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Espacios. Vol. 37 (Nº 14) Año 2016. Pág. 6

Índice de qualidade de água do baixo curso do rio Itapecuru, estado do Maranhão, Brasil

Turnover of interns: case study in an agent System Integrator stages

Leonardo Silva SOARES 1; Antonio Carlos Leal de CASTRO 2; Wilza Gomes Reis LOPES 3; James Werllen de Jesus AZEVEDO 4; Heliene Leite Ribeiro PORTO 5

Recibido: 04/02/16 • Aprobado: 03/03/2016

Contenido

1. Introdução

2. Bacia hidrográfica do rio Itapecuru

3. Metodologia

4. Resultados e discussão

5. Conclusões

Agradecimento

Referências

1. Introdução

O conhecimento dos padrões espaço-temporais da qualidade de água dos recursos hídricos continentais são de extrema relevância para avaliação do status de conservação do ambiente monitorado, pois, permitem a identificação de possíveis tensores ambientais e a indicação de estratégias de gerenciamento ambiental, que almejam garantir o equilíbrio entre as demandas da sociedade e os atributos naturais dos mananciais (características físico-químicas, biológicas e ecológicas).

A qualidade da água é um dos fatores mais importantes que devem ser considerados quando se avalia o desenvolvimento sustentável de uma dada região (CÓRDOBA et al., 2010). Dentre as ferramentas de avaliação e monitoramento da qualidade de água, destacam-se os Índices de Qualidade de Água (IQA's).

Estes indicadores objetivam atribuir um único valor para expressar a qualidade hídrica, utilizando um conjunto de variáveis de uma determinada amostra de água. Pode-se, então, comparar a qualidade de diferentes amostras com base nos valores obtidos no índice (ABBASI; ABBASI, 2012).

Para Cardoso e Motta Marques (2006, p. 123) os IQA's buscam:

Revelar a condição ambiental de um determinado recurso hídrico, no tempo e no espaço, utilizando-se uma formulação matemática agregadora. No estabelecimento dos IQA's escolhe-se um grupo de parâmetros físicos, químicos e biológicos (variáveis), que representa, da melhor forma possível, a função que se pretenda dar ao corpo d'água.

A utilização dos IQA's para o monitoramento de corpos hídricos continentais está amplamente difundido na literatura. A pesquisa de Terrado et al. (2010) indicou um quantitativo de 55 IQA's. Estes são mensurados em função das características físico-químicas, biológicas e hidro morfológicas do ambiente monitorado.

Apesar de amplamente difundidos na literatura, os IQA's apresentam algumas limitações, como a perda de informação das variáveis de qualidade de água, que são sumarizadas em um único valor, que expressará o nível de qualidade do corpo hídrico sob investigação (LERMONTOV et al., 2009). Entre as vantagens, destaca-se a integração de diferentes variáveis, com distintas unidades de medidas em um único número (SIMÕES et al., 2008; LERMONTOV et al., 2009) e sua capacidade de comunicação intuitiva (FENG et al., 2015).

O IQA adequado deve ser o mais objetivo possível, ter uma boa capacidade de síntese, e ser capaz de alcançar um equilíbrio razoável entre a simplificação da realidade e da complexidade do ambiente (TERRADO et al., 2010). Nesta perspectiva, enquadra-se o IQA da Companhia de Saneamento de São Paulo – CETESB, que foi adaptado a partir do IQA da National Sanitation Foundation (NSF), desenvolvido nos Estados Unidos, no ano de 1970, e utilizado no Brasil desde 1975 (CETESB, 2015). Segundo a ANA (2013), o IQA-CETESB é o índice mais utilizado no país para monitoramento da qualidade de água.

No Brasil, pais rico em recursos hídricos, ainda existem algumas lacunas com relação a alguns de seus principais rios. Dentre estes, insere-se o rio Itapecuru, importante contribuinte da Região Hidrográfica do Atlântico Nordeste Ocidental. O rio Itapecuru é fonte de água para o abastecimento público de várias cidades do estado do Maranhão, incluindo a capital São Luís. Várias atividades do setor primário vinculadas à agricultura, pecuária e pesca, na região, são totalmente dependentes deste recurso hídrico.

Neste sentido, devido à importância socioeconômica e ambiental do rio Itapecuru, no presente artigo, procurou-se avaliar o status de conservação e as variações espaço-temporais da qualidade de água do baixo curso do rio Itapecuru, por meio do IQA da CETESB, gerando informações para subsidiar o gerenciamento ambiental deste corpo hídrico.

2. Bacia hidrográfica do rio Itapecuru

Os recursos hídricos no Maranhão ocupam posição de destaque em relação ao Nordeste do Brasil, no contexto da Política Nacional de Recursos Hídricos, o estado está inserido em quatro regiões hidrográficas, sendo elas: Região Hidrográfica do Atlântico Nordeste Ocidental, Região Hidrográfica do Parnaíba, Região Hidrográfica do Araguaia – Tocantins e Região Hidrográfica do Atlântico Nordeste Ocidental. O rio Itapecuru situa-se na Região Hidrográfica do Atlântico Nordeste Ocidental (Tabela 1).

A bacia hidrográfica abrange uma área de 53.216,84 Km², configurando-se como segunda maior do estado. A área de drenagem ocupa parcela do território de 57 municípios e possui uma população de 1.019.398 habitantes (NUGEO, 2011). Segundo Alcântara (2004), devido as diferenças altimétricas da bacia hidrográfica, o rio pode ser classificado em alto, médio e baixo curso (Figura 1).

Tabela 1. Descrição das bacias hidrográficas inseridas na região hidrográfica do Atlântico
Nordeste Ocidental, com destaque para a bacia hidrográfica do Rio Itapecuru.

Fonte: NUGEO (2011).

Figura 1. Localização da Bacia hidrográfica do rio Itapecuru, e sua divisão altimétrica em alto médio e baixo curso.

2.1 Baixo Curso do Rio Itapecuru

O Baixo Curso do rio Itapecuru (BCRI) compreende o trecho que estende-se desde o município de Caxias até a foz do Itapecuru, na Baia do Arraial, com uma extensão de aproximadamente 360 km (MEDEIROS, 2001). Silva e Conceição (2011) destacam que no baixo curso do rio Itapecuru, devido às menores declividades, a velocidade do fluxo é mais lenta, caracterizando-o como um rio de planície.

A área foco da pesquisa, compreende 35 km do rio que estão na área de influência de dez sub-bacias hidrográficas (SBHs) localizadas no seu trecho inferior, estas totalizam uma área de 421,6 Km2 distribuída nos limites do municípios de Rosário, Bacabeira e Santa Rita. Geograficamente as SBHs estão situadas na microrregião do Itapecuru Mirim, mesorregião Norte Maranhense, a cerca de 50 km de São Luís – Capital do estado do Maranhão, limitada pelas seguintes coordenadas UTM 598658/574822 Leste e 9678715/9653145 Norte (Figura 2). Os principais acessos são as rodovias BR-135 e BR-402 que interligam tais munícios a capital do Estado.

Figura 2. Localização das sub-bacias hidrográficas do Baixo Curso do rio Itapecuru.

Os municípios de Bacabeira, Rosário e Santa Rita possuem populações, respectivamente, de 16.553, 41.694 e 35.980 habitantes. Seus domínios territoriais possuem 615,58 km2 em Bacabeira, 685 Km2 em Rosário e 706,4 Km2 em Santa Rita (IBGE, 2015). O Índice de Desenvolvimento Humano Municipal (IDHM) referente ao ano de 2010 corresponde a 0,629 para Bacabeira, 0,632 para Rosário e 0,609 para Santa Rita (ATLAS BRASIL, 2013).

A área apresenta alta relevância ambiental e é habitada por uma diversidade populacional (urbanas, rurais, comunidades quilombolas e ribeirinhas), que possuem características peculiares e desempenham relações socioeconômicas e ambientais que são históricas e peculiares à região. O rio possui grande disponibilidade hídrica, e, apesar de sua importância, observa-se não haver preocupação com relação à preservação e conservação de sua bacia hidrográfica e qualidade de água, visto que, no trecho estudado, verifica-se o despejo indiscriminado de esgotos domésticos e a ocupação irregular das margens.

O padrão climático do BCRI, de acordo com o índice climático de Thornthwaite é do tipo úmido (LABGEO, 2002). Os dados climáticos da região (1975-2014) registram uma precipitação média anual de 1.998,8 mm/ano. As chuvas ocorrem em duas estações temporalmente bem delineadas: a chuvosa, que abrange os meses entre janeiro e julho, e a de estiagem, que ocorre entre agosto e dezembro (INMET, 2015).

3. Metodologia

Rede de amostragem

Os dados que suportam este estudo foram provenientes de 12 campanhas amostrais, realizadas entre os anos de 2012 e 2015, em 5 estações de monitoramento (P1 a P5), distribuídas ao longo de 35 km do baixo curso do Rio Itapecuru, no espaço compreendido entre o sistema de captação de água da cidade de São Luís (ITALUIS) e a sede do município de Rosário (Figura 3).

Figura 3. Localização das estações de amostragem no baixo curso do rio Itapecuru

As estações de amostragem foram distribuídas objetivando indicar possíveis alterações na qualidade da água no sentido montante-jusante do rio (P1 → P5), decorrentes da dinâmica de uso e ocupação do solo das SBHs da sua área de influência.

As coletas obedeceram uma periodicidade trimestral, sendo distribuídas em função da sazonalidade da área de estudo. Foram realizadas 4 amostragens para cada período sazonal, contemplando os seguintes meses: Abril (período chuvoso); Julho (transição entre chuvoso-estiagem); Outubro (período de estiagem); e Janeiro (transição entre estiagem-chuvoso).

Procedimento de coleta

A metodologia de coleta e preservação das amostras seguiu as diretrizes das normas da ABNT NBR 9897 e 9898, que fixam as condições exigíveis para a elaboração e planejamento de amostragem de efluentes líquidos domésticos e industriais, sedimentos e amostras de água de corpos d'água receptores interiores e superficiais. Todas as amostragens e medições realizadas in situ ocorreram no período da manhã (entre 08h00min e 12h00min).

Índice de Qualidade de Água (IQA)

O IQA-CETESB foi calculado pelo produtório ponderado das qualidades de água correspondentes aos parâmetros, de acordo com a seguinte equação:

A partir do cálculo efetuado foi determinada a qualidade das águas, que é indicada pelo IQA, variando numa escala de 0 a 100. Os indicadores de qualidade da água, a partir do IQA foram: Ótima (80≤IQA≤100), Boa (52≤IQA≤80), Regular (37≤IQA≤52), Ruim (20≤IQA≤37) e Péssima (0≤IQA≤20) (CETESB, 2015).

Os parâmetros físico-químicos temperatura da água (ºC), pH e oxigênio dissolvido (mg/L) foram mensurados in situ por meio da utilização de aparelho multiparâmetro HANNA HI 9828. As leituras de turbidez (UNT) foram realizadas com a utilização de turbidimetro HANNA HI 93703.

As demais variáveis de qualidade de água analisadas foram determinadas de acordo com as técnicas do Standard Methods Water and Wastewater (APHA, 2012). As análises das variáveis físico-químicas e biológicas foram realizadas nos Laboratórios de Limnologia e Microbiologia da Universidade Federal do Maranhão (UFMA).

Para uma melhor interpretação e estabelecimento das tendências de comportamento do IQA, utilizou-se a Análise de Variância (ANOVA), para verificar a existência de diferenças temporais e espaciais entre as amostras de água. Porém, antes da aplicação da ANOVA, utilizou-se o teste de Levene, para avaliar os pressupostos de homocedasticidade das variâncias, norteando a aplicação da estatística paramétrica. Quando os resultados da Análise de Variância indicavam a presença de diferenças significativas (p <0,05), utilizou-se o teste a posteriori de Tukey para identificar quais médias eram diferentes.

Os procedimentos multivariados de ordenação foram efetuados a partir da Análise de Componente Principal (ACP), a qual permitiu compreender a estrutura e as relações entre as variáveis que constituíram o IQA. Para verificação do grau de correlação foi gerado um Biplot entre os componentes 1 e 2, que explicaram a distribuição dos pontos com padrões de resposta e associação entre as variáveis e estações de amostragem.

As avaliações estatísticas foram efetuadas utilizando os pacotes computacionais PAlaeontological STatistics (PAST), versão 2.17 (HAMMER et al., 2001) e Statistica 10.0 (STATSOFT, 2010).

4. Resultados e discussão

O IQA no Baixo Curso do rio Itapecuru (BCRI) enquadrou a qualidade da água nas classes "Boa" e "Ruim". Nas estações de monitoramento P1, P2 e P3 todas as amostras foram classificadas como "Boa". Nos pontos P4 e P5, ocorreram, respectivamente, duas e quatro campanhas em que IQA foi enquadrado como "Ruim". O melhor nível de qualidade foi evidenciado no P1 no mês de outubro de 2012, totalizando pontuação equivalente a 76,3, enquanto o menor valor, ocorreu no P5 no mês de janeiro de 2015, com a pontuação igual 48,1 (Tabela 2).

Tabela 2. Pontuação do Índice de Qualidade
de Água do Baixo Curso do Rio Itapecuru.

Apesar da maioria das amostras estarem classificadas na mesma classe de qualidade da água, a análise espacial entre as cinco estações de amostragem revelou que o nível do IQA diminui no sentido montante→jusante (P1→P5) (Figura 4). Diferenças significativas (p<0,05) foram evidenciadas entre os resultados do P5 em relação ao P1 e P2, além do P4 em relação ao P1 (Tabela 3).

Figura 4. Valores médios do Índice de Qualidade de Água entre as estações
P1 e P5 localizadas no Baixo Curso do Rio Itapecuru.

Tabela 3. Matriz do Teste de Tukey entre o IQA das cinco estações
de amostragem do Baixo Curso do Rio Itapecuru.

                 * Diferença significativa (p<0,05).

Com relação às variações temporais, o ambiente monitorado não apresentou tendências sazonais entre os 12 meses monitorados (Figura 5). As análises estatísticas revelaram que, predominantemente, os meses de outubro de 2013 e janeiro de 2014 diferenciaram-se dos demais períodos amostrais (Tabela 4). No mês de outubro de 2013 ocorreram os menores valores do IQA, enquanto no mês janeiro de 2014, o IQA apresentou níveis de qualidade melhores e com pouca variação entre as 5 estações de monitoramento.

Figura 5. Índice de Qualidade de Água no período compreendido entre abril
de 2012 e janeiro de 2015 no do Baixo Curso do Rio Itapecuru.

Tabela 4. Matriz do Teste de Tukey's para os valores de IQA nos doze meses de amostragem no Baixo Curso do Rio Itapecuru.

* Diferença significativa (p<0,05).

No que tange a dinâmica das variáveis que compõem o IQA, a ACP revelou que os dois primeiros eixos explicaram 41,4% da variabilidade dos dados. As principais variáveis que estão correlacionadas com as variações do IQA foram coliformes termotolerantes, fósforo total e sólidos suspensos totais, seguidos pela turbidez, nitrogênio total e oxigênio dissolvido (Figura 6).

Figura 6. Análise de Componente Principal entre as variáveis do IQA e estações de amostragem no baixo curso do rio Itapecuru.

Legenda: Pontos vermelhos (estiagem: outubro); Pontos azuis (chuvoso: abril); e Pontos verdes
(transição: janeiro e julho). Polígono azul (P1), verde (P2), vermelho (P3), roxo (P4) e amarelo (P5).

Assumindo como pressuposto que quanto maior é o conjunto dos valores dos parâmetros que compõem o IQA (exceção para OD), menor será a qualidade da água expressada pelo índice, os resultados, do ponto de vista da componente 1, demonstraram associação inversa do IQA com todos os parâmetros que o compõem. Sendo assim, ressalta-se as variáveis turbidez, sólidos suspensos totais e fósforo total como grandes contribuintes para os padrões obtidos na área de estudo, uma vez que apresentaram relação inversa ao IQA, tanto do ponto de vista da componente 1, como da componente 2. O oxigênio dissolvido, por sua vez, não apresentou o comportamento esperado na sua associação com o índice, devido sua relação inversa ao IQA, em ambos os eixos, provavelmente associado à baixa variabilidade desta variável, durante os registros de campo.

Os parâmetros, coliformes termotolerantes, fósforo total e sólidos suspensos totais apresentaram-se como os mais representativos, enquanto temperatura da água e DBO5,20º expressaram as menores relações com os valores do IQA, para as avaliações ao longo do Baixo Curso do rio Itapecuru.

A ACP revelou que as estações de amostragem situadas a jusante do rio (P4 e P5) estão fortemente associadas com as variáveis fósforo total, sólidos suspensos totais, coliformes termotolerantes, turbidez e pH. Os maiores valores destes parâmetros fizeram com que houvesse uma diminuição significativa na qualidade de água nas estações P4 e P5.

A associação dos coliformes termotolerantes, fósforo total, sólidos suspensos totais e turbidez nas estações de amostragem P4 e P5 está relacionada, principalmente, com o lançamento de dejetos de esgotos domésticos in natura, na cidade de Rosário e processos erosivos das sub-bacias hidrográficas da área de influência destas duas estações de amostragem. Com relação ao pH, a principal influência pode ser atribuída à dinâmica da cunha salina da Baía de São José.

Dados semelhantes foram encontrados em estudos em outros locais, como o realizado no rio Ariri, no estado do Pará, por Alves et al. (2012), em que o IQA enquadrou o ambiente como "Ruim" e "Péssimo". Os resultados foram associados principalmente aos elevados níveis de coliformes termotolerantes, as baixas concentrações de oxigênio dissolvido e ao pH ácido do rio. Com relação aos níveis de coliformes termotolerantes os autores relatam que o aumento da concentração está relacionado à contaminação da água por esgoto doméstico.

Na pesquisa desenvolvida por Siqueira et al. (2012) no rio Parauapebas, no estado do Pará, o IQA enquadrou o rio na classe "Regular". A ACP identificou as variáveis oxigênio dissolvido, DBO5,20º, fósforo total e coliformes termotolerantes como as que explicaram 75% na variação do índice.

Melhores condições foram encontradas na avaliação do IQA, do rio Tapajos, no estado do Pará, realizada por Batalha et al. (2014), o ambiente foi enquadrado, na maioria das amostras, na classe "Boa" e "Ótima". A aplicação da ACP demonstrou que as duas primeiras componentes responderam por aproximadamente 67% da variabilidade dos dados e as principais variáveis foram sólidos suspensos totais, turbidez, DBO5,20º e coliformes termotolerantes. Para os autores, a expansão urbana atingiu as áreas próximas às reservas de mata ciliar, comprometendo, em parte, a qualidade das águas superficiais do rio Parauapebas.

Moretto et al. (2012) avaliaram o IQA do rio Pardo, no estado do Rio Grande do Sul, o ambiente foi enquadrado nas classes "Boa" e "Regular". A ACP apresentada no estudo revelou que duas primeiras componentes principais representaram 40,6% da variância acumulada dos dados, sendo que as variáveis mais significativas foram sólidos suspensos totais, turbidez, coliformes termotolerantes e oxigênio dissolvido.

Ortega e Carvalho (2013) identificaram redução dos valores do IQA no córrego do Ipê no estado de São Paulo entre os anos de 2002 e 2011. Os autores associaram esta redução da qualidade de água em função das ações antrópicas na bacia de drenagem do rio. A variável que sofreu maior alteração foi o oxigênio dissolvido.

A aplicação do IQA permite aos tomadores de decisão e a comunidade em geral obter respostas rápidas e genérica quanto à qualidade de água do recurso hídrico monitorado. Porém, em um mesmo rio, em locais e períodos diferentes, ou em mananciais de distintas regiões, a avaliação por meio do IQA pode indicar níveis de qualificação iguais em ambientes com dinâmicas totalmente distintas, pois, apenas, a utilização numérica do índice não é totalmente capaz de demonstrar as interações da qualidade de água e as suas variáveis-chave.

A avaliação do IQA, considerando apenas o enquadramento das classes propostas na metodologia ("Péssima" a "Ótima"), pode mascarar diferenças entre estações de amostragens e períodos sazonais quando qualificada na mesma categoria. Desta forma, avaliação pautada em estatística exploratória multivariada torna-se uma ferramenta auxiliar e de suma relevância para a compreensão da dinâmica do IQA e da interação das variáveis que o compõem.

Com relação ao BCRI, o IQA utilizado enquadrou o ambiente de forma preponderante na classe "Boa", e, somente por meio das avalições exploratórias foi possível evidenciar as principais variáveis de qualidade de água e os padrões espaço-temporais do índice. Apenas, o resumo dos resultados da qualificação do IQA não permitiria o delineamento e a diferenciação do comportamento da qualidade de água do rio.

Neste sentido, evidenciou-se neste estudo, a necessidade de adaptação das classes de qualificação, variáveis e pesos dos parâmetros que compõem o IQA utilizado, ou mesmo, a elaboração de um novo índice, que, numericamente, evidencie possíveis diferenças espaço-temporais na qualidade de água do rio Itapecuru. Os resultados indicaram que oxigênio dissolvido, temperatura da água e DBO5,20º devem ter menor peso ou serem exclusas, e que as variáveis coliformes termotolerantes, turbidez e sólidos suspensos totais devem ser mais relevantes na ponderação do IQA.

O IQA deve ser adaptado em função da realidade local/regional e os resultados devem representar a especificidade de cada recurso hídrico, gerando resultados que evidenciem possíveis diferenças espaço-temporais, atendam a enquadramentos legais e indiquem medidas de controle e recuperação ambiental.

5. Conclusões

A partir da análise IQA, a água do rio Itapecuru foi classificada nos níveis de qualidade "Boa" e "Regular". Apesar dos valores do IQA ocorreram com predominância na classe "Boa", variações espaciais entre as estações de amostragem foram constatadas, com redução da qualidade de água no sentido montante-jusante do rio.

Os melhores níveis do IQA foram constatados no P1 e P2. Por meio de análise estatística, foi constatado que existem diferenças significativas entre estas duas estações de amostragem, em comparação ao P4 e P5. Observou-se, ainda, que não foram evidenciadas diferenças temporais, no período compreendido entre abril de 2012 e janeiro de 2015.

As principais variáveis que apresentaram associação e estabeleceram padrões de ordenação com as estações de amostragem foram coliformes termotolerantes, fósforo total, sólidos suspensos totais e turbidez.

Os principais tensores ambientais que contribuíram para redução do IQA nas estações de amostragem situadas na jusante do rio Itapecuru provavelmente estão associadas ao lançamento de efluentes domésticos da cidade de Rosário e processos erosivos nas sub-bacias hidrográficas da área de influência dos pontos de monitoramento.

Para evidenciação detalhada da qualidade de água do rio Itapecuru por meio de IQA, recomenda-se a adaptação dos pesos ou estrados de qualificação do índice utilizado ou a construção de um IQA especifico para este recurso hídrico, onde sejam incorporadas outras variáveis-chave da dinâmica deste ambiente.

Agradecimento

A Fundação de Amparo à Pesquisa e ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Estado do Maranhão, pelo apoio no desenvolvimento desta pesquisa e pelo financiamento da bolsa de doutorado do primeiro autor.

Referências

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1. Doutorando em Desenvolvimento e Meio Ambiente da Universidade Federal do Piauí – UFPI, Professor de Oceanografia e Limnologia do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Maranhão (leonardo.soares@ifma.edu.br)
2. Professor Dr. do Departamento de Oceanografia e Limnologia da Universidade Federal do Maranhão – UFMA (alec@ufma.br)

3. Professora Drª. do Departamento de Construção Civil e Arquitetura, Centro de Tecnologia da Universidade Federal do Piauí – UFPI (izalopes@uol.com.br)

4. Professor MSc. do Departamento de Oceanografia e Limnologia da Universidade Federal do Maranhão – UFMA (jameswerllen@yahoo.com.br)

5. Professora Drª. do Departamento de Oceanografia e Limnologia da Universidade Federal do Maranhão – UFMA (heliene.porto@ufma.br)