Qualidade da água de nascentes do Assentamento Paraíso

Quality of the water from the springs of the Paraíso settlement

RESUMO

Este estudo teve por objetivo avaliar a influência de diferentes usos do solo no entorno de nascentes sobre alguns parâmetros de qualidade das águas de oito nascentes localizadas no Assentamento Paraíso, Alegre, Espírito Santo. As nascentes avaliadas consistiram em uma em meio à floresta remanescente de Mata Atlântica; seis cercadas e em diferentes estágios de recomposição florestal; e uma sem cerca e com acesso livre dos animais de criação. Três amostras de água foram coletadas em cada nascente entre 2011 e 2012, sendo analisados 17 parâmetros. Os valores determinados foram comparados com os padrões normativos para qualidade da água e correlacionados linearmente por meio do coeficiente de correlação. As águas das nascentes se mostraram aptas para o consumo, desde que previamente tratadas, e, quanto maior foram os trabalhos de proteção às nascentes, melhores foram os valores de qualidade de água.

Palavras-chave:
potabilidade; correlação de Pearson; coliformes; padrões normativos

ABSTRACT

The objective of this study was to evaluate the influence of land use in the surrounding of the springs on some of the parameters of water quality in eight springs located in the Paraíso settlement in the city of Alegre, Espírito Santo, Brazil. The springs evaluated were: one in the Atlantic forest remnant; six fenced ones and in different stages of forest recovery; and one without a fence and with free livestock access. Three samples of water were collected in each spring in 2011 and 2012, and 17 parameters were analyzed. The determined values were compared to the normative standards for water quality and linearly correlated through the correlation coefficient. Water from the springs showed to be consumable, if previously treated, and the more protected the springs, the better the water quality values.

Keywords:
potability; Pearson’s correlation; coliforms; normative standards

INTRODUÇÃO

A água, tanto em termos de quantidade como de qualidade, representa recurso fundamental para o desenvolvimento das sociedades e para a manutenção da vida (ABERA et al., 2011). A qualidade dos recursos hídricos constitui-se um dos principais fatores limitantes ao crescimento socioeconômico aliado à preservação ambiental (BAKER & MILLER, 2013).

Em bacias hidrográficas de uso agrícola, a qualidade das águas está diretamente relacionada a ações antrópicas como o uso e o manejo da terra, a transformação de ecossistemas naturais, o uso de insumos produtivos (agrotóxicos e fertilizantes) e a destinação dos resíduos (MENDES et al., 2008). O conhecimento do comportamento da qualidade de água em bacias hidrográficas do meio rural é essencial para seu planejamento de uso e manejo, como também para o controle dos impactos ambientais negativos (WICKHAM et al., 2011), permitindo satisfazer os múltiplos usuários dos recursos hídricos, em especial aqueles de maior demanda com relação à qualidade (VON SPERLING, 2005).

Considera-se importante avaliar e monitorar a qualidade das águas com o uso de poucos e significativos parâmetros para diferentes áreas e diversos fins (MANOEL & CARVALHO, 2013), com o intuito de permitir que se façam monitoramentos, intervenções e controle ambiental. Nesse contexto, destacam-se os índices de qualidade da água (IQA), que exercem o papel de integradores das características físico-químicas e biológicas da água, resumindo várias informações em um único resultado numérico (BASSO & CARVALHO, 2007).

Embora as águas provenientes de nascentes sejam comumente rotuladas como “puras” para o consumo, podem ter sua qualidade comprometida (OLIVEIRA et al., 2014) sem que os usuários dos recursos hídricos o percebam. Tal fato é comum e preocupante quando o maior uso da água é direcionado para o abastecimento residencial, em especial de pequenos núcleos populacionais no meio rural como, por exemplo, os assentamentos rurais. Dessa forma, a utilização de águas de nascentes para consumo humano nessas áreas deve ser feita de maneira criteriosa, a fim de diminuir os riscos à saúde dos consumidores (CAVALCANTE, 2014).

O processo de reforma agrária tem se tornado peça fundamental nos avanços econômicos e sociais brasileiros, apresentando estratégias positivas na redução da pobreza e no aumento da equidade social (CARDOSO, 2004). Muito se tem discutido sobre as alternativas que promovam uma agricultura familiar sustentável dentro dos assentamentos rurais, de forma a garantir segurança alimentar, melhoria de renda e minimização dos impactos ambientais (LIMA & LOPES, 2012), e, nesse cenário, a melhoria das condições socioambientais no que diz respeito à qualidade das águas é de fundamental importância.

Ações nesse sentido foram desenvolvidas no assentamento Paraíso, em Alegre, Espírito Santo, onde um projeto foi iniciado em 2006 com o objetivo de recuperar Áreas de Preservação Permanente (APP) no entorno de nascentes. Depois de cinco anos, tal projeto resultou em diversas situações de cobertura vegetal no entorno das nascentes, tendo em vista que cada produtor se deparou com diferentes dificuldades, cuidados e expectativas individuais, além das adversidades do clima, de pragas e das diferentes exigências de cada espécie. Entretanto, pouco se conhece a respeito dos diferentes tratamentos recebidos pelas áreas do entorno das nascentes na qualidade de suas águas.

Do exposto, o presente estudo objetivou avaliar a qualidade da água em nascentes do Assentamento Paraíso (Alegre, Espírito Santo) sob a influência de diferentes usos do solo, bem como propor um índice de qualidade da água (IQA) adaptado, utilizando análise estatística multivariada.

METODOLOGIA

As nascentes estudadas estão inseridas na bacia hidrográfica do córrego Paraíso, pertencente à do rio Itapemirim. Estas estão localizadas na área do Assentamento Paraíso, município de Alegre, Espírito Santo, entre as coordenadas geográficas 41º28’53” e 41º30’37” de longitude Oeste e 20º50’14” e 20º51’56” de latitude Sul em altitudes que variam entre 530 e 720 m. Selecionaram-se oito nascentes levando-se em consideração a identificação da cobertura vegetal e aspectos de uso do solo no seu entorno (Figura 1 e Quadro 1).

Figura 1:
Bacia hidrográfica do córrego Paraíso com a localização das nascentes do estudo.

Quadro 1:
Características da cobertura da terra das nascentes escolhidas para estudo.

A classificação climática internacional de Köppen para o município de Alegre é do tipo Cwa, ou seja, tropical quente úmido, em que o inverno apresenta-se frio e seco, sendo a temperatura média anual de 23,1ºC e precipitação total anual média de 1.341 mm. Os solos são latossolo vermelho-amarelo distróficos com relevo ondulado e cambissolo háplico distrófico com relevo ondulado e fortemente ondulado, ambos com horizonte A moderado e textura argilosa (GEOBASES, 2012).

As coletas de água abrangeram o período chuvoso e aconteceram nos meses de novembro de 2011, janeiro de 2012 e março de 2012, com amostragens realizadas com tripla repetição em cada uma delas. Elas foram realizadas no período da manhã e em dias sem chuva, porém com a ocorrência de eventos pluviométricos na semana anterior, seguindo os procedimentos de amostragem descritos em ABNT (1987).

Determinaram-se os valores de 17 variáveis relativas à qualidade de água: coliformes termotolerantes (COL_termo), coliformes totais (COL_totais), oxigênio dissolvido (OD), nitrogênio total (N_total), fósforo total (P_total), turbidez (Turb), sólidos totais (ST), temperatura (Temp), pH, demanda bioquímica de oxigênio (DBO), alcalinidade (Alc), condutividade elétrica (CE), sólidos dissolvidos (SD), sólidos suspensos (SS), e as concentrações dos metais cálcio, magnésio e ferro. Algumas foram determinadas em campo: CE (por condutivímetro portátil), OD (por oxímetro portátil) e temperatura da água. A determinação de COL_totais, COL_termo e N_total foi realizada conforme a metodologia descrita pela American Public Health Association (APHA) (RICE et al., 2012). A Turb foi determinada com turbidímetro de bancada, a DBO por titulação iodométrica, após incubação a 20ºC durante 5 dias (ABNT, 1992b). O P_total foi apurado segundo o método colorimétrico por redução com ácido ascórbico (ABNT, 1992a). E para definir a Alc utilizou-se o método titulométrico com H₂SO₄ 0,02N. Com o método gravimétrico, obteve-se a série de sólidos (ABNT, 1989). Os metais Ca, Mg e Fe foram medidos em espectrofotômetro de absorção atômica.

Os resultados das variáveis analisadas foram confrontados com os seguintes padrões normativos para qualidade da água:

• Portaria nº 2.914, de 12 de dezembro de 2011, do Ministério da Saúde (BRASIL, 2011), que estabelece os níveis aceitáveis de cada variável de qualidade da água para consumo objetivando preservar a saúde da população, tendo em vista que a água da maioria das nascentes estudadas é usada no abastecimento das famílias sem um tratamento prévio ou desinfecção;

• Resolução do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) nº 357, de 17 de março de 2005 (BRASIL, 2005), que define os níveis aceitáveis de cada variável na qualidade de água dos corpos hídricos objetivando a sua preservação ambiental.

Consideraram-se as nascentes deste estudo incluídas na classe 2, uma vez que ainda não existe o enquadramento.

A qualidade da água também foi avaliada utilizando-se o índice adaptado pela Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB) para o abastecimento público, o IQA_CETESB, por meio da Equação 1 (CETESB, 2008):

${IQA}_{CETESB}=\prod _{i-1}^n{q_i}^{w_i}$ (1)

em que:

• IQA_CETESB  = índice de qualidade da água (valor entre 0 e 100);
• q_i  = qualidade do i-ésimo parâmetro (valor entre 0 e 100);
• w_i  = peso correspondente ao i-ésimo parâmetro (valor entre 0 e 1);
• i  = número do parâmetro (valor de 1 a 9).

Partindo-se das premissas de que o uso de índices empíricos em regiões distintas daquelas para as quais estes foram desenvolvidos devem passar por um ajuste às condições locais (FERREIRA et al., 2015), propôs-se uma alteração do IQA_CETESB com parâmetros adaptados às condições locais das nascentes do Assentamento Paraíso (IQA_NASCENTE). Definiram-se as variáveis que interferem com mais expressividade na qualidade das águas em estudo, sendo atribuídos pesos (w_i) a eles, de acordo com a importância de cada um. As variáveis do IQA_CETESB consideradas como menos importantes para avaliar a qualidade da água nas nascentes estudadas foram eliminadas do IQA_NASCENTE. As que permaneceram tiveram seus pesos corrigidos proporcionalmente, conforme as Equações 2 e 3.

$w_{ia}=\frac{w_{ic}}{Z}$ (2)

$\sum _{i=1}^n{w}_{ia}=1$ (3)

em que:

• w_ia  = peso correspondente ao i-ésimo parâmetro no IQA_NASCENTE;
• w_ic  = peso correspondente ao i-ésimo parâmetro no IQA_CETESB;
• Z  = somatório dos w_ic que não foram eliminados;
• n  = número de parâmetros remanescentes no IQA_NASCENTE.

Posteriormente, os dados das análises físicas, químicas e microbiológicas de qualidade da água foram submetidos à estatística multivariada, permitindo uma análise conjunta e simultânea de todos os parâmetros mensurados, no intuito de simplificar e facilitar a interpretação de elementos complexos e com grande quantidade de parâmetros. Os dados foram padronizados em razão de estarem em diferentes unidades e escalas, a fim de obterem média zero e variância unitária.

Posteriormente, para verificar a relação entre pares de variáveis e sua intensidade, os dados foram correlacionados linearmente por meio do coeficiente de correlação de Pearson. A significância de seus coeficientes foi avaliada pelo teste t de Student, unicaudal, com 5% de probabilidade.

Entre as técnicas de análise estatística multivariada existentes, foram empregadas a análise de componentes principais (ACP), na qual é possível reduzir o número de parâmetros que explicam a variabilidade da qualidade da água das nascentes (OLSEN et al., 2012), e a análise de agrupamento (AA), que permite verificar como elas tendem a se agrupar em função dos padrões similares de qualidade da água.

Para determinar o número de componentes a serem empregados na ACP, utilizou-se o “critério de percentagem da variância”, a partir da definição de quanto as componentes sucessivas devem explicar na percentagem cumulativa da variância total, valendo-se da experiência do pesquisador (HAIR JUNIOR et al., 2005). O valor adotado de percentagem da variância foi de 65%.

De posse das componentes principais selecionadas, determinaram-se as variáveis mais importantes dentro de cada componente principal (CP), ou seja, as que apresentaram correlação acima de 0,7 com a CP (HAIR JUNIOR et al., 2005). Com a ACP, foi possível interpretar geometricamente o comportamento das nascentes, por meio dos escores das duas componentes principais representadas graficamente.

Na AA, utilizou-se o método de Tocher, sendo a distância euclidiana adotada como medida de similaridade. As nascentes foram consideradas como as unidades amostrais, e as características utilizadas para agrupá-las foram as variáveis avaliadas, obtendo-se grupos de nascentes que se comportaram de forma semelhante.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os valores médios determinados para as análises das variáveis físicas, químicas e microbiológicas de qualidade da água para as oito nascentes estudadas são apresentados na Tabela 1, em conjunto com os valores limites indicados pela legislação brasileira no tocante à potabilidade (Portaria nº 2.914/2011 do Ministério da Saúde) e à preservação ambiental (Resolução CONAMA nº 357/2005), para efeito de comparação. A matriz da correlação de Pearson é apresentada na Tabela 2, na qual é possível observar quais variáveis apresentaram uma correlação significativa em nível de 5% de probabilidade.

Tabela 1:
Valores das variáveis de qualidade da água nas nascentes em estudos e valores limites da Portaria nº 2.914 do Ministério da Saúde e da Resolução CONAMA nº 357.

Parâmetros \ Nascentes	N1	N2	N3	N4	N5	N6	N7	N8	Normas
									Portaria no 2914	Resolução no 357
COLtotais NMP1 (100 mL)-1	320,00	362,70	183,40	347,30	<1,802	274,30	8163,30	8472,30	Ausência	-
COLtermo NMP (100 mL)-1	180,50	22,00	<1,802	2,00	<1,802	430,30	160,50	590,30	Ausência	≤1.000,003
pH	6,06	5,57	5,82	5,72	5,72	6,49	6,30	5,98	6,00 a 9,50	6,00 a 9,00
Alc (mg L-1 CaCO3)	17,50	5,30	10,00	9,30	8,70	18,00	13,30	14,30	-	-
OD (%)	10,06	38,68	34,32	11,89	45,59	65,21	51,44	19,26	-	-
OD (mg L-1)	0,89	3,43	3,05	1,06	4,07	5,83	4,57	1,71	-	≥5,00
DBO (mg L-1)	1,73	0,69	0,78	1,05	0,46	1,58	0,73	2,05	-	≤5,00
Ntotal (mg L-1)3	0,25	1,90	0,93	0,87	0,72	0,25	0,37	0,33	≤10,00; ≤1,00 e ≤1,504	≤10,00; ≤1,00 e ≤3,705
Ptotal (mg L-1)	0,09	0,07	0,07	0,08	0,08	0,08	0,08	0,09	-	≤0,106 e ≤0,057
Fe (mg L-1)	0,44	0,08	0,05	0,38	0,04	0,31	0,37	1,57	≤0,30	≤0,30
Ca (mg L-1)	3,84	2,13	3,33	2,68	2,19	3,04	2,43	2,60	-	-
Mg (mg L-1)	2,33	2,05	1,71	1,50	1,32	1,98	1,23	1,70	-	-
Temp (ºC)	20,80	23,20	22,20	22,40	26,00	24,70	24,30	24,30	-	-
Turb (UNT)8	29,49	10,01	8,39	4,29	1,79	6,97	4,53	15,54	≤5,00	≤100,00
CE (µScm-1)	41,01	35,50	30,20	34,58	27,83	38,80	35,01	39,51	-	-
ST (mg L-1)	62,90	39,60	34,00	32,60	36,30	46,10	34,50	36,20	-	-
SD (mg L-1)	61,60	36,40	30,60	30,60	31,90	44,40	31,50	28,80	≤1.000,00	≤500,00
SS (mg L-1)	1,33	3,17	3,42	2,00	4,42	1,61	3,03	7,44	-	-

• ¹Número mais provável; ²Para o cálculo estatístico foi considerado o valor médio; ³N_total confrontado com os padrões de nitrito, nitrato e amônia; ⁴Para uso de recreação de contato primário deverá ser obedecida a Resolução CONAMA nº 274 de 2000; ⁵Valores para nitrato, nitrito e nitrogênio amoniacal, respectivamente; ⁶Para ambiente lótico (N1, N2, N3, N5, N6, N7); ⁷Para ambiente intermediário (N4 e N8); ⁸Unidade Nefelométrica de Turbidez; COL_termo: coliformes termotolerantes; COL_totais: coliformes totais; OD: oxigênio dissolvido; N_total: nitrogênio total; P_total: fósforo total; Turb: turbidez; ST: sólidos totais; Temp: temperatura; DBO: demanda bioquímica de oxigênio; Alc: alcalinidade; CE: condutividade elétrica; SD: sólidos dissolvidos; SS: sólidos suspensos.

A maior parte das nascentes analisadas apresentou contaminação por coliformes, de forma semelhante ao ocorrido com as fontes de abastecimento humano em áreas rurais (BARBIERI et al., 2013; CAVALCANTE, 2014; GALATTO et al., 2011; GOMES et al., 2011; RHEINHEIMER et al., 2010; ROCHA et al., 2006), demonstrando a precariedade do abastecimento rural no país. Embora os coliformes não causem doenças, sua presença pode ser indicadora de outros micro-organismos causadores de doenças (WU et al., 2011). Dessa forma, a presença de COL_totais em água de nascentes é considerada tolerável apenas nos casos em que for detectada a ausência de E. coli e/ou COL_termo (Portaria nº 2.914/2011). Mas, para uma maior segurança, a Resolução CONAMA nº 357/2005 recomenda a desinfecção das águas destinadas ao abastecimento.

Os menores valores de COL_totais e COL_termo foram observados em N3 e N5, provavelmente devido à existência das caixas de alvenaria sobre os olhos d’água, que diminuem o contato da água com possíveis contaminantes provenientes da camada superficial do solo e do acesso de animais. Tal fato corrobora outro estudo (ABERA et al., 2011), o qual demonstrou que fontes de água protegidas (revestimento de concreto, metal galvanizado ou tanque de plástico fechados) apresentaram melhor qualidade microbiológica comparativamente a fontes não protegidas. Dessa forma, tais estruturas melhoram a qualidade higiênica nos sistemas rurais de abastecimento, locais onde a desinfecção não é viável por razões técnicas e/ou econômicas. Todavia, convém ressaltar que a presença de tais estruturas nem sempre é garantia de melhora na qualidade da água, conforme evidenciado por Rheinheimer et al. (2010).

O valor alto de COL_termo para N8 pode ser justificado pelo livre acesso dos animais de criação (suínos e bovinos) à água dessa nascente. Mesmo no caso em que as nascentes estão cercadas (N2 a N7), a quantidade de animais que circulam em seus arredores parece ter influenciado na de micro-organismos encontrados na água. Esse é o caso de N6 e N7, que apresentaram valores mais elevados de coliformes, comparativamente a N2 e N4, nas quais foram constatadas durante as coletas uma menor quantidade de bovinos no entorno das áreas cercadas dessas nascentes. Resultados semelhantes foram encontrados por Primavesi et al. (2002), os quais concluíram que a quantidade de animais circundantes a montante da nascente influencia na quantidade de COL_termo presentes na água, uma vez que estes definem as zonas de pastejo iniciando a onda de desfolhação a partir dos pontos de água (DUARTE et al., 2014). Essa verificação também fica clara pela correlação significativa positiva que COL_termo apresentou com DBO (Tabela 2), indicando que existem fontes semelhantes de coliformes e matéria orgânica na água, nesse caso as fezes dos animais, já que as nascentes que apresentaram maior quantidade de COL_termo também apresentaram maior DBO.

Tabela 2:
Matriz de correlações das variáveis de qualidade da água das nascentes estudadas.

Parâmetro	COLtotal	COLtermo	pH	Alc	OD	DBO	Ntotal	Ptotal	Fe	Ca	Mg	Temp	Turb	CE	ST	SD	SS
COLtotal	1,00
COLtermo	0,57	1,00
pH	0,35	0,62	1,00
Alc	0,25	0,70	0,87	1,00
OD	0,00	0,08	0,47	0,05	1,00
DBO	0,30	0,84	0,46	0,76	-0,36	1,00
Ntotal	-0,38	-0,60	-0,77	-0,89	-0,02	-0,58	1,00
Ptotal	0,47	0,47	0,09	0,40	-0,40	0,50	-0,56	1,00
Fe	0,72	0,82	0,21	0,41	-0,39	0,78	-0,45	0,66	1,00
Ca	-0,27	0,13	0,36	0,65	-0,35	0,51	-0,47	0,08	0,03	1,00
Mg	-0,40	0,21	0,06	0,33	-0,25	0,53	0,09	-0,02	0,03	0,59	1,00
Temp	0,28	0,24	0,16	-0,11	0,67	-0,25	-0,10	0,14	0,06	-0,71	-0,59	1,00
Turb	0,01	0,32	0,11	0,50	-0,58	0,67	-0,26	0,49	0,37	0,69	0,78	-0,66	1,00
CE	0,29	0,69	0,50	0,68	-0,26	0,86	-0,38	0,31	0,59	0,42	0,64	-0,37	0,70	1,00
ST	-0,29	0,20	0,33	0,61	-0,20	0,51	-0,33	0,32	0,00	0,68	0,80	-0,47	0,83	0,63	1,00
SD	-0,37	0,11	0,34	0,58	-0,17	0,43	-0,30	0,19	-0,12	0,69	0,79	-0,51	0,77	0,59	0,99	1,00
SS	0,61	0,43	-0,24	-0,18	-0,11	0,17	-0,01	0,52	0,67	-0,44	-0,35	0,47	-0,09	-0,12	-0,47	-0,60	1,00

• Em destaque, correlação significativa em nível de 5% de probabilidade. COL_termo: coliformes termotolerantes; COL_totais: coliformes totais; OD: oxigênio dissolvido; N_total: nitrogênio total; P_total: fósforo total; Turb: turbidez; ST: sólidos totais; Temp: temperatura; DBO: demanda bioquímica de oxigênio; Alc: alcalinidade; CE: condutividade elétrica; SD: sólidos dissolvidos; SS: sólidos suspensos.

Os valores de COL_termo, para a N1, foram expressivamente maiores em relação àqueles observados na literatura (PRIMAVESI et al., 2002) para nascentes em meio à mata. Tal fato pode ter ocorrido em função da peculiaridade da nascente e das características da floresta. A N1 é um poço natural que se formou no local de afloramento da água, tornando o ambiente propício para a dessedentação de animais silvestres, como mamíferos e aves. Para Lee et al. (2009), o impacto das florestas na redução de coliformes e também da DBO é maior quando esta não se encontra fragmentada, o que não é o caso da área florestada em que se encontra a N1.

Com relação ao pH, todas as nascentes apresentaram valores ligeiramente ácidos e próximos aos de água subterrâneas e outras nascentes estudadas no mesmo município (MENEZES et al., 2013) e na região Sudeste do Brasil (PINTO et al., 2012). Embora algumas nascentes tenham apresentado valores de pH fora dos limites determinados pela Portaria nº 2.914/2011 e pela Resolução CONAMA nº 357, os resultados são considerados normais para ambientes naturais, nos quais o pH varia entre 4 e 9. Uma vez que nas bacias de contribuição das nascentes em estudo não existem fontes externas de poluição a montante, como efluentes industriais ou esgotos domésticos, o pH pode ter sido influenciado pelo tipo do solo, considerado como fortemente ácido (EMBRAPA, 1999), além da possibilidade de a acidez ter origem subterrânea, já que as águas que ali se encontram são geralmente mais ácidas que as superficiais (MELO et al., 2000).

A ausência de correlação significativa do pH com DBO e também com os coliformes ratifica a não relação da acidez da água com fontes orgânicas, ocorrendo, como já explicitado anteriormente, por causas naturais. Por esse motivo, conforme abordado na sequência, o pH foi considerado nesse estudo como um parâmetro não importante para avaliação da qualidade da água no IQA_NASCENTE e também para a comparação com os padrões normativos.

A Alc de todas as nascentes foi inferior a 24 mg L^-1 CaCO₃, considerada, de acordo com Chapman e Kimstack (1992), como baixa. A baixa Alc registrada nas nascentes não implica necessariamente comprometimento no consumo dessas águas pelos usuários.

A correlação entre Alc e pH foi significativa e positiva, pois a água com a alcalinidade baixa apresenta fraco poder de tamponamento, tornando-se muito susceptível a variações de pH. Assim, as nascentes com menores valores de Alc tendem a apresentar também menor pH. Primavesi et al. (2002) também encontraram correlação positiva entre pH e Alc na microbacia do ribeirão do Canchim, em São Carlos, São Paulo. A conexão positiva da Alc com o cálcio (Ca) era esperada pelo fato de que a maior parte dos compostos tamponantes é constituída por este último, como o carbonato de cálcio e o bicarbonato de cálcio (CAVALCANTE & SÁ, 2010).

Com respeito à alta correlação negativa entre pH e N_total, muitas vezes, a redução do pH está relacionada ao aporte de matéria orgânica e nutrientes (ESTEVES, 1998). No caso da área em estudos, esse aporte dá-se muito em função do nitrogênio, originário dos excrementos animais (PERCEBON & BITTENCOURT, 2009) relacionados às atividades pecuárias desenvolvidas próximas às nascentes desprotegidas que apresentaram maiores teores de N_total.

Com relação à temperatura, as médias variaram de 20,8 a 26ºC, dentro da faixa apontada para os aquíferos brasileiros que, em geral, estão entre 20 e 30ºC (BRASIL, 2006). Observou-se que a diferença de temperatura advinda entre os pontos de coleta ocorreu provavelmente em função da variação no sombreamento da área das nascentes. Os valores mais elevados foram observados nos ambientes sem ­sombreamento de plantas (N5, N6, N7 e N8); já nos ambientes com sombreamento, os valores de temperatura foram menores, observando-se diminuição gradativa, na sequência: N2 (sombreamento intermediário), N4 (região de capoeira), N3 (região com mata em início de regeneração) e N1 (região de mata preservada). Resultados semelhantes foram encontrados em outros estudos no Brasil (DONADIO et al., 2005; PINTO et al., 2012).

Foram registrados nas nascentes valores de OD (mg L^-1) variando de 0,89 (N1) a 5,83 (N6). Apenas essa última nascente apresentou valor médio de OD dentro dos limites estabelecidos pela Resolução CONAMA nº 357 para águas de classe 2, que é acima de 5 mg L^-1. Os valores de OD em porcentagem de saturação OD também apresentaram a mesma tendência de variação que o OD (mg L^-1). Von Sperling (2005) sugere um percentual de segurança de 85% do valor de saturação de oxigênio, quando o curso d’água apresenta poucos indícios de poluição. Assim, todas as nascentes tiveram valores de OD muito abaixo desse limite.

A diferença encontrada nos valores de OD entre as nascentes pode ter ocorrido em razão da especificidade de cada olho d’água. Excetuando-se a N6, os valores reduzidos de OD, medido exatamente sobre as nascentes, estão associados ao fato de as águas dos aquíferos (livre e confinado) estarem geralmente em ambiente redutor, o que origina um valor menor desse parâmetro, diferentemente quando amostradas em águas de cursos d’água superficial (GALATTO et al., 2011). No entanto, em N6 somente foi possível medir o OD no primeiro ponto de acúmulo de água, onde o terreno é mais inclinado, fazendo com que a água escoe superficialmente e tenha maior movimentação e oxigenação até o local da medição, aumentando assim os valores de OD.

Os valores baixos de OD apresentados pelas nascentes não comprometem o uso de sua água no que se refere ao aspecto do abastecimento domiciliar e à dessendentação animal, tendo em vista não inferir grau de poluição destas. Da mesma forma, Chapman e Kimstack (1992) consideram que a medição de OD em águas subterrâneas é um indicador limitado de poluição, não sendo útil para avaliar o uso da água para consumo, motivo pelo qual foi excluído do IQA_NASCENTE, apresentado na sequência. No entanto, valores muito reduzidos de OD podem prejudicar a vida aquática.

A correlação estatística entre OD e temperatura foi significativa e positiva, mas, nesse caso, pode não ter ocorrido uma relação de causa e efeito pelo fato de a conexão entre essas duas variáveis normalmente acontecer de forma negativa, ou seja, quanto maior a temperatura da água, menor o seu OD (FIORUCCI & BENEDETTI FILHO, 2005). Entretanto, algumas nascentes em estudo apresentaram-se menos sombreadas e em terreno mais inclinado, o que pode ter acarretado águas com temperaturas maiores e mais oxigenadas.

A principal fonte de N e P nas águas das nascentes pode ter sido causada em função da decomposição da matéria orgânica, seja por células ou por excrementos de animais, tendo em vista a ausência de contaminação a montante por esgotos domésticos, efluentes industriais e/ou fertilizantes. No caso do P, há também a adição ocorrida por decomposição de rochas (VON SPERLING, 2007), que, juntamente com sua mobilidade no solo diferente da do nitrogênio, pode explicar a não correlação entre ambos.

Os valores de P_total registrados nas nascentes ficaram próximos e pouco acima da faixa considerada como aceitável pela Portaria nº 2.914/2011 do Ministério da Saúde, que afirma que a concentração normal de fósforo em águas naturais não poluídas situa-se na faixa de 0,01 mg L^-1 a 0,05 mg L^-1. No entanto, os resultados obtidos de P_total e N_total podem não ter comprometido a qualidade da água das nascentes para o abastecimento. Apenas a N4 e N8, por apresentarem características de ambientes intermediários (do lótico ao lêntico), tiveram valores de P_total que podem levar futuramente a uma eutrofização. Além disso, conhecer a existência da fonte poluidora permite acompanhar o crescimento de algas visando adotar medidas de controle (CHAPMAN & KIMSTACK, 1992). No entanto, são necessários maiores estudos nas nascentes a fim de monitorar a qualidade da água no que se refere a esses aspectos.

A N8 apresentou água com aproximadamente três vezes mais teor de ferro, em relação às demais nascentes. Ela fica em uma microbacia sob pastagem com presença de curral imediatamente à montante da nascente, sobre a qual há uma natural acumulação de água (utilizada como bebedouro pelo rebanho). Pesquisas mostram que a presença de vegetação ciliar pode reduzir o teor de ferro da água em mais de 50% (EMMETT et al., 1994). Em áreas semelhantes à da N8, isto é, sob sistema de produção de bovinos e com nascente sem proteção ciliar (pastagem no entorno), outros autores também encontraram maiores teores de ferro na água (MARMONTEL & RODRIGUES, 2015; PRIMAVESI et al., 2002), o que indica serem essas as fontes do maior teor de ferro. Os menores valores de teor de ferro foram observados na N2, N3 e N5, sendo estas as únicas em conformidade com o padrão recomendado para potabilidade e qualidade ambiental da água. Os valores acima do recomendado prejudicam o abastecimento, pela estética, conferindo cor e sabor (VON SPERLING, 2005), manchas em roupas e objetos, podendo prejudicar quando em uso industrial. A concentração de ferro registrada nas nascentes não compromete o seu consumo em termos de toxicidade. O teor de Fe apresentou correlação positiva significativa com SS, possivelmente devido ao estado oxidado que o íon assume no momento em que a água subterrânea atinge a superfície do terreno e entra em contato com a atmosfera, precipitando-se (VON SPERLING, 2005). Tal fato também pode ocorrer pela ação das ferrobactérias que produzem mucilagem ao oxidar o ferro (RALPH & STEVENSON, 1995).

Com relação aos valores de turbidez em águas naturais, este deve estar situado na faixa de 3 a 500 UNT. Os maiores foram encontrados na N1 e na N8, que apresentaram também os maiores valores de DBO. Entretanto, sua variação pode estar relacionada tanto com a quantidade de matéria orgânica presente na água quanto com a quantidade de sólidos, o que pode ser justificado em razão de terem apresentado correlação significativa e positiva com ambas as variáveis. A Turb da N1 também pode ter sido influenciada pelo aporte aéreo de matéria orgânica proveniente das árvores e de animais silvestres, que a utilizam para dessedentação, culminando também na movimentação do solo. A Turb na N8 se assemelha às encontradas por Pinto et al. (2012) em nascente com pastagens no entorno.

Os menores valores de turbidez registrados nas demais nascentes (N2, N3, N4, N5, N6 e N7), corroborando estudos de Miller et al. (2009), podem ser um indicativo da proteção oferecida pelo cercamento, pois este evita o pisoteio do gado no entorno do olho d’água e abranda a turbidez (proveniente dos solos e excrementos), além de oferecer maior proteção pelo adensamento das gramíneas forrageiras, presentes ao redor dessas nascentes protegendo o corpo d’água de enxurradas, facilitando a sua infiltração e produzindo menor quantidade de serapilheira (quando comparado com a N1).

Turb, DBO e CE apresentaram correlações positivas entre si e, em decorrência de a primeira variar de acordo com a quantidade de matéria orgânica na água, influencia na condutividade elétrica. Em águas naturais, a DBO varia de 1 mg L^-1 a 10 mg L^-1, e a CE varia de 10 a 100 µS cm^-1, podendo chegar a 1000 µS cm^-1 em águas altamente poluídas, de acordo com a Portaria nº 2.914/2011. Para essas três variáveis, os menores resultados foram encontrados na N5, nascente essa que aliou a proteção pelo cercamento, pelas gramíneas forrageiras e pela existência da caixa de alvenaria.

Para ST, a nascente que apresentou o maior valor foi a N1, com quase o dobro dos valores encontrados nas demais nascentes, exceto para a N6, que pode ter tido influência da inclinação elevada do terreno (maior probabilidade de sofrer erosões). Assim como ocorrido com a turbidez, o adensamento das forrageiras ao redor da nascente também pode ter influenciado na diferença entre os sólidos presentes nela.

De modo geral, estudos mostram que a concentração de sólidos em mananciais aumenta quando ocorre uma maior exposição de partículas de solo da superfície da bacia. Toledo e Nicolella (2002) apontaram que áreas agricultadas sem manejo conservacionista, matas em regeneração, áreas habitadas, entre outros, são potenciais fontes de sedimentos.

Em todos os casos, os SD apresentaram-se superiores aos SS. Tal comportamento é reflexo das características de água subterrânea que as nascentes apresentam, não possuindo, em sua maioria, altos teores de sólidos em suspensão (FEITOSA et al., 2008).

Muito embora haja associação entre as variáveis ST e Turb, nem sempre são absolutamente equivalentes. Mas, para esse estudo, em que a proporção de SD foi bem maior do que a de SS, a alta correlação entre eles era esperada, o que também foi encontrado em outro trabalho (ANDRADE et al., 2007), pelo fato de que os materiais dissolvidos conferem à água maior reflexão e refração da luz. Assim, quanto mais SD na água, maior será a Turb. O mesmo acontece também com Ca e Mg, que também se correlacionaram altamente com ambas as variáveis nessa investigação. Gonçalves et al. (2005), estudando a microbacia Arroio Lino, evidenciaram que o cálcio e o magnésio, que são nutrientes constituintes do solo, aumentaram no aquífero à medida que cresciam também as erosões ocorrentes nesse local.

Índices de Qualidade da Água

Os resultados do cálculo do IQA_CETESB e do índice proposto para as nascentes estudadas, o IQA_NASCENTE, o qual foi realizado sem os parâmetros pH e OD_, são evidenciados na Figura 2. Os novos pesos calculados para os parâmetros são apresentados na Tabela 3, em numeração aproximada.

Figura 2:
Comparação entre os valores de índices de qualidade da água obtidos pelo critério da CETESB (IQA_CETESB) e pelo o critério alternativo proposto para as nascentes desse estudo (IQA_NASCENTE).

Tabela 3:
Pesos dos parâmetros de qualidade da água das nascentes estudadas.

Parâmetro	Peso
COLtermo (NMP 100 mL-1)	0,210
DBO (mg L-1)	0,140
Ntotal (mg L-1)	0,140
Ptotal: (mg L-1)	0,140
Δ Temp (ºC)	0,140
Turb (UNT)	0,115
ST (mg L-1)	0,115

• COL_termo: coliformes termotolerantes; DBO: demanda bioquímica de oxigênio; N_total: nitrogênio total; P_total:_:fósforo total; Temp: temperatura; Turb: turbidez; ST: sólidos totais.

Os melhores índices do IQA_CETESB foram alcançados por N5 e N3, e os piores por N1 e N8. Ressalta-se que o IQA_CETESB tem como determinante principal o abastecimento público e, dessa forma, não representa necessariamente a qualidade em nível de ecossistemas. O cálculo IQA_CETESB pode ter resultado em índices tendenciosos para os locais em estudo, pois os parâmetros pH e OD, que foram anteriormente considerados inapropriados para determinar a qualidade das referidas nascentes, são variáveis constituintes de sua equação, e conferem, juntos, 29% do peso desse índice, proporção essa bastante elevada para dois parâmetros considerados como inadequados. Dessa forma, águas pouco oxigenadas e com pH ligeiramente ácido tiveram conceituações ruins, incoerentemente.

Ao comparar ambos os índices, observa-se que as nascentes obtiveram melhores notas pelo método IQA_NASCENTE, exceto para a N6, cuja nota decaiu. Tal comportamento pode ter sido devido ao valor alto de OD, que na nascente N6 é maior que nas demais, resultando em um índice alto quando calculado com o IQA_cetesb. Para as outras nascentes, os valores existentes de pH e OD reduziram o índice.

Assim como no índice da CETESB, as nascentes N3 e N5 também apresentaram os melhores resultados no novo índice proposto (IQA_NASCENTE). No entanto, os piores índices para este foram das N6 e N8. A N1, nascente em meio à floresta, deixou de apresentar o pior índice pelo método IQA_NASCENTE em relação ao método da CETESB.

Análise de Componentes Principais e Análise de Agrupamento

Os dados de ST foram excluídos da análise por estes apresentarem alta correlação linear (r=0,99) com SD. As variáveis independentes altamente correlacionadas com as independentes devem ser excluídas, para evitar a ocorrência de multicolinearidade, que pode resultar em problemas na interpretação do significado das componentes (HAIR JUNIOR et al., 2005). Realizando a ACP, duas componentes foram suficientes para explicar 67,60% da variância total dos dados (CP1 e CP2), conforme pode ser observado na Tabela 4. Como esse valor é próximo ao encontrado em outros trabalhos semelhantes (FERREIRA et al., 2015), tomaram-se essas duas componentes como representativas da qualidade da água a fim de proceder à análise de agrupamento.

Tabela 4:
Variância e correlação entre variáveis e componentes principais (CP1, CP2 e CP3).

Variáveis (Parâmetros)	CP1	CP2	CP3
COLtotais	-0,286	0,797	0,108
COLtermo	-0,737	0,560	-0,107
Ph	-0,584	0,225	-0,759
Alc	-0,877	0,079	-0,449
OD	0,326	0,245	-0,817
DBO	-0,931	0,144	0,129
Ntotal	0,690	-0,335	0,400
Ptotal	-0,546	0,444	0,358
Fe	-0,634	0,628	0,404
Ca	-0,667	-0,554	-0,104
Mg	-0,571	-0,632	0,126
Temp	0,360	0,740	-0,358
Turb	-0,801	-0,377	0,361
CE	-0,873	-0,051	0,033
SD	-0,644	-0,633	-0,180
SS	0,021	0,789	0,500
Variância (autovalor)	6,605	4,211	2,505
Variância (%)	41,28	26,32	15,66
Variância acumulada (%)	41,28	67,60	83,26

• COL_totais: coliformes totais; COL_termo: coliformes termotolerantes; Alc: alcalinidade; OD: oxigênio dissolvido; DBO: demanda bioquímica de oxigênio; N_total: nitrogênio total; P_total: fósforo total; Temp: temperatura; Turb: turbidez; CE: condutividade elétrica; SD: sólidos dissolvidos; SS: sólidos suspensos.

Dos 16 parâmetros analisados, 8 foram selecionados como significativos para explicar a variância da qualidade da água para as nascentes no período estudado, em razão de estes apresentarem correlação acima de 0,7 com CP1 e CP2 (Tabela 4). Portanto, na primeira componente, que contribuiu com 41,28% da variância, foram selecionados COL_termo, DBO, CE, Alc e Turb; e, na segunda componente, que contribuiu com 26,32% da variância, foram selecionadas COL_totais, SST e Temp. Tais parâmetros expressam que a maior importância conferida à proteção da qualidade da água das nascentes estudadas está relacionada com fatores microbiológicos e físicos (aporte de sedimentos, como erosão e matéria orgânica).

Os parâmetros descartados são relacionados às características do solo e de aporte de nutrientes químicos, os quais foram pH, OD, Ca, Mg, Fe, N_total, P_total e SD, pelo fato de seus resultados terem variado expressivamente entre as nascentes.

No estudo realizado por Donadio et al. (2005), no qual avaliaram a influência de remanescentes de vegetação ciliar e de atividade agrícola (cana-de-açúcar) na qualidade das águas de nascentes pertencentes à bacia hidrográfica do Córrego Rico, municípios de Taquaritinga e de Guariba, São Paulo, os parâmetros que mais explicaram as diferenças em função do uso do solo e da sazonalidade foram: cor, Turb, Alc e N_total. Mesmo sendo analisados parâmetros distintos entre os trabalhos, pode se verificar semelhança nos resultados, pois os padrões selecionados estão também relacionados com a proteção física da água das nascentes, exceto para o fator N_total, que se apresentou como importante, tendo em vista o uso de fertilizantes no local.

A disposição espacial das nascentes é ilustrada na Figura 3, que foi elaborada por meio dos escores das duas componentes principais. Nessa disposição, as nascentes mais próximas apresentam resultados mais semelhantes entre si, tendendo a se agrupar.

Figura 3:
Dispersão dos escores das nascentes utilizando as duas componentes principais (CP1 e CP2), com a demarcação do agrupamento obtido pelo método de Tocher.

O método separou as nascentes em três grupos que revelam semelhanças nas propriedades de suas águas e no tratamento auferido às suas áreas de recarga e de entorno. São eles:

• um formado pelas nascentes N2, N3, N4, N5 N6 e N7 (grupo I);

• outro constituído pela nascente N1 (grupo II);

• e o terceiro pela nascente N8 (grupo III).

O grupo I apresenta como característica em comum o isolamento das nascentes pelo cercamento e o trabalho iniciado na tentativa de recuperar o seu entorno, manifestando similaridade entre essas diversas propostas de recuperação. De modo geral, as nascentes deste apresentaram melhores resultados de qualidade da água.

As nascentes N1 e a N8 mantiveram-se isoladas, não se agrupando com qualquer outra, evidenciando a peculiaridade da água de uma nascente situada em meio à floresta (N1) e também o comportamento distinto de outra que não contém qualquer proteção (N8).

O pior índice de qualidade da água, encontrado na N8, pode ter ocorrido em razão de esta possuir o pior tratamento em relação às outras nascentes no que tange à proteção de um corpo hídrico, nesse caso, em razão de ela estar coberta por pastagem e não possuir cercamento, fato também evidenciado em outros estudos (PINTO et al., 2012). Os resíduos de origem animal consistem em uma das maiores fontes de poluição de águas (ESTERHUIZEN et al., 2015; KAY et al., 2008), comprometendo sua qualidade e a tornando diferente daquelas das demais nascentes.

Entretanto, de modo contrário ao exposto em Pinto et al. (2012), não era esperado encontrar uma qualidade inferior para a N1 (nascente em meio à floresta), com relação aos elementos do grupo I. Porém, tal fato pode ser explicado pelos apontamentos obtidos com a ACP, que mostraram que a grande influência que diferencia a qualidade da água entre as nascentes em estudo foi o aporte de matéria orgânica e solo, provenientes da serapilheira e de erosão, e, ainda, o aporte de micro-organismos advindos do contato direto dos animais com a água. Tal fato se apresentou com mais intensidade na N1 do que em alguns elementos do grupo I, que estão protegidos pelo isolamento de animais e o adensamento das forrageiras em seu entorno.

CONCLUSÕES

O cercamento de nascentes favoreceu a melhoria da qualidade da água, tendo aquelas protegidas por caixa de alvenaria apresentado a melhor qualidade de água. Por outro lado, a nascente sob pastagem sem cercamento apresentou a pior qualidade da água.

As nascentes que contam com um trabalho de proteção do entorno apresentaram semelhanças na qualidade de suas águas (grupo I) e melhor qualidade de água do que a nascente em meio à floresta (grupo II), que por sua vez mostrou qualidade melhor do que a nascente sem qualquer proteção (grupo III).

Os parâmetros que mais explicaram as diferenças entre as nascentes foram: COL_termo e COL_totais, DBO, CE, Alc, Turb, SST e Temp.

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  May-Jun 2018

Histórico

• Recebido
  09 Jun 2015
• Aceito
  20 Mar 2017