Contribuição da cidade de Botucatu - SP com nutrientes (fósforo e nitrogênio) na eutrofização da represa de Barra Bonita

VALENTE, José Pedro Serra; PADILHA, Pedro Magalhães; SILVA, Assunta Maria Marques da

doi:10.1590/S0100-46701997000100004

Resumos

As concentrações de nutrientes (fósforo e nitrogênio) na nascente, cidade e foz do ribeirão Lavapés/ Botucatu-SP foram avaliadas e comparadas com as do rio Capivara. O rio Capivara como o ribeirão Lavapés, possui nascente no alto da cuesta e desemboca suas águas na represa de Barra Bonita/ rio Tietê (<a HREF="#fig1">Figura 1</a>). O rio Capivara possui uma das nascentes próxima a uma do ribeirão Lavapés e, ambos possuem a foz próxima uma da outra na represa de Barra Bonita. O uso e tipo de solo nas margens de ambos cursos d´águas são bastante parecidos, o que implica em uma poluição rural semelhante, assim a grande diferença que afeta a qualidade da água, entre os dois cursos d´águas é a poluição urbana, na cidade de Botucatu (ribeirão Lavapés). Deste modo procurou-se avaliar a contribuição de nutrientes (fósforo e nitrogênio) do ribeirão Lavapés e rio Capivara na represa de Barra Bonita , e estimar a carga retida no lodo do ribeirão Lavapés e a despejada na represa em função dos lançamentos de esgotos sanitários no mesmo, na cidade de Botucatu. O trabalho foi realizado em um período de seca, sem alagamentos, o que permitiu medir as vazões próximas da foz e avaliar a carga diária, no período, de nutrientes lançados na represa. Foram avaliados também, oxigênio dissolvido, demanda química do oxigênio e condutividade Elétrica. Embora os resultados sejam estimativos e variáveis no tempo, podemos concluir que a poluição na cidade de Botucatu por esgoto sanitário além de inviabilizar o uso da água no seu percurso, e causar outros prejuízos, contribui para agravar a eutrofização na represa de Barra Bonita.

Fósforo; nitrogênio; eutrofização; ribeirão Lavapés; represa de Barra Bonita; carga de nutriente

It was compared the level content of nutrients (phosphorus and nitrogen) at the Lavapés brook with level content at source an cross-tow (domestic sewage discharge) and also with the level/ content at source and mouth the Capivari river. The head-waters of the Capivari river, as well as those of the Lavapés brook, are on the highlands (at the top the sierra/ mountain-range) and its waters flow into the Barra Bonita dan on the Tietê river (<a HREF="#fig1">Figure 1</a>). One of its sources is near a Lavapés source and their mouths are close to each other at the Barra Bonita dam. Along the banks of both streams the use of land and the types of soil are alike, which implies in a similar rural pollution; so, what makes the difference in water quality between them is the urban pollution affecting the Lavapés brook in Botucatu. Therefore it was evaluated the contribution of nutrients (phosphorus and nitrogen) to the Barra Bonita Dam of the Capivari river and the Lavapés brook. Taking into account the domestic sewage carried into the Lavapés brrok in Botucatu, it was estimated the nutrient load of its silt (kept in its silt) and the one discharged into the Barra Bonita dam. The study- was conducted during drought, without overflows, which made it possible to measure the near-mouth-flow and to evaluate the nutrient load daily discharged into the dam. It was also evaluated the dissolved oxygen, the chemical oxygen demand and the electrical conductivity. Although the results are estimated and variabel in time we can conclude that pollution of the Lavapés brook waters with domestic sewage in Botucatu, besides making the use of its waters not viable and causing other (environmental) damage (financial losses), contributes to aggravating the eutrophication at the Barra Bonita dam.

Phosphorus; nitrogen; eutrophication; Lavapés Brook; Barra Bonita nutrient load

Contribuição da cidade de Botucatu - SP com nutrientes (fósforo e nitrogênio) na eutrofização da represa de Barra Bonita

José Pedro Serra VALENTE^* * Departamento de Química - Instituto de Biociências - UNESP - 18600-000 - Botucatu - SP - Brasil.

Pedro Magalhães PADILHA^* * Departamento de Química - Instituto de Biociências - UNESP - 18600-000 - Botucatu - SP - Brasil.

Assunta Maria Marques da SILVA^* * Departamento de Química - Instituto de Biociências - UNESP - 18600-000 - Botucatu - SP - Brasil.

RESUMO: As concentrações de nutrientes (fósforo e nitrogênio) na nascente, cidade e foz do ribeirão Lavapés/ Botucatu-SP foram avaliadas e comparadas com as do rio Capivara. O rio Capivara como o ribeirão Lavapés, possui nascente no alto da cuesta e desemboca suas águas na represa de Barra Bonita/ rio Tietê (Figura 1). O rio Capivara possui uma das nascentes próxima a uma do ribeirão Lavapés e, ambos possuem a foz próxima uma da outra na represa de Barra Bonita. O uso e tipo de solo nas margens de ambos cursos d´águas são bastante parecidos, o que implica em uma poluição rural semelhante, assim a grande diferença que afeta a qualidade da água, entre os dois cursos d´águas é a poluição urbana, na cidade de Botucatu (ribeirão Lavapés). Deste modo procurou-se avaliar a contribuição de nutrientes (fósforo e nitrogênio) do ribeirão Lavapés e rio Capivara na represa de Barra Bonita , e estimar a carga retida no lodo do ribeirão Lavapés e a despejada na represa em função dos lançamentos de esgotos sanitários no mesmo, na cidade de Botucatu. O trabalho foi realizado em um período de seca, sem alagamentos, o que permitiu medir as vazões próximas da foz e avaliar a carga diária, no período, de nutrientes lançados na represa. Foram avaliados também, oxigênio dissolvido, demanda química do oxigênio e condutividade Elétrica. Embora os resultados sejam estimativos e variáveis no tempo, podemos concluir que a poluição na cidade de Botucatu por esgoto sanitário além de inviabilizar o uso da água no seu percurso, e causar outros prejuízos, contribui para agravar a eutrofização na represa de Barra Bonita.

PALAVRAS CHAVES: Fósforo; nitrogênio; eutrofização; ribeirão Lavapés; represa de Barra Bonita, carga de nutriente.

Introdução

Praticamente todo o esgoto sanitário de Botucatu-SP, uma cidade com cerca de 100 mil habitantes, é lançado no ribeirão Lavapés sem tratamento.^6,13

Segundo cálculo realizado pela SABESP de Botucatu em 1994, a descarga de águas servidas no ribeirão Lavapés é de aproximadamente 600 L s^-1, o que eqüivale a 51.840 m³ dia^-1. Ao volume de água natural do ribeirão Lavapés são acrescido, cerca de 30.000 m³ dia^-1 bombeados do rio Pardo para abastecer a cidade de Botucatu.

O ribeirão Lavapés atravessa a cidade e despeja suas águas na represa de Barra Bonita, cerca de 21 km a jusante da cidade.^6,13

A represa de Barra Bonita tem sido considerada um exemplo de aproveitamento múltiplo das águas, seja energético, turístico (passeio de barcos), lazer (muitas casas de veraneio em suas margens e banhos de praias), pesca (amadora e profissional) e, é praticamente o início da hidrovia Tietê-Paraná. No entanto diversas razões têm limitado a exploração plena do potencial de recursos naturais existentes. A qualidade da água, a falta de infra-estrutura em saneamento básico local agravada pelo fato de se tratar de águas oriundas da capital têm acelerado o processo de eutrofização comprometendo sob todos os aspectos a ampliação das atividades na área.⁵

Neste reservatório, a eutrofização cultural é resultado do aporte de despejos domésticos, industriais e fertilizantes químicos empregados nos cultivos distribuídos por toda a bacia hidrográfica. A água apresenta alta condutividade e grandes concentrações de nutrientes inorgânicos oriundos das terras agrícolas.⁹

Um dos aspectos mais característicos do fenômeno de eutrofização dos lagos e reservatórios é o crescimento exagerado de organismos aquáticos autotróficos, particularmente algas plantônicas (fitoplâncton) e ervas aquáticas (macrófitas). A associação entre a eutrofização e a excessiva produção fitoplantônica é tão direta que é utilizada por vários autores como a própria definição de eutrofização.⁸

Henderson-Selles, citado por Nogueira,⁸ afirma que o crescimento e a proliferação de macrófitas e fitoplâncton depende da disponibilidade de cerca de dezenove nutrientes, entre eles, carbono, hidrogênio, oxigênio, enxôfre, potássio, cálcio, magnésio, nitrogênio, fósforo, molibdênio e outros. A maior parte destes é necessário em quantidades mínimas, traços somente. Oxigênio, carbono, nitrogênio e fósforo são entretanto, necessários em maior quantidade.

São fontes naturais de nitrogênio: chuva, material orgânico e inorgânico de origem alóctone e a fixação de nitrogênio molecular dentro do próprio lago.⁴

Uma das características importantes do processo de fertilização das águas é o efeito cumulativo de nutrientes; a maior parte dessas substâncias, quando introduzidas em um reservatório, fica retida nos vários níveis tróficos do ecossistema aquático; em razão desse efeito cumulativo, o potencial de crescimento das algas vai aumentando gradativamente no decorrer do tempo e pode produzir uma quantidade de matéria orgânica igual ou mesmo maior do que aquela que chega ao reservatório, decorrente de uma possível assimilação molecular atmosférico pelas algas cianofíceas e por bactérias, (Wetzel, citado em Jureidini⁵).

De acordo com Esteves^3,4 e Tundisi,¹² a eutrofização causa diversos prejuízos, tais como:

Aumenta em demasia a quantidade de plantas aquáticas submersas (por exemplo, algas) e flutuantes (macrófitas) que podem dificultar a navegação de barcos.

Alguns tipos de algas são tóxicas e liberam toxinas, outras causam sabor na água de abastecimento, e outras ainda, causam mal cheiro parecido com o do inseticida BHC.

O excesso de plantas aquáticas, quando morrem vão para o fundo e entram em decomposição, provocando o consumo de grandes quantidades de oxigênio.

O aguapé (Eichhornia crassipes) e alface d'água (Pistia stratiotes), por exemplo, liberam o oxigênio da fotossíntese para fora do corpo d'água, e quando em excesso provocam sombreamento evitando a fotossíntese de algas. Tornam o meio propício para a deposição de larvas de insetos causadores de doenças. Causam dificuldades à navegação e podem entupir turbinas. Quando morrem geram excesso de matéria em decomposição, que consome oxigênio e geram gases tóxicos, corrosivos e de mal cheiro. Adsorvem e absorvem metais pesados e nutrientes da água - o que poderia ser benéfico se estas plantas fossem tiradas do meio aquático, no entanto isso raramente ocorre por falta de local adequado para dispor as mesmas, e a presença de metais pesados impede a sua adição no solo para uso agrícola, pois isto causaria contaminação do mesmo.

Dentre os problemas causados pela eutrofização, pode-se citar:

Alteração da acidez da água (pH), pois consome gás carbônico pela absorção fotossintética (varia do dia para a noite). A alteração na acidez pode causar a morte de determinadas formas de vida aquáticas.

Enfim, a eutrofização causa grande desequilíbrio ecológico, com diminuição do número e quantidade das espécies aquáticas. Torna o meio impróprio para o lazer, o qual converte-se num local de disseminação de doenças, e pode diminuir a atividade piscícola.

Assim, neste trabalho avaliamos a contribuição de nutrientes (fósforo, nitrogênio e cálcio), com origem na cidade de Botucatu, para a eutrofização da represa de Barra Bonita. Foram avaliados também Oxigênio Dissolvido, Demanda Química do Oxigênio e Condutividade Elétrica.

Material e Métodos

Equipamentos:

Espectrofotômetro

pH-metro de campo

Sistemas de refluxo para nitrogênio

Frascos para oxigênio dissolvido

Provetas de 1.000 ml com tampa

Termômetro

Altímetro

Garrafa de coleta

Trena

Reagentes:

Os reagentes foram os pertinentes ao método utilizado e de grau analítico PA.

Métodos:

Os métodos utilizados foram os recomendados pelo Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater.¹⁰

Temperatura

A temperatura foi determinada através de um termômetro de mercúrio.

pH

O pH foi determinado com potenciômetro digital Methron.

DQO

A DQO foi deterninada pelo método da digestão com dicromato em meio ácido e titulação com sulfato ferroso amoniacal.

OD

O OD foi determinado pelo método de Winkler modificado pela azida sódica.

Oxigênio consumido

O oxigênio consumido pelo determinado pelo método do permanganato de potássio.

Condutividade Elétrica

A condutividade elétrica foi determinada com um conditivimêtro.

Nitrogênio Total

O nitrogênio total Kjeldahl foi determindado com um espectrofotômetro pelo método do reagente de Nessler.

Coleta de Amostras^2,11

Em cada coleta de água foram anotados dados como horário, temperatura do ar, temperatura da água, aspecto e odor da água.

A vazão foi obtida através do método do flutuador. Calculava-se a profundidade média do ribeirão no ponto de coleta, media-se a largura e cronometrava-se o tempo necessário para que uma bóia percorresse uma distância de 10 m, entre dois pontos fixos.

A água para análise do oxigênio dissolvido foi coletada em frascos padrões de referência. Nos locais mais profundos utilizamos uma garrafa de aço onde eram colocados os frascos de OD.

Para a análise dos demais parâmetros a água foi coletada em frascos ou garrafões de polietileno.

Resultados e discussão

Para avaliar a contribuição de nutrientes (fósforo e nitrogênio) na eutrofização da represa de Barra Bonita foram realizadas determinações físico-químicas no ribeirão Lavapés e rio Capivara cujos resultados se encontram nas Tabelas 1 a ⁶ .

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Notação e Unidades de Resultados para as Tabelas 1 a ⁶ e Figuras 2 a ⁷ :

OD = Oxigênio Dissolvido = mg L^-1

DBO = Demanda Bioquímica de Oxigênio = mgO₂L^-1

DQO = Demanda Química de Oxigênio = mgO₂L^-1

OC = Oxigênio Consumido = mgO₂L^-1

Nitrogênio Total = mg L^-1 mgO₂L^-1

Fosfato Total = mg L^-1

Dureza Total = mgCaCO₃ L^-1

Temperatura = ^ºC

Condutividade Elétrica = m Siemenscm^-1

Vazão = L s^-1

Nas. Cap. = Nascente do rio Capivara

Nas. Lav. = Nascente do ribeirão Lavapés

Foz Cap. = Foz do rio Capivara

Foz Lav. = Foz do ribeirão Lavapés

A comparação entre a DQO na cidade (média 114 mgO₂L^-1) e na Foz (média 10,6 mgO₂L^-1) e o OD na cidade (zero) e na foz (média 3,5 mg L^-1), permite concluir que o esgoto sanitário lançado pela cidade de Botucatu no ribeirão Lavapés chega quase totalmente depurado em sua foz. No entanto a qualidade da água, na foz do mesmo, está muito alterada em relação a sua nascente; isto pode ser estimado pelo aumento da condutividade elétrica (na nascente em média 23 mSiemens cm^-1, e na foz 138,7 mSiemens cm^-1). Podemos estimar pelo acréscimo nas concentrações de nitrogênio total, fosfato total e dureza total (foz em relação a nascente), que os íons nitrato, fosfato e cálcio estão entre as espécies química iônicas que contribuem para a mudança de qualidade de qualidade da água na represa. Estes íons contribuem para o agravamento da eutrofização da represa. Os resultados referentes a determinação da carga de nutrientes no ribeirão Lavapés e rio Capivara são mostrados nas Tabelas 7 a ¹¹ .

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Analisando os resultados apresentados nas ^{Tabelas 6} a 10, observa-se que o aumento de carga de nutrientes desembocado na represa de Barra Bonita deve-se ao esgoto sanitário. Na Tabela 9 percebe-se que a diferença na foz, considerando como padrão as concentrações das nascente e ajustando as concentrações para uma mesma vazão (Lavapés), os resultados das cargas se invertem radicalmente em função dos despejos de esgotos na cidade de Botucatu: +29,2% vai para +80%; -28,6% vai para +66,7% e -20,8% vai para +27,6%. A diferença apresentada na Tabela 10 deve-se a precipitação no decorrer do percurso, mesmo assim a parte solúvel ou arrastada é alta.

Os resultados de oxigênio dissolvido e demanda química de oxigênio na foz no ribeirão Lavapés mostram que o mesmo praticamente depurou os esgotos domésticos nele lançado, no entanto a alta condutividade elétrica permite concluir que os produtos da depuração contribuem para alterar a qualidade da água da represa de Barra Bonita/rio Tietê, onde se destacam os nutrientes.

Conclusão

Embora os resultados sejam estimativos e variáveis no tempo, podemos concluir que a poluição na cidade de Botucatu por esgoto sanitário além de inviabilizar o uso da água no seu percurso, e causar outros prejuízos, contribui para agravar a eutrofização na represa de Barra Bonita. Assim torna-se necessário que haja tratamento dos esgotos, nas cidades, não só até o nível secundário, mas também a nível terciário.

Agradecimento

Os autores agradecem a colaboração dos técnicos Evandro Paganini Listoni e Vânia Aparecida de Oliveira pelo apoio técnico.

VALENTE, J. P. S., PADILHA, P. M., SILVA, A. M. M. da. Contribution of Botucatu - SP with nutrients (phosphorus and nitrogen) to the eutrophication of the Barra Bonita dam. Ecl. Quim. (São Paulo), v.22, p.31-48, 1997.

ABSTRACT: It was compared the level content of nutrients (phosphorus and nitrogen) at the Lavapés brook with level content at source an cross-tow (domestic sewage discharge) and also with the level/ content at source and mouth the Capivari river. The head-waters of the Capivari river, as well as those of the Lavapés brook, are on the highlands (at the top the sierra/ mountain-range) and its waters flow into the Barra Bonita dan on the Tietê river (Figure 1). One of its sources is near a Lavapés source and their mouths are close to each other at the Barra Bonita dam. Along the banks of both streams the use of land and the types of soil are alike, which implies in a similar rural pollution; so, what makes the difference in water quality between them is the urban pollution affecting the Lavapés brook in Botucatu. Therefore it was evaluated the contribution of nutrients (phosphorus and nitrogen) to the Barra Bonita Dam of the Capivari river and the Lavapés brook. Taking into account the domestic sewage carried into the Lavapés brrok in Botucatu, it was estimated the nutrient load of its silt (kept in its silt) and the one discharged into the Barra Bonita dam. The study- was conducted during drought, without overflows, which made it possible to measure the near-mouth-flow and to evaluate the nutrient load daily discharged into the dam. It was also evaluated the dissolved oxygen, the chemical oxygen demand and the electrical conductivity. Although the results are estimated and variabel in time we can conclude that pollution of the Lavapés brook waters with domestic sewage in Botucatu, besides making the use of its waters not viable and causing other (environmental) damage (financial losses), contributes to aggravating the eutrophication at the Barra Bonita dam.

KEYWORDS: Phosphorus; nitrogen; eutrophication; Lavapés Brook; Barra Bonita nutrient load.

Recebido em 18.11.1996.

Aceito em 28.2.1997.

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2 COCHRAN, W. G. Sampling techniques 3.ed. New York: John Wiley. 1977. 428p.
3 ESTEVES, F. A., BARBOSA, F. A. R. Eutrofizaçăo artificial: a doença dos lagos. Cięnc. Hoje,v.5, n.27, p.56-61.1986.
4 ESTEVES, F.A. Fundamentos de limnologia. Rio de Janeiro: Intercięncia. 1988. 575p.
5 JUREIDINI, Pedro. A ecologia e a poluiçăo na represa de Barra Bonita no estado de Săo Paulo. Botucatu, 1987. Dissertaçăo (Mestrado) - Instituto Básico de Biologia Médica e Agrícola, Universidade Estadual Paulista.
6 LEOPOLDO, P.R. Aspectos hidrológicos da Regiăo de Botucatu. In: ENCONTRO DE ESTUDOS SOBRE AGROPECUÁRIA NA REGIĂO DE BOTUCATU, 1, 1989, Botucatu, Anais.. Botucatu, 1989, p. 57-70.
7 NOGUEIRA, G.M. Composiçăo, abundância e distribuiçăo espaço temporal das populaçőes plantactônicas e das variáveis físico-químicas na represa de Jurumirim, Rio Paranapanema, (SP). Săo Carlos, 1996. Tese (Doutorado) - Escola de Engenharia de Săo Carlos, Universidade de Săo Paulo.
8 NOGUEIRA, V. P. Q. Qualidade da água em Lagos e Reservatórios. In: PORTO, R.La L. (Org.) Hidrologia Ambiental. Săo Paulo: Edusp, 1991, v.3, p.165-208.
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