Universidade Federal de Santa Maria
Ci. e Nat., Santa Maria, v. 41, e61, 2019.
DOI: http://dx.doi.org/10.5902/2179460X35493
Received: 06/11/2018 Accepted: 07/10/2019
Section Geo-Sciences
A influência do uso e ocupação da terra na qualidade das águas em bacias hidrográficas urbanas
The influence of land use and occupation on the water quality in urban watersheds
Reinaldo Romero VargasI
Regina de Oliveira Moraes ArrudaII
José Guido LemosIII
Antonio Roberto SaadIV
Ana Paula Garcia OliveiraV
I Fatec Tatuapé, Victor Civita, São Paulo, Brasil - rei_vargas@terra.com.br
II Universidade Guarulhos, Guarulhos, Brasil - rarruda@prof.ung.br>
III Faculdade ENIAC, Brasil - guido@aasp.org.br
IV Instituto de Geociências - USP, São Paulo, Brasil - assad@usp.br
V Universidade Anhanguera-Uniderp, Campo Grande, Mato Grosso do Sul, Brasil - apg.bio@gmail.com
Resumo
A presente pesquisa tem o objetivo investigar através de uma análise espaço-temporal de que maneira os diferentes usos e cobertura da terra afetam a qualidade dos recursos hídricos da Bacia Hidrográfica Pedrinhas (BHP), uma pequena bacia hidrográfica com características urbano-industrial, localizada no município de Guarulhos (SP). A qualidade ambiental da BHP foi realizada frente aos parâmetros físico-químicos e microbiológico da água, Índice de Qualidade de Água (IQA) e mapa de uso e ocupação da terra. As coletas e análise das águas foram realizadas no período entre dez/16 e out/17 em cinco pontos de coleta ao longo do córrego Pedrinhas. A BHP apresentou 72% de área urbanizada (residências e industrias), e apenas 17% de área com vegetação. A qualidade da água (IQA) mostrou boa qualidade para uma das nascentes, no entanto, para os demais pontos a qualidade da água variou de ruim a péssima, demonstrando intensas ações antrópicas e consequentemente uma degradação ambiental da área estudada. Medidas corretivas e preventivas como proteção e recuperação de matas ciliares, coleta e tratamento de esgoto doméstico e industrial, educação ambiental com foco no descarte de resíduos urbanos, certamente contribuirão para uma melhoria da qualidade ambiental da região.
Palavras-chave: Águas urbanas; Qualidade ambiental; Região metropolitana de São Paulo
Abstract
The present research aims to investigate, through a spatio-temporal analysis, how the different uses and land cover affect the water quality resources of the Pedrinhas Watershed (PW), a small watershed with urban-industrial characteristics, located in the municipality of Guarulhos (SP). The environmental quality of the PW was carried out against the physical-chemical and microbiological parameters of water, Water Quality Index (WQI) and land use and occupation map. The collection and analysis of the waters were carried out in the period between Dec/16 and Oct/17 at five sampling points along the Pedrinhas stream. PW presented 72% of urbanized area (residences and industries), and only 17% of area with vegetation. The water quality (WQI) showed good quality for one of the springs, however, for the other points the quality of the water ranged from bad to poor, demonstrating intense anthropic actions and consequently an environmental degradation of the studied area. Corrective and preventive actions such as protection and recovery of riparian forests, collection and treatment of domestic and industrial sewage, environmental education focused on the disposal of urban waste, will certainly contribute to an improvement in the environmental quality of the region.
Keywords: Urban waters; Environmental quality; São Paulo metropolitan region
1 Introdução
O aumento da demanda pelos recursos hídricos, principalmente nos grandes centros urbanos, associado à diminuição da qualidade de água, devido ao lançamento de efluentes domésticos e industriais não tratados, conduz a um cenário de conflito pelo uso da água, em especial nos países em desenvolvimento (TUCCI, 2008; TUCCI, 2010). Associado a isto, as mudanças climáticas com alterações nos índices pluviométricos em determinadas regiões do planeta têm levado a um desequilíbrio na disponibilidade hídrica, sendo isto mais críticos nas bacias hidrográficas urbanas (MARENGO, et al., 2010, SOUZA; GASTALDINI, 2014). Um exemplo recente disto ocorreu no período de 2013 a 2015, na região Sudeste do Brasil, em especial na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP), com população ao redor de 21 milhões de habitantes, que sofreu severamente com a falta d’água após longo período com baixos índices pluviométricos em suas bacias hidrográficas (MARENGO et al., 2015).
De acordo com Sperling (2005), a qualidade da água está diretamente ligada às condições de uso e cobertura da terra na bacia hidrográfica e, portanto, ela pode ser utilizada como um geoindicador sobre a qualidade ambiental de uma bacia hidrográfica, A qualidade das águas superficiais, seja de mananciais, rios ou córregos decrescem rapidamente através do aporte de efluentes residuais domésticos e/ou industriais não tratados e pelo uso excessivo de fertilizantes e pesticidas na agricultura, levando à eutrofização das águas (TUNDISI et al., 2008, GALLI; ABE, 2010). Estudos sobre a influência do uso e ocupação da terra na qualidade da água têm demonstrado que a piora da qualidade ambiental de uma bacia hidrográfica urbanas está diretamente relacionado com situações como a falta de saneamento básico, lançamento de efluentes industriais nos corpos hídricos, descarte irregular de resíduos sólidos, dentre outros (DA SILVA, et al., 2017; FIGUR, REIS, 2017; DE-CARLI et. al., 2018; DOS SANTOS et.al., 2018; OLIVEIRA D.G. et al., 2018; OLIVEIRA E.C. et al., 2018).
A avaliação dos parâmetros físico-químicos e microbiológicos de qualidade da água torna-se uma importante ferramenta para a gestão dos recursos hídricos, pois permite a caracterização e a análise de tendências nas bacias hidrográficas (FIA et al., 2015). Através da análise destes parâmetros é possível avaliar a qualidade de um corpo hídrico e a partir dos resultados classificar um corpo hídrico de acordo com a resolução nº 357 do Conselho Nacional de Meio Ambiente (BRASIL, 2005). Outra ferramenta utilizada para a gestão e monitoramento dos recursos hídricos é o Índice de Qualidade da Água (IQA), constituído de nove parâmetros analíticos e que permite classificar suas águas de ótimo a péssimo (CETESB, 2012). A partir de sua implantação, o IQA vem sendo utilizado em diferentes tipos de bacias hidrográficas, análise espaço temporal, e como parâmetro comparativo para diferentes regiões do Brasil (BONNET et.al., 2008; BARROS, et.al., 2011, DA SILVA et al., 2017, OLIVEIRA E.C. et al., 2018, SANTOS, et.al., 2018, STEFANELLO; SOUZA, 2018), e do mundo (HALDAR et al. 2012; GODWIN; OBORAKPORORO, 2019; PADMAJA. 2019)
Para Almeida (2012) uma bacia hidrográfica é o território privilegiado para a compreensão dos conflitos produzidos entre a ocupação antrópica e as consequentes mudanças ambientais. Nos espaços urbanos localizados próximos dos corpos hídricos em áreas de várzea é comum observar inundações que estão entre as ameaças naturais que mais causam danos humanos e materiais. O município de Guarulhos, que em número de habitantes é a segunda maior cidade do estado de São Paulo, apresenta problemas de planejamento, degradação ambiental e ocupação de áreas vulneráveis à inundação, principalmente pela população dotada dos piores indicadores sociais e econômicos (ANDRADE et al., 2008; MESQUITA, 2011). De acordo com o Plano de Drenagem do município de Guarulhos (PMG, 2008) diversas regiões da cidade possuem presença de áreas inundáveis. A baixa porcentagem de tratamento de esgoto do município (CETESB, 2016), associado a problemas de inundações na estação chuvosa faz com que a população se torne mais susceptível às doenças de veiculação hídrica (DA SILVA et. al., 2017).
A presente pesquisa tem o objetivo de investigar através de uma análise espaço-temporal de que maneira os diferentes usos e cobertura da terra afetam a qualidade dos recursos hídricos da Bacia Hidrográfica Pedrinhas (BHP), localizada no município de Guarulhos.
2 Materiais e Métodos
A Bacia Hidrográfica Pedrinhas (BHP) foi utilizada como unidade de estudo realizando uma abordagem sistemática composta pelas seguintes etapas: busca de informações em bibliografias especializadas aos temas relacionados ao ambiente geoambiental urbano, delineamento da área de estudo com visita a campo, seguida pela coleta e análise da qualidade da água, posterior cálculo de índice de qualidade das águas (IQA), e elaboração do mapa de uso e cobertura da terra e suas correlações.
No que diz respeito à legislação ambiental para águas superficiais do estado de São Paulo, o decreto estadual nº 10.755/1977 (SÃO PAULO, 1977), que dispõe sobre o enquadramento dos corpos de água receptores na classificação prevista no Decreto n.º 8.468/1976, estabeleceu uma classe a todos os corpos hídricos do estado. As águas pertencentes à BHP que são afluentes diretos do rio Tietê na região metropolitana de São Paulo foram classificadas como classe 4. De acordo com a Resolução do Conselho Nacional do Meio Ambiente n°357 de 2005 (BRASIL, 2005) as águas doces enquadradas como classe 4 representam a pior qualidade da água. Em termos dos parâmetros previstos na resolução CONAMA 357/05 e analisados no presente artigo, somente o oxigênio dissolvido (superior a 2,0 mg/L) e pH (entre 6,0 a 9,0 upH) são considerados.
2.1 Localização e características geoambientais da área de estudo
A Bacia Hidrográfica Pedrinhas (BHP), objeto de estudo da presente pesquisa, está localizada no município de Guarulhos na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP), localizada no estado de São Paulo, conforme ilustrado na figura 1. O município de Guarulhos está incluído na Unidade de Gerenciamento de Recursos Hídricos do Alto Tietê (UGRHI – 06) e do Paraíba do Sul (URGHI – 02) e é dividida em cinco bacias hidrográficas principais, a saber: Baquirivu-Guaçu, Central, Cabuçu de Cima, Tiete-Sena e Jaguari (ANDRADE et al., 2008). A bacia hidrográfica Pedrinhas encontra-se inserida na Sub-bacia Tietê –Sena, que possui área total de 28Km2, apresenta grande adensamento populacional e muitos indústrias e localiza-se na parte sul do município guarulhense (Andrade et al,. 2009). A bacia hidrográfica Pedrinhas, por sua vez, possui uma área de 1,96 Km2, com altitude máxima de 830m e mínima de 720m (OLIVEIRA et al., 2009). O curso d’água Pedrinhas dá o nome à bacia hidrográfica, sendo que as suas principais características em termos de meio físico e antrópico encontram-se sumarizadas no quadro 1.
Em termos de impacto ambiental, em função das características geoambientais descritas no quadro 1, essa área do município de Guarulhos apresenta uma suscetibilidade média a alta a inundação, alagamento e assoreamento; em contrapartida, a suscetibilidade a movimentos gravitacionais de massa é baixa (CPRM, 2014).
Quadro 1 - Principais características dos meios físicos e antrópicos da Bacia Hidrográfica Pedrinhas (BHP)
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Característica |
Descrição |
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Forma de relevo |
Planícies aluviais atuais, com amplitudes e declividades baixa (< 5º); colinas médias e pequenas com declividades menores que 15º e amplitudes menores que 100m. |
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Drenagens |
O padrão de drenagem do canal do Córrego Pedrinhas é retilíneo a sinuoso; a densidade da drenagem é baixa/média. |
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Litologias |
Na planície fluvial ocorrem sedimentos aluvionares na forma de areia, argilas e cascalhos; nas colinas tem-se arenitos e diamictitos da Bacia Sedimentar de São Paulo, de idade cenozoica; ocorrem ainda, localmente, rochas migmatíticas proterozoicas. |
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Solos |
Hidromórficos e não hidromórficos em terrenos argilo-arenosos; Argissolo nas áreas sedimentares e latossolos ligados às rochas metamórficas. |
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Uso da terra |
Áreas urbanizadas/edificada; presença de campo; localmente solo exposto. |
Fonte: Adaptado de Andrade et al. (2008) e CPRM (2014)
Figura 1 - Mapa de localização da Bacia Hidrográfica Pedrinhas (BHP) localizada no município de Guarulhos (SP), inserido na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP).
Fonte: autores
O município de Guarulhos é caracterizado por um clima subtropical úmido com precipitação média anual de 1470 mm, sendo que os índices anuais de chuvas foram de 1570 mm em 2016 e de 1464mm em 2017 (BDMEP, 2018). De acordo com a classificação do clima pelo sistema internacional de Köppen, o clima de Guarulhos pode ser classificado como Cwb temperado quente (C), sendo que, no inverno a temperatura média do mês mais quente fica abaixo de 22ºC (b), coincidindo com a época seca (w) (MOREIRA; PIRES NETO, 1998)
2.2. Delineamento experimental para coleta e análise das águas
Para realização das análises laboratoriais foram selecionados cinco pontos de amostragem ao longo da BHP, conforme ilustrado no quadro 2, com suas respectivas coordenadas geográficas. As coletas tiveram início em dezembro de 2016 e término de outubro de 2017, num total de cinco coletas. A localização dos pontos de coleta foi dada após visualização da área por imagem de satélite seguida de visita de reconhecimento. Estes foram selecionados de modo a contemplar diferentes tipos de cobertura da terra e características geofísicas da região, a fim de obter resultados que permitissem realizar uma correlação geoambiental entre a qualidade da água e o uso e cobertura da terra.
Quadro 2 - Localização e características dos pontos de coleta
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Pontos |
Descrição |
Coordenadas UTM |
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P1 |
Nascente Jardim Vermelhão / trata-se de uma das nascentes do Córrego Pedrinhas, mais preservada pela presença de mata no seu entorno. |
353339 W / 7404812 S |
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P2 |
Viela Jardim Vermelhão / recebe a influência da ocupação desordenada do jardim Dona Luiza |
353636 W / 7404667 S |
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P3 |
Rua Sem Nome – Carbopetro – Jd. Arapongas / Localizado em uma área com solo exposto e com a presença de distribuidora de combustível Carbopetro. Este ponto recebe a contribuição do Jardim Arapongas, um bairro residencial |
353048 W / 7403928 S |
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P4 |
Avenida Recife – Jd. Santo Afonso / área residencial, recebe a influência de esgoto doméstico e de industrias da região |
352871 W / 7403536 S |
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P5 |
Rua Itaporã – Jd. Santo Afonso / Exutório da Sub-bacia Pedrinhas que apresenta área de alagamento em período de chuvas. Localizada em uma área residencial, recebe a influência de esgoto doméstico do Jardim Santo Afonso e de industrias da região, com destaque para indústria têxtil |
352998 W / 7403031 S |
Fonte: autores
No campo foram realizadas análises das águas através de instrumentos analíticos devidamente calibrados e com medições em triplicata para os seguintes parâmetros físico-químicos: Temperatura (através do aparelho Condutivímetro Digimed DM-3), pH (pHmetro Digimed DM-2), Condutividade (Condutivímetro Digimed DM-3), Turbidez (Turbidímetro Quimis Q279P) e Oxigênio Dissolvido (Oxímetro Digimed DM-4). As demais amostras foram coletadas de acordo com Guia Nacional de Coleta e Preservação de amostras (ANA, 2011) para os seguintes parâmetros físico-químicos e microbiológico: DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio), Sólidos Totais (ST), Fósforo Total (PT), Nitrogênio Total (NT) e Escherichia coli (E.coli), e foram analisadas conforme métodos de análise descritos no quadro 3.
Quadro 3 - Variáveis físicas, químicas e microbiológica, e seus respectivos métodos de análise
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Parâmetro |
Método de análise |
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Fósforo Total (PT) |
APHA (2012). Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater 22nd Ed – método 4500-P E |
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Nitrogênio Total (NT) |
APHA (2012). Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater; 22nd Ed, método 4500 C. 4-105. Método do Persulfato |
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Coliformes Termotolerantes (E. coli) |
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Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) |
Analisadores eletrônicos de DBO via método manométrico (VELP, 2016) |
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Sólidos Totais (ST) |
APHA (2012). Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (SMEWW) 22nd Ed – método 2540 B |
Para avaliar o efeito da sazonalidade, os resultados foram separados em estações seca e chuvosa, sendo considerados período seco os meses de junho de 2017 (50mm) e agosto 2017 (36mm), e para o período chuvoso os meses de dezembro de 2016 (165mm), março 2017 (161mm) e outubro de 2017 (127mm) (BDMEP, 2018).
2.3 Variáveis Climáticas
As informações sobre a precipitação pluviométrica da região foram obtidas do Instituto Nacional de Meteorologia (Inmet), através do Banco de Dados Meteorológicos para Ensino e Pesquisa (BDMEP, 2017)
2.4 Índice de Qualidade das Águas (IQA)
O cálculo do Índice de Qualidade das Águas (IQA) é composto por nove variáveis consideradas relevantes para a avaliação da qualidade das águas, tendo como determinante principal a sua utilização para abastecimento público (CETESB, 2012). Os nove parâmetros e seus respectivos pesos no cálculo do IQA são: Temperatura (10%), Oxigênio dissolvido (17%), Demanda Bioquímica de Oxigênio (10%), pH (12%), Fósforo Total (10%), Nitrogênio Total (10%), Coliformes Termotolerantes (15%), Sólidos Totais (8%) e Turbidez (8%). O IQA foi calculado pelo produtório ponderado das qualidades de água correspondentes aos parâmetros que integram o índice que pode ser verificado em (1).
A seguinte fórmula é
utilizada: (1)
onde:
IQA: Índice de Qualidade das Águas, um número entre 0 e 100;
qi: qualidade do i-ésimo parâmetro, um número entre 0 e 100, obtido da respectiva “curva média de variação de qualidade”, em função de sua concentração ou medida e,
wi: peso correspondente ao i-ésimo parâmetro, um número entre 0 e 1, atribuído em função da sua importância para a conformação global de qualidade, sendo que:
em
que: n= número de variáveis que entram no cálculo do IQA.
2.5 Mapa de uso e cobertura da terra
A metodologia foi baseado em Stewart e Oke (2012) e Bechtel et al. (2015), os quais as classes resultantes foram quantificados por suas propriedades de superfície e atribuídos nomes simples e concisos. Onde os valores medidos e estimados geometricamente da cobertura de solo foram coletados de áreas urbanas e rurais. Utilizou-se imagens Landsat 8, adquiridas gratuitamente no site da Earth Explorer USGS (United States Geological Survey) sendo processadas 8 bandas multiespectrais do sensor, apesar da Landsat8 possuir uma resolução de 30m, as amostras foram coletadas no Google Eath conforme a metodologia de Stewart e Oke (2012) e Bechtel et al. (2015).
A classificação foi realizada no software SAGA GIS 2.2.0 (SAGA, 2015) através do algoritmo Local Climate Zone Classification, com as amostras coletadas anteriormente no Google Earth no formato kmz. A legenda utilizada foi baseada no Manual Técnico de Uso da Terra do IBGE (IBGE, 2013), se dispõe de um sistema de classificação sistematizado para todo o País, ou seja, se refere a um documento de referência para mapeamentos.
3. Resultados e Discussão
3.1 Uso e cobertura da terra na bacia hidrográfica Pedrinhas (BHP)
A bacia hidrográfica Pedrinhas (BHP), localizada na porção sul do município de Guarulhos, encontra-se entre as Rodovias Presidente Dutra (BR-116) e Ayrton Senna (SP-70), em uma região de planície e que foi considerada o vetor da expansão do município. Como consequência disto, a região apresenta um grande adensamento populacional, com a presença de muitas indústrias e transportadoras na região. Isto fica evidenciado no mapa de uso e cobertura da terra (figura 2) e na tabela 1, onde é possível observar um predomínio de áreas residenciais consolidadas e não consolidadas, além dos mais diversos tipos de indústrias e galpões de armazenagem de produtos, num total de 71,57% da bacia, o que a caracteriza como uma bacia hidrográfica com características urbano-industrial. Existe ainda a presença de solo exposto, com 10,17% da área total, em especial a área próxima ao ponto 1, onde já está em construção um armazém para depósito de materiais, bastante comuns na região.
A presença de área vegetada é bastante reduzida, especialmente quando se fala em área com vegetação densa, com apenas 10,58%. Cabe destacar que uma destas áreas está localizada no entorno de uma das nascentes do Córrego Pedrinhas localizada no ponto 1 (Figura 2), que foi cercada e feito o replantio como área de preservação permanente (APP). Em visitas ao local, observa-se que ao longo de boa parte do curso do Córrego Pedrinhas, não foi constatada a presença de vegetação necessária para a formação de mata ciliar. Observa-se na realidade a presença de residências não consolidadas nas margens do córrego, além de um solo exposto, com grande quantidade de lixo no seu entorno.
Na região do ponto 3, figura 2, existe a presença de uma mata no entorno do córrego, que passa sob uma via de grande movimento de caminhões devido a uma base de distribuição de combustível. Entre os pontos 4 e 5, localizados em regiões de alagamentos, o Córrego Pedrinhas encontra-se canalizado e submerso, com construções sobre o corpo hídrico. Trata-se de uma região de várzea com frequentes alagamentos, em especial no Jardim Santo Afonso, no entorno do ponto 5. O pavimento indicado na figura 2 e de área correspondente a 1,19% da bacia (tabela UT) é a Rodovia Ayrton Senna, onde Córrego Pedrinhas passa sob a via e deságua no rio Tietê.
Figura 2 - Mapa de uso e cobertura da terra, com imagem de satélite com o Google Earth, com os pontos de coleta das amostras de água, da Bacia Hidrográfica Pedrinhas, Guarulhos (SP)
Fonte: autores
Tabela 1 - Classes de usos e cobertura da terra e percentuais na bacia hidrográfica Pedrinhas
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Classes |
Área (Km2) |
% |
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Residencial consolidado e não consolidado |
0,88 |
45,10 |
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Áreas residencial e com industrias |
0,52 |
26,47 |
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Vegetação Densa |
0,21 |
10,58 |
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Vegetação Espaçada |
0,10 |
5,27 |
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Vegetação herbácea |
0,02 |
1,23 |
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Pavimento |
0,02 |
1,19 |
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Solo exposto |
0,20 |
10,17 |
|
Total |
1,96 |
100 |
3.2 Análise da qualidade das águas e cálculo do IQA
A partir dos resultados de temperatura das águas do Córrego Pedrinhas (figura 3), pode-se observar um aumento da temperatura das águas de montante a jusante. Destaca-se a elevada temperatura para o ponto P5, localizado no exutório da bacia. De acordo com Oliveira et al (2009), as temperaturas médias nos meses mais frios atingem 17-19 oC, enquanto no verão variaram entre 23 oC e 24 oC. Isto foi observado para os pontos P1 a P4, e no ponto P5 as temperaturas apresentaram-se superiores e acima das médias para o período, em especial no período de inverno. Da Silva et. al. (2017) e Oliveira D.G. et. al. (2018) também observaram um aumento da temperatura das águas de montante a jusante devido ao aporte de esgoto ao corpo hídrico e a presença de atividades industriais.
Figura 3 – Valores de temperatura das águas ao longo do Córrego Pedrinhas de dez 16 a out 17
Os valores das médias e seus respectivos desvios padrão de pH estão apresentados na figura 4 que mostra variação de 5,8 para o ponto P1, amostras com características ácidas na nascente P1 até valores de 8,5 no ponto P5. De acordo com a Resolução Conama 357/05 (Brasil, 2005), a faixa de pH para águas doces superficiais vaia de 6 a 9 upH. Em relação ao ponto P1 que apresentou valores inferiores a pH 6, situação similar foi encontrada em águas de outras nascentes da região de Guarulhos devido a constituição do solo e a presença de vegetação no entorno (RIBEIRO, 2016; OLIVEIRA D.G. et al., 2018; VARGAS et al, 2015), bem como em outros locais do Brasil (CORNELLI et.al., 2016; SANTOS et. al., 2018; SILVA et.al., 2018). Para o ponto P5 apresentaram valores mais elevados de pH, com uma medida de 10,3 upH para o mês de agosto de 2017, sendo que tal fato justifica-se pelo descarte pontual de efluentes das indústrias químicas da região.
Figura 4 - Valores médios e desvio padrão de medidas de pH nas águas do Córrego Pedrinha de dez 16 a out 17
Um dos parâmetros físico-químicos que pode ser utilizado para avaliar a qualidade de um corpo hídrico é a medida da condutividade elétrica, pois seus valores podem refletir a condição natural e a ação antrópica. Cada região apresenta uma água com condutividade elétrica característica, dependendo principalmente dos tipos de rochas pelo qual ela permeia (TONG; CHEN, 2002). A figura 5 apresenta os valores médios e seus respectivos desvios padrão para as medidas de condutividade elétrica ao longo da BHP. Dentre as possíveis ações antrópicas para o aumento dos valores de condutividade elétrica nas águas estão a falta de saneamento básico o uso indiscriminado de fertilizantes e o descarte inadequado de efluentes industriais (SARDINHA et al., 2008; FIA et al., 2017). Conforme destacado por Hesslerová et al. (2012), as bacias hidrográficas exploradas pelo uso do solo apresentam maior condutividade elétrica em decorrência do escoamento superficial, enquanto que bacias hidrográficas com predomínio de vegetação possuem tendências opostas. O aumento da condutividade elétrica ao longo das bacias hidrográficas também foi observado devido à falta de saneamento e descarte de efluentes industriais (DA SILVA, 2017; OLIVEIRA D.G., et. al., 2018, VARGAS et.al., 2018).
Figura 5 - valores médios e seus respectivos desvios padrão para as medidas de condutividade elétrica ao longo da BHP
O oxigênio dissolvido na água é fundamental para a manutenção das comunidades aquáticas aeróbicas e varia de acordo com a temperatura da água e pressão atmosférica (JORDÃO et. al., 2007). O despejo de matéria orgânica em águas de rios e lagos reduz de maneira significativa os teores de oxigênio dissolvido. Outro parâmetro que está associado ao oxigênio dissolvido é a demanda bioquímica de oxigênio (DBO), mas de maneira inversa; ou seja, valores elevados de DBO, levam a um consumo de oxigênio dissolvido na água (SPERLING, 2005). Pode-se observar que a baixa DBO e o elevado valor de OD para o ponto P1 (figura 6) apresenta um ambiente equilibrado em relação a estes dois parâmetros, e para os demais pontos apresentam elevado valor de DBO, em especial o ponto P2. Todos os pontos de análise apresentaram valores superiores a 2,0 mg.L-1 de OD conforme estabelecido para a classe 4 da resolução CONAMA 357/05 (BRASIL, 2005). Os valores de DBO apresentaram-se extremamente altos, mesmo quando comparados com outras bacias hidrográficas urbanas (GIRIJA et.al., 2007; CORNELLI et.al., 2016; MENEZES et. al., 2016; OLIVEIRA E.C., 2018), tal fato justifica-se pela alta densidade demográfica da BHP associada à falta de saneamento básico, em especial no entorno do ponto P2 (figura 2) e sem a presença de afluentes que auxiliariam no processo de diluição dos poluentes das águas do Córrego Pedrinhas.
Figura 6 - Valores médios e desvio padrão de medidas de A) Oxigênio Dissolvido (OD) e B) Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) nas águas do Córrego Pedrinha de dez 16 a out 17
No meio aquático, tanto o nitrogênio quanto o fósforo possuem papel importante como nutrientes para o crescimento e reprodução dos microrganismos que promovem a estabilização da matéria orgânica presente nas águas. Em águas naturais, o fósforo na forma de fosfato é formado principalmente durante os processos biológicos de transformação de substâncias orgânicas em fosfato inorgânico, ou pela lixiviação de solos e minerais. Elevados teores tanto de fósforo quanto de nitrogênio decorrem principalmente do lançamento de esgotos domésticos e efluentes industriais, além do uso excessivo de fertilizantes em plantações (SPERLING, 2005). Maiores concentrações de fósforo provocam a proliferação excessiva de algas e consequente eutrofização dos corpos d’água, a qual promove a desestabilização do ecossistema, causando grandes alterações nas condições físico-químicas das águas e na comunidade aquática (ESTEVES, 2011). A figura 7 apresenta a variação dos nutrientes nitrogênio e fósforo para as águas do Córrego Pedrinhas de montante a jusante com características similares ao parâmetro de DBO, ou seja, baixos valores para o ponto P1 e valores elevados para os demais pontos, com maiores valores para o ponto P2. Os valores encontrados, provenientes principalmente do esgoto doméstico, contribuem de maneira significativa para o processo de eutrofização do corpo hídrico (ESTEVES, 2011). Bacias hidrográficas urbanas (CORNELLI et.al., 2016; MENEZES et. al., 2016; OLIVEIRA D.G. et.al., 2018) inclusive com a presença áreas agrícolas que são fontes de nitrogênio e fósforo não apresentaram valores tão elevados quanto aos encontrado nas águas do Córrego Pedrinhas.
Figura 7 - Valores médios e desvio padrão de medidas de A) Nitrogênio Total (NT) e B) Fósforo Total (PT) nas águas do Córrego Pedrinha de dez 16 a out 17
A análise microbiológica realizada na forma de Escherichia coli (E. coli), mostra-se importante para as águas, em especial nesta região por apresentar problemas de inundação, em especial nos períodos chuvosos. Os microrganismos do gênero coliforme constituem-se os melhores indicadores da possível presença nas águas de material fecal de origem humana ou de animais de sangue quente e, consequentemente, de organismos patogênicos (SPERLING, 2005). As análises de E. coli (escala logarítmica), apresentaram valores extremamente elevados, de acordo com a figura 8, em especial para os pontos P2 a P5. O ponto P1 apresentou valores bem menores, com algumas análises indicando a ausência de contaminação fecal. Conforme destacado por Menezes et. al. (2016) e Fia et. al. (2015), a presença de animais e o acesso da população na região da nascente, explicam os valores de E. coli para o ponto P1. Para os pontos P2 a P5, o lançamento de esgotos domésticos provavelmente foi a principal contribuição para o aumento da E. coli ao longo do Córrego Pedrinhas,
Figura 8 - Valores médios e desvio padrão de medidas de Escherichia coli (escala logaritmica) nas águas do Córrego Pedrinha de dez 16 a out 17
Outros parâmetros físicos importantes para a qualidade de um corpo hídrico e que estão associados é a turbidez e os sólidos totais, sendo que lançamentos de efluentes domésticos, falta de vegetação e processos erosivos favorecem o aumento de seus valores na água (OLIVEIRA, E.C. et. al., 2018). Seus valores ainda podem aumentar nos períodos chuvosos, e geralmente em águas mais calmas apresentam valores baixos devido ao processo de decantação (DOS SANTOS et. al., 2018). Na figura 9, os valores de turbidez e sólidos totais apresentaram-se maiores para os pontos P2 a P5 e menores valores para o ponto P1, conforme observado para os demais parâmetros descritos anteriormente.
Figura 9 - Valores médios e desvio padrão de medidas de A) turbidez(TU) e B) sólidos totais (ST) nas águas do Córrego Pedrinhas de dez 16 a out 17
A partir dos nove parâmetros físico-químicos e microbiológico da água, de acordo com (1) (CETESB, 2012) o índice de qualidade das águas (IQA) foi calculado para o período estudado (Figura 10). A diferença de qualidade da água do ponto P1, classificada na média como Boa, foi bem superior aos demais pontos ao longo do corpo hídrico, P2 a P5 que apresentaram resultados oscilando de Ruim a Péssima qualidade. Enquanto as águas do ponto P1 mantém uma condição natural, com pequenas ações de degradação, as águas do córrego Pedrinhas nos demais pontos, P2 a P5, sofrem graves interferências e degradação, comprometendo a qualidade, sendo seu uso apenas para navegação e geração de energia.
Figura 10 - Variação do Índice de Qualidade das Águas (IQA) do córrego Pedrinhas no período de dez 16 a out 17
Assim como observado no ponto P1, diversos estudos encontraram classificação Boa para as nascentes de bacias hidrográficas urbanas (MENEZES et al., 2016; OLIVEIRA, D.G., et.al., 2018; OLIVEIRA, E.C. et. al., 2018), no entanto, a qualidade do corpo hídrico de montante a jusante. Quando a nascente está localizada em uma área urbana e não está preservada ao acesso da população são observadas piores classificações para suas águas, conforme relatado por Cornelli et. al. (2018) para o rio Tega em Caxias do Sul (RS) que apresentou qualidade ruim para 92% das amostras e Da Silva et al. (2017) que obteve qualidade regular para as águas da nascente do Córrego Taboão em Guarulhos (SP). Segundo os autores, a região próxima a nascente vem sofrendo impactos negativos gerados pela ocupação urbana associada ao depósito de lixo em locais inadequados.
Os valores dos parâmetros físico-químicos e microbiológico nos períodos secos e chuvosos apresentaram diferenças que podem ser observadas na Tabela 2. Nos períodos secos foram observadas temperaturas menores em relação ao período chuvoso, com exceção para o ponto P5 (tabela 2). Isso é observado para regiões de clima subtropical úmido, característico do município de Guarulhos (ANDRADE et al., 2008; OLIVEIRA et al., 2009), onde resultados similares foram obtidos para outras bacias hidrográficas da região (OLIVEIRA et al, 2018; DA SILVA et al, 2017).
Tabela 2 - Valores médios e desvio padrão dos parâmetros físico-químicos e microbiológicos da água nos períodos seco (jun 17 e ago 17) e chuvoso (dez 16 / mar 17 e out 17) na Bacia Hidrográfica Pedrinhas
|
Período Seco |
|||||
|
Parâmetros |
P1 |
P2 |
P3 |
P4 |
P5 |
|
pH (upH) |
6,4 ± 0,7 |
8,4 ± 0.4 |
8,1 ± 0.6 |
8,0 ± 0,6 |
10,1 ± 0,4 |
|
T (oC) |
19,5 ± 2,8 |
20,1 ± 2,6 |
19,8 ± 2,4 |
19,8 ± 2,5 |
26,6 ± 3,5 |
|
PT (mg.L-1) |
0,225 ± 0,049 |
2,065 ± 0,728 |
1,905 ± 0,290 |
2,190 ± 1,230 |
0,860 ± 0,212 |
|
Log (Ec) (UFC.100mL-1) |
2,7 ± 2,8 |
6,5 ± 6,7 |
5,5 ± 5,2 |
5,2 ± 4,8 |
5,4 ± 4,8 |
|
OD (mg.L-1) |
8,7 ± 0,3 |
7,2 ± 0,4 |
4,4 ± 0,7 |
4,3 ± 0,1 |
6,9 ± 0,8 |
|
DBO (mg O2.L-1) |
5 ± 6 |
165 ± 43 |
74 ± 28 |
44 ± 16 |
90 ± 27 |
|
CE (S.cm-1) |
146 ± 28 |
483 ± 30 |
511 ± 49 |
526 ± 16 |
2300 ± 339 |
|
TU (UNT) |
11 ± 15 |
108 ± 60 |
111 ± 66 |
69 ± 12 |
102 ± 21 |
|
ST (mg.L-1) |
126 ± 24 |
276 ± 161 |
232 ± 174 |
331 ± 160 |
1604 ± 129 |
|
Período Chuvoso |
|||||
|
Parâmetros |
P1 |
P2 |
P3 |
P4 |
P5 |
|
pH (upH) |
5,3 ± 0,3 |
7,6 ± 0,2 |
6,8 ± 0,5 |
6,8 ± 0,6 |
7,5 ± 1,0 |
|
T (oC) |
19,9 ± 0,3 |
22,4 ± 1,1 |
22,0 ± 1,6 |
22,1 ± 1,3 |
26,2 ± 1,6 |
|
PT (mg.L-1) |
0,011 ± 0,008 |
3,327 ± 0,869 |
2,937 ± 0,300 |
2,617 ± 0,555 |
1,487 ± 0,356 |
|
Log (Ec) (UFC.100mL-1) |
3,1 ± 3,0 |
7,6 ± 7,8 |
5,5 ± 5,4 |
5,9 ± 6,0 |
6,7 ± 6,9 |
|
OD (mg.L-1) |
8,8 ± 1,6 |
5,5 ± 0,8 |
4,3 ± 3,2 |
5,3 ± 2,1 |
7,1 ± 1,8 |
|
DBO (mg O2.L-1) |
3 ± 3 |
286 ± 40 |
111 ± 27 |
83 ± 13 |
151 ± 56 |
|
CE (S.cm-1) |
192 ± 9 |
718 ± 132 |
497 ± 50 |
501 ± 58 |
2264 ± 417 |
|
TU (UNT) |
0 ± 0 |
364 ± 266 |
377 ± 539 |
84 ± 38 |
177 ± 64 |
|
ST (mg.L-1) |
107 ± 110 |
590 ± 189 |
307 ± 186 |
227 ± 133 |
1394 ± 389 |
Legenda: pH = potencial hidrogeniônico, T= Temperatura, PT= Fósforo Total, log(E.c) = log(Escherichia coli), OD- Oxigênio Dissolvido, DBO = Demanda Bioquímica de Oxigênio, CE= Condutividade Elétrica, TU= Turbidez, SR= Sólidos Totais.
Os valores de pH na estação chuvosa diminuíram, ou seja, as águas ficaram mais ácidas. Resultados semelhantes foram observados por Oliveira et al., (2018), Grieco et al. (2017), Purandara et al. (2012) e Bayram et al. (2013) e esta diminuição no pH é atribuída ao aumento da matéria orgânica e outros resíduos levados pelas chuvas. Com relação aos valores de condutividade elétrica, os valores encontrados para as diferentes estações do ano foram muito próximos, assim como observado por Oliveira et al (2018).
Os valores de PT no ponto P1, mais preservado, apresentou maior valor no período seco, no entanto, para os pontos P2 a P5, foram observados maiores valores no período chuvoso. Este comportamento foi observado por Farage et al. (2010) durante o período chuvoso, o escoamento em áreas antropizadas na região do rio Pombas (MG) contribuiu para uma maior descarga de fósforo, aumentando sua concentração, mesmo com maiores vazões dos rios. Os autores atribuíram este aumento no fósforo total ao escoamento superficial ocorrido nos períodos chuvosos principalmente em solos desprovidos de vegetação ou com cobertura gramínea predominante. Segundo Prada e Oliveira (2006), o aumento do fósforo nas águas do rio durante o período chuvoso também pode estar relacionado à ressuspensão dos sedimentos de fundo à medida que o fluxo do corpo hídrico aumenta. Este mesmo efeito pode ser usado na análise da TU, DBO e E coli que apresentaram maiores valores em dias chuvosos. Em colaboração com esta análise temporal, foram observados valores mais altos de IQA para os períodos mais seco, como por exemplo, sendo 73 para o ponto P1 no período seco e 68 para o período chuvoso, com a mesma tendência para os demais pontos de coleta. Em bacias hidrográficas urbanas, no período chuvoso o escoamento superficial gerado pela chuva promove o arraste de matéria orgânica, partículas de solo e resíduos sólidos para os corpos hídricos, aumentando a concentração de poluente e levando a uma piora do IQA (OLIVEIRA, D.G., et. al., 2018; OLIVEIRA E.C. et al., 2018; STEFANELLO; SOUZA, 2018).
3.3 Influência do uso e cobertura da terra na qualidade das águas da Bacia Hidrográfica Pedrinhas
Mesquita (2011), destaca que os bairros localizados na região sul do município guarulhense possuem crescimento desordenado, na maioria das vezes com predomínio de uma população de baixa renda e deficiência de infraestrutura urbana, com ocupação de terrenos ilegais em locais frágeis, sendo em encostas, várzeas, topos de morros, margem dos corpos hídricos e em terrenos próximos a focos de poluição. A BHP, uma bacia hidrográfica tipicamente urbana industrial, é um exemplo típico destes tipos de ocupações desordenadas.
O ponto P1, único ponto que possui vegetação em seu entorno apresentou os melhores resultados de qualidade de água, com um IQA em média de qualidade Boa. O local apesar de isolado e preservado é frequentado por habitantes da região que possuem poucos locais de lazer e a presença de lixo é observada na região da nascente. Estes fatores contribuem para E.coli e DBO proveniente de contaminação fecal, provavelmente de animais domésticos.
O ponto P2 (figura 2), localizado em uma área totalmente urbanizada, apresentou os piores valores em termos de DBO, E.coli, NT, PT, TU, ST, devido ao fato de que o esgoto doméstico gerado pela população é diretamente descartado nas águas do Córrego Pedrinhas. Estes valores elevados, tornam a qualidade da água de Ruim a Péssima, conforme observado na figura 10. O parâmetro OD apresentou valores mais elevados, o que é incoerente para valores elevados de DBO (SPERLING, 2005), no entanto, neste ponto de coleta há uma queda d’água que acaba agitando a água e aumentando o teor de oxigênio.
No ponto P3, para os parâmetros DBO, E.coli, NT e PT, provenientes do esgoto doméstico apresentam uma redução em relação ao ponto P2. De acordo com o mapa de uso da terra (figura 2), existe a presença de vegetação ao longo do córrego Pedrinhas e de afluentes que auxiliam na depuração e diluição da matéria orgânica presente no ponto P2, apesar da contribuição de mais um bairro ao longo deste trajeto. Neste ponto, como não existe agitação das águas e com a presença de matéria orgânica, o OD das águas apresenta uma diminuição a partir do ponto P2. O ponto P4 apresenta comportamento similar quando comparado com o ponto P3, alguns parâmetros como a DBO, NT um pouco menores, mas outros parâmetros com valores próximos como a E.coli e PT. A grande diferença é observada no ponto P5, próximo ao exutório da bacia. Neste ponto em termos de alguns parâmetros, a piora é significativa. Inicialmente observa-se um aumento na temperatura da água na ordem de 2 a 3oC a partir do ponto P4. Os valores de pH elevam-se, com algumas medidas superiores a 10 upH, e os valores de condutividade elétrica aumentam cinco vezes em relação ao ponto P4. Estas alterações significativas devem-se à presença de indústrias têxteis que descartam seus efluentes no Córrego Pedrinhas, inclusive sendo observado diferentes colorações (roxo, verde, preto) dos efluentes durante as coletas realizadas em diferentes datas.
Nos pontos P4 e P5, localizados em uma planície de inundação (PMG, 2008), é bastante comum em época de chuvas de verão, em especial nos meses de janeiro a março, ocorrer inundação nos bairros da área de estudo, que associados com elevados níveis de contaminação fecal observado através das análises das águas (Figura 8), traz grande risco à população para contrair as doenças de veiculação hídrica, tais como tais como as infecções intestinais, hepatites virais, febre tifoide, leptospirose, além de doenças respiratórias crônicas como asma, bronquite, gripes, resfriados e pneumonia que se proliferam nestas áreas onde ocorrem as enchentes e inundações (ALMEIDA, 2012; GUERRA et al., 2011).
De acordo com o último levantamento sobre os serviços de água e esgoto da Secretaria nacional de saneamento ambiental (BRASIL, 2016), aproximadamente 42% das áreas urbanas dos municípios brasileiros lançam esgoto in natura diretamente nos corpos hídricos, sendo esta deficiência no esgotamento sanitário relatada para as diferentes regiões do Brasil (GIATTI, 2000; FIGUR, REIS, 2017; CORNELLI et al., 2016; GOMES-SILVA et al., 2016; DOS SANTOS et al., 2018; MENEZES et al., 2016; VARGAS et al, 2018; OLIVEIRA D.G. et al., 2018; DA SILVA et al., 2017),
4 Conclusões
O presente estudo avaliou a influência do uso e cobertura da terra na qualidade da água da bacia hidrográfica Pedrinhas em Guarulhos, na região metropolitana de São Paulo. O conhecimento do uso e cobertura da terra em bacias hidrográficas fornece subsídios para o planejamento territorial e ambiental de uma área e este estudo possibilitou caracterizar e determinar as classes de uma região urbano industrial.
Através da análise de cinco pontos de coleta, sendo desde uma de suas nascentes até ao seu exutório, pode-se concluir que a qualidade das águas do Córrego Pedrinhas foi severamente afetada devido à ausência de esgotamento sanitário, manejo de resíduos sólidos, ausência de matas ciliares do corpo hídrico, habitações em áreas de preservação permanente (APP), além do descarte inadequado de efluentes das indústrias da região,
A qualidade da água sintetizada através do IQA mostrou que o ponto P1, localizado em uma das nascentes apresenta uma Boa qualidade e que mantém as condições naturais e apresenta qualidade para a manutenção da biologia aquática, abastecimento público e produção de alimentos. Nos demais pontos (P2 a P5) analisados ao longo da bacia a qualidade da água, de acordo com o IQA classificada como ruim e péssima, mostrou grandes ações antrópicas e degradação. A ocupação de áreas de risco das planícies, próximas ao ponto P5, associadas com uma água contaminada por microrganismos patogênicos, leva a um ambiente insalubre e propenso a doenças de veiculação hídrica que se proliferam nestas áreas onde ocorrem as enchentes e inundações.
Medidas preventivas, como proteção e recuperação de matas ciliares, coleta e tratamento de esgoto em toda extensão da BHP, educação ambiental com foco no descarte de resíduos urbanos, certamente contribuirão para uma melhoria da qualidade ambiental da região. Finalmente, espera-se que os resultados desta pesquisa contribuam para o planejamento ambiental e gestão dos recursos hídricos, subsidiando informações para futuros trabalhos realizados nesta área localizada na porção sul do município de Guarulhos.
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