QUALIDADE DOS RECURSOS HÍDRICOS
É natural para pesquisadores e profissionais envolvidos em projetos na área de ciências ambientais - pensar ou tratar a "água" como um fim. Explica-se: o solo é um filtro que recebe - dentro do ciclo hidrológico - a água precipitada (chuvas) ou reprecipitada (quando interceptada por algum alvo) após vencer o escoamento superficial - sendo a parcela que dá-se ao processo de infiltração, poder assumir caracaterísticas tidas desde a troposfera indo ao subsolo. Formando ou alimentando o escoamento subsuperficial ou subterrâneo. Ora então, alimentando mananciais superficiais - rios e lagos, e aquíferos.
A água ao atravessar pelo solo, incorpora a si, características dos componentes geomorfológicos - se o solo é ácido, ou possui traços de elementos químicos próprios, naturalmente há transferência para a água. Sendo esta uma das substâncias com maior teor de solubilidade. Por isto é utilizada para receber descargas de efluentes urbanos e industriais.
A qualidade da água é fundamentalmente importante para diversas situações, que vão desde o desenvolvimento tecnológico em usos para consumo humano, industriais, agrícolas, caracterização de mananciais como meio ecológico às relações entre quantidade e qualidade, essencialmente interligadas. A identificação da qualidade da água é dependente das próprias condições da estrutura molecular da substância e das trocas no meio aquoso, pela presença de diversas substâncias, além da influência das propriedades (viscosidade, outras) das águas e relações com o meio externo. A água é uma das substâncias líquidas com maior solubilidade, o que em si a torna ainda mais importante e interessante como objeto de estudos e pesquisas. Tanto para fins tecnológicos como em planejamento e gestão, os projetos com águas serão mais completos ao contemplar respostas sobre a sua qualidade.
De acordo com BRANCO (1978), a estrutura molecular da água combina os elementos do hidrogênio e oxigênio, sendo a configuração lógica da sua molécula, constituída por uma sequência linear dos três átomos unidos por ‘covalência’, um de oxigênio ladeado por dois de hidrogênio, dispostos não em linha reta, mas em ângulo de 105°. O que não pode explicar muito das propriedades físicas e físico-químicas que caracterizam este composto, como mostra a história bibliográfica sobre a substância água. Uma característica das mais interessantes é a sua densidade máxima a 4° C. Muitas tentativas são feitas visando explicar esse fato singular que, por outro lado, tem grande significado no estudo da Limnologia e da Ecologia Aquática. A teoria cinética dos líquidos, que admite uma proporcionalidade entre pressão, volume e temperatura, pressupõe uma estrutura constituída de moléculas esféricas, animadas de movimento constante. A molécula de água no estado de vapor apresenta características que justificam essa capacidade de associar e formar polímeros.
Pesquisas recentes realizadas no Surface and Interface Science Laboratory sinalizam estudos com água por diversas finalidades (YOUSOO e IKAWA, 2010); usando um microscópio de varredura por tunelamento (STM) em temperaturas ultra-baixas, exploraram a dinâmica das moléculas de água interagindo com um único filme de óxido de magnésio (MgO) e vários átomos de espessura. Descobriu-se que, ao injetar elétrons por tunelamento em moléculas de água na superfície de MgO, eles poderiam escolher entre os caminhos de dissociação como mostra as Figuras 2 (a) e 2 (b), enquanto que a excitação dos seus estados eletrônicos de dissociação induzida em oxigênio atômico (O) é vista nas Figuras 2 (c) e 2 (d). A dissociação controlada de moléculas de água através de caminhos de reação selecionada apresenta oportunidades únicas em catálise alvo, particularmente na produção de hidrogênio, uma fonte potencial de energia limpa.
FIGURA 2. Imagens de STM da molécula de água antes (a) e após (b) dissociação em Ah, e antes (c) e depois (d) dissociação em Oxigênio. Fonte: RIKEN Instituto Avançado (2010).
Pesquisadores brasileiros, como VON SPERLING (1996), argumentam que os diversos componentes presentes na água, e que alteram o seu grau de pureza, podem ser retratados, de uma maneira ampla e classificados em termos de suas características físicas, químicas e biológicas. Estas características podem ser traduzidas na forma de parâmetros de qualidade da água. Todos os contaminantes da água, com exceção dos gases dissolvidos, contribuem para a carga de sólidos. Os sólidos podem ser classificados de acordo com suas características físicas(tamanho e estado): sólidos em suspensão, coloidais e dissolvidos e; de acordo com suas características químicas: orgânicos e inorgânicos. Logo, é importante compreender que muitas das características das águas sãodevidas, exclusivamente, à sua estrutura molecular; outras, entretanto, decorrem da sua exposição aos elementos físicos do meio ou a existência de substâncias químicas em solução, também provenientes da decomposição ou das variações do meio, indo às variantes biológicas e microbiológicas.
No caso das águas, sugestiona-se que estes efeitos possam ser devidos a:
- diferenças identificadas na qualidade da água por diversos efeitos (natural ou antrópicos), medidas por parâmetros de caracterização;
- variações por efeito temporal – devido à sazonalidade, mesmo que escalas pequenas (como horas do dia);
- variações influenciadas variações quantitativas nos fluxos de água;
- caracterizações ecológicas do ambiente aquático ou na fauna microbiológica.
- efeitos de natureza combinada entre fatores físicos, químicos, biológicos e mesmo radiológicos que interferem na qualidade das águas. Ou combinações e efeitos múltiplos nas formas de usos múltiplos.
No caso da Figura 1 se tem os resultados de um projeto acadêmico combinado à realidade de uma população municipal (aplicação da pesquisa) - simulando uma Proposta de gestão para a qualidade dos recursos hídricos em uma área municipal. Um projeto que combina Planejamento Ambiental com Gerenciamento de Recursos Hídricos. Sendo que a Política Nacional de Gerenciamento das Águas (Lei 9.433/97) reza que a unidade físico-territorial é a Bacia Hidrográfica. Neste caso (deste projeto), fundamentou-se que as decisões em ocupação do território se dão também, na esfera do espaço municipal - atento aos instrumentos de Código Municipal de Meio Ambiente e Plano Diretor Municipal. Instrumentos estes, que em momento mais pontual e escala local, permeiam decisões que podem diretamente influenciar na disponibilidade hídrica e sua qualidade. Uma vez que as cidades decidem sobre instalação de novas indústrias e usos múltiplos, expansão da área urbana, incluindo abastecimento urbano e lançamentos de esgostos domésticos (tratados ou não). O projeto foi desenvolvido na cidade de Paulínia-SP, justamente por combinar uma complexa cadeia de indústrias, e usos urbano e agrícola das águas. A cidade de Paulínia é entrecortada pelo conhecido Rio Atibaia, que compõe o sitema hidrográfico das Bacias dos Rios Piracicaba, Capívari e Jundiaí - CBH-PCJ. Esta divisão hidrográfica do Estado de São Paulo foi a primeira a ter um Comitê de Bacias Hidrográficas (ano de 1991-1992).
O projeto envolveu uma série de análises da qualidade da água, submetidas a uma metodologia estatística ao objetivo de avaliar o comportamento experimental da água. Ou seja, propor Coeficientes de Variação (CVs) para as respostas medidas em qualidade de água num sitema natural - aberto, exposto às interferências naturais de clima, solo, usos antrópicos. O projeto foi desenvolvido na Faculdade de Engenharia Agrícola da Unicamp, área de concentração Água e Solo (1998-2002).
Projetos em meio ambiente sempre estarão expostos às referências de área, escala e tempo, como preconiza o Planejamento Ambiental - e também, como sustenta as ciências de Recursos Hídricos, sobre demandas - qualidade versus quantidade. Um projeto ambiental está sujeito a localizar, em si, a relação com a água. Essa substância tão simples, mas única por assim dizer, já que não é produzida em laboratório. Descobriu-se tudo, venceu-se a barreira da comunicação pela internet e desvendou-se o código genético. Mas ainda não se inventou a produção de água, a não ser pela forma natural e complexidades do ciclo hidrológico.
Portanto, um projeto ambiental, sem água, não se situa por completo. Seja na identificação do manancial mais próximo, seja para se posicionar dentro da Bacia Hidrográfica que se situa. Se para contrapor o comportamento do ciclo hidrológico na região onde será implementado o projeto. Vale lembrar que já no ano de 1996 a ONU publicou que cerca de 1,5 / 1,6 bilhão de pessoas no planeta não tinham acesso a quantidade mínima de água per capita (por pessoa), ou seja, 50 litros por Habitante x dia. O valor médio recomendado é de 150 L/Hab.dia.
A escassez de água pode ser medida em quantidade e/ou qualidade. E situações com baixa disponibilidade/oferta x demanda de água, podem ser classificadas como 'Stress Hídrico'. Para saber mais sobre a água em projetos veja algumas referências de pesquisadores e métodos para diagnóstico da qualidade da água - medido em parâmetros - físicos, químicos, biológicos ou radiológicos.
Metodologia do Projeto
Os fundamentos metodológicos se baseiam - a partir da Figura 1 - na elaboração de um plano de monitoramento para controle da qualidade da água em uma área municipal; sendo usada imagem de satélite Landsat - composição colorida das bandas 3, 4 e 5. A imagem de satélite é do ano de 1999. Sobre a imagem foi situado o desenho municipal - com uso de carta temática IBGE (1974).
Visitas de campo e reconhecimento da distribuição hídrica sobre os limites do município de Paulínia-SP foram adotados para alocação dos pontos de amostragem de águas. Para isto foram selecionados seis pontos iniciais (especialmente no Rio Atibaia), também para determinação das faixas de diluição das amostras e possíveis respostas analíticas da água.
Só então se definiu o plano oficial de amostragem de águas - em dois grupos, totalizando 22 pontos para as repetições e projeção do procedimento estatístico (ao conceito de mudança de paisagem, acessibilidade, caracterização integralizada das respostas). Os pontos em vermelho na Figura 1 indicam as seções no Rio Atibaia e um ponto no Rio Jaguari - limite norte do município. Esse grupo significa águas de uso menos nobre - com lançamento de efluentes industriais e domésticos. O grupo em azul (10 pontos) representa águas para uso de maior qualidade - como irrigação de culturas in natura e mesmo consumo humano.
Foi estabelecida uma série sazonal - análise da água coletada em cada ponto durante período de cheias e período de estiagem - sendo medições em quatro semanas de cada período. Analisados parâmetros de interesse sanitário: - físicos (turbidez, temperatura, cor); - químicos (OD, DQO, DBO, pH, série de sólidos, formas de Nitrogênio, Fósforo, Ferro) e; - biológicos (grupo Coliforme - totais e fecais). O delineamento estatístico foi em blocos completamente aleatorizados - sendo cada semana referente a um bloco (blocagem).
As respostas foram relacionadas a legislação vigente no período para enquadramento dos corpos de água - Conama 20/86. Também com associação aos mapas produzidos - de uso e ocupação do solo e zoneamento municipal.
Distintas interpretações foram e podem ser obtidas - constituindo o início de um banco de dados para a Secretaria Municipal de Defesa e Desenvolvimento do Meio Ambiente em Paulínia-SP.
Discutiu-se especialmente as respostas experimentais do comportamento da água. Formas de ocupação do espaço territorial nos limites municipais e nuances do comportamento dos usuários de águas.
Agradecimento
À Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo - FAPESP.
Referências
AWWA. 1992. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. Nova York: 18º ed., 1600 p.
BRANCO. S. M. 1978. Hidrobiologia aplicada à engenharia sanitária. São Paulo: Companhia de tecnologia e saneamento ambiental – Cetesb, 620 p.
YOUSSO, K.; IKAMA, T. 2010. Como dividir uma molécula de água. Tokyo: Surface and Interface Science Laboratory: Riken Instituto Avançado de Ciência, www.riken.go.jp, acessado em 5 de novembro, 1 p.
MELLANBY, K. 1982. Biologia da poluição. São Paulo: Ed. Pedagógica e Universitária - EPU, 89p.
MUIRHEAD, R. J. 2008. Aspects of multivariate statistical theory. New Jersey: JhonWiley & Sons publication, 673 p.
PATERNIANI, J. E. S. 1991. Utilização de mantas sintéticas não tecidas na filtração lenta em areia de águas de abastecimento. São Carlos: Tese de doutorado, Escola de Engenharia de São Carlos, USP, 245p.
STACCIARINI, R. 2002. Avaliação da qualidade dos recursos hídricos junto ao Município de Paulínia, Estado de São Paulo, Brasil. Campinas-SP: Tese de doutorado, Faculdade de Engenharia Agrícola, Unicamp, 241 p.
TUCCI, C. E. M. 2007. Hidrologia: ciência e aplicação. Ed. UFRGS. 944 p.
VIEIRA, S.; HOFMMAM, R. 1989. Estatística Experimental. São Paulo: Ed. Atlas, 192 p.
VON SPERLING, M. 1996. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos. Belo Horizonte: Universidade Federal de Minas Gerais, 243 p.
