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2013 Análise e Gestão de BAciAs HidroGráficAs Prof. Juliano Alaide Albano Prof.ª Cleci Teresinha Noara Prof.ª Catarina Cristina Barbara de Siqueira Meurer Copyright © UNIASSELVI 2013 Elaboração: Prof. Juliano Alaide Albano Prof.ª Cleci Teresinha Noara Prof.ª Catarina Cristina Barbara de Siqueira Meurer Revisão, Diagramação e Produção: Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI Ficha catalográfica elaborada na fonte pela Biblioteca Dante Alighieri UNIASSELVI – Indaial. 551.48 M598a Meurer, Catarina Cristina Barbara de Siqueira Análise e gestão de bacias hidrográficas / Catarina Cristina Barbara de Siqueira Meurer; Juliano Alaide Albano; Cleci Teresinha Noara. Indaial : Uniasselvi, 2013. 233 p. : il ISBN 978-85-7830-760-8 I. Hidrologia. II. Análise e gestão. 1. Centro Universitário Leonardo da Vinci. 2. Meurer, Catarina Cristina Barbara de Siqueira. III ApresentAção Caro(a) acadêmico(a), é com muita satisfação que damos início aos estudos da disciplina Análise e Gestão de Bacias Hidrográficas. Nesse novo universo a ser explorado por você, muitos conceitos serão apresentados, mas todos diretamente ligados à nossa realidade, seja ela como cidadão ou como profissional. Adentramos o século XXI com inúmeros desafios na área ambiental. Desafios que irão nos custar muitas mudanças estruturais e comportamentais. Para encararmos essa nova realidade com sabedoria, precisamos conhecer cada vez mais este universo denominado meio ambiente. Precisamos olhar de frente a atual situação e com base nela delinearmos um novo futuro para todos nós. Nesse contexto, esta disciplina trará uma nova maneira de olharmos a realidade ambiental. Sairemos de uma escala micro (a nossa casa, o nosso município) e partiremos para uma nova dimensão de análise: a bacia hidrográfica. Nesse novo espaço de análise temos o desafio de articular não só pessoas, mas instituições, políticas públicas, problemas e soluções, bem como realizar uma gestão compartilhada dos recursos naturais, principalmente a água, que é a base de estudo desse caderno. O Caderno de Estudos da disciplina Análise e Gestão de Bacias Hidrográficas está estruturado em 3 unidades. A Unidade 1 irá apresentar um breve panorama sobre o principal objeto de análise da gestão de bacias hidrográficas: os recursos hídricos. Nessa unidade você irá conhecer um pouco sobre as características desse recurso, como ele está distribuído espacialmente e os principais problemas ambientais relacionados à água. Na Unidade 2, denominada Gestão de Recursos Hídricos, você terá uma noção do que é desenvolvimento sustentável e o que isso tem a ver com os recursos hídricos. Você também conhecerá a Gestão Ambiental e as Políticas Ambientais Brasileiras com o enfoque na Política Nacional de Recursos Hídricos e conhecerá a bacia hidrográfica como unidade de planejamento para a gestão ambiental integrada da água. Por fim, a Unidade 3 apresenta a implementação da gestão participativa e descentralizada dos recursos hídricos no Brasil. Nessa unidade você irá conhecer mais a fundo como funcionam os Comitês de Bacia Hidrográfica, refletir sobre a importância da participação social na gestão dos recursos ambientais e analisar como está sendo a implementação da Política Nacional de Recursos Hídricos dentro de uma bacia hidrográfica. IV Você já me conhece das outras disciplinas? Não? É calouro? Enfim, tanto para você que está chegando agora à UNIASSELVI quanto para você que já é veterano, há novidades em nosso material. Na Educação a Distância, o livro impresso, entregue a todos os acadêmicos desde 2005, é o material base da disciplina. A partir de 2017, nossos livros estão de visual novo, com um formato mais prático, que cabe na bolsa e facilita a leitura. O conteúdo continua na íntegra, mas a estrutura interna foi aperfeiçoada com nova diagramação no texto, aproveitando ao máximo o espaço da página, o que também contribui para diminuir a extração de árvores para produção de folhas de papel, por exemplo. Assim, a UNIASSELVI, preocupando-se com o impacto de nossas ações sobre o ambiente, apresenta também este livro no formato digital. Assim, você, acadêmico, tem a possibilidade de estudá-lo com versatilidade nas telas do celular, tablet ou computador. Eu mesmo, UNI, ganhei um novo layout, você me verá frequentemente e surgirei para apresentar dicas de vídeos e outras fontes de conhecimento que complementam o assunto em questão. Todos esses ajustes foram pensados a partir de relatos que recebemos nas pesquisas institucionais sobre os materiais impressos, para que você, nossa maior prioridade, possa continuar seus estudos com um material de qualidade. Aproveito o momento para convidá-lo para um bate-papo sobre o Exame Nacional de Desempenho de Estudantes – ENADE. Bons estudos! Ao final dessa disciplina, você terá um novo conhecimento em mãos, que poderá utilizar tanto na sua vida profissional, como no seu dia a dia. Por isso, leia, releia, faça as autoatividades, procure novos conhecimentos sobre o tema se por acaso surgir qualquer dúvida, não se esqueça de consultar o(a) Tutor(a) Externo(a) dessa disciplina. Bons estudos! Prof. Juliano Alaide Albano Prof.ª Cleci Teresinha Noara Prof.ª Catarina Cristina Barbara de Siqueira Meurer NOTA V VI VII UNIDADE 1 – RECURSOS HÍDRICOS .............................................................................................. 1 TÓPICO 1 – ASPECTOS GERAIS SOBRE A ÁGUA ........................................................................ 3 1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................................... 3 2 CARACTERÍSTICAS DA ÁGUA ...................................................................................................... 4 2.1 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS ....................................................................................................... 4 2.2 CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS ................................................................................................. 5 2.3 CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS ............................................................................................. 7 3 O CICLO HIDROLÓGICO ................................................................................................................. 9 LEITURA COMPLEMENTAR ............................................................................................................... 14 RESUMO DO TÓPICO 1........................................................................................................................ 17 AUTOATIVIDADE ................................................................................................................................. 18 TÓPICO 2 – POLUIÇÃO DOS RECURSOS HÍDRICOS ................................................................ 19 1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................................... 19 2 POLUIÇÃO DOS RECURSOS HÍDRICOS ..................................................................................... 19 3 O TRATAMENTO DA ÁGUA ........................................................................................................... 23 4 O TRATAMENTO DE ESGOTO DOMÉSTICO ............................................................................ 26 LEITURA COMPLEMENTAR ............................................................................................................... 30 RESUMO DO TÓPICO 2........................................................................................................................33 AUTOATIVIDADE ................................................................................................................................. 34 TÓPICO 3 – DISTRIBUIÇÃO DA ÁGUA NO BRASIL E NO MUNDO ..................................... 35 1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................................... 35 2 DISTRIBUIÇÃO DA ÁGUA NO BRASIL E NO MUNDO.......................................................... 35 3 USO DA ÁGUA NA PRODUÇÃO DE ALIMENTOS E O COMÉRCIO DA ÁGUA VIRTUAL ................................................................................................................................................ 44 LEITURA COMPLEMENTAR ............................................................................................................... 51 RESUMO DO TÓPICO 3........................................................................................................................ 53 AUTOATIVIDADE ................................................................................................................................. 54 UNIDADE 2 – GESTÃO DE RECURSOS HÍDRICOS ..................................................................... 55 TÓPICO 1 – A GESTÃO DOS RECURSOS HÍDRICOS A PARTIR DA BACIA HIDROGRÁFICA ............................................................................................................. 57 1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................................... 57 2 BACIAS HIDROGRÁFICAS .............................................................................................................. 57 2.1 A BACIA HIDROGRÁFICA SOB O OLHAR TÉCNICO ........................................................... 58 2.2 DELIMITANDO UMA BACIA HIDROGRÁFICA ..................................................................... 59 3 HIERARQUIA FLUVIAL .................................................................................................................... 63 3.1 A INFLUÊNCIA DOS FATORES FÍSICOS NA FORMAÇÃO DA REDE DE DRENAGEM 65 3.2 O GERENCIAMENTO DE BACIA HIDROGRÁFICA ............................................................... 68 4 A GESTÃO INTEGRADA DE BACIA HIDROGRÁFICA ........................................................... 69 sumário VIII 5 GESTÃO CONSERVACIONISTA DE BACIA HIDROGRÁFICA: ADOÇÃO DAS UNIDADES DE CONSERVAÇÃO PARA PROTEÇÃO DOS MANANCIAIS ........................ 72 6 O SISTEMA DE INFORMAÇÃO GEOGRÁFICA (SIG) COMO FERRAMENTA NA ANÁLISE DE BACIAS HIDROGRÁFICAS .................................................................................... 74 7 RECONHECENDO OS ELEMENTOS DE UMA PAISAGEM NAS BACIAS HIDROGRÁFICAS............................................................................................................................... 75 LEITURA COMPLEMENTAR ............................................................................................................... 78 RESUMO DO TÓPICO 1........................................................................................................................ 83 AUTOATIVIDADE ................................................................................................................................. 84 TÓPICO 2 – PRINCIPAIS BACIAS HIDROGRÁFICAS BRASILEIRAS .................................... 85 1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................................... 85 2 ECOLOGIA DOS RIOS ....................................................................................................................... 85 3 PRINCIPAIS BACIAS HIDROGRÁFICAS BRASILEIRAS......................................................... 88 3.1 PANORAMA GERAL DAS REGIÕES HIDROGRÁFICAS BRASILEIRAS ............................ 88 3.1.1 Região Hidrográfica Amazônica .......................................................................................... 90 3.1.2 Região Hidrográfica do Tocantins-Araguaia ...................................................................... 92 3.1.3 Região Hidrográfica Atlântico Nordeste Ocidental ........................................................... 94 3.1.4 Região Hidrográfica Atlântico Nordeste Oriental ............................................................. 96 3.1.5 Região Hidrográfica do São Francisco ................................................................................. 97 3.1.6 Região Hidrográfica do Parnaíba ......................................................................................... 99 3.1.7 Região Hidrográfica Atlântico Leste .................................................................................... 102 3.1.8 Região Hidrográfica Atlântico Sudeste ................................................................................ 103 3.1.9 Região Hidrográfica do Paraguai ......................................................................................... 106 3.1.10 Região Hidrográfica do Uruguai ........................................................................................ 109 3.1.11 Região Hidrográfica Atlântico Sul ...................................................................................... 110 3.1.12 Região Hidrográfica do Paraná........................................................................................... 113 4 POTENCIAL HIDRELÉTRICO BRASILEIRO: CARACTERÍSTICAS, IMPACTOS E CONFLITOS .......................................................................................................................................... 116 LEITURA COMPLEMENTAR ............................................................................................................... 119 LEITURA COMPLEMENTAR II ........................................................................................................... 123 RESUMO DO TÓPICO 2........................................................................................................................ 127 AUTOATIVIDADE ................................................................................................................................. 128 TÓPICO 3 – A EMERGÊNCIA DO DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL ........................... 129 1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................................... 129 2 O SURGIMENTO DA QUESTÃO AMBIENTAL E A BUSCA PELO DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL .................................................................................................................................... 129 2.1 O CONCEITO DE DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL .................................................... 130 2.2 AGENDA 21 BRASILEIRA ............................................................................................................. 132 RESUMO DO TÓPICO 3........................................................................................................................ 136 AUTOATIVIDADE ................................................................................................................................. 137 TÓPICO 4 – A GESTÃO AMBIENTAL NA IMPLANTAÇÃO DO DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL ................................................................................................................ 139 1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................................... 139 2 A GESTÃO AMBIENTAL ................................................................................................................... 139 2.1 GESTÃO AMBIENTAL INTEGRADA ......................................................................................... 141 3 A GESTÃO AMBIENTAL NO BRASIL ............................................................................................141 3.1 A CRIAÇÃO DE UMA ESTRUTURA PARA A GESTÃO AMBIENTAL BRASILEIRA ........ 142 4 A CONTRIBUIÇÃO DA CONSTITUIÇÃO FEDERAL DE 1988 PARA A GESTÃO IX AMBIENTAL .......................................................................................................................................... 145 RESUMO DO TÓPICO 4........................................................................................................................ 147 AUTOATIVIDADE ................................................................................................................................. 148 TÓPICO 5 – A GESTÃO AMBIENTAL PARA A SUSTENTABILIDADE DOS RECURSOS HÍDRICOS NO BRASIL ................................................................................................. 149 1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................................... 149 2 O INÍCIO DAS DISCUSSÕES SOBRE A SUSTENTABILIDADE DOS RECURSOS HÍDRICOS ............................................................................................................................................. 150 3 A TRAJETÓRIA HISTÓRICA DOS RECURSOS HÍDRICOS NO BRASIL ............................ 151 3.1 LEGISLAÇÃO BRASILEIRA DE PROTEÇÃO AOS RECURSOS HÍDRICOS ........................ 151 4 A ESTRUTURA DO SISTEMA DE GESTÃO DOS RECURSOS HÍDRICOS ......................... 154 RESUMO DO TÓPICO 5........................................................................................................................ 160 AUTOATIVIDADE ................................................................................................................................. 161 UNIDADE 3 – A IMPLEMENTAÇÃO DA GESTÃO PARTICIPATIVA E DESCENTRALIZADA DOS RECURSOS HÍDRICOS NO BRASIL ............................................................ 163 TÓPICO 1 – PLANO DE RECURSOS HÍDRICOS: INSTRUMENTO ORIENTADOR DAS AÇÕES DOS COMITÊS DE BACIAS .......................................................................... 165 1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................................... 165 2 O PLANO NACIONAL DE RECURSOS HÍDRICOS ................................................................... 165 LEITURA COMPLEMENTAR ............................................................................................................... 168 RESUMO DO TÓPICO 1........................................................................................................................ 171 AUTOATIVIDADE ................................................................................................................................. 172 TÓPICO 2 – GESTÃO DE RECURSOS HÍDRICOS: UM VIÉS DOS COMITÊS DE BACIA ....... 173 1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................................... 173 2 OS COMITÊS DE GERENCIAMENTO DE BACIAS HIDROGRÁFICAS ............................... 173 LEITURA COMPLEMENTAR ............................................................................................................... 178 RESUMO DO TÓPICO 2........................................................................................................................ 182 AUTOATIVIDADE ................................................................................................................................. 183 TÓPICO 3 – OS COMITÊS DE BACIA E A GESTÃO PARTICIPATIVA DA ÁGUA................ 185 1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................................... 185 2 A PARTICIPAÇÃO SOCIAL NA GESTÃO DOS RECURSOS HÍDRICOS ............................. 185 3 OS COMITÊS DE BACIA COMO ESPAÇO DE PARTICIPAÇÃO SOCIAL............................ 187 4 A IMPLANTAÇÃO DOS COMITÊS DE BACIAS NO BRASIL ................................................. 189 5 A GOVERNANÇA DA ÁGUA ........................................................................................................... 190 LEITURA COMPLEMENTAR ............................................................................................................... 192 RESUMO DO TÓPICO 3........................................................................................................................ 195 AUTOATIVIDADE ................................................................................................................................. 196 TÓPICO 4 – DESAFIOS E AVANÇOS NA IMPLEMENTAÇÃO DA GESTÃO DOS RECURSOS HÍDRICOS NO BRASIL ................................................................................................. 197 1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................................... 197 2 DESAFIOS .............................................................................................................................................. 197 2.1 DESAFIOS DOS COMITÊS DE BACIAS ...................................................................................... 198 2.2 VALORES AMBIENTAIS E OS DESAFIOS PARA AVANÇAR NA GOVERNANÇA DOS RECURSOS HÍDRICOS NO BRASIL ............................................................................................ 199 LEITURA COMPLEMENTAR ............................................................................................................... 203 X RESUMO DO TÓPICO 4........................................................................................................................ 206 AUTOATIVIDADE ................................................................................................................................. 207 TÓPICO 5 – A INSERÇÃO DA EDUCAÇÃO AMBIENTAL – PELA CONSERVAÇÃO DA ÁGUA .................................................................................................................................. 209 1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................................... 209 2 A EDUCAÇÃO AMBIENTAL NA CONTEMPORANEIDADE .................................................. 210 2.1 EDUCAÇÃO AMBIENTAL EM SANEAMENTO – AÇÕES DE PROTEÇÃO DAS ÁGUAS ......212 3 PRINCIPAIS POLÍTICAS PÚBLICAS NA GESTÃO DA ÁGUA ............................................. 216 3.1 A NECESSIDADE DA EDUCAÇÃO AMBIENTAL NA ATUALIDADE ................................ 218 LEITURA COMPLEMENTAR ............................................................................................................... 222 RESUMO DO TÓPICO 5........................................................................................................................ 225 AUTOATIVIDADE ................................................................................................................................. 226 REFERÊNCIAS ......................................................................................................................................... 227 1 UNIDADE 1 RECURSOS HÍDRICOS OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM PLANO DE ESTUDOS A partir desta unidade, você será capaz de: • contextualizar aspectos relacionados às características da água e do ciclo hidrológico; • apresentar a distribuição da água no Brasil e no mundo e os seus princi- pais usos; • abordar e discutir as diferentes formas de poluição deste recurso e distin- tas metodologias de recuperação ambiental dos corpos d’água. Esta unidade está dividida em três tópicos. No final de cada um deles, você encontrará atividades que reforçarão o seu aprendizado. TÓPICO 1 – ASPECTOS GERAIS SOBRE A ÁGUA TÓPICO 2 – POLUIÇÃO DOS RECURSOS HÍDRICOS TÓPICO 3 – DISTRIBUIÇÃO DA ÁGUA NO BRASIL E NO MUNDO 2 3 TÓPICO 1 UNIDADE 1 ASPECTOS GERAISSOBRE A ÁGUA 1 INTRODUÇÃO De acordo com a história, a civilização vem se estabelecendo às margens dos rios. Estes lhe proporcionavam água para suas necessidades básicas, escoamento de resíduos, irrigação e, na contemporaneidade, para as práticas industriais. Com o desenvolvimento tecnológico, o homem aprimorou suas técnicas e a capacidade de transportar e controlar a água, deixando de consumir mais, poluir mais e desperdiçar mais. Para o homem, a água é um elemento da Terra cheio de significados, ela está presente no seu dia a dia como elemento vital para manutenção das atividades metabólicas do corpo. Ela é a força motriz da cadeia produtiva, essencial para o desenvolvimento da agricultura e pecuária, das fábricas e das indústrias. Nós nos ligamos a ela por diferentes aspectos culturais: nos rituais religiosos de vida e de morte, na música, nas artes plásticas etc. Estamos psiquicamente ligados a ela, sua presença nos conforta, nos acalma e tranquiliza. A água é a base da vida no planeta. Cientes dessa nossa ligação com esse recurso natural, vital para a nossa sobrevivência, a definição de estratégias de preservação, conservação e do seu manejo sustentável se faz necessária e extremamente urgente. Portanto, nós, educadores e futuros educadores, temos o compromisso ético e profissional de compreender a atual situação desse recurso no nosso planeta. Diante disso, precisamos saber quais são suas características (física, química e biológica), como ela se renova (ciclo hidrológico), qual sua distribuição, que usos fazemos dela, quais são os principais problemas ligados à disponibilidade e à demanda desse recurso e que políticas públicas estão sendo pensadas para a gestão sustentável desse recurso para podermos colocar a “mão na massa” e fazermos a nossa parte. Nesse sentido, para que possamos compreender os processos que envolvem a análise e a gestão de bacias hidrográficas, o enfoque serão os recursos hídricos. Para tanto, iniciaremos com a apresentação das principais características da água (física, química e biológica) e do ciclo hidrológico. Neste tópico analisaremos também quais são as principais interferências do ser humano nesse ciclo. UNIDADE 1 | RECURSOS HÍDRICOS 4 2 CARACTERÍSTICAS DA ÁGUA A água possui uma estrutura molecular bastante simples, é composta por dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio (H2O). Cada átomo de hidrogênio liga-se covalentemente ao átomo de oxigênio, onde as moléculas se mantêm juntas pela atração mútua de átomos carregados positiva e negativamente. Encontramos a água no planeta nos estados sólido, líquido e gasoso, sendo o estado líquido a forma mais frequente. Uma das propriedades mais importantes da água no estado líquido é sua capacidade de dissolver substâncias, dizemos assim que a água é um solvente universal. A água possui tantas características favoráveis à vida que é impossível imaginar a vida tendo alguma outra base que não fosse a água. Para que possa ser utilizada pelos organismos vivos, a água precisa conter características físicas, químicas e biológicas adequadas às suas necessidades. Veremos a seguir quais são essas características e qual a importância delas para os organismos vivos. 2.1 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS A água possui uma densidade relativamente elevada (cerca de oitocentas vezes superior à densidade do ar). Essa densidade varia com a temperatura, a concentração de substâncias dissolvidas e a pressão. No estado sólido a água é menos densa do que no estado líquido, o que faz com que o gelo flutue sobre a água. O fato de a água atingir sua densidade máxima a 4ºC faz com que somente a superfície aquática se congele, gerando um anteparo protetor para as comunidades aquáticas. Além de densa, a água é viscosa, o que significa que ela resiste ao fluxo ou ao movimento de um corpo através dela. A alta densidade aliada à viscosidade tende a retardar o movimento, o que faz com que os organismos criem mecanismos diferenciados de sobrevivência no meio aquático. NOTA Você já parou para pensar, o que acontece quando a água do rio encontra a água do mar? Elas se misturam, formando a água salobra, típica de manguezais, onde encontramos organismos que se adaptaram a este ambiente, como é o caso dos caranguejos. TÓPICO 1 | ASPECTOS GERAIS SOBRE A ÁGUA 5 Outra característica importante da água é o seu calor específico. Por ter um calor específico bem elevado, ela pode absorver ou liberar grandes quantidades de calor em variações de temperaturas relativamente pequenas. Essas propriedades fazem com que grandes massas de água possam alterar características climáticas locais, amenizando as variações de temperatura amplas. Sendo assim, se os oceanos não existissem, a amplitude térmica do planeta seria muito maior (BRAGA et al., 2005). IMPORTANT E Você já parou para pensar por que o hemisfério norte é mais frio que o hemisfério sul? Esse fenômeno é caracterizado devido ao calor específico da água que corresponde a 1,0 cal/gC, pois a água retém mais calor que o solo. O hemisfério sul possui porção marítima muito maior que o norte, contudo a água do oceano absorve e retém grande parte do calor que, durante a noite, o oceano perde lentamente para atmosfera. Isso acontece durante todo o ano, fazendo com que a amplitude térmica (variação de temperatura) seja baixa e mais quente no hemisfério sul. A cor e a turbidez da água também são características físicas importantes. Essas características interferem na penetração de luz dentro dos corpos d’água. A penetração de luz, nos corpos hídricos, é essencial para a produção de fotossíntese e consequentemente para a existência da biota aquática. A cor da água é constituída por luz refletida, podendo ser uma cor real (quando o meio aquático possui substâncias dissolvidas na água que conferem a ele uma determinada cor) ou aparente (quando reflexos de outros materiais, como algas e rochas, dão ao corpo d’água uma coloração específica). 2.2 CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS A água é conhecida por ser um solvente universal, podendo dissolver tanto moléculas orgânicas como inorgânicas. Muitas dessas partículas dissolvidas são essenciais para os organismos aquáticos. A água em contato com diferentes minerais e o substrato rochoso provoca a solubilização. O processo de intemperismo químico das rochas pela água é de dissolução, decomposição e hidratação. Esse processo é evidenciado devido à presença dos ácidos orgânicos e inorgânicos e, ainda, pelo aumento da temperatura. UNIDADE 1 | RECURSOS HÍDRICOS 6 A salinidade da água se refere à quantidade total de sais dissolvidos e é expressa em relação ao peso de uma solução para o peso de igual volume de água destilada. Como podemos perceber, raramente encontramos água pura na natureza, pois isso dependerá das condições locais, assim como dos minerais, sais e substâncias contidos no solo, em concentrações variadas. Erroneamente dizemos “água doce”, pois não existe água com açúcar, o que existe é água com menor quantidade de sais. ATENCAO Quando mencionamos água destilada, nos referimos à água pura, onde se apresentam apenas as duas moléculas de hidrogênio e uma de oxigênio (H2O). Não encontramos este tipo de água na natureza, pois, para isso, se faz necessário passar por um processo de destilação. A água destilada é utilizada para diversos fins tanto em indústrias como para finalidades médicas. A água também possui gases (como oxigênio e o dióxido de carbono) e sais minerais dissolvidos, como já vimos, o que favorece a realização da fotossíntese e a existência de organismos vivos nos diferentes ambientes. O pH da água é uma característica importante a ser observada, já que muitas das reações químicas que ocorrem na água são afetadas pelo seu valor. As comunidades aquáticas são diretamente afetadaspelo pH da água. Os peixes, por exemplo, só conseguem sobreviver em águas com pH entre 5 e 9 e apresentam produtividade máxima com pH entre 6,5 e 8,5 (BRAGA et al., 2005). Não devemos esquecer que, além da salinidade, do pH e dos gases encontrados na água, existem mais algumas substâncias que devemos conhecer. Vale ressaltar que, entre as características químicas da água ora aqui citadas, existem outras, não menos importantes, como: as substâncias químicas e os metais tóxicos, a demanda de oxigênio, a alcalinidade, os sólidos totais dissolvidos (cloreto, sulfatos entre outros), dureza e matéria orgânica. A água proveniente do abastecimento público, aquela que chega às nossas residências, contém uma infinidade de nutrientes e elementos. A presença (ou ausência) desses elementos pode ser importante em algumas situações, pois, para o bom funcionamento, o corpo humano também depende desses elementos, como: nitratos, fosfatos, magnésio, ferro, entre outros elementos presentes na água, porém em dosagem adequada de acordo com a demanda do nosso organismo. TÓPICO 1 | ASPECTOS GERAIS SOBRE A ÁGUA 7 Estudaremos isso com mais detalhes adiante! 2.3 CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS Os diferentes ambientes aquáticos abrigam uma grande diversidade de espécies de organismos vivos que vivem interligados entre si numa complexa trama ecológica. Esses organismos podem ser desde microscópicos (protozoários, bactérias) até animais de grandes dimensões como as baleias. Outros são utilizados intensamente pelo ser humano como alimento (peixes, crustáceos e outros) e também podem ser causadores de grandes enfermidades (como protozoários e bactérias presentes no esgoto). As características biológicas da água dependem exclusivamente das características físicas e químicas dos ambientes onde se encontra. Muitos dos organismos que compõem a comunidade aquática são denominados bioindicadores ou indicadores biológicos, pois a presença ou ausência desses organismos pode indicar boa ou má qualidade da água. As alterações genéticas, fisiológicas, ecológicas, comportamentais, morfológicas ou ainda bioquímicas poderão nos revelar a presença de poluentes ou stress no ecossistema e, ainda, se houver, o tempo de ocorrência desta determinada perturbação ao meio. São bons exemplos de bioindicadores os fungos, as algas e os liquens. Uma forma de atribuir condições a serem atendidas pelos corpos hídricos é estabelecer uma classificação para as águas em função de seus múltiplos usos. Com isso, os mananciais são enquadrados em classes, empregando-se, para cada uma, os usos a que se destina e seus requisitos, conforme serão apresentados no quadro a seguir. No Brasil, a classificação da qualidade das águas compete ao Conselho Nacional de Meio Ambiente (CONAMA), através da Resolução no 357/2005. Esta resolução dispõe sobre a classificação dos corpos hídricos e fornece as diretrizes ambientais para o enquadramento, assim como estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes. UNIDADE 1 | RECURSOS HÍDRICOS 8 QUADRO 1 – ENQUADRAMENTO DOS RECURSOS HÍDRICOS BRASILEIROS Uso preponderante da água Classificação C la ss e Es pe ci al C la ss e 1 C la ss e 2 C la ss e 3 C la ss e 4 Abastecimento público, preservação aquática em unidade de conservação de proteção integral, com ou sem desinfecção. X Abastecimento público, após tratamento convencional. Recreação de contato primário (natação, esqui aquático e mergulho). X Comunidades aquáticas em terras indígenas. X Irrigação de hortaliças que são consumidas cruas e de frutas que se desenvolvem rente ao solo e que sejam ingeridas cruas sem remoção de película. X Preservação do equilíbrio natural das comunidades aquáticas. X Irrigação de hortaliças, frutas, parques, jardins, campos de esporte e lazer, aquicultura e a atividade de pesca. X Abastecimento para consumo humano, após tratamento convencional ou avançado; irrigação de culturas arbóreas, cerealíferas e forrageiras; a pesca amadora; a recreação de contato secundário e a dessedentação de animais. X A navegação e a harmonia paisagística. X FONTE: Adaptado de: <http://www.mma.gov.br/port/conama/res/res86/res2086.html>. Acesso em: 31 maio 2013. DICAS Para saber mais a respeito da classificação das águas no Brasil, acesse o site: <http:// www.mma.gov.br/port/conama/res/res05/res35705.pdf>, entre neste portal e veja a classificação das águas salinas e salobras e, ainda, as condições e padrões de qualidade das águas. TÓPICO 1 | ASPECTOS GERAIS SOBRE A ÁGUA 9 3 O CICLO HIDROLÓGICO A água, assim como o carbono, o nitrogênio, o enxofre e outros elementos essenciais à vida, renova-se através de ciclos denominados biogeoquímicos. A água é o único elemento composto (hidrogênio e oxigênio) que participa desse processo. O ciclo da água é denominado ciclo hidrológico e compreende dois fenômenos básicos: evaporação e precipitação. Conforme é apresentado na figura a seguir, o ciclo hidrológico pode ser resumido nas seguintes etapas: FIGURA 1 – CICLO HIDROLÓGICO FONTE: Disponível em: <http://ga.water.usgs.gov/edu/watercycleportuguesehi.html>. Acesso em: 5 abr. 2012. • Evaporação: é através da evaporação que a água retorna ao ciclo. A evaporação pode ocorrer em qualquer etapa, conforme figura anterior. A água evaporada se mantém na atmosfera por um período de 10 dias. • Precipitação: sob a ação da gravidade, a água acumulada nas nuvens cai sobre a superfície da terra ou no oceano. • Detenção: parte da precipitação fica retida na vegetação, depressões do terreno e edificações. Essa água retida pode retornar à atmosfera pela ação da evaporação, penetrar no solo pela infiltração ou ainda escorrer superficialmente. UNIDADE 1 | RECURSOS HÍDRICOS 10 • Escoamento superficial: é formado pela água precipitada que escoa pelo solo em direção às áreas de altitudes inferiores. Essa água tende a formar diferentes reservatórios de água, como rios, riachos e lagos, porém durante o processo de escoamento essa água pode ficar retida, evaporar ou infiltrar nas camadas superiores do solo. • Infiltração: compreende a parcela de água que infiltra e irá alimentar a umidade do solo, os lençóis freáticos e os fluxos subterrâneos. A água infiltrada pode ainda sofrer evaporação ou ser utilizada pela vegetação. A capacidade de infiltração depende do tipo e do uso do solo. A disposição de infiltração do solo da floresta é alta, o que produz baixa quantidade de escoamento superficial; já em solos sem cobertura florestal e compactação, a capacidade de infiltração pode diminuir drasticamente, aumentando o escoamento superficial. • Escoamento subterrâneo: é constituído por parte da água infiltrada na camada superior do solo, sendo bem mais lento que o escoamento superficial. Através do escoamento subterrâneo os rios e lagos são mantidos nos períodos de estiagem. • Evapotranspiração: consiste na eliminação da água, na forma de vapor, pelas plantas. Nos oceanos o volume de água evaporado é maior que o volume de água precipitado, o que difere do continente, onde o volume evaporado é menor que o volume que precipita, ou seja, boa parte da água precipitada nas áreas continentais provém dos oceanos. Especula-se que na bacia amazônica os valores de precipitação e evaporação sejam equivalentes. Os processos hidrológicos na bacia hidrográfica possuem duas direções de fluxo: vertical e longitudinal. O vertical é representado pelos processos de precipitação, evapotranspiração, umidade e fluxo no solo; enquanto que o processo longitudinal pelo escoamento na direção dos gradientes da superfície (escoamento superficial e rios) e do subsolo (escoamentosubterrâneo). Para estruturar o balanço de volumes de uma bacia hidrográfica, depende-se inicialmente dos dados do fluxo vertical. FONTE: Adaptado de: <http://www.mma.gov.br/estruturas/sqa_pnla/_arquivos/sqa_3.pdf>. Acesso em: 31 maio 2013. Um ponto importante a ser destacado nesse processo cíclico da água são as intervenções ocasionadas pelo ser humano. Como você pode perceber, a vegetação e o solo possuem um papel importante neste ciclo e para exercermos nossas atividades socioeconômicas interferimos constantemente tanto no solo como na cobertura vegetal. As alterações no uso do solo ocasionam impactos negativos ao meio ambiente como as inundações. TÓPICO 1 | ASPECTOS GERAIS SOBRE A ÁGUA 11 ESTUDOS FU TUROS Na Unidade 2 você encontrará o conceito sobre bacia hidrográfica. Os solos se constituem de grãos de argila, silte, areia e partículas de material orgânico em proporções diferenciadas. A área superficial total das partículas, num dado volume de solo, aumenta à medida que seus tamanhos diminuem. Os solos abundantes em argilas (partículas menores que 0,002 mm de diâmetro) e silte (partículas entre 0,002 a 0,005 mm) retêm mais água do que as areias grossas (partículas maiores que 0,005 mm), através das quais a água é drenada rapidamente. Contudo, não são somente essas características que possibilitam a permanência de água no solo. Um solo mesmo sendo argiloso, se estiver exposto ao sol, sem proteção, irá facilmente perder a água retida. Nesse sentido, a vegetação sobre esse solo exerce um papel fundamental na retenção e proteção dessa água. As alterações de uso e manejo do solo da bacia hidrográfica podem ser classificadas quanto ao tipo de mudança, ao uso da superfície e à forma que provoca a alteração da superfície. Essa classificação está apresentada no próximo quadro. QUADRO 2 – CLASSIFICAÇÃO QUANTO À MUDANÇA E USO DO SOLO CLASSIFICAÇÃO TIPO Mudança da superfície Desmatamento Reflorestamento Impermeabilização Uso da superfície Urbanização Reflorestamento para exploração sistemática Desmatamento: extração de madeira, cultura de subsistência; culturas anuais; culturas permanentes Método de alteração Queimada Manual Equipamentos FONTE: Tucci e Mendes (2006, p. 25) UNIDADE 1 | RECURSOS HÍDRICOS 12 As alterações do solo causam diferentes mudanças na dinâmica hídrica. O desmatamento, por exemplo, tende a aumentar a vazão média em função da diminuição da evapotranspiração. A vegetação presente no solo intercepta a água da chuva e evita o impacto das gotas (splash) diretamente no solo. As folhas e as raízes das plantas, nos períodos de pouca chuva, conseguem reter a água no solo. Sem a vegetação, o solo tende a se tornar mais arenoso e, portanto, mais suscetível à erosão. A urbanização, por sua vez, gera outros tantos problemas. As principais alterações no ciclo hidrológico são: • Redução da infiltração devido à impermeabilização ou compactação do solo. • Aumento do escoamento superficial tanto em volume quanto em velocidade, o que faz com que vazões máximas aumentem, gerando as enxurradas e enchentes. • Com a redução da infiltração, o aquífero tende a diminuir o nível do lençol freático por falta de alimentação, reduzindo o escoamento subterrâneo. • A evapotranspiração é reduzida, devido à retirada da cobertura florestal. Além dessas interferências no ciclo hidrológico, ocorrem ainda: • aumento das vazões médias devido ao aumento da capacidade de escoamento por meio de conduto, canais e impermeabilização das superfícies; • aumento da erosão do solo e produção de sedimentos; • deterioração da qualidade da água superficial e subterrânea. Inúmeras são as interferências que ocasionamos ao ciclo hidrológico. Muitas vezes não nos damos conta do que pequenas ações podem gerar. Se você mora numa pequena cidade, pode pensar: sabendo-se que o ciclo hidrológico é um fenômeno global, as interferências no meu município não são tão significativas assim. Talvez não sejam mesmo, quando analisadas numa escala global, mas se você pensar nessas interferências dentro da sua região hidrográfica ou bacia hidrográfica irá perceber que esses pequenos problemas tomam dimensões muito diferenciadas. Por isso e por tantos outros motivos a gestão de águas deve ocorrer por bacia hidrográfica, pois os impactos de pequenas e grandes ações podem ser quantificados e melhor analisados. TÓPICO 1 | ASPECTOS GERAIS SOBRE A ÁGUA 13 NOTA Essas breves noções sobre as características da água e sobre o ciclo hidrológico podem ser ampliadas. Leia mais na bibliografia indicada ou na internet, no site da universidade da água <www.uniagua.org.br> e no site da Companhia de Saneamento Básico de São Paulo – Sabesp –<http://site.sabesp.com.br/site/default.aspx>, investigue. Para ampliar nosso conhecimento sobre a interferência do homem no ciclo hidrológico, segue um texto científico sobre esses aspectos numa das principais bacias hidrográficas brasileiras – a bacia hidrográfica do rio São Francisco. UNIDADE 1 | RECURSOS HÍDRICOS 14 TELECONEXÕES, MUDANÇAS CLIMÁTICAS E A BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO SÃO FRANCISCO Eventos climáticos não ocorrem de maneira isolada. Um exemplo desse fato é que a intensidade de chuva que cai sobre o nordeste e o sudeste do Brasil, áreas geográficas onde a bacia hidrográfica do rio São Francisco está inserida, pode, em parte, ser explicada pela temperatura da superfície das águas do oceano Pacífico, como revelam estudos científicos. Essas ligações, ou seja, teleconexões, como o El Niño, modificam o clima local, regional e global e, consequentemente, o ciclo das águas (precipitação, evaporação, escoamento superficial, subterrâneo etc.). Como se isso não fosse o bastante, as atividades dos seres humanos (ações antrópicas) sobre o meio ambiente estão também alterando a dinâmica do clima e, por conseguinte, das águas do nosso planeta. Emissões dos gases causadores do efeito estufa, também conhecidos como greenhouses – dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), óxido nitroso (N2O), entre outros – e a concentração desses na atmosfera levam à elevação da temperatura global e ao aquecimento do planeta. Os greenhouses resultam de fontes múltiplas, como da queima de combustíveis fósseis e do desmatamento (e outras formas de mudança no uso da terra). Existe, ainda, outro fenômeno importante associado às ações antrópicas sobre o clima da Terra: o aumento do buraco da camada de ozônio. Os gases conhecidos como clorofluorcarbonos (CFCs) e outros encontrados nos aerossóis, refrigeradores e condicionadores de ar, quando presentes na atmosfera, causam a destruição da camada de ozônio, que protege o planeta contra os efeitos da radiação solar (raios ultravioleta). Mas, como os efeitos individuais e cumulativos das teleconexões, do efeito estufa e da destruição da camada de ozônio podem afetar os recursos hídricos da bacia hidrográfica do rio São Francisco? O clima – local, global e regional – resulta da interação entre variáveis como pressão atmosférica e temperatura das águas superficiais dos oceanos. Essas e outras variáveis afetam, por conseguinte, a ocorrência de chuvas. Vários cientistas ao redor do mundo concordam que as mudanças climáticas já afetam – e irão afetar ainda mais – o ciclo hidrológico, mas os impactos e a capacidade de remediação destes, quando possível, ocorrerão de forma diversa em regiões diferentes do mundo. Teleconexões e mudanças climáticas em geral influenciam os recursos hídricos porque alteram o clima e podem causar eventos extremos, como secas e inundações, levando ao aumento ou redução: na vazão dos rios; no nível de evaporação da água contida no solo, da superfície das plantas e dos corpos aquáticos; na quantidade de água perdida por transpiração por diferentes espécies de plantas;na quantidade e distribuição de chuva; na porção da água que infiltra no solo etc. LEITURA COMPLEMENTAR TÓPICO 1 | ASPECTOS GERAIS SOBRE A ÁGUA 15 O rio São Francisco tem 2.700 km de comprimento, atravessa cinco estados e possui 99 afluentes perenes e 69 intermitentes. A bacia hidrográfica ocupa uma área de 638.323 km² em seis estados e no Distrito Federal, o que significa 8% da área do território. Mais de doze milhões de pessoas (aproximadamente 8% da população do país) habitavam a bacia em 2000. A geração de hidroeletricidade, a irrigação e a diluição de esgoto figuram entre os maiores usos dos recursos hídricos da bacia. Para analisarmos os efeitos das teleconexões e mudanças climáticas em geral, vamos pensar em duas situações: escassez e excesso de chuvas que, no caso do São Francisco, podem ocorrer conjuntamente em regiões distintas da bacia. A seca é um fenômeno que castiga o Nordeste e afeta a qualidade e quantidade de água disponível, bem como ocasiona outras consequências econômicas, sociais e ecológicas. Mudanças climáticas e teleconexões podem afetar a frequência e a intensidade desses eventos. Para muitos, esse cenário é bastante realístico. Estudos indicam que zonas áridas do nordeste do Brasil sofrerão ainda mais com secas resultantes das mudanças climáticas, se nada for feito para reverter o quadro atual. A redução do volume anual de chuva no nordeste do Brasil foi correlacionada a anos de ocorrência do El Niño. Uma elevação da frequência e da área de ocorrência das secas afetará o acesso e a distribuição da água da bacia hidrográfica, e consequências diretas e indiretas podem ser criadas. A falta desse precioso recurso pode levar à ocorrência de desertos; causar a escassez de água para consumo humano, para outras espécies de animais e também plantas; destruir ou reduzir a produção e a produtividade agrícola; aumentar a demanda de água para irrigação; incrementar a migração populacional para centros urbanos, entre outros. A seca pode afetar, também, a geração de energia, já que a Companhia Hidroelétrica do São Francisco (CHESF), principal empresa de geração elétrica da bacia, é responsável pelo abastecimento de energia das grandes capitais nordestinas. Estas consequências já foram sentidas em 2001, pois o efeito da falta d’água gerou o racionamento e o apagão. Espécies aquáticas também serão prejudicadas. A mudança nas características dos corpos aquáticos, como a elevação da temperatura e o aumento da salinidade devido à escassez e baixo nível da água, pode causar alteração na composição de ecossistemas e, então, a perda de espécies. O decréscimo da vazão na foz pode levar à entrada de água salgada do oceano Atlântico no rio São Francisco, destruindo habitat e espécies. Mas o que poderia acontecer no caso de aumento da quantidade e frequência das chuvas? Isso já está ocorrendo em diferentes lugares do mundo, como nos Estados Unidos, e vem sendo atribuído às mudanças climáticas e às teleconexões. O El Niño também pode causar aumento de chuva no sul do Brasil, efeito inverso ao que pode ocorrer no nordeste. Mudanças climáticas podem alterar a intensidade das chuvas na região sudeste. Não podemos esquecer que 73,5% da vazão natural média do rio São Francisco vem do estado de Minas Gerais. A vazão do rio São Francisco seria elevada. Esse fato poderia influenciar o uso das estruturas construídas para a geração de energia e outras formas do uso da água e da terra da área. Mais chuva poderia levar a uma maior erosão na bacia, a maior entrada de sedimentos e outros elementos poluentes nos rios afluentes e no São Francisco, como, por exemplo, resíduos químicos aplicados na agricultura. UNIDADE 1 | RECURSOS HÍDRICOS 16 A poluição das águas poderia elevar os custos para limpeza e purificação de água pelas empresas de tratamento e distribuição. As espécies aquáticas poderiam ser prejudicadas pela destruição dos habitats, pelo aumento da quantidade de sedimentos e consequente turbidez da água, além da redução da penetração da luz necessária às espécies que precisam da luz para realizar a fotossíntese. Populações ribeirinhas sofreriam com inundações, perdendo as casas e produções das várzeas; especialmente porque as companhias hidroelétricas, provavelmente, precisariam abrir as comportas para permitir a passagem da água e reduzir o perigo da destruição das estruturas. Mas, quem sabe, o crescimento no volume de chuva, em outras regiões da bacia, poderia aumentar o potencial agrícola que hoje depende de irrigação em áreas interioranas e semiáridas (do Nordeste), se a água chegasse a áreas apropriadas; e poderia elevar a capacidade de produção de energia elétrica, que hoje é abaixo do potencial instalado. A bacia hidrográfica do rio São Francisco é totalmente dependente do nível e da distribuição das chuvas. Dessa forma, aí está uma importância de natureza climática. Seria impossível mencionar neste artigo todas as possíveis consequências, especialmente porque muitos dos efeitos são desconhecidos e incalculáveis. As mudanças climáticas podem elevar a necessidade de escolha entre usos, como, por exemplo, irrigação ou geração de energia, proteção da vida aquática ou diluição de esgoto. As políticas públicas destinadas à administração dos recursos da bacia terão que levar em consideração essas questões e ter em mente a possibilidade e necessidade de existência de diversos cenários para tentar se adaptar às mudanças climáticas. Esse é um grande desafio! “A água doce não tem substitutos para a maioria dos usos” e o seu ciclo tem sido diretamente influenciado por mudanças antrópicas para atender as necessidades humanas, como no caso de irrigação e hidroeletricidade. O problema maior é que esses fatos estão também associados a outras variáveis, como mudança climática e às teleconexões. FONTE: Disponível em: <http://www.jornallivre.com.br/73726/teleconexoes-mudancas-climaticas- e-o-velho-chico.html>. Acesso em: 1 jun. 2013. 17 Neste tópico, você viu: • Temos uma ligação muito íntima com a água em diferentes aspectos (biológicos, culturais, psíquico e econômico). • As características da água estão divididas em físicas, químicas e biológicas. As características físicas e químicas da água influenciam as características biológicas. • As características da água influenciam tanto na dinâmica do planeta, como nas características e comportamentos de diferentes espécies de seres vivos. • O ciclo hidrológico pode ser resumido em: precipitação, detenção, escoamento superficial, infiltração, escoamento subterrâneo, evapotranspiração e evaporação. • As atividades humanas causam inúmeras interferências no ciclo hidrológico, os principais motivos são o desmatamento e a urbanização. RESUMO DO TÓPICO 1 18 Chegou a hora de você avaliar o quanto conseguiu aprender com a sua leitura. Responda às questões a seguir e reflita sobre elas. 1 Descreva as principais características da água. 2 Sobre o ciclo hidrológico, é CORRETO afirmar: a) ( ) A precipitação é um fenômeno que se distribui igualmente em todas as regiões da Terra. b) ( ) Nos oceanos o volume de água evaporado é menor do que o volume de água precipitada. c) ( ) Para se estruturar o balanço de volumes de uma bacia hidrográfica, depende-se inicialmente dos dados do fluxo vertical. d) ( ) O ciclo hidrológico é um fenômeno natural que não sofre interferência das ações antrópicas. 3 Analise a figura a seguir e, com base nas informações sobre a interferência do ser humano no ciclo hidrológico, descreva a atual situação da bacia hidrográfica da sua região. AUTOATIVIDADE FONTE: Disponível em: <http://www.google.com.br/ search?q=imagem+bacia+hidrografica>. Acesso em: 5 abr. 2013. Busque informações sobre a bacia hidrográfica de sua região. Pesquise o nome, os municípios que a áreatotal abrange, uso e ocupação do solo, índices pluviométricos, frequência de cheias e outras informações que você ache importantes. Com essas informações estruture um fichário que servirá de base para trabalhos futuros. 19 TÓPICO 2 POLUIÇÃO DOS RECURSOS HÍDRICOS UNIDADE 1 1 INTRODUÇÃO No tópico anterior analisamos as características físicas, químicas e biológicas da água, como ela se renova no nosso planeta e como o ser humano interfere nesses processos. Essas informações nos deram uma noção da importância da água para a nossa sobrevivência e o equilíbrio do planeta. Nesse tópico veremos os principais aspectos envolvidos na poluição dos recursos hídricos e algumas formas de revertermos esses impactos. 2 POLUIÇÃO DOS RECURSOS HÍDRICOS Enquanto a poluição do ar é responsável por três milhões de mortes ao ano, a água contaminada provoca 25 milhões em todo o mundo. De acordo com o CONAMA, poluição da água é: [...] qualquer alteração das propriedades físicas, químicas e biológicas que possa importar em prejuízos à saúde, à segurança e, ao bem- estar das populações e ainda comprometer a sua utilização para fins agrícolas, industriais, comerciais, recreativos e, especialmente, a existência normal da fauna aquática (BRASIL, 1986). Essas alterações podem ser provocadas por ações antrópicas. A poluição pode ocorrer de duas formas: pontual ou difusa. 1. A poluição pontual caracteriza-se por lançamentos individualizados, normalmente de fácil identificação, como o lançamento de esgotos por uma residência ou lançamento de tintura por indústrias têxteis. 2. Já as cargas difusas caracterizam-se por não possuírem um local definido de contaminação, como, por exemplo, o lançamento de agrotóxicos pela agricultura. Comumente encontramos mananciais, rios e lagos poluídos, principalmente os de áreas urbanas. Muitas vezes esses corpos d’água estão tão descaracterizados que nem conseguimos concebê-los como um rio, um exemplo são as ditas “valas” muito comuns em áreas que não possuem drenagem de águas pluviais. UNIDADE 1 | RECURSOS HÍDRICOS 20 Essas valas, na maioria das vezes, são rios ou riachos retificados que não apresentam suas características naturais como os meandros (curvas sinuosas do rio) e vegetação ciliar ao longo do seu percurso. Elas vêm sofrendo com processos erosivos, assoreamento, despejo de esgotos domésticos e lixo, o que resulta em corpos d’água com padrões estéticos que fogem à concepção que se tem de rio ou riacho, pois normalmente apresentam coloração alterada e odor desagradável. Uma água com qualidade possui características físicas, químicas e biológicas específicas, ou seja, existe um padrão que determina se a água tem ou não qualidade, como já foi evidenciado no tópico anterior. A caracterização da qualidade da água é feita através de exames e análises de amostras coletadas do corpo d’água em questão. A balneabilidade das águas litorâneas é evidenciada através dessas análises, que respeitam normas técnicas e padrões preestabelecidos. Observe no próximo quadro, com maior detalhamento, os principais indicadores de qualidade da água e suas principais características. QUADRO 3 – INDICADORES FÍSICOS, QUÍMICOS E BIOLÓGICOS DA QUALIDADE DA ÁGUA Principais indicadores de qualidade Físicos Cor – a cor se evidencia através da existência de substâncias em solução, sendo essas, na maioria das vezes, de origem orgânica. Turbidez – a turbidez é decorrente da presença de materiais em suspensão na água. Sabor e odor – estão associados à presença de poluentes industriais ou outras substâncias indesejáveis, tais como matéria orgânica em decomposição. Químicos Oxigênio dissolvido (OD) – um dos requisitos básicos para a sobrevivência da maioria das espécies aquáticas é a presença de oxigênio dissolvido na água. O oxigênio, além de manter a vida na água, é necessário para a decomposição aeróbica do despejo poluidor. A aeração da água é produzida pela atmosfera, turbulência do rio e a fotossíntese das plantas aquáticas. Demanda bioquímica de oxigênio (DBO) – a DBO mede a quantidade de oxigênio usada pela água na decomposição de material orgânico, ou seja, é a quantidade de oxigênio que vai ser respirada pelos decompositores aeróbios para a decomposição completa da matéria orgânica lançada na água. Nitrogênio e fósforo – o nitrogênio na matéria orgânica transforma-se em nitrito e nitrato, e a presença desses elementos na água, juntamente com a amônia, são indicadores de poluição. O nitrogênio juntamente com o fósforo são indicadores das condições de eutrofização de um corpo d’água. Detergentes – a presença de detergentes na água principalmente os não biodegradáveis, além de ser prejudicial à vida aquática, dificulta os processos de tratamento de água e esgoto. Agrotóxicos – os agrotóxicos (raticidas, herbicidas, inseticidas, fungicidas e outros) são produtos químicos utilizados no combate de pragas. O excesso e o uso incorreto desses produtos são prejudiciais às comunidades aquáticas e ao ser humano. Fenóis – os fenóis são comuns em resíduos industriais. Além de serem tóxicos, interferem no processo de tratamento da água, pois se combinam com o cloro e geram odor e sabor desagradável. Biológicos Indicador bacteriológico – testa o número de bactérias na água, como coliformes e estreptococos. Indicador aquático – são utilizados organismos aquáticos como peixes e plâncton para verificar o grau de poluição, por meio da sua resistência a condições anormais. FONTE: Adaptado de: Braga et al. (2005, p. 100), Tucci e Mendes (2006, p. 86) TÓPICO 2 | POLUIÇÃO DOS RECURSOS HÍDRICOS 21 QUADRO 3 – INDICADORES FÍSICOS, QUÍMICOS E BIOLÓGICOS DA QUALIDADE DA ÁGUA FONTE: Adaptado de: Braga et al. (2005, p. 100), Tucci e Mendes (2006, p. 86) IMPORTANT E Caro(a) acadêmico(a)! A qualidade é um requisito básico para a gestão da água, não é por acaso que um dos objetivos da Política Nacional de Recursos Hídricos, estabelecida pela Lei nº 9.433/1997, é “[...] assegurar à atual e às futuras gerações a necessária disponibilidade de água, em padrões de qualidade adequados aos respectivos usos”. DICAS A eutrofização é o enriquecimento das águas com os nutrientes necessários ao crescimento da vida vegetal aquática. Nos lagos, ela é um processo natural de maturação, sendo lento e associado ao tempo de evolução dos ecossistemas. Um ambiente eutrofizado caracteriza-se pelos altos índices de nutrientes, pouca penetração de luz, baixa concentração de OD, alto crescimento de algas e biodiversidade baixa. Apesar de ser um processo lento, quando ocorre naturalmente, a eutrofização pode ser acelerada pelo despejo excessivo de nutrientes como o fósforo e o nitrogênio na água, presentes no esgoto doméstico, industrial e nos fertilizantes agrícolas. No quadro a seguir, veremos quais são os principais poluentes (e suas fontes) encontrados na água. Perceba que boa parte dessas fontes tem ligação com os nossos hábitos e comportamentos do dia a dia. POLUENTE FONTE Poluentes orgânicos biodegradáveis São constituídos basicamente por carboidratos, proteínas e gorduras. A sua presença nos corpos d’água pode causar perda de biodiversidade, mau cheiro e outros problemas indesejados. A principal fonte são os esgotos domésticos. No Brasil, esse é um dos poluentes mais comuns nos rios e riachos, principalmente nos espaços mais urbanizados. Poluentes orgânicos recalcitrantes ou refratários Referem-se a compostos orgânicos que não são biodegradáveis ou com taxa de biodegradação muito lenta. Diferente dos poluentes orgânicos biodegradáveis, os poluentes orgânicos recalcitrantes têm o seu impacto associado à sua toxicidade e não ao consumo de oxigênio utilizado para sua decomposição. As principais fontes são os defensivos agrícolas (inseticidas,herbicidas e outros), detergentes sintéticos e petróleo. UNIDADE 1 | RECURSOS HÍDRICOS 22 Metais Os metais podem gerar danos à saúde, de acordo com a quantidade ingerida, devido à sua toxicidade, ou pelos seus potenciais carcinogênicos, mutagênicos ou teratogênicos. Dentre os metais destaca-se o mercúrio (Hg), usado em grande escala para fins industriais e agrícolas; o cádmio (Cd), também utilizado em larga escala na indústria na produção de ligas metálicas, agrotóxicos, produção e uso de tintas, trabalhos de impressão e fabricação de plásticos; o chumbo (Pb), cuja exposição humana pode se dar através de fontes naturais ou antropogênicas, tais como a mineração, fundição e refino de chumbo e outros metais, indústrias petrolíferas e cerâmicas, produção de vidro e borracha, construção civil, entre outras; o manganês (Mn) é empregado na fabricação de rações, adubos, pilhas secas, ligas não ferrosas, fungicidas, produtos farmacêuticos, entre outros; e o arsênio (As) que pode ser encontrado em depósitos finais de rejeitos químicos, manufatura (fusão) do cobre e outros metais, combustíveis fósseis, agrotóxicos, raticidas, tintas, corantes, entre outros. Um dos principais problemas gerados pelo metal é o seu potencial bioacumulativo. Organismos presentes na água podem acumular quantidades de metal nos seus tecidos e repassar ao longo da cadeia alimentar, podendo prejudicar organismos do topo da cadeia, como o ser humano. Nutrientes O excesso de nutrientes na água pode gerar uma série de problemas para o ambiente aquático, como a proliferação de algas e outros organismos vivos, prejudicando diferentes usuários de água. Os principais nutrientes envolvidos nesse processo são o fósforo e o nitrogênio. Eles chegam aos corpos de água por meio da erosão do solo, pela fertilização artificial dos campos agrícolas ou pela própria decomposição natural da matéria orgânica biodegradável existente na água e no solo. Organismos patogênicos Inúmeros organismos patogênicos podem estar presentes na água como: vírus (doenças causadas: hepatite infecciosa e poliomielite), bactérias (leptospirose, febre tifoide, cólera (vibrião da cólera), diarreia (enterovírus, E. Colli) entre outras doenças), protozoários (amebíase, giardíase) e helmintos (esquistossomose e ascaridíase). A principal fonte de contaminação da água com esses organismos é o esgoto doméstico. Sólidos em suspensão Os sólidos em suspensão podem ser depositados na água de diversas formas, como a erosão acentuada, enxurradas, entre outros fatores. O aumento da turbidez da água dificulta a entrada de luz e consequentemente prejudica a fauna e a flora aquática. O alto índice de turbidez pode prejudicar o acesso à água por diferentes usuários. A rizicultura, por exemplo, quando manejada de forma inadequada pode lançar nos corpos d’água uma grande quantidade de “lama” aumentando assim a turbidez da água e prejudicando usos como o abastecimento urbano. TÓPICO 2 | POLUIÇÃO DOS RECURSOS HÍDRICOS 23 Calor As características químicas, físicas e biológicas são afetadas pela temperatura da água. O lançamento de efluentes industriais aquecidos são uma das fontes de alteração da temperatura da água. FONTE: Adaptado de Braga et al. (2005, p. 83-86), Costa e Costa (2004, p. 17-56) Cientes dos principais poluentes aquáticos e suas principais fontes, veremos, a seguir, alguns procedimentos técnicos que ajudam a minimizar esses impactos nos recursos hídricos. Contudo, sempre devemos ter em mente que as ações individuais são fundamentais nesse processo. 3 O TRATAMENTO DA ÁGUA O tratamento da água possui inúmeras finalidades, tais como: higiênicas, econômicas e estéticas. Higiênicas – possuem a funcionalidade de remover protozoários, vírus, bactérias e outros micro-organismos nocivos à saúde humana, reduzem impurezas e teores elevados de compostos orgânicos. Econômicas – aqui ocorre a redução da corrosividade, da dureza, do ferro e manganês, pois o excesso faz mal à saúde, podendo levar o indivíduo a sofrer com enfermidades. Estéticas – a água tratada se torna incolor, sem sabor e sem odor. Para que a água possa ser consumida com segurança pelos seres humanos, ela precisa possuir certos padrões de potabilidade. Esses padrões, no Brasil, são estabelecidos pela Portaria no 518, de 25 de abril de 2004, do Ministério da Saúde. O abastecimento público de água deve respeitar esses padrões, para isso é feito o tratamento da água. IMPORTANT E Para saber mais sobre a vigilância da qualidade da água e dos padrões de potabilidade estabelecidos em nosso país, acesse: <http://dtr2001.saude.gov.br/sas/ PORTARIAS/Port2004/GM/GM-518.htm>. UNIDADE 1 | RECURSOS HÍDRICOS 24 O tratamento pode ser realizado para atender várias finalidades como já vimos (higiênicas, estéticas e econômicas). O tratamento de água é composto por diversas etapas, parte da captação passa pelo tratamento propriamente dito e termina com a distribuição da água para a população, conforme pode ser visualizado na figura a seguir. FIGURA 2 – SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA FONTE: Disponível em: <http://www.copasa.com.br/cgi/cgilua.exe/sys/start. htm?infoid=23&sid=98&tpl=printerview>. Acesso em: 5 abr. 2013. Os processos de tratamento de água são: Oxidação – o primeiro passo é oxidar os metais presentes na água, principalmente o ferro e o manganês, que normalmente se apresentam dissolvidos na água bruta. Para isso, injeta-se cloro ou produto similar, pois tornam os metais insolúveis na água, permitindo, assim, a sua remoção nas outras etapas de tratamento. Coagulação – a remoção das partículas de sujeira se inicia no tanque de mistura rápida com a dosagem de sulfato de alumínio ou cloreto férrico. Estes coagulantes têm o poder de aglomerar a sujeira, formando flocos. Para otimizar o processo adiciona-se cal, o que mantém o pH da água no nível adequado. TÓPICO 2 | POLUIÇÃO DOS RECURSOS HÍDRICOS 25 Floculação – na floculação, a água já coagulada movimenta-se de tal forma dentro dos tanques que os flocos misturam-se, ganhando peso, volume e consistência. Decantação – na decantação, os flocos formados anteriormente separam-se da água, sedimentando-se, no fundo dos tanques. Filtração – a água ainda contém impurezas que não foram sedimentadas no processo de decantação. Ela precisa, por isso, passar por filtros constituídos por camadas de areia ou areia e antracito, suportadas por cascalho de diversos tamanhos que retêm a sujeira ainda restante. Desinfecção – a água já está limpa quando chega a esta etapa. Contudo, ela recebe ainda mais uma substância: o cloro. Este elimina os germes nocivos à saúde, garantindo também a qualidade da água nas redes de distribuição e nos reservatórios. Correção de pH – (potencial hidrogeniônico) – para proteger as canalizações das redes e das casas contra corrosão ou incrustação, a água recebe uma dosagem de cal, que corrige seu pH. Fluoretação – finalmente a água é fluoretada, em atendimento à Portaria do Ministério da Saúde. Consiste na aplicação de uma dosagem de composto de flúor (ácido fluossilícico). Reduz a incidência da cárie dentária, especialmente no período de formação dos dentes, que vai da gestação até a idade de 15 anos. FONTE: Disponível em: <http://www.copasa.com.br/cgi/cgilua.exe/sys/start. htm?infoid=23&tpl=printerview>. Acesso em: 3 jun. 2013. UNIDADE 1 | RECURSOS HÍDRICOS 26 FIGURA 3 – ESCALA DO PH FONTE: Disponível em: <http://www.ufrrj.br/institutos/it/de/acidentes/ ph.htm>. Acesso em: 5 abr. 2013. 4 O TRATAMENTO DE ESGOTO DOMÉSTICO Tendo como foco as estações de tratamento de esgoto, a Agência Nacional de Água (ANA) decidiu iniciar um programa de despoluição. Isto aconteceu porque o tratamento de esgotos é ainda um desafiode grandes dimensões no Brasil, uma vez que apenas cerca de 20% do esgoto urbano passa por alguma estação de tratamento para a remoção de poluentes, antes do despejo final em algum rio ou no mar. O resto do esgoto coletado é conduzido por tubulações para despejo in natura, transformando os rios em focos de disseminação de doenças. Nas regiões mais pobres não existem as tubulações e o esgoto sai da moradia diretamente para a chamada "vala negra". Isto aumenta enormemente o risco de propagação das doenças infectocontagiosas, vitimando em particular as crianças. Em outras regiões, dependendo da permeabilidade do terreno, adotam-se fossas sépticas. Trata-se de razoável solução para o destino final do esgoto, caso as fossas sejam bem operadas. Contudo, frequentemente as fossas são mal operadas, resultando na contaminação de lençóis freáticos e, consequentemente, da água que vier a ser retirada de poços. FONTE: Disponível em: <http://www.kelman.com.br/pdf/poluicao_seca_2.pdf>. Acesso em: 3 jun. 2013. TÓPICO 2 | POLUIÇÃO DOS RECURSOS HÍDRICOS 27 NOTA In natura – no estado original, no caso, refere-se ao estado que se apresenta, sem receber qualquer tipo de tratamento. Como você pode perceber, um dos principais problemas ambientais relacionados à água no nosso país é o esgotamento sanitário, principalmente o esgoto doméstico. Uma das formas de minimizar esse impacto é o tratamento coletivo de esgoto doméstico através das Estações de Tratamento de Esgotos (ETE). O tratamento dos esgotos domésticos tem como objetivo remover o material sólido; reduzir a demanda bioquímica de oxigênio; exterminar micro-organismos patogênicos; reduzir as substâncias químicas indesejáveis e principalmente minimizar os impactos ambientais ocasionados por esse poluente. FIGURA 4 – ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTO (ETE) FONTE: Disponível em: <http://www.ufrrj.br/institutos/it/de/acidentes/esg4.htm>. Acesso em: 21 set. 2012. A seguir podemos analisar uma descrição das etapas do tratamento de esgotamento sanitário: UNIDADE 1 | RECURSOS HÍDRICOS 28 Grade grosseira – retenção dos materiais de grandes dimensões, como latas, madeiras, papelão etc. Elevatória de esgoto bruto – recalque dos esgotos para o canal das grades médias. Grade média – remoção de materiais, como trapos, estopas, papéis etc. Caixa de areia – remoção da areia contida no esgoto, que, depois de sedimentada, vai para o classificador de areia. Decantador primário – remoção do resíduo sedimentável dos esgotos, gorduras e óleos flutuantes. Estes materiais, após serem recolhidos por pontes raspadoras, são bombeados para os digestores. Tanque de aeração – o efluente do decantador primário passa para o tanque de aeração. Combinando-se a agitação do esgoto com a injeção de ar, desenvolve- se, no tanque de aeração, uma massa líquida de micro-organismos denominada "lodos ativados". Estes micro-organismos alimentam-se de matéria orgânica contida no efluente do decantador primário e se proliferam na presença do oxigênio. Decantador secundário – remoção dos sólidos (flocos de lodo ativado), que, ao sedimentarem no fundo do tanque são raspados para um poço central, retornando para o tanque de aeração. A parte líquida vertente do decantador é destinada ao rio. Elevatória de retorno de lodo – o lodo ativado, recolhido no decantador secundário por pontes removedoras de lodo, é encaminhado às bombas, retornando aos tanques de aeração e o excesso do lodo ao decantador primário. Elevatória de lodo primário – recalque do lodo gradeado para o interior dos adensadores de gravidade e digestores. Retirada do sobrenadante – os adensadores e digestores são equipados com válvulas para a retirada do sobrenadante (líquido que se separa do lodo digerido), que retorna ao início do processo. Adensadores de gravidade – equipados com um removedor mecanizado de lodo e escuma, de tração central. O efluente é coletado em um canal periférico e enviado para um sistema de coleta de efluentes da fase sólida. Digestores – o lodo removido durante o processo de tratamento é enviado aos digestores. São grandes tanques de concreto, hermeticamente fechados, em que, através do processo de fermentação, na ausência de oxigênio (processo TÓPICO 2 | POLUIÇÃO DOS RECURSOS HÍDRICOS 29 anaeróbico), se processará a transformação de lodo em matéria altamente mineralizada, com carga orgânica reduzida e diminuição de bactérias patogênicas. Secador térmico – retira a água do lodo proveniente dos digestores, elevando seu teor de sólidos até o mínimo de 33%, seguindo para os silos e com destino para agricultura ou aterro sanitário. FONTE: Disponível em: <http://www.daescs.sp.gov.br/index.asp?dados=ensina&ensi=est_trat_ esgoto>. Acesso em: 3 jun. 2013. Tanto o tratamento da água como o tratamento do esgoto doméstico são apenas algumas das formas de se lidar com os impactos negativos gerados nos cursos d’água. Outros impactos como o desmatamento da vegetação ciliar, a poluição industrial e agrícola, a erosão das margens, entre outros, também merecem uma atenção emergencial. UNIDADE 1 | RECURSOS HÍDRICOS 30 LEITURA COMPLEMENTAR POLUIÇÃO DA ÁGUA Zampepieron, S. L. M. e Vieira, J. L. A. Alguém já disse que uma das aventuras mais fascinantes é acompanhar o ciclo das águas na Natureza. Suas reservas no planeta são constantes, mas isso não é motivo para desperdiçá-la ou mesmo poluí-la. A água que usamos para os mais variados fins é sempre a mesma, ou seja, ela é responsável pelo funcionamento da grande máquina que é a vida na Terra, sendo tudo isto movido pela energia solar. Vista do espaço, a Terra parece o Planeta Água, pois esta cobre 75% da superfície terrestre, formando os oceanos, rios, lagos etc. No entanto, somente uma pequenina parte dessa água – da ordem de 113 trilhões de m3 – está à disposição da vida na Terra. Apesar de parecer um número muito grande, a Terra corre o risco de não mais dispor de água limpa, o que em última análise significa que a grande máquina viva pode parar. A água nunca é pura na Natureza, pois nela estão dissolvidos gases, sais sólidos e íons. Dentro dessa complexa mistura, há uma coleção variada de vida vegetal e animal, desde o fitoplâncton e o zooplâncton até a baleia azul (maior mamífero do planeta). Dentro dessa gama de variadas formas de vida, há organismos que dependem dela inclusive para completar seu ciclo de vida (como ocorre com os insetos). Enfim, a água é componente vital no sistema de sustentação da vida na Terra e por isso deve ser preservada, mas nem sempre isso acontece. A sua poluição impede a sobrevivência daqueles seres, causando também graves consequências aos seres humanos. A poluição da água indica que um ou mais de seus usos foram prejudicados, podendo atingir o homem de forma direta, pois ela é usada por este para ser bebida, para tomar banho, para lavar roupas e utensílios e, principalmente, para sua alimentação e dos animais domésticos. Além disso, abastece nossas cidades, sendo também utilizada nas indústrias e na irrigação de plantações. Por isso, a água deve ter aspecto limpo, pureza de gosto e estar isenta de micro-organismos patogênicos, o que é conseguido através do seu tratamento, desde a retirada dos rios até a chegada nas residências urbanas ou rurais. A água de um rio é considerada de boa qualidade quando apresenta menos de mil coliformes fecais e menos de dez micro-organismos patogênicos por litro (como aqueles causadores de verminoses, cólera, esquistossomose, febre tifoide, hepatite, leptospirose, poliomielite etc.). Portanto, para a água se manter nessas condições, deve-se evitar sua contaminação por resíduos, sejam eles agrícolas (de natureza química ou orgânica), esgotos, resíduos industriais, lixo ou sedimentos vindos da erosão. TÓPICO 2
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