagem que deságuam diretamente no mar sem nenhum mecanismo de
controle, fato que implica em descargas constantes dessas águas nas suas praias.
São diversos os fatores diretos e indiretos que podem influenciar na balneabilidade das
praias, como a fisiografia da praia, ocorrência de chuvas e condições de maré, bem como a descarga
dos rios, do emissário submarino e de moradias sem tratamento de esgoto, onde a mesma é
despejada diretamente no Estuário. Segundo Sampaio (2010), a baixa qualidade das águas
estuarinas afeta a balneabilidade em todo o Sistema Estuarino de Santos e São Vicente (SESS) e,
nas marés de sizígia, pode afetar a qualidade das praias da Baía de Santos e de São Vicente. Além
disso, devido à localização geográfica da região a taxa de renovação das águas na Baía de Santos
é baixa (NPH, 2008). A balneabilidade das praias pode ser prejudicada ainda por um eventual
vazamento de óleo ou por floração de microalgas potencialmente nocivas, como ocorrido entre
julho e agosto de 2016 (Figura 2).
18
Figura 2 – Informação de Praias impróprias devido à floração de microalgas (Acima - Julho/2016; Abaixo -
Agosto/2016)
Fonte: Cetesb, 2016
Apesar da implantação da primeira fase do “Projeto de Recuperação da Qualidade
Ambiental da Baixada Santista” – conhecido popularmente como “Projeto Onda Limpa” – pela
Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo (SABESP) através do contrato
SABESP/JBIC (DIARIO DO SENADO FEDERAL, 2004), no qual foram construídos mais de
1000 km de redes coletoras, ainda há um grave problema relacionado à população residente em
submoradias, em sua maior parte situadas à margem de rios e dos canais do Estuário em áreas
classificadas como áreas de preservação permanente pelo CONAMA (2002), por se tratar de
regiões de extrema importância no ciclo reprodutivo de inúmeras espécies marinhas (SAMPAIO,
2010).
Segundo um estudo recente (RUIZ et al., 2015), de janeiro de 2014 a setembro de 2015, a
relação entre chuva e balneabilidade, considerando apenas a região da Ponta da Praia, em Santos,
foi considerável (Tabela 1). Os autores verificaram que em 100% dos casos onde o resultado da
amostra foi superior a 400 UFC/100mL - valor estipulado pela legislação como imprópria para
19
banho a partir de uma única amostra - houve uma precipitação de pelo menos 15 mm nas 48 horas
antecedentes, indicando assim uma grande influência da chuva, e consequentemente das descargas
da drenagem, na balneabilidade da praia estudada.
Tabela 1 – Relação entre balneabilidade e precipitações elevadas nas 24, 48 e 72 horas anteriores às
amostragens na Ponta da Praia em Santos, de janeiro de 2014 a setembro de 2015
Acumulado
24h (>10mm)
Média
Acumulado
48h (>15mm)
Média
Acumulado
72h (>20mm)
Média
>400
UFC/100mL
12 amostras
25,9
mm
15 amostras
45,6
mm
14 amostras
57,8
mm
(15/185
amostras)
80,0%
100%
93,3%
Imprópria
11 semanas
8,7 mm
13 semanas
18,5
mm
18 semanas
26,5
mm
(40/ 91
semanas)
27,5%
32,5%
45,0%
Fonte: Ruiz et al., 2015
As águas balneares de uma região podem se tornar impróprias por muitos fatores, como
derramamento de óleo ou presença de metais, por exemplo. Porém no presente trabalho será
discutida apenas a balneabilidade em relação a ocorrência de bactérias, com enfoque na
concentração de Enterococcus, que por sua alta resistência à salinidade é o principal indicador de
contaminação fecal em águas salobras, enquanto em águas doces utiliza-se a Escherichia coli como
principal indicador.
20
1.1 JUSTIFICATIVA
As praias de Santos e São Vicente se apresentam como impróprias em muitos momentos
(CETESB, 2014; 2015), e torna-se clara a necessidade de possíveis soluções de Engenharia para
esse problema. Assim o presente estudo visa correlacionar a influência das chuvas locais na
balneabilidade das praias e avaliar os aspectos e impactos ambientais da poluição difusa
proveniente dos canais de drenagem de forma a prover informações para direcionar esforços
futuros para ações de melhoria da qualidade balnear das praias da região.
1.2 HIPÓTESE
Diante do cenário atual de balneabilidade das praias, a poluição difusa que chega às Baías
de Santos e São Vicente através dos canais de drenagem é um dos principais fatores que
influenciam na qualidade dessas águas.
21
2 OBJETIVOS
2.1 OBJETIVOS GERAIS
O presente estudo visa correlacionar a influência das chuvas locais na balneabilidade das
praias e avaliar os impactos ambientais da poluição difusa proveniente dos canais de drenagem.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
-Avaliar o grau de contribuição das descargas de macrodrenagem urbana de Santos e São Vicente
na contaminação das praias locais.
-Avaliar os aspectos e impactos ambientais da poluição difusa na balneabilidade das praias de
Santos e São Vicente.
-Analisar e comparar as condições das praias localizadas na Baía de Santos e na Baía de São
Vicente antes e após eventos de altas precipitações.
22
3 ÁREA DE ESTUDO
3.1 CARACTERÍSTICAS GERAIS E ASPECTOS DEMOGRÁFICOS
As cidades de Santos e São Vicente (Figura 3) estão localizadas na porção central da Região
Metropolitana da Baixada Santista (RMBS), no litoral do estado de São Paulo. É uma área de
transição entre as águas salinas do Oceano Atlântico e as águas doces provindas dos rios que
deságuam no mar, formando um ambiente bastante dinâmico, principalmente em marés de sizígia,
nas quais as velocidades são mais intensas e apresentam maior variabilidade espacial, quando
comparadas com as marés de quadratura (SAMPAIO, 2010; ROVERSI et al., 2016).
Figura 3 – Área de estudo (à esquerda); Municípios de Santos (Acima) e São Vicente (Abaixo)
Fonte: Ribeiro, 2012; IBGE, 2016
Ambas as cidades estão localizadas no Sistema Estuarino de Santos – São Vicente (SESS),
um dos mais importantes estuários do Brasil do ponto de vista socioeconômico, principalmente
devido à presença do porto de Santos, o maior do País em tamanho e movimentação de cargas.
Destaca-se também por representar 31% de áreas remanescentes de florestas de mangues no Estado
de São Paulo (SAMPAIO et al. 2009; SCHMIEGELOW et al., 2008; SMA/CETESB, 1998;
HERZ, 1991 apud SAMPAIO, 2010).
23
A Baixada Santista é uma região que apresenta altas densidades demográficas,
principalmente por sua localização geográfica e fatores socioeconômicos. O processo de
urbanização na região, até meados de 1800, se restringia à cidade como uma expansão do Porto de
Santos. A partir de 1822, com a independência do Brasil e a abertura dos portos, esse cenário
começa a mudar e em 1845 registrou-se o primeiro grande embarque de café para países da Europa.
No século XX, com melhorias na estrutura portuária de Santos, implantação do polo petroquímico
de Cubatão e a construção de rodovias ligando a capital ao litoral, a ocupação nas cidades se
intensificou, acompanhada de intensas interferências no ambiente costeiro por despejo de resíduos
industriais e dejetos domésticos (ZÜNDT, 2006; SARTORETTO, 2014).
De acordo com a estimativa do IBGE (2015), as duas cidades somam atualmente 792.348
habitantes residentes, com uma população flutuante estimada em mais de 130.000 pessoas na alta
temporada – considerando apenas a população presente em domicílios de uso ocasional – como
pode ser observado na Figura 4 (CETESB, 2015). Ambas as cidades são subdivididas
territorialmente em duas áreas: insular e continental. A área continental de Santos é quase seis
vezes maior do que sua parte insular – 239,290 km² na área continental e 40,760 km² na área insular,
enquanto São Vicente possui 147,893 km², dos quais aproximadamente 16% são áreas
efetivamente urbanizadas (PÓLIS, 2013). Uma parcela da área continental destes municípios são
áreas de preservação ambiental, portanto sem nenhuma ocupação regular. Desta forma é possível
observar que a maior concentração populacional em Santos e São Vicente ocorre na área insular
(Figura 5), justamente onde estão situadas as praias da região.
Na Tabela 2 observa-se a taxa de crescimento das duas cidades entre 2000 e 2010, nela é
possível constatar que a população de Santos não apresenta crescimento significativo na década
enquanto São Vicente ainda apresenta uma taxa de crescimento próximo de 10%.
Tabela 2 – Crescimento populacional das cidades de Santos e São Vicente
Cidade População
2000 (hab.)
População
2010 (hab.)
População
estimada 2016
(hab.)
Crescimento
Populacional
(2000-2010)
Crescimento
Populacional
(2010-2016)
Santos 417.983 419.400 434.359 0,3% 0,4%
São
Vicente
303.551 332.445 357.989 9,5% 7,7%
Total 721.534 751.845 792.348 4,2% 5,4%
Fonte: IBGE, 2016
24
Figura 4 – População fixa e população flutuante para o ano de 2015. A população flutuante considera apenas a
população presente em domicílios de uso ocasional, não incluindo os demais turistas
Fonte: IBGE, 2015(fixa), Fundação Seade; Sabesp, 2014 (flutuante) apud Cetesb, 2015
Figura 5 – Densidade demográfica na região de estudo, segundo o censo demográfico do IBGE (2010) no recorte dos
setores censitários
Fonte: NPH, 2015
25
3.2 CARACTERÍSTICAS CLIMÁTICAS
A RMBS está localizada em uma região tropical e, de forma geral, com altos índices
pluviométricos, principalmente devido à proximidade da Serra do Mar, somada à influência de
frentes frias (RIBEIRO, 2012). De acordo com as Figuras 6 e 7, que representam as médias mensais
históricas de temperatura na cidade de Santos e precipitação nas cidades de Santos e São Vicente,
o mês com a maior média histórica de temperatura é o mês de fevereiro, que apresenta em média,
no mesmo período, 226,8 mm de precipitação. Sendo julho o mês com as menores temperaturas,
apresentando média de precipitação muito inferior, de 107,7 mm. Observa-se então que os períodos
mais chuvosos coincidem com os períodos de maiores temperaturas, ou seja, há um número maior
de banhistas em contato direto e prolongado com as águas costeiras, muitas vezes contaminadas
após eventos de chuva. Além disso, ainda há outro agravante, que é o aumento da população
flutuante na região – demonstrado na Figura 4, fator que implica não só em um consequente
aumento do número de banhistas, mas também maior pressão de carga poluidora que chega ao
sistema de drenagem pluvial e em eventos de chuva é levada diretamente às praias, contaminando
suas águas e colocando a saúde da população em risco. Os dados apresentados de temperatura e
precipitação para Santos foram obtidos através do CIIAGRO e são relativos ao período de 1996 a
2016, e os dados de precipitação disponíveis para São Vicente foram da estação de prefixo DAEE
E3-056 de 1938 a 2016.
Figura 6 – Médias mensais de temperatura média diária na cidade de Santos. Em barras temperaturas médias diárias
máximas e mínimas (1996-2016)
Fonte: CIIAGRO, 2016
26
Figura 7 - Médias mensais de chuva de Santos (CIIAGRO - 1996-2016) e
São Vicente (DAEE – E3-056 – 1938-2016)
Fonte: CIIAGRO, 2016; DAEE, 2016
3.3 HIDRODINÂMICA COSTEIRA E ESTUARINA
O conhecimento detalhado da dinâmica de circulação marítima costeira se mostra de grande
importância para a região, seja para o controle de poluição – como balneabilidade das praias e de
regiões estuarinas, seja para dimensionamento de estruturas marítimas, transporte de sedimentos e
nutrientes, seja por segurança da navegação – uma vez que o Porto de Santos recebe navios cada
vez maiores, ou ainda no intuito de prever eventos de ressacas e monitorar possíveis vazamentos
de óleo (HARARI, 1998; NPH, 2015). É importante ressaltar inclusive que o conhecimento da
circulação oceânica pode resultar para a navegação em otimização das respectivas escalas e
consequentemente em um crescimento econômico significativo.
A oscilação das marés é, em sua maior parte, consequência de forças gravitacionais. A Lua
é o corpo celeste que mais influencia nesse processo devido à sua proximidade da Terra, seguida
pelo Sol, por força de sua massa. Outros planetas e estrelas também influenciam as marés, porém
de forma muito menos significativa. As forças de atração da Lua e do Sol se somam em períodos
de Lua Cheia e Lua Nova, produzindo as marés de sizígia (ou de águas vivas), com preamares
27
muito altas e baixa-mares muito baixas, como observa-se na Figura 8. Já em períodos de quarto
crescente ou minguante da Lua, o Sol e a Lua formam um ângulo de 90 graus, gerando uma
resultante gravitacional menor quando comparada às marés de sizígia e produzindo as marés de
quadratura (ou de águas mortas), com baixas variações entre preamares e baixa-mares (MIGUENS,
1996).
Figura 8 – Marés de sízigia (de águas vivas) e quadratura (de águas mortas)
Fonte: Miguens, 1996
Outros efeitos ainda podem influenciar nas marés, como a circulação termohalina –
provocada diretamente pela radiação solar, e a circulação por efeito de ventos – provocada
indiretamente pela radiação solar, devido ao aquecimento desigual na atmosfera. Os movimentos
termohalinos predominam em regiões profundas, enquanto em regiões costeiras a influência do
vento nas marés é significativa (MIGUENS, 1996).
Na região em estudo, a maré dos canais estuarinos é irregular, de caráter misto e semidiurna,
com período de 12h 42 min. A amplitude média de sizígia é de 1,23 m e a de quadratura 0,24 m
(para o Porto de Santos). As frentes frias (frequentes na região, especialmente no inverno),
produzem alterações no nível médio da maré, que podem ultrapassar 0,5 m (HARARI et al., 1999
apud RIBEIRO, 2015).
28
A Figura 9 apresenta em forma de mapa resultados do modelo hidrodinâmico desenvolvido
por NPH (2015), indicando velocidade e direção das correntes para um determinado período de
tempo, através da plataforma AquaSafe® (LEITÃO, 2015).
Figura 9 – Espaço de trabalho configurado para apresentar resultados do modelo hidrodinâmico (AQUASAFE)
Fonte: NPH, 2015; Leitão, 2015
3.4 SISTEMA DE DRENAGEM
As cidades em estudo possuem sistema de macrodrenagem urbana composto por canais
abertos, porém, que funcionam de maneiras diferentes. Em São Vicente, toda a descarga de água
proveniente da drenagem deságua diretamente nas praias da baía, enquanto em Santos em 6 dos 7
canais numerados, há um sistema de comportas localizadas na orla e em regiões intermediárias que
regulam as descargas em função do regime de marés. Em períodos de ausência ou baixa
pluviosidade, as comportas da orla ficam permanente fechadas, sendo a água dessa drenagem
conduzida para a EPC através do interceptor oceânico controlado também por comportas operadas
pela SABESP. Entretanto, grandes precipitações implicam no fechamento desse fluxo para a EPC
e consequente abertura das comportas dos canais de drenagem e descarga das águas pluviais na
região das praias de Santos para proteger a cidade de alagamentos.
29
A implantação do sistema de saneamento por Saturnino de Brito no início do século 20 foi
de grande importância para a região, que apresentava extensas áreas inundáveis. Porém tal obra
não previu um processo tão intenso de urbanização que, aliado à falta de manutenção, resultou em
uma redução significativa em sua eficiência, resultando em problemas nas áreas de saneamento
ambiental e mobilidade urbana (PÓLIS, 2013). Na figura 10 é possível verificar o sistema de canais
projetado por Saturnino para Santos, bem como canais projetados posteriormente pela Prefeitura
Municipal de Santos.
Figura 10 – Sistema de canais de macrodrenagem pluvial urbana localizados na cidade de Santos
Fonte: PMS, 2014
3.5 SANEAMENTO BÁSICO
Segundo a Cetesb (2016), no que diz respeito aos aspectos de saneamento, a cidade de
Santos tem 98% de seu esgoto coletado – considerando apenas as áreas regulares e passíveis de
atendimento, cujo efluente é lançado no mar através do emissário submarino sem tratamento
primário, passando pela Estação de Pré-Condicionamento onde ocorre apenas a remoção de parte
30
dos sólidos e da areia (através de gradeamento, peneiramento e caixa de areia) e, ainda a
desinfecção com a cloração antes do lançamento no mar. A cidade de São Vicente, tem 71% de
coleta e 18% tratamento de esgoto através de duas ETEs (Estações de tratamento de esgoto),
localizadas nos bairros Humaitá e Samaritá.
Através da Tabela 3 é possível observar a porcentagem de atendimento de esgoto em todas
as cidades da RMBS e o ICTEM (Índice de Coleta e Tratabilidade de Esgotos da População Urbana
de Municípios), que leva em consideração aspectos em relação à coleta, afastamento e tratamento
de esgoto. Verifica-se que as cidades de Santos e São Vicente, embora possuam uma alta
porcentagem de coleta de esgoto, apresentam um ICTEM baixo quando comparado com outras
cidades da região. Ainda assim, é importante ressaltar que mesmo que a coleta de esgoto atenda
toda a população estabelecida regularmente, o esgoto gerado pela parcela da população situada em
áreas de ocupação irregular existente nas duas cidades pode continuar a comprometer a qualidade
das praias da região (CETESB, 2016).
Tabela 3 – Informações sobre coleta e tratamento de esgoto e o ICTEM (Índice que leva em consideração aspectos
em relação à coleta, afastamento e tratamento de esgoto) nos municípios da RMBS
Município
População IBGE (2015)
Atendimento (%)
ICTEM
Corpo Receptor
Total Urbana Coleta Tratamento
Bertioga 56.555 55.661 50% 99% 5,24 Rio Itapanhaú
Guarujá 311.23 311.168 62% 6% 1,59 Enseada/Est. de
Santos
Cubatão 127.006 127.006 60% 100% 6,36 Rio Cubatão
Santos 433.966 433.662 98% 0% 1,67 Baia de Santos e
Canal S. Jorge
São Vicente 355.542 354.866 71% 18% 2,13
Humaitá, R.
Mariana,
Samaritá, R.
Branco; Insular,
Est. de Santos
Praia Grande 299.261 299.261 70% 0% 1,25 Mar
Mongaguá 52.492 52.261 78% 100% 7,06 Mar e Rio
Aguapeú
Itanhaém 96.222 95.318 30% 100% 4,00
Rios Poço,
Itanhaém e
Curitiba
Peruíbe 65.226 64.495 74% 100% 7,23 Rio Preto
Sub-total 1.797.500 1.793.699 73% 15% - -
Fonte: Cetesb, 2016. Ano Base: 2015
31
Neste trabalho para efeito de análise do atendimento sanitário na região, todas as
classificações relativas ao nível de atendimento foram devidas à um cruzamento de dados entre
IBGE, plantas de esgotamento sanitário da concessionária de esgoto e imagens de satélite, de
maneira similar ao publicado no Relatório “Implantação de Sistema de Monitoramento e Previsão
da Qualidade da água por Meio de Modelagem Numérica Ambiental e Desenvolvimento de Base
de Dados na Bacia Hidrográfica do Estuário de Santos-São Vicente” (NPH, 2015), como observa-
se na Tabela 4.
Tabela 4 – Classificações relativas ao nível de atendimento sanitário
Situação Descrição
Rede Operando
Setor com rede de esgoto ligada a algum emissário submarino ou ETE (Estação de Tratamento de Esgoto);
Sem Tratamento
Setor sem rede de coleta e/ou tratamento de esgoto;
Submoradia
Setor classificado pelo IBGE como aglomerado subnormal e sem cobertura pela rede de esgoto, ou classificado com base no conhecimento local e imagens de satélite, além de não ter rede de coleta e/ou tratamento de esgoto;
Sem Informação
Setor sem informação referente ao esgotamento sanitário, segundo plantas de cobertura de esgoto, normalmente em áreas não urbanizadas.
Fonte: NPH, 2015
Portanto, a Figura 11 ilustra o resultado desse cruzamento de dados. Observa-se que na Ilha
de São Vicente predomina a classificação “Rede Operando”, mas é importante ressaltar que, devido
à dinâmica costeira da região, qualquer descarga contaminada pode atingir regiões relativamente
distantes ao seu ponto de origem, dentro do SESS. Neste sentido, apesar da RMBS possuir de forma
geral altos índices de coleta de esgoto, é importante destacar a presença de núcleos de habitações
irregulares nos munícipios da região, classificadas neste trabalho como submoradias e ainda áreas
urbanizadas sem rede operando, que por não receberem adequado atendimento através de rede
coletora de esgoto, pressionam negativamente a qualidade das águas no SESS podendo impactar a
balneabilidade das praias. Através da Tabela 5 é possível verificar o número de habitantes
conforme o nível de atendimento sanitário nos municípios da RMBS, segundo NPH (2015). É
importante ressaltar que 12,6% de toda a população da região está concentrada em habitações
irregulares, classificadas neste estudo como submoradias.
32
Figura 11 – Condições sanitárias no SESS utilizando como base o recorte espacial dos setores censitários
Fonte: NPH, 2015
Tabela 5 – Número de habitantes por nível de atendimento sanitário nos municípios da RMBS
Município
Rede
Operando
Sem
Tratamento Submoradia
Sem
Informação TOTAL
Hab. % Hab. % Hab. % Hab. % Hab.
Santos 388.192 92,6 5.249 1,3 18.164 4,5 7.095 1,7 419.400
São Vicente 235.789 70,9 44.957 13,5 44.659 13,4 7.040 2,1 332.445
Guarujá 178.066 60,5 51.530 17,7 56.426 19,4 4.730 1,6 290.752
Cubatão 53.173 44,8 14.418 12,1 49.134 41,4 1.995 1,7 118.720
Praia
Grande 106.852 40,8 142.884 54,5 10.443 4,0 1.872 0,7 262.051
TOTAL 959.986 67,4 259.038 18,2 179.526 12,6 22.732 1,6 1.423.368
Fonte: Adaptado de NPH, 2015
Desta maneira, através da Figura 12, observa-se que desde 1999 a CETESB aponta os
lançamentos de água de drenagem como fontes de poluição associadas ao saneamento básico, ou
seja, contaminadas por esgotos domésticos e que se apresentam ao longo de toda a região do SESS,
prejudicando as condições das águas estuarinas e costeiras e consequentemente suas praias.
33
Figura 12 – Localização das fontes de poluição associadas ao saneamento básico na Baixada Santista em 1999. Em
laranja as fontes associadas a drenagem
Fonte: Cetesb, 2001
3.6 BALNEABILIDADE
Em relação à classificação anual da balneabilidade para as praias, a Tabela 6 e 7
demonstram quais os critérios adotados segundo a CETESB e a OMS, respectivamente, enquanto
a Figura 13 ilustra a classificação de todas as praias localizadas na região de estudo nos últimos 10
anos, segundo a CETESB.
Os resultados da classificação da CETESB dos últimos dez anos (Figura 13) demonstram
que algumas praias de São Vicente como Milionários, Gonzaguinha e Prainha foram classificadas
anualmente como de péssima qualidade durante todo o período. Enquanto que em Santos as praias
com as piores classificações foram Ponta da Praia e José Menino – R. Olavo Bilac. Por outro lado,
a praia com melhor qualidade no período foi a praia da Ilha Porchat localizada em São Vicente,
entretanto, em alguns anos sua classificação também foi considerada ruim.
34
Tabela 6 – Especificações da Classificação Anual para as praias com amostragem mensal
ÓTIMA Concentração de Enterococcus até 25 em pelo menos 80% do ano
BOA Concentração de Enterococcus superior a 100 em até 20% do ano
REGULAR Concentração de Enterococcus superior a 100 entre 20% e 30% do ano
RUIM Concentração de Enterococcus superior a 100 entre 30% e 50% do ano
PÉSSIMA Concentração de Enterococcus superior a 100 em mais de 50% do ano
Fonte: Cetesb, 2016
Tabela 7 – Critérios de classificação das praias segundo a OMS
Classe Percentil 95 Enterococcus UFC/100mL
A – Muito Boa ≤40
B – Boa De 41 a 200
C – Regular De 201 a 500
D – Ruim >500
Fonte: Adaptado de WHO, 2013
Município
Praia
Ano
06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
Santos
Ponta da Praia
Aparecida
Embaré
Boqueirão
Gonzaga
José Menino – R. Olavo Bilac
José Menino – R. Fred Ozanan
São Vicente
Praia da Divisa
Itararé – Posto 2
Praia da Ilha Porchat
Milionários
Gonzaguinha
Prainha (Av. Santino Brito)
Figura 13 – Classificação anual das praias de Santos e São Vicente nos últimos 10 anos (amarelo – regular, laranja –
ruim, vermelho – péssima, branco – sem dados)
Fonte: Adaptado de Cetesb, 2016
35
Considerando também os critérios de classificação da OMS nos últimos anos, a
classificação geral das praias em Santos foi Regular e em São Vicente 50% das praias foram
classificadas na categoria Ruim, 33% na Regular e 17% como Boa.
Analisando o ano de 2015 (Figura 14), verifica-se que 86% das praias localizadas na cidade
de Santos foram classificadas como péssimas e 14% (Aparecida) foram classificadas como ruins.
Ainda de acordo com a Figura 14 observando a situação de cada praia em Santos, verifica-se que
elas permaneceram próprias para banho apenas entre 35% e 60% do ano de 2015.
Figura 14 – Porcentagem de tempo em situação Própria ou Imprópria em Santos em 2015, por praia
Fonte: Cetesb, 2016. Ano base: 2015
No mesmo ano na cidade de São Vicente, 4 das 6 praias foram classificadas como péssimas
(Praia da Divisa, Milionários, Gonzaguinha e Prainha) e 2 foram classificadas como ruins (Itararé
e Praia da Ilha Porchat), como observado na Figura 15.
Figura 15 – Porcentagem de tempo em situação Própria ou Imprópria em São Vicente em 2015, por praia
Fonte: Cetesb, 2016. Ano base: 2015
36
No caso das praias de Santos e sua provável contaminação oriunda dos canais de drenagem
às praias, segundo Coelho (2013), os canais de drenagem de Santos possuem elevadas
concentrações de bactérias de origem fecal, contudo, apresentam maiores concentrações de
contaminantes em períodos de baixa pluviosidade, fato que pode estar relacionado a uma possível
diluição dessas águas em eventos de alta pluviosidade. Os resultados obtidos pelo autor estão
representados na Figura 16 e indicam a presença de ligações clandestinas de esgoto, que podem
afetar de forma significativa a qualidade ambiental das praias de Santos. Desta forma, os valores
apresentados a seguir representam a média ± desvio padrão para cada canal analisado, quando
comparados em períodos de alta e baixa pluviosidade (AP versus BP) e a linha tracejada significa
o valor máximo estabelecido pela resolução CONAMA 274/00 para classificação como própria
para banho, sendo a linha tracejada vermelha referência de 0,2x104 UFC/100mL para E.coli e
0,25x104 UFC/100mL para Coliformes totais.
Figura 16 – Resultados das análises de E.coli e Coliformes Termotolerantes (eixo y na escala 104)
Fonte: Coelho, 2013
Portanto, a partir dos resultados obtidos das análises microbiológicas apresentado por
Coelho (2013), observa-se que a presença de contaminação de origem fecal em todos os canais de
Santos consequentemente o classifica como potencial fonte de contaminação das praias em eventos
de abertura de comportas.
37
4 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
4.1 CENÁRIO MUNDIAL DA BALNEABILIDADE
Em 2008, no documento “Water Quality: Development of an index to assess country
performance” (UNEP, 2008) classificou os países adotando-se como parâmetro a avaliação de
qualidade da água (Water Quality Index). Na Tabela 8 estão alguns dos países citados nesse estudo
em suas respectivas colocações no ranking em 2008.
Tabela 8 – Water Quality Index - Classificação dos principais países em estudo
País Colocação
Nova Zelândia 1º
Finlândia 2º
Lituânia 3º
Letônia 4º
Eslovênia 5º
Suécia 6º
Canadá 12º
Austrália 30º
Brasil 31º
Estados Unidos 36º
Fonte: Adaptado de EPI, 2008
Segundo a UNEP, em seu relatório Global Metrics for the Environment (2016), 23% dos
países e mais de 80% das águas residuais de todo o planeta não recebem qualquer tipo de tratamento
antes de serem lançadas de volta ao meio ambiente, fato que implica em altos níveis de poluição,
eutrofização das massas de água, altas taxas de coliformes e baixa concentração de oxigênio,
causando a morte de muitos animais marinhos.
No presente estudo foram avaliados os critérios relacionados a balneabilidade em alguns
países e na União Europeia, além de recomendações preconizadas pela OMS (WHO, 2003).
38
4.1.1 Organização Mundial da Saúde
De acordo com as Recomendações da OMS (WHO, 2003), estão como critérios de
avaliação os valores de percentil 95 e inspeção sanitária, com um período de monitoramento de 5
anos e 100 amostras. Além disso, o resultado da Inspeção Sanitária faz parte do processo de
avaliação e classificação de balneabilidade. O fluxograma apresentado na Figura 17 ilustra o
cenário ideal, de forma a evitar qualquer tipo de doença relacionada ao contato primário com a
água. Vale lembrar que, por serem recomendações, nenhum país tem a obrigatoriedade de adotá-
las como diretrizes.
Figura 17 – Fluxograma para avaliação da qualidade das praias de acordo com as recomendações da OMS
Fonte: WHO, 2003
4.1.2 União Europeia
A União Europeia tem como diretriz a E.U. Directive 2006/7/EC (ANON, 2006). Seus
critérios de avaliação são valores de percentil 90 e 95, com período de monitoramento de 4
temporadas (Bathing season). Nos países da União Europeia, a prática da inspeção sanitária é
39
inserida no plano de monitoramento e define os pontos de amostragem. O plano de monitoramento
consiste em:
- Identificar as praias de banho;
- Traçar o perfil sanitário;
- Estabelecer calendário de monitoramento;
- Definição do ponto de monitoramento onde houver maior densidade de usuários ou
maior risco de poluição.
O número de águas balneares em regiões costeiras com boa classificação vem aumentando
na EU desde 1991 (Figura 18). Em 2014, 96,8% dessas águas foram classificadas como
“suficientes” ou “excelentes”. São monitorados 28 países, totalizando 21.255 águas balneares
costeiras e interiores.
Figura 18 – Porcentagem de águas balneares costeiras na EU por classificação
Fonte: EEA, 2015. Ano Base: 2014
Segundo a EEA (2014), em 3 países (Chipre, Luxemburgo e Malta) 100% das águas
balneares foram classificadas como “excelentes”. Na Figura 18 observa-se que a porcentagem de
águas balneares de boa qualidade aumentou nos últimos 15 anos, decaindo significativamente
apenas entre 1994 e 1995 e entre 2009 e 2010, apresentando regularidade ao longo desse período.
40
Em 2015, 96,1% das águas balneares costeiras e interiores localizadas na EU, estiveram
dentro dos valores mínimos aceitáveis de qualidade da água, sendo 11,7% classificadas como
“suficientes” e 84,4% classificadas como “excelentes” (Figura 19).
Figura 19 – Qualidade de águas balneares na EU de 2011 a 2015
Fonte: EEA, 2016. Ano Base: 2015
4.1.3 Estados Unidos
Nos Estados Unidos, a diretriz para os critérios de balneabilidade é dada pela USEPA
Ambient Water Quality Criteria (USEPA, 1986) e a avaliação é feita através de média geométrica,
com períodos de monitoramento de 30 dias e um número mínimo de 5 amostras, sendo a
concentração limite de indicadores fecais específica para cada local e calculada através de
densidades máximas individuais com:
- Desvio padrão logarítmico da série de dados microbiológicos;
- Fator do grau de uso do corpo hídrico avaliado.
Segundo relatório publicado em 2013 pelo Conselho de Defesa dos Recursos Naturais
(NRDC) do governo dos Estados Unidos sobre a qualidade das águas em 2012, ocorreram poucas
melhoras de balneabilidade das praias do país em relação ao ano anterior. Os dados indicam que
somente 1% da poluição registrada em praias diminuiu com relação ao ano anterior que teve 23.000
praias impróprias e segundo o relatório isso ocorreu por causa do menor índice de chuvas. O
relatório ainda destaca a necessidade de filtros, sumidouros e outros sistemas para evitar que as
tubulações pluviais irregulares e esgoto afetem as áreas balneares causando doenças na população
41
e prejudiquem a qualidade da água nos oceanos e aponta a flexibilização dos indicadores e uma
ação menos restritiva de combate as fontes de contaminação pela EPA como responsáveis.
4.1.4 Canadá
O Ministério da Saúde, através do documento Guidelines for Canadian Recreational Water
Quality (2012), determina as diretrizes de qualidade da água no País, sendo a avaliação feita através
de média geométrica, com um número mínimo de 5 amostras e com frequências de coletas
apropriadas para cada diferente local ou região.
4.1.5 Brasil
No Brasil a diretriz é fornecida pela resolução CONAMA nº 274/2000, com critério de
avaliação percentual e período de monitoramento de 5 semanas, com 1 amostra/semana, sendo
estipulados valores fixos de concentração de indicadores fecais, sendo estes:
- Enterococcus: Caracteriza-se pela alta tolerância às condições adversas de
crescimento. A maioria das espécies de Enterococcus são de origem fecal humana,
embora possam ser isolados de fezes de animais. Este indicador aplica-se somente
à águas marinhas;
- Escherichia coli: Abundante em fezes humanas e de animais, sendo encontrada em
esgotos, efluentes, águas naturais e solos que tenham recebido contaminação fecal
recente;
- Coliformes fecais: Podem ser encontrados em fezes humanas e de animais, solos,
plantas ou quaisquer efluentes que contenham matéria orgânica.
Considerando como indicador a bactéria Enterococcus, a praia é dada como imprópria
quando a concentração de Enterococcus da última amostra realizada for superior a 400
UFC/100mL ou a média da concentração das últimas 5 amostras for superior a 100 UFC/100mL.
Ao fazer uma breve comparação, nota-se que os critérios para avaliação da balneabilidade
no Brasil são menos flexíveis e relativamente mais simples e momentâneos por depender de uma
única variável, enquanto que nos Estados Unidos esse limite varia para cada local e em países da
42
União Europeia há um plano mais complexo e mais preciso de monitoramento bem como a adoção
de políticas de gestão e metas para melhoria da qualidade balnear das praias.
4.2 FONTES DE POLUIÇÃO
A qualidade das águas balneares é comprometida uma vez que possa representar algum
risco aos banhistas, seja por excesso substâncias tóxicas (derramamento de óleo), alta concentração
de metais pesados ou bactérias, como as de origem fecal. São muitos os fatores que influenciam na
balneabilidade de uma praia, dos quais destacam-se a fisiografia da praia, suas condições de maré,
a ocorrência de chuvas na região e a existência de córregos afluindo ao mar.
Além disso, as fontes de poluição podem ter diferentes características, sendo usualmente
classificadas segundo sua origem, podendo ser de origem pontual ou difusa (Figura 20).
Figura 20 – Fontes tópicas (pontuais) e fontes difusas de poluição
Fonte: Lopes, 2012
43
A poluição por fonte pontual gera impactos concentrados sobre o meio, sendo assim de fácil
controle. As Estações de tratamento de esgoto (ETEs), emissários submarinos e um possível
vazamento de óleo são exemplos de cargas pontuais.
A poluição difusa provém de diversas fontes – como lixo acumulado nas ruas e resíduos,
orgânicos ou não – e atinge grandes áreas, dificultando os controles de quantidade e qualidade
dessa carga. Normalmente está relacionada com as enxurradas e a consequente lavagem das
cidades, gerando um grande impacto ambiental, principalmente em regiões urbanas com alta
densidade populacional (PRODANOFF, 2005).
O relatório “Inventário Nacional de Qualidade da Água” entregue em 1995 ao Congresso
Americano, afirmou que 30% dos casos identificados de impactos na qualidade da água são
atribuídos às descargas de enxurradas ou de fontes distribuídas (EPA, 1995).
Além das fontes de poluição conhecidas, a Baixada Santista possui um forte agravante, que
é o elevado número de submoradias, o que implica em descargas de esgoto diretamente na região
do Estuário. Através de imagens de satélite foi possível identificar crescimento nas áreas de
submoradias na região entre 2003 e 2015. Através destas imagens é possível observar o
crescimento ocupacional em algumas das submoradias localizadas na região da Baixada Santista
(Figuras 21 a 23).
Figura 21 – Crescimento ocupacional de submoradias localizadas no bairro São Manoel, em Santos
Fonte: NPH, 2016
44
Figura 22 – Crescimento ocupacional de submoradias localizadas na Vila dos Pescadores, em Cubatão
Fonte: NPH, 2016
Figura 23 – Crescimento ocupacional de submoradias localizadas na Vila Esperança, em Cubatão
Fonte: NPH, 2016
45
5 METODOLOGIA
O presente estudo foi realizado em duas partes: Análise dos dados ambientais e modelagem
numérica da qualidade da água na área de estudo. A primeira consiste em uma análise comparativa
percentual da relação entre precipitação e balneabilidade das praias em estudo, enquanto a segunda
tem como objetivo quantificar a influência das descargas de drenagem na balneabilidade das praias,
através de modelagem numérica.
5.1 ANÁLISE PERCENTUAL COMPARATIVA
Para a análise comparativa da relação entre precipitação e balneabilidade, foram
considerados, através da plataforma AquaSafe® (LEITÃO et al., 2015) dados de concentração de
Enterococcus coletados semanalmente pela Companhia Ambiental do Estado de São Paulo
(CETESB, 2014; 2015) em 13 pontos localizados nas praias de Santos e São Vicente (Tabela 9).
Para os 7 pontos localizados nas praias de Santos foram também integrados dados da PMS,
aumentando a quantidade total de coletas e consequentemente o nível de precisão da balneabilidade
em relação às praias de São Vicente. Também foram considerados dados de chuva oriundos de dois
pluviômetros do CEMADEN, ambos localizados dentro da área de estudo e próximo às praias: um
localizado na Ponta da Praia e outro no Itararé (Tabela 10). O período de estudo foi de janeiro de
2014 a dezembro de 2015, totalizando dois anos e o equivalente a 104 semanas. A Figura 24 ilustra
todos os pontos considerados no presente estudo.
Através do software MATLAB® foi realizada uma análise percentual comparativa de
frequência de ocorrência das concentrações de Enterococcus superiores a 400 UFC/100mL, valor
estipulado pela legislação como imprópria para banho a partir de uma única amostra, bem como a
frequência de ocorrência da balneabilidade imprópria (quando a média das 5 últimas amostragens
é superior a 100 UFC/100mL), ambas, com a precipitação acumulada nas 24, 48 e 72 horas
anteriores as amostragens.
É importante destacar que foram utilizados dados de chuva de um pluviômetro próximo,
localizado no bairro Ponta da Praia, para 4 dos 13 pontos de coleta – Ponta da Praia, Aparecida,
46
Embaré e Boqueirão– e o pluviômetro localizado no Itararé, próximo da divisa de Santos com São
Vicemte para os pontos restantes – Gonzaga, José Menino (R. Olavo Bilac), José Menino (R. Fred
Ozanan), Divisa, Itararé, Ilha Porchat, Milionários, Gonzaguinha e Prainha.
Figura 24 – Esquematização dos canais de drenagem de Santos e localização dos pontos de coleta CETESB e
pluviômetros do CEMADEN
Fonte: Cetesb; Cemaden, 2015. Elaborado pelo autor
Tabela 9 – Localização geográfica dos pontos de coleta de balneabilidade CETESB
Local
Latitude
Longitude
Ponta da Praia 23°59'10.43"S 46°18'32.19"O
Aparecida 23°58'51.54"S 46°18'46.29"O
Embaré 23°58'34.68"S 46°19'08.31"O
Boqueirão 23°58'21.13"S 46°19'32.20"O
Gonzaga 23°58'12.61"S 46°19'58.44"O
José Menino (R. Olavo
Bilac)
23°58'07.41"S 46°20'54.29"O
José Menino (R. Frederico
Ozanan)
23°58'07.71"S 46°20'32.31"O
Praia da Divisa 23°58'09.30"S 46°21'27.39"O
Itararé (Posto 2) 23°58'15.96"S 46°21'56.30"O
Praia da Ilha Porchat 23°58'24.32"S 46°22'09.74"O
Milionários 23°58'26.09"S 46°22'20.26"O
Gonzaguinha 23°58'09.78"S 46°22'52.50"O
Prainha (Av. Santino
Brito) 23°58'42.00"S 46°23'07.78"O
Fonte: Cetesb, 2016
47
Tabela 10 – Localização geográfica dos pluviômetros automáticos CEMADEN
Local Latitude Longitude
Ponta da Praia 23°58'51.60"S 46°18'00.00"O
Itararé 23°57'54.00"S 46°21'46.80"O Fonte: Cemaden, 2015
5.2 MODELAGEM NUMÉRICA
Utilizando o sistema de modelos MOHID, desenvolvido pelo Instituto Superior Técnico de
Lisboa de Portugal (IST), foi adotado um modelo numérico para simular a hidrodinâmica e
qualidade da água a fim de avaliar a capacidade de dispersão, diluição e decaimento de
Enterococcus, principalmente após eventos de chuva. O modelo numérico utilizado para esta
finalidade foi implementado pela equipe de professores do Núcleo de Pesquisas Hidrodinâmicas
da Universidade Santa Cecília, que coordenam um projeto mais amplo que têm o objetivo de
previsão de qualidade da água em toda a região. Neste projeto já foi feita a calibração e validação
do modelo numérico a ser utilizado no presente trabalho (NPH, 2015).
O modelo numérico oceanográfico utilizado foi calibrado e validado pelos pesquisadores
do NPH (NPH, 2015) e o período simulado foi de seis dias, durante uma maré de sizígia ou de
águas vivas. Como o objetivo principal deste estudo é analisar e comparar a influência da poluição
difusa na balneabilidade das praias de Santos e São Vicente, não se observou a necessidade da
simulação de um ciclo completo de maré. Foram analisados dois cenários principais: o primeiro
contendo a simulação das áreas descobertas pela rede de esgoto e das submoradias presentes na
região; o segundo contendo uma simulação da descarga dos canais de drenagem, além das áreas
descobertas pela rede de esgoto e das submoradias, avaliando-se assim a influência da descarga
proveniente dos canais de drenagem em determinado período do ano. Cada um desses dois cenários
foi subdividido em três cenários secundários, que variaram em função da taxa de decaimento
bacteriano, conhecida como T90.
T90 é um parâmetro que representa o tempo necessário, em horas, para o desaparecimento
de 90% de uma população de bactérias em determinado ambiente. Na ausência de estudos de
decaimentos em regiões tropicais, o T90 para o indicador de contaminação fecal (Enterococcus) foi
imposto no modelo numérico com base no trabalho de Pommepuy (2005 apud ISPRA, 2010), no
48
qual foram obtidos valores de T90 de 15 horas (céu claro) e 70 horas (céu nublado). Ainda, com
intuito de representar a variação horária do T90, considerando os efeitos da incidência dos raios
ultravioletas ao longo do dia, foi utilizado o trabalho apresentado por da Wallis
(1977 apud ISPRA, 2010), entretanto o autor apresentou valores para coliformes fecais. Nesse
sentido foi imposta essa variação horária para obtenção dos valores de T90 para Enterococcus,
porém com valores entre 15h e 70h, conforme apresentado na Tabela 11.
Tabela 11 – Variação horária de T90 da bactéria Enterococcus
Hora T90 (h)
00:00 61,25
01:00 70,00
02:00 70,00
03:00 70,00
04:00 70,00
05:00 70,00
06:00 39,36
07:00 23,32
08:00 18,36
09:00 16,31
10:00 15,29
11:00 15,00
12:00 15,29
13:00 15,88
14:00 16,46
15:00 17,33
16:00 18,36
17:00 19,38
18:00 21,42
19:00 24,05
20:00 27,69
21:00 32,07
22:00 40,82
23:00 51,03
49
É importante destacar que este estudo em referência foi realizado na Europa, em uma
latitude superior à latitude da região em estudo e, portanto, em regiões com menor incidência da
radiação solar. Estudos relativos à taxa de decaimento bacteriano no Brasil e principalmente na
região Sudeste são necessários para a obtenção de resultados de simulações numéricas ambientais
mais fidedignos. Os cenários adotados estão ilustrados na Figura 25, na qual é possível observar a
variação do T90 em função da radiação solar.
Figura 25 – Variações de T90 da bactéria Enterococcus e cenários simulados
Todos os cenários simulados e analisados podem ser observados na Tabela 12.
Tabela 12 – Cenários simulados e analisados no presente estudo
Cenários de
Descargas de drenagem
Cenários
T90 Descargas de drenagem T90
1
a Não Variação horária
b Não Fixo em 70 horas
c Não Fixo em 15 horas
2
a Sim Variação horária
b Sim Fixo em 70 horas
c Sim Fixo em 15 horas
50
5.2.1 Sistema de modelos MOHID
O sistema de modelos MOHID evoluiu para o atual MOHID Water Modeling System, que
conta com 40 módulos, 150 mil linhas de programação em ANSI Fortran 95 e possui três programas
principais:
- MOHID Water: Simulação de processos em corpos d’água;
- MOHID Land: Modelagem em bacias hidrográficas;
- MOHID Soil: Estudo dos processos em meios porosos.
Neste trabalho está sendo aplicado o programa MOHID Water, com o objetivo final de
simular a circulação hidrodinâmica na região, bem como a dispersão e transporte das cargas de
esgoto, de forma a identificar as regiões mais contaminadas, principalmente em eventos de chuvas.
5.2.2 Grade numérica e batimetria
A grade e batimetria adotadas (Figura 26) derivam de um projeto que têm como finalidade
a previsão de balneabilidade das águas estuarinas e das praias da região (NPH, 2015). São 4 níveis
de grades:
- Level 1: Região costeira da Baixada Santista – 2 km;
- Level 2: Região costeira da Baixada Santista – 2 km;
- Level 3: Região costeira adjacente ao Estuário de Santos – 400 m;
- Level 4: Estuário de Santos – 80 m.
Esta técnica é denominada downscaling e têm como objetivo transferir informações de
modelos de larga escala – e menos refinados – para modelos de pequena escala, tal qual a circulação
é simulada considerando não só os efeitos locais, mas também efeitos meteorológicos, por
exemplo. Segundo Ribeiro (2012), o modelo 2D na vertical apresenta maior eficiência em termos
de tempo de cálculo quando comparado ao modelo 3D. Além disso, a aplicação de um modelo 3D
possivelmente não resultaria em diferenças significativas quando comparado ao modelo 2D para
este estudo.
Os dados de batimetria foram obtidos através da digitalização das Cartas Náuticas de Nos
1701 e 1711, da DHN e de informações provenientes do banco de dados do NPH. Na região dos
manguezais foi realizado um levantamento das áreas cobertas por esse ecossistema (SAMPAIO et
51
al., 2009), sendo os dados interpolados entre o limite dos manguezais e a margem dos canais ou
rios.
Figura 26 – Grades numéricas utilizadas (à esquerda) e respectivas batimetrias interpoladas nas grades numéricas (à
direita), a escala de cores representa a profundidade em metros
Fonte: Ribeiro et al., 2015
5.2.3 Condições iniciais e de fronteira
A grade Level 1 é forçada por uma composição da maré astronômica (obtida através de
resultados do modelo global de maré FES 2012), a segunda grade, Level 2, é forçada com os
resultados da grade Level 1 somados aos resultados de correntes e maré meteorológica (obtidos do
modelo global oceânico do CMEMS). O funcionamento do modelo, bem como as dimensões de
cada grade, é ilustrado na Figura 27.
52
Figura 27 – Sistema de downscaling para simulação da circulação hidrodinâmica na região em estudo
Fonte: NPH, 2015
5.2.4 Descargas consideradas
Foram implementadas no modelo vazões e concentrações de todas as descargas
consideradas importantes para o estudo, a fim de obter resultados próximos de dados reais.
Um estudo recente (ROVERSI, ROSMAN & HARARI, 2016) apresentou uma análise dos
corpos hídricos afluentes ao Sistema Estuarino de Santos – São Vicente, ilustrando por exemplo
que as águas do Rio Cubatão alcançam a Baía de Santos preferencialmente pela embocadura do
Estuário de São Vicente, diferentemente do Rio Quilombo, cujas águas seguem preferencialmente
pelo Canal do Porto. No presente trabalho as descargas no modelo hidrodinâmico foram
simplificadas e representadas por um único ponto próximo à foz de cada rio, e as vazões utilizadas
foram obtidas por meio de médias históricas, com variações mensais e sazonais.
As cidades de Santos e São Vicente possuem, respectivamente, 8 e 9 cursos d’água
monitorados afluentes às praias, dos quais nenhum atendeu ao padrão de qualidade segundo norma
53
da Cetesb de 2013 (600 UFC E.coli/100mL) no ano de 2015. A partir dos dados obtidos através
desse monitoramento e da correlação entre E.coli e Enterococcus foi estimada a concentração de
Enterococcus.
As descargas das submoradias a serem consideradas foram implementadas em cargas
pontuais e estimadas de acordo com o estudo realizado pelo Núcleo de Pesquisas Hidrodinâmicas
da Unisanta (NPH, 2015). Esse processo envolveu o cruzamento de mapas georeferenciados
através da plataforma ArcGIS contendo dados do IBGE e a cobertura da rede de esgoto, bem como
áreas delimitadas das sub-bacias e da rede de drenagem que fazem parte da base de dados do
Comitê de Bacias Hidrográficas das Baixada Santista. Além de todo esse material, imagens de
satélite e o conhecimento local da equipe do NPH também foram recursos utilizados para esta
atividade, bem como, dados fornecidos de vazão horária e de concentração de E.coli do esgoto
tratado pela Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo (SABESP), para a
caracterização das Estações de Tratamento de Esgoto e de Pré-Condicionamento. Foi simulado um
evento de precipitação de duas horas, incluindo abertura das comportas localizadas na orla de
Santos. As vazões provenientes dos canais de drenagem foram estimadas segundo Gimiliani et al.
(2016).
Todas as descargas consideradas na modelagem numérica ambiental estão ilustradas na
Figura 28.
Figura 28 – Localização de todas as descargas consideradas na modelagem numérica ambiental
Fonte: NPH, 2015
54
6 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os resultados obtidos através da análise percentual comparativa e da modelagem numérica
de qualidade da água foram concordantes. Ambos apresentaram uma influência considerável das
descargas de drenagem na Baía de Santos, enquanto na Baía de São Vicente tanto as descargas em
período seco quanto as descargas de drenagem em períodos chuvosos afetam a qualidade da água.
6.1 ANÁLISE PERCENTUAL COMPARATIVA
Foram consideradas nesta análise precipitações em horas anteriores às amostras com
concentrações superiores à 400 UFC/100mL e anteriores às amostras consideradas impróprias. Os
resultados desta análise comparativa para cada uma das praias estão ilustrados nas tabelas a seguir
(Tabelas 13 a 25).
A partir dos resultados obtidos para cada praia foi possível fazer uma comparação entre as
praias localizadas na Baía de Santos e as praias localizadas na Baía de São Vicente, sendo que a
última de acordo com os trabalhos anteriores possui uma taxa de renovação das águas menor
quando comparada à Baía de Santos. Também foi feita uma análise comparativa do número de
amostras referentes a datas em que cada praia foi considerada própria ou imprópria e a concentração
de Enterococcus (Tabela 26).
Na Ponta da Praia (Tabela 13) há uma forte relação entre altas concentrações de
Enterococcus e altos valores de precipitação, principalmente quando se considera a chuva nas 48
horas anteriores às amostras, resultado semelhante ao de um estudo recente deste autor (RUIZ
2015). Enquanto que as amostras dadas como impróprias não apresentam uma relação expressiva
com os valores de precipitação nas horas anteriores à coleta.
55
Tabela 13 – Relação entre chuva e balneabilidade na Ponta da Praia em Santos no período de 2014-2015
Ponta da Praia
Acumulado 24h
(>10mm)
Acumulado 48h
(>15mm)
Acumulado 72h
(>20mm)
>400
UFC/100mL
21 amostras
25 amostras
24 amostras
(30/290
amostras)
70,0%
83,3%
80,0%
Imprópria
16 semanas
16 semanas
21 semanas
(49/ 104
semanas)
32,7%
32,7%
42,9%
Na tabela 14, verifica-se que a praia da Aparecida apresenta resultados semelhantes à Ponta
da Praia, apresentando forte relação entre as amostras com concentrações superiores a 400
UFC/100mL e altos valores de precipitação e baixa relação quando consideradas todas as amostras
dadas como impróprias. A praia do Embaré também se caracteriza por apresentar uma forte relação
entre altos valores pluviométricos e altas concentrações bacterianas (Tabela 15).
Tabela 14 – Relação entre chuva e balneabilidade na praia da Aparecida em Santos no período de 2014-2015
Aparecida
Acumulado 24h
(>10mm)
Acumulado 48h
(>15mm)
Acumulado 72h
(>20mm)
>400
UFC/100mL
18 amostras
20 amostras
19 amostras
(23/290
amostras)
78,3%
87%
82,6%
Imprópria
15 semanas
15 semanas
19 semanas
(41/104 semanas)
36,6%
36,6%
46,3%
56
Tabela 15 – Relação entre chuva e balneabilidade na praia do Embaré em Santos no período de 2014-2015
Embaré
Acumulado 24h
(>10mm)
Acumulado 48h
(>15mm)
Acumulado 72h
(>20mm)
>400
UFC/100mL
18 amostras
22 amostras
21 amostras
(28/290
amostras)
69,2%
84,6%
80,8%
Imprópria
20 semanas
19 semanas
22 semanas
(48/104 semanas)
41,7%
39,6%
45,8%
É possível observar que a maior relação se apresenta no acumulado das 48 horas anteriores
à coleta para as três praias (Ponta da Praia, Aparecida e Embaré).
As praias do Boqueirão e do Gonzaga, por sua vez, apresentaram a maior relação nas 72
horas anteriores à coleta (Tabelas 16 e 17). Na primeira, 26 das 28 amostras apresentam uma
precipitação de pelo menos 20 mm nas 72 horas antecedentes à coleta, enquanto na segunda, foram
33 em 38 amostras.
Tabela 16 – Relação entre chuva e balneabilidade na praia do Boqueirão em Santos no período de 2014-2015
Boqueirão
Acumulado 24h
(>10mm)
Acumulado 48h
(>15mm)
Acumulado 72h
(>20mm)
>400
UFC/100mL
21 amostras
25 amostras
26 amostras
(28/290
amostras)
75,0%
89,3%
92,9%
Imprópria
19 semanas
19 semanas
23 semanas
(46/104 semanas)
41,3%
41,3%
50,0%
57
Tabela 17 – Relação entre chuva e balneabilidade na praia do Gonzaga em Santos no período de 2014-2015
Gonzaga
Acumulado 24h
(>10mm)
Acumulado 48h
(>15mm)
Acumulado 72h
(>20mm)
>400
UFC/100mL
30 amostras
31 amostras
33 amostras
(38/290
amostras)
78,9%
81,6%
86,8%
Imprópria
19 semanas
24 semanas
32 semanas
(50/ 104
semanas)
38%
48%
64%
As duas praias localizadas no José Menino (Tabelas 18 e 19) também apresentam forte
relação, acima de 70% e 80% respectivamente, nas 24, 48 e 72 horas antecedentes à coleta.
Tabela 18 – Relação entre chuva e balneabilidade na praia do José Menino (R. Olavo Bilac) em Santos no período de
2014-2015
José Menino (R. Olavo
Bilac)
Acumulado 24h
(>10mm)
Acumulado 48h
(>15mm)
Acumulado 72h
(>20mm)
>400
UFC/100mL
29 amostras
29 amostras
31 amostras
(39/290 amostras)
74,4%
74,4%
79,5%
Imprópria
18 semanas
21 semanas
26 semanas
(48/ 104 semanas)
37,5%
43,8%
54,2%
58
Tabela 19 – Relação entre chuva e balneabilidade na praia do José Menino (R. Fred Ozanan) em Santos no período
de 2014-2015
José Menino (R. Fred
Ozanan)
Acumulado 24h
(>10mm)
Acumulado 48h
(>15mm)
Acumulado 72h
(>20mm)
>400
UFC/100mL
24 amostras
25 amostras
25 amostras
(29/290 amostras)
82,8%
86,2%
86,2%
Imprópria
18 semanas
21 semanas
28 semanas
(49/ 104 semanas)
37,5%
43,8%
57,1%
É importante destacar que, devido às coletas realizadas pela prefeitura, foram realizadas
290 coletas nas praias de Santos neste período de dois anos, enquanto em São Vicente foram 104
amostragens. Portanto as praias de Santos apresentam resultados mais representativos para essa
análise quando comparadas com as praias de São Vicente.
Observando ainda os resultados, as praias de São Vicente localizadas na Baía de Santos
(Divisa, Itararé e Ilha Porchat) raramente apresentam concentrações superiores ao limite
estabelecido pela norma para que a praia seja dada como imprópria por uma única amostra, como
pode ser observado nas Tabelas 20, 21 e 22.
59
Tabela 20 – Relação entre chuva e balneabilidade na praia da Divisa em São Vicente no período de 2014-2015
Divisa
Acumulado 24h
(>10mm)
Acumulado 48h
(>15mm)
Acumulado 72h
(>20mm)
>400
UFC/100mL
5 amostras
5 amostras
5 amostras
(7/104 amostras)
71,4%
71,4%
71,4%
Imprópria
16 semanas
20 semanas
24 semanas
(51/ 104
semanas)
31.4%
39.2%
47.1%
Tabela 21 – Relação entre chuva e balneabilidade na praia do Itararé em São Vicente no período de 2014-2015
Itararé
Acumulado 24h
(>10mm)
Acumulado 48h
(>15mm)
Acumulado 72h
(>20mm)
>400
UFC/100mL
3 amostras
3 amostras
3 amostras
(3/104 amostras)
100%
100%
100%
Imprópria
11 semanas
14 semanas
16 semanas
(30/ 104
semanas)
36,7%
46,7%
53,3%
60
Tabela 22 – Relação entre chuva e balneabilidade na praia da Ilha Porchat em São Vicente no período de 2014-2015
Ilha Porchat
Acumulado 24h
(>10mm)
Acumulado 48h
(>15mm)
Acumulado 72h
(>20mm)
>400
UFC/100mL
1 amostras
1 amostras
1 amostras
(2/104 amostras)
50%
50%
50%
Imprópria
11 semanas
16 semanas
18 semanas
(32/ 104
semanas)
34,4%
50%
56,3%
Enquanto que as praias localizadas na Baía de São Vicente são consideradas como
impróprias na maior parte do tempo, atingindo o limite de 400UFC/100mL em aproximadamente
uma a cada 5 amostras. Observa-se também que estas praias não apresentam uma forte relação
entre altas concentrações bacterianas e altas precipitações. Isso se dá provavelmente porque a
região é muito afetada por descargas de esgoto provenientes do interior do estuário e também pela
ausência de comportas na sua rede de drenagem afluente às praias. Os resultados da análise para
estas praias estão ilustrados nas Tabelas 23, 24 e 25.
Tabela 23 – Relação entre chuva e balneabilidade na praia dos Milionários em São Vicente no período de 2014-2015
Milionários
Acumulado 24h
(>10mm)
Acumulado 48h
(>15mm)
Acumulado 72h
(>20mm)
>400
UFC/100mL
13 amostras
15 amostras
16 amostras
(22/104
amostras)
59.1%
68.2%
72.7%
Imprópria
23 semanas
29 semanas
38 semanas
(89/ 104
semanas)
25,8%
32,6%
42,7%
61
Tabela 24 – Relação entre chuva e balneabilidade na praia do Gonzaguinha em São Vicente no período de 2014-
2015
Gonzaguinha
Acumulado 24h
(>10mm)
Acumulado 48h
(>15mm)
Acumulado 72h
(>20mm)
>400
UFC/100mL
14 amostras
13 amostras
14 amostras
(20/104
amostras)
70%
65%
70%
Imprópria
23 semanas
30 semanas
39 semanas
(89/ 104
semanas)
25,8%
33,7%
43,8%
Tabela 25 – Relação entre chuva e balneabilidade na prainha em São Vicente no período de 2014-2015
Prainha
Acumulado 24h
(>10mm)
Acumulado 48h
(>15mm)
Acumulado 72h
(>20mm)
>400
UFC/100mL
10 amostras
11 amostras
14 amostras
(21/104
amostras)
47,6%
52,4%
66,7%
Imprópria
22 semanas
26 semanas
35 semanas
(80/ 104
semanas)
27,5%
32,5%
43,8%
Verifica-se, através das Tabelas 23 a 25, que as praias localizadas na Baía de São Vicente
(Milionários, Gonzaguinha e Prainha) apresentaram altos valores de Enterococcus durante o ano
todo, o que evidentemente afeta a balneabilidade dessas praias. Este fato também pode ser
observado na Figura 29, que ilustra a porcentagem de tempo em que as praias foram dadas como
62
própria para banho no período de estudo, enquanto a Figura 30 ilustra a relação entre elevadas
concentrações de Enterococcus (superiores à 400 UFC/100 ml) e altos valores de precipitação para
as 24, 48 e 72 horas antecedentes à coleta.
Figura 29 - Balneabilidade das praias da região no período de estudo (2014-2015)
Figura 30 – Relação entre altas concentrações de Enterococcus e altos índices pluviométricos
63
Na Figura 30, observa-se fortes correlações entre a ocorrência de altas concentrações e altos
valores de precipitação para as praias localizadas na Baía de Santos (50% a 100%), enquanto que
para as praias localizadas na Baía de São Vicente não há uma relação representativa (47,6% a
72,7%). Considerando todas as amostras impróprias, é possível observar que não há uma forte
relação para a Baía de Santos (31,4% a 64%) ou para a Baía de São Vicente (25,8% a 43,8%).
Quando é feita uma comparação entre a balneabilidade das praias de São Vicente
localizadas na Baía de Santos e localizadas na Baía de São Vicente, é possível verificar que a
fisiografia da praia, responsável por interferir na hidrodinâmica, é um fator importante também a
ser considerado na qualidade das águas da região em estudo.
Observa-se também que as vezes uma praia pode ser dada como imprópria devido à média
das últimas 5 amostras, e a mesma apresentar baixas concentrações de Enterococcus. Isso ocorre
porque esta metodologia considera coletas que variaram em um horizonte temporal de
aproximadamente duas semanas (para as praias de Santos) até um mês (para as praias de São
Vicente) anteriores à amostra atual. A Tabela 26 a seguir ilustra o número de semanas em que cada
praia ficou imprópria e em quantas dessas amostras a concentração de Enterococcus observada foi
regular (inferior 100 UFC/100mL) ou baixa (inferior a 50 UFC/100mL). Na mesma Tabela é
possível verificar o número de semanas em que cada praia foi classificada como própria, bem como
quantas dessas amostras apresentaram altas concentrações de Enterococcus, superior a 200
UFC/100mL.
64
Tabela 26 – Comparação entre o número de semanas impróprias e as concentrações de Enterococcus na área de estudo
no período 2014-2015
Praia Nº semanas
próprias
N º amostras >200
UFC/100mL
Nº semanas
impróprias
Nº amostras <50
UFC/100mL
Ponta da Praia
55
2
3,6%
49
18
36,7%
Aparecida
63
3
4,8%
41
10
24,4%
Embaré
56
2
3,6%
48
12
25,0%
Boqueirão
56
2
3,6%
48
12
25,0%
Gonzaga
54
3
5,6%
50
17
34,0%
José Menino (R.
Olavo Bilac)
56
3
5,6%
48
19
39,6%
José Menino (R.
Fred Ozanan)
55
2
3,6%
49
20
40,8%
Divisa
53
3
5,7%
51
23
45,1%
Itararé
74
4
5,4%
30
14
46,7%
Ilha Porchat
72
0
0,0%
32
16
50,0%
Milionários
15
1
6,7%
89
19
21,3%
Gonzaguinha
15
0
0,0%
89
21
23,6%
Prainha
24
0
0,0%
80
18
22,5%
Todas as praias apresentaram uma porcentagem expressiva de amostras impróprias que
apresentaram baixos valores de Enterococcus (21,3% a 50%), sendo que a praia que apresentou a
menor relação entre o número de semanas imprópria e baixas concentrações microbiológicas foi a
praia dos Milionários, em São Vicente (21,3%). Nessa praia, verifica-se que em 19 das 89 semanas
65
em que a praia foi considerada imprópria, a concentração de Enterococcus foi inferior a 50
UFC/100mL. A praia da Ilha Porchat apresentou a maior relação, sendo que das 32 semanas em
que foi considerada imprópria, a concentração foi inferior a 50 UFC/100mL em 16.
Foram menos frequentes as ocorrências de altas concentrações microbiológicas em semanas
que a praia foi considerada própria, observando-se assim que o método utilizado é bastante
conservador. Mesmo assim, é importante destacar que esta é a pior situação, uma vez que o número
de pessoas que entram em contato prolongado com a água tende a ser maior, assim como a
probabilidade de ocorrência de doenças transmitidas através deste contato.
6.2 MODELAGEM NUMÉRICA
Os valores de T90 fixos adotados foram os valores máximo e mínimo da variação diária (15
horas e 70 horas), que representam a pior e a melhor situação, respectivamente. Os resultados dos
cenários simulados podem ser analisados a seguir (Figura 31 a Figura 36).
6.2.1 Taxa de decaimento bacteriano variável
A Figura 31 apresenta os resultados do modelo, considerando uma taxa de decaimento
bacteriano variável ao longo do dia, devido à incidência de radiação solar. Nota-se que as descargas
de drenagem geram impactos consideráveis na região da Baía de Santos, enquanto que a região da
Baía de São Vicente não apresentou grandes variações nas concentrações bacterianas.
66
Figura 31 – Resultados do modelo numérico considerando T90 variável. (a) sem considerar as cargas da drenagem
urbana; (b) considerando as cargas da drenagem urbana
A Figura 32 ilustra resultados de série temporal do modelo para alguns dos pontos durante
um período curto, correspondente a um evento de precipitação e abertura das comportas localizadas
na cidade de Santos. É possível verificar que a praia dos Milionários, localizada na Baía de São
Vicente, não apresentou variações representativas na concentração de Enterococcus. As outras três
praias estão localizadas na Baía de Santos, sendo a praia da Ilha Porchat pertencente ao município
de São Vicente. Nestas, é possível observar a influência das descargas provenientes da drenagem
urbana. As praias da Ilha Porchat e do Gonzaga apresentaram um decaimento bacteriano
relativamente lento após as descargas, enquanto a Ponta da Praia apresentou um pico de
concentração bem definido. Vale ressaltar que o cenário com T90 variável ao longo do dia,
(a)
(b)
67
representa o cenário mais próximo da realidade, apresentando variações na qualidade da água
durante todo período. As altas concentrações de Enterococcus na Ponta da Praia e na praia dos
Milionários em períodos de baixa ou nenhuma pluviosidade estão associadas a descargas no
estuário.
Figura 32 – Séries temporais de concentrações bacterianas durante um evento de precipitação, considerando uma
taxa de decaimento bacteriano variável
6.2.2 Taxa de decaimento bacteriano fixa em 70 horas
A Figura 31 apresenta os resultados do modelo considerando uma taxa de decaimento
bacteriano fixa ao longo do dia (70 horas). No presente cenário, observa-se que as descargas de
drenagem não provocaram alterações consideráveis na concentração de Enterococcus nas praias
da baía de São Vicente, e sim naquelas localizadas na cidade de Santos. Quando comparado ao
cenário anterior (Taxa de decaimento variável), apresenta-se uma situação mais crítica, com
concentrações maiores da ordem de 10³ Enterococcus em 100mL, o que é perfeitamente
compreensível uma vez que neste cenário consideramos um decaimento mais lento em todo o
ambiente.
68
Figura 33 – Resultados do modelo numérico considerando T90 fixo em 70 horas. (a) sem considerar as cargas da
drenagem urbana; (b) considerando as cargas da drenagem urbana
Como observado anteriormente, na Figura 32, é possível verificar que as praias localizadas
na cidade de Santos apresentaram maiores variações, enquanto que as praias de São Vicente
(Milionários e Ilha Porchat) não apresentaram variação expressiva. É possível verificar também
concentrações de ordem de grandeza maior quando comparadas ao primeiro cenário, como foi
demonstrado na Figura 31.
(a)
(b)
69
Figura 34 – Séries temporais de concentrações bacterianas durante um evento de precipitação, considerando uma
taxa de decaimento bacteriano fixa em 70 horas
6.2.3 Taxa de decaimento bacteriano fixa em 15 horas
A Figura 33 apresenta os resultados do modelo considerando uma taxa de decaimento
bacteriano fixa ao longo do dia (15 horas). Assim como os cenários citados anteriormente, é
possível evidenciar que as praias localizadas na Baía de São Vicente encontram-se contaminadas
até mesmo em períodos de baixa ou nenhuma pluviosidade. É possível identificar também que as
praias localizadas na Baía de Santos apresentam, em eventos de precipitação, grandes variações na
concentração de Enterococcus em todos os cenários analisados.
70
Figura 35 – Resultados do modelo numérico considerando T90 fixo em 15 horas. (a) sem considerar as cargas da
drenagem urbana; (b) considerando as cargas da drenagem urbana
Através da Figura 34 o mesmo padrão observado nos cenários analisados anteriormente é
observado. É importante destacar que neste cenário hipotético a concentração bacteriana se mantém
abaixo do limite de 100 UFC/mL nas praias da Baía de Santos, sem considerar as descargas da
drenagem urbana e na Baía de São Vicente acima de 100 UFC/ml. Em eventos de precipitação, a
concentração de Enterococcus atinge o ápice logo após a abertura das comportas e decai
rapidamente. Na Baía de São Vicente ainda há contaminação uma vez que as concentrações nessa
região são mais elevadas quando comparadas com as concentrações na Baía de Santos, embora
nesse cenário elas ainda sejam de menor grandeza quando comparadas aos dois cenários analisados
anteriormente.
(a)
(b)
71
Figura 36 – Séries temporais de concentrações bacterianas durante um evento de precipitação, considerando uma
taxa de decaimento bacteriano fixa em 15 horas
72
7 CONCLUSÃO
Com base na análise percentual comparativa e nos resultados do modelo pode-se concluir
que as descargas provenientes da drenagem urbana em período chuvoso geram impactos
expressivos nas praias da Baía de Santos enquanto que nas praias da Baía de São Vicente, tanto as
descargas provenientes em período seco como em período chuvoso afetam a qualidade da água
dessas praias para fins balneares. Isso se dá principalmente devido a pressão antrópica constante
quando comparado a Santos devido ao maior número de áreas não atendidas pela rede coletora de
esgoto próximas as praias de São Vicente e a ausência de comportas na rede de drenagem afluente
às suas praias, ainda agravadas pela fisiografia da região que caracteriza a baixa hidrodinâmica
local.
De acordo com o presente estudo, as simulações incluindo as variações das taxas de
decaimento bacteriano (T90) foram coerentes com os resultados obtidos, demonstrando a influência
do T90 nas concentrações de Enterococcus na água em toda a região de estudo.
Observa-se também a necessidade de um monitoramento mais intensivo para subsidiar
ações de melhoria na gestão do problema, seja através de mudanças na metodologia adotada,
aumento da frequência de coletas ou na utilização de sistemas de previsão da qualidade da água a
fim de compreender melhor os fatores responsáveis pela má qualidade das águas balneares. Além
disso, estima-se que quanto mais preciso for o monitoramento da qualidade da água, menor será o
risco das pessoas contraírem doenças e a praia poderá ser dada como própria ou imprópria em uma
porcentagem maior do tempo, fato que implica em maior segurança para os banhistas dessas praias,
e no caso do aumento a propriedade das praias, um aumento do potencial turístico da região.
É importante ressaltar a relevância de se buscar soluções de engenharia para melhorar o
nível de atendimento da rede coletora de esgoto nas áreas não atendidas, incluindo as áreas
irregulares, bem como ações para diminuição das cargas de poluição difusa nas drenagens pluviais.
Para a região de Santos, deve ser avaliada a possibilidade de agregar o uso das comportas com
estudos mais detalhados de viabilidade de operação simultânea, tanto aquelas localizadas na orla
como as intermediárias.
Outros estudos futuros também podem vir a trazer contribuições para a região, entre eles a
determinação da taxa de decaimento da bactéria Enterococcus na região costeira do Brasil, e a
continuidade do trabalho realizado pelos pesquisadores do Núcleo de Pesquisas Hidrodinâmicas
73
da Unisanta, que têm como objetivo final a previsão em tempo real da qualidade das águas
balneares da região, através de projeto citado anteriormente no presente trabalho. Por fim, é
importante ressaltar que devido à grande presença e o aumento ocupacional de moradias irregulares
na região esta questão não pode ser desconsiderada ou ignorada, sendo um problema que deve ser
bem estudado, analisado e enfrentado.
74
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