PHD-5004 Qualidade da Água

Transcrição

1 PHD-5004 Qualidade da Água Introdução A água na natureza Usos da água Requisitos de qualidade da água Impactos provocados por cargas pontuais e difusas

2 Estrutura do curso Características de qualidade da água Formas de avaliação: estudo dos fenômenos, modelos de simulação GESTÃO Exemplos internacionais Instrumentos de gestão Monitoramento

3 O Recurso Natural ÁGUA reciclada pelo ciclo hidrológico sua quantidade varia no tempo e no espaço limitado 2.8% de água doce, 97,2% de água salgada 0.12% é água superficial regiões áridas x regiões úmidas estação chuvosa x estação seca

4 Primeiro conceito de qualidade da água ÁGUA DOCE Sólidos dissolvidos totais < 500 mg/l USO

5 Conceito de Qualidade da Água na natureza a água nunca é pura é um bom solvente quando a condensação se inicia, a água começa a apresentar impurezas a água é adequada ou não aos usos a qualidade é dada por um conjunto de indicadores concentrações indicadores de condições físicas indicadores biológicos

6 cada USO implica em diferentes REQUISITOS DE QUALIDADE, isto é, requer um conjunto diferente de variáveis indicadoras da qualidade da água

7 A ÁGUA NA NATUREZA

8 A Água na Natureza A qualidade da água é sempre a somatória dos processos que ocorrem sobre a superfície da bacia hidrográfica Depende das condições naturais Solo Vegetação Clima Depende da ocupação antrópica

9 Em cada uma das fases do ciclo hidrológico a água apresenta características diferentes

10 A água nunca é pura na natureza. As condições naturais variam. Encontro das águas: Solimões e Negro

11 Pantanal O listrado multicor aparece quando o nível da água baixa nas lagoas do Pantanal da Nhecolândia, conhecidas como salinas, em Mato Grosso do Sul. Fonte: Revista FAPESP, Fevereiro de 2012 A explicação está na cianobactéria Anabaenopsis elenkinii, um dos poucos organismos que sobrevivem nas condições inóspitas dessas águas muito alcalinas, de ph entre 9 e 11.

12 A qualidade da água é o resultado dos processos que ocorrem na bacia é uma superposição de cenários distintos!

13 a água na natureza tem uma série de compostos dissolvidos estes compostos chegam à água através atmosfera solos, rochas decomposição da matéria orgânica a qualidade da água varia de local para local Rio Negro x Rio Solimões no tempo com a vazão e ocorrência de chuvas

14 Característica da água de chuva BACIA AMAZÔNICA Elemento média amostra 1 amostra 2 Na 12,4 75,0 13,2 Mg 1,2 6,6 1,8 Ca 1,1 4,1 1,4 Cl 13,7 89,2 14,0 ph 5,0 4,7 5,0. Amostra 1 : foz do Rio Tapajos, influência marinha. Amostra 2 : foz do Rio Jandiatuba, sem influência marinha. Média de 63 amostras

15 Características das Águas Superficiais Depende: da litologia do clima da vegetação do ecossistema

16 A Qualidade da Água dos Rios resultado dos processos e atividades que ocorrem na bacia depende (1) da situação hidrológica (2) das características naturais (3) das características de ocupação

17 Hidrologia: Disponibilidade no Tempo e Espaço Incertezas!

18 A Hidrologia da Bacia incertezas naturais e alterações antrópicas Hidrologia: Disponibilidade no Tempo e Espaço Incertezas!

19 Vazão (m3/s) Hidrograma Vazão Média Tempo (meses) SAZONALIDADE Padrão temporal cíclico: Secas: meio do ano Cheias: fim e início do ano

20 o conceito de curva de permanência... A avaliação das vazões de um rio pode ser feita através da curva de duração-freqüência ou permanência. A curva de permanência indica a porcentagem do tempo que uma determinada vazão foi igualada ou superada durante o tempo de observação. F Freqüência Q Curva de permanência Q P 20

21 o conceito de curva de permanência... Q Bacias grandes com maior regularização natural P Bacias pequenas com pequena regularização natural 21

22 Disponibilidade hídrica neste ponto? Divisor de águas 22

23 o conceito de vazão de referência... em estudos de disponibilidade hídrica mínima e de qualidade da água é muito comum a utilização da vazão chamada Q 7,10 essa vazão é razoável? probabilidade baixa de ocorrência em algumas bacias, 98% de permanência

24 Q média Q 7,10 = 3.4

25 Q 90% Q 7,10 = 1.67

26 o conceito de vazão de referência... problemas: em bacias regularizadas, o regime de vazões depende da operação do sistema! Q 7,10 não se aplica! podem ser utilizados conceitos mais robustos como Q 95%, por exemplo a definição da vazão de referência é também um problema econômico: risco x vazão disponível para uso proteção ambiental x custos de tratamento

27 Qualidade da Água: Cargas Processos Físicos Incertezas!

28 Concentração Dado X Informação Padrões de Variação da Concentração com a Vazão (1) (2) (4) (3) Vazão (1) fontes pontuais (2) aporte de matéria com o escoamento superficial, cargas difusas (3) componentes que se diluem no escoamento superficial (4) crescimento exponencial devido ao arraste pelo escoamento superficial fonte: Maybeck, Chapman e Helmer, 1989

29 Dado X Informação dados de qualidade da água necessitam do dado conjugado sobre o estado hidrológico da bacia para se ter a informação sobre o estado da qualidade da água

30 (2) das características naturais condições de vegetação, solos necessidade de estações baseline medir desvios em relação à situação natural

31 (3) das condições de ocupação zonas urbanas ou rurais densidade de ocupação características de ocupação

32 abr-89 jul-89 out-89 jan-90 mai-90 ago-90 nov-90 mar-91 jun-91 set-91 dez-91 abr-92 jul-92 out-92 jan-93 mai-93 ago-93 nov-93 mar-94 jun-94 set-94 jan-95 abr-95 jul-95 out-95 fev-96 mai-96 ago-96 dez-96 mar-97 jun-97 set-97 jan-98 abr-98 jul-98 nov-98 fev-99 mai-99 ago-99 dez-99 mar-00 jun-00 out-00 jan-01 abr-01 jul-01 nov-01 fev-02 mai-02 set-02 dez-02 abr-89 jul-89 out-89 jan-90 mai-90 ago-90 nov-90 mar-91 jun-91 set-91 dez-91 abr-92 jul-92 out-92 jan-93 mai-93 ago-93 nov-93 mar-94 jun-94 set-94 jan-95 abr-95 jul-95 out-95 fev-96 mai-96 ago-96 dez-96 mar-97 jun-97 set-97 jan-98 abr-98 jul-98 nov-98 fev-99 mai-99 ago-99 dez-99 mar-00 jun-00 out-00 jan-01 abr-01 jul-01 nov-01 fev-02 mai-02 set-02 dez-02 Fósforo Total (mg/l) Coliformes Termotolerantes (NMP/100ml) abr-89 jul-89 out-89 jan-90 mai-90 ago-90 nov-90 mar-91 jun-91 set-91 dez-91 abr-92 jul-92 out-92 jan-93 mai-93 ago-93 nov-93 mar-94 jun-94 set-94 jan-95 abr-95 jul-95 out-95 fev-96 mai-96 ago-96 dez-96 mar-97 jun-97 set-97 jan-98 abr-98 jul-98 nov-98 fev-99 mai-99 ago-99 dez-99 mar-00 jun-00 out-00 jan-01 abr-01 jul-01 nov-01 fev-02 mai-02 set-02 dez-02 abr-89 jul-89 out-89 jan-90 mai-90 ago-90 nov-90 mar-91 jun-91 set-91 dez-91 abr-92 jul-92 out-92 jan-93 mai-93 ago-93 nov-93 mar-94 jun-94 set-94 jan-95 abr-95 jul-95 out-95 fev-96 mai-96 ago-96 dez-96 mar-97 jun-97 set-97 jan-98 abr-98 jul-98 nov-98 fev-99 mai-99 ago-99 dez-99 mar-00 jun-00 out-00 jan-01 abr-01 jul-01 nov-01 fev-02 mai-02 set-02 dez-02 OD (mg/l) DBO (mg/l) VARIAÇÃO AO LONGO DO TEMPO OD - Rio dos Bagres DBO - Rio dos Bagres Datas de Coleta Data da Coleta Fósforo Total - Ribeirão dos Bagres Coliformes Termotolerantes - Ribeirão dos Bagres E E E E E E E+03 Data das coletas Data da coleta

33 Todos os corpos hídricos são interligados pelo ciclo hidrológico: Rios correntes unidirecionais velocidades altas vazão varia Lagos correntes multidirecionais velocidades baixas tempo de residência Água Subterrânea fluxo governado pela permeabiidade velocidades baixissimas tempo de residência muito alto Diferentes características hidrodinâmicas Diferentes comportamentos ambientais

34 Impactos Antrópicos Alteração das características hidráulicas Poluição por cargas pontuais: esgotos domésticos e efluentes industriais Poluição por cargas difusas: áreas urbanas, áreas agrícolas, áreas de mineração

35 Fontes pontuais (Esgotos in natura e efluentes de ETEs) Poluição do Ar e Cargas Difusas Urbanas Erosão do Solo e Cargas Difusas Rurais Vazão básica e percolação

36 Qualidade da Água na Bacia do Alto Tietê

37 Como se mede o impacto? Ou, como se avalia a condição de qualidade da água do corpo hídrico? características concentrações características físicas características biológicas lembrar que mudam com condições naturais alterações antrópicas

38 Mais comuns: Características físicas: Temperatura Transparência (lagos)

39 Mais comuns: Características químicas: ph Concentrações: Oxigênio dissolvido Demanda Bioquímica de Oxigênio Demanda Química de Oxigênio Nitrogênio em suas diversas formas Fósforo em suas diversas formas Sólidos Metais Outros contaminantes

40 Mais comuns: Características biológicas Coliformes termotolerantes Outros organismos patogênicos Algas