Revista Ambiente & Água, Volume: 14, Issue: 5, Published: 2019
  • Land use and water quality in watersheds in the State of São Paulo, based on GIS and SWAT data ARTICLES

    Veiga, Denise Piccirillo Barbosa da; Guandique, Manuel Enrique Gamero; Nardocci, Adelaide Cassia

    Abstract in Portuguese:

    Resumo O uso e ocupação do solo influenciam a qualidade e a disponibilidade de água, devendo ser considerados numa gestão integrada dos recursos hídricos e no planejamento das bacias hidrográficas. Ferramentas de geoprocessamento têm sido utilizadas para classificação do uso do solo e combinadas com modelos hidrológicos para avaliação do impacto de diferentes cenários de uso no balanço hidrológico visando contribuir para uma gestão integrada dos recursos hídricos. Por meio do SIG, foram delimitadas duas áreas de drenagem dos pontos de captação de água para abastecimento dos municípios de Santa Cruz das Palmeiras e Piedade; foi realizado o mapeamento do uso do solo pelo método de classificação supervisionada de imagens de satélite e aplicado o modelo SWAT para simulação hidrológica. As ferramentas utilizadas se mostraram adequadas. O escoamento superficial esteve relacionado à ausência de vegetação e predomínio de solo exposto. Foi evidenciada relação entre o uso e ocupação do solo e o balanço hidrológico, em especial o impacto das atividades agrícolas e da falta de vegetação natural no escoamento superficial.

    Abstract in English:

    Abstract Land use influences the quality and availability of water resources, but Brazil has made little progress in integrated watershed management. This study therefore applied geoprocessing for land-use classification and evaluated the impact on the hydrological balance in order to contribute to the integrated management of water resources. Using GIS tools, two drainage areas from the water catchment points of two municipalities, Santa Cruz das Palmeiras and Piedade, were delimited; land-use mapping was carried out using the supervised classification method of satellite images, and the SWAT model was applied for hydrological simulation. The methods used were appropriate. The surface runoff was related to the absence of vegetation and the predominance of exposed soil. The relationship between land use/land cover and the hydrological balance was evidenced, especially the impact of agricultural activities and the lack of natural vegetation in the surface runoff.
  • Chemical attributes of soil irrigated with treated sewage effluent and cultivated with bell pepper ARTICLES

    Silva, Waltoíres Reis da; Sandri, Delvio; Figueiredo, Cícero Célio de; Pereira, Rodrigo Moura

    Abstract in Portuguese:

    Resumo O uso de efluentes de esgoto tratado (EET) para fins de irrigação se destaca pelo reaproveitamento da água e pelo aporte de nutrientes ao solo, representando os dois principais benefícios ambientais. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da aplicação de EET sobre a quantidade de nutriente adicionado ao solo e alteração nos atributos químicos de um Latossolo Vermelho Amarelo na camada de 0,0 a 0,2 m, sob cultivo de pimentão, híbrido Canário F1, irrigado por gotejamento superficial. O experimento foi desenvolvido em condições de campo no período de setembro de 2015 a janeiro de 2016. O delineamento estatístico foi em blocos casualizados, com quatro repetições, com os seguintes tratamentos: água de córrego, EET, água de córrego com adubação de base, EET com adubação de base, EET com adubação de cobertura e EET com adubação de cobertura e de base, com quatro repetições. A irrigação com EET no cultivo de pimentão aumentou os teores de potássio, mas não afetou os teores de fósforo, matéria orgânica e o pH do solo ao final do ciclo de cultivo. Foram adicionados ao solo, por meio de irrigação com EET, 10 kg ha-1 de nitrogênio total,10 kg ha-1 de potássio total e 0,5 kg ha-1 de fosfato total. De maneira geral, a aplicação de EET promoveu maior produtividade de pimentão do que o uso de água de córrego, mesmo sob complementação de adubação mineral.

    Abstract in English:

    Abstract The use of treated sewage effluents (TSE) for irrigation purposes is a viable alternative for wastewater reuse and nutrient supply to the soil, which represent the two main environmental benefits. This work therefore evaluated the effect of the application of TSE on the quantity of nutrients added to the soil and changes in the chemical attributes of a Red-Yellow Latosol in the layer from 0.0 to 0.2 m cultivated with the bell pepper F1 Canary hybrid and surface drip irrigated. The experiment was carried out under field conditions from September 2015 to January 2016 in a randomized block statistical design with four replications, including the following treatments: river water, TSE, river water with base fertilization, TSE with base fertilization, TSE with cover fertilization, and TSE with cover and base fertilization. Irrigation of the bell pepper cultivation with TSE increased the level of potassium but did not affect the levels of phosphorus, organic matter and pH of the soil at the end of the growing cycle. The following amounts of nutrients were added to the soil by irrigation with TSE: 10 kg ha-1 of total nitrogen, 10 kg ha-1 of total potassium and 0.5 kg ha-1 of total phosphate. In general, TSE induced greater productivity of the peppers than those irrigated with river water, even when including mineral fertilization.
  • Multivariate analysis in the evaluation of soil attributes in areas under different uses in the region of Humaitá, AM ARTICLES

    Pantoja, José Carlos Marques; Campos, Milton César Costa; Lima, Alan Ferreira Leite de; Cunha, José Maurício da; Simões, Emily Lira; Oliveira, Ivanildo Amorim de; Silva, Laércio Santos

    Abstract in Portuguese:

    Resumo O reconhecimento da influência das práticas de manejo nas condições físicas e químicas do solo é substancial para a agricultura sustentável. Por essa razão, o estudo foi desenvolvido com o objetivo de avaliar o comportamento de atributos do solo sob diferentes usos na região de Humaitá, AM, utilizando métodos estatísticos multivariados. O estudo foi desenvolvido em 8 propriedades rurais produtoras de banana, pastagem, milho, café, mandioca, hortaliças, sistema agroflorestal e fragmento florestal. Amostras de solos com estrutura preservada nas camadas de 0,0 - 0,10 e 0,10 - 0,20 m foram coletadas aleatoriamente em 5 pequenas trincheiras por área, totalizando 32 amostras nos sistemas de manejo, para determinar os atributos físicos e químicos. Os dados foram então submetidos à análise estatística univariada e multivariada. Análises exploratórias de dados (componentes principais e dendrogramas) e frequência de covariáveis ambientais foram eficientes em distinguir ambientes de produção, portanto a classificação multivariada baseada em atributos físicos e químicos do solo pode auxiliar no planejamento adequado do uso da terra. A análise dos componentes principais indica que a DS apresenta dependência direta com o RSP, sinalizando o uso do solo com pastagem o único no processo de compactação. A acidez do solo é o principal fator limitante para o desenvolvimento da cultura, exigindo a adoção de práticas corretivas de pH do solo com melhorias na oferta de nutrientes. A conversão da floresta para pastagem manteve a característica estrutural do solo, enquanto os demais usos incrementaram melhorias na qualidade física e fertilidade do solo.

    Abstract in English:

    Abstract The recognition of the influence of management practices on soil physical and chemical conditions is substantial for sustainable agriculture. For this reason, this study was developed for the purpose of evaluating the behavior of soil attributes under different uses in the region of Humaitá, AM, using multivariate statistical methods. The study was developed in 8 rural properties producing bananas, grassland, maize, coffee, cassava, vegetables, agroforestry system and a forest fragment. Samples of soils with preserved structure in the 0.0 - 0.10 and 0.10 - 0.20 m layers were randomly collected in 5 small trenches per area, totaling 32 samples in the management systems, to determine the physical and chemical attributes. The data were then submitted to univariate and multivariate statistical analysis. Exploratory data analysis (principal components and dendrogram) and frequency of environmental covariates was efficient in distinguishing production environments, so multivariate classification based on physical and chemical attributes of the soil can help in the proper planning of land use. The analysis of the principal components indicates that the BD presents direct dependence with the SPR, signaling the use of the soil with grassland the only one in the process of compaction. Soil acidity is the main limiting factor for crop development, requiring the adoption of pH corrective practices with improvements in nutrient supply. The conversion of the forest to grassland maintained the structural characteristics of the soil, while the other uses increased improvements in physical quality and soil fertility.
  • Determination of the junction angle in fluvial channels from georeferenced aerial images from Google Earth Pro and UAV ARTICLES

    Pereira, Marco Alésio Figueiredo; Barbieiro, Bruno Lippo; Carneiro, Marciano; Kobiyama, Masato

    Abstract in Portuguese:

    Resumo Os ângulos de junção em canais fluviais são determinados a partir de complexos processos de erosão e deposição, resultantes da dinâmica do fluxo da vazão, da morfologia do leito e das margens, das feições hidrogeomorfológicas da bacia, de sua ordem e do uso e da ocupação do solo. Conhecer os valores desses ângulos é importante para melhor entender as condições atuantes na bacia em estudo. Nesse sentido, o presente trabalho teve por objetivo determinar os ângulos de junção em canais fluviais, denominados α, β e γ, aplicando a lei dos cossenos. Foram utilizadas imagens aéreas do Google Earth Pro e coletadas VANT. Então, determinou-se os valores dos ângulos obtidos a partir dessas imagens, comparando-as aos valores calculados a partir do princípio da energia mínima. Para visualização e entendimento dos ângulos obtidos, foi utilizado o diagrama de ângulos de junção, sendo possível afirmar que a metodologia utilizando a lei dos cossenos, apresentou bons resultados para a determinação de ângulos de junção em canais fluviais.

    Abstract in English:

    Abstract The junction angles in fluvial channels are determined from complex erosion and deposition processes, resulting from river-flow dynamics, bed and margin morphology, and so on. Knowledge regarding these angles is important in order to better understand the existing conditions in a basin. In this sense, the objective of the present study was to determine the junction angles on fluvial channels, called α, β and γ, applying the law of cosines. Georeferenced Google Earth Pro images and UAV images were used. Then, the values calculated from the georeferenced aerial images were compared with the values calculated from the minimum energy principle. To visualize and understand the obtained angles, the Junction Angles Diagram was used. The obtained result shows that the methodology using georeferenced aerial images have good performance for determining junction angles on fluvial channels.
  • Preparation and application of Zero Valent Iron immobilized in Activated Carbon for removal of hexavalent Chromium from synthetic effluent ARTICLES

    Araújo, Gracieli Xavier; Rocha, Raquel Dalla Costa da; Rodrigues, Marcio Barreto

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO Diferentemente dos contaminantes orgânicos, os metais pesados ​​não são biodegradáveis ​​e tendem a se acumular nos organismos vivos e também são reconhecidos por serem tóxicos ou carcinogênicos. A utilização de nanopartículas de ferro zero valente (nFVZ) é relatada como uma técnica alternativa e de elevado potencial para remediação in situ e ex situ de matrizes contaminadas com este metal, principalmente devido à sua grande área superficial ativa e significativa capacidade de adsorção, podendo se consolidar em um método simples e eficiente de tratamento. Neste estudo foram sintetizadas partículas de Ferro Valencia Zero (FVZ) pelo método de redução química utilizando o sulfato ferroso hexa hidratado (FeSO4.7H2O) e Borohidreto de Sódio (NaBH4) com posterior agregação a partículas de carvão ativado em pó (PAC), formando o adsorvente PAC-FVZ, o qual foi caracterizado pelas técnicas de DRX e MEV, as quais revelaram a integração do catalisador à matriz de PAC. Finalmente, estudos cinéticos desenvolvidos revelaram que a cinética de adsorção se adaptou melhor a um modelo de pseudo segunda ordem, sendo que as isotermas foram melhor representadas pelo modelo de Freundlich e os resultados termodinâmicos demonstraram que a reação de adsorção ocorreu através de um processo espontâneo com interação endotérmica entre o Cr (VI) e o PAC-FVZ com aumento na aleatoriedade do sistema.

    Abstract in English:

    Abstract Unlike organic contaminants, heavy metals are not biodegradable and tend to accumulate in living organisms; they are also recognized for being toxic or carcinogenic. The use of nanoparticles of zero-valent iron (nZVI) is reported as an alternative technique with high potential for in situ and ex situ remediation of contaminated matrices with this metal, mainly due to its large active surface area and significant adsorption capacity to consolidate into a simple and efficient method of treatment. In this study, ZVI particles were synthesized by the chemical reduction method using hydrated ferrous sulfate (FeSO4.7H2O) and sodium borohydride (NaBH4) with subsequent aggregation to powdered activated carbon (PAC), forming the adsorbent PAC-ZVI, which was characterized by the techniques of XRD and SEM, which revealed the integration of the catalyst to the activated carbon matrix. Finally, developed kinetic studies revealed that the adsorption kinetics was better adapted to a pseudo second order model, the isotherms were better represented by the Freundlich model and the thermodynamic results showed that the adsorption reaction occurred through a spontaneous process with endothermic interaction between Cr (VI) and PAC-ZVI with increase in the randomness of the system.
  • Distribution of major and trace elements in bottom sediments of the Taquari River Basin, Caldas municipality (Brazil) ARTICLES

    Dutra, Pedro Henrique; Feliciano, Vanusa Maria Delage; Carvalho, Carlos Alberto De

    Abstract in Portuguese:

    Resumo A Bacia do Rio Taquari, localizada no Complexo Alcalino de Poços de Caldas, na porção sul de Minas Gerais, está situada em uma antiga caldeira vulcânica. Devido às suas características químicas e radiológicas, é uma área de interesse econômico e mineral, além de abrigar diversos sistemas de flora e fauna. Nos seus arredores existem áreas agrícolas, indústrias (ativas e inativas) e centros urbanos e rurais. O objetivo deste trabalho foi investigar as concentrações totais e potencialmente biodisponíveis de elementos principais e traços para a avaliação de potenciais de contaminação geogênica e antropogênica em corpos d'água. Os resultados mostram que há uma contribuição antrópica (fertilizantes e rejeitos de mineração) em alguns setores da bacia do rio Taquari, gerando possíveis preocupações quanto à quantidade de elementos que podem ser transferidos para os corpos hídricos. Além disso, há contribuição geogênica de áreas naturalmente enriquecidas, apresentando situações distintas que geram um aumento na concentração de elementos químicos nos corpos d'água.

    Abstract in English:

    Abstract The Taquari River Basin, located in Poços de Caldas Alkaline Complex, in the southern portion of Minas Gerais state, Brazil, is situated in an old volcanic caldera. Due to its chemical and radiological characteristics, it is an area of economic and mineral interest, and is also home to diverse flora and fauna systems. In its surroundings, there are agricultural areas, industries (active and inactive) and urban and rural centers. This work investigated the total and potentially bioavailable concentrations of major and trace elements for the evaluation of geogenic and anthropogenic contamination potentials in the water bodies. The results show that there is an anthropogenic contribution (fertilizers and mining tailings) in some sectors of the Taquari River Basin, generating possible concerns regarding the quantity of elements that may be transferred to the water bodies. Furthermore, there is the striking geogenic contribution from naturally enriched areas, presenting distinct situations that generate an increase in the concentration of chemical elements in the water bodies.
  • Coliform removal in a constructed wetland system used in post-swine effluent treatment ARTICLES

    Amorim, Fabiana de; Silva, Jaíza Ribeiro Mota e; Fia, Ronaldo; Oliveira, Luiz Fernando Coutinho de; Campos, Cláudio Milton Montenegro

    Abstract in Portuguese:

    Resumo O objetivo deste estudo foi avaliar o desempenho de um sistema alagado construído (CWS) na remoção de coliformes totais (TC) e coliformes termotolerantes (ThC) de água residuária da suinocultura, como tratamento complementar a um sistema anaeróbio. Na etapa 1, o sistema experimental foi composto por um sistema alagado construído de escoamento vertical (VFCWS) cultivado com capim Tifton 85 em série com um sistema alagado construído de escoamento subsuperficial horizontal (HFCWS1) cultivado com Taboa. No HFCWS1 os tempos de detenção hidráulica foram de 4,7; 3,1 e 2,3 dias e as taxas de aplicação superficial foram 294, 319 e 397 kg ha-1 d-1 de DQO, nas fases I, II e III, respectivamente. Na etapa 2, o sistema experimental foi composto por um sistema alagado construído de escoamento subsuperficial horizontal (HFCWS2) cultivado com capim Tifton 85, os tempos de detenção hidráulica foram 6,1; 2,0 e 0,5 d e as taxas de aplicação superficial foram 850, 656 e 6,34 kg ha-1 d-1 de DQO, nas fases I, II e III, respectivamente. Na etapa 1, verificou-se que o VFCWS foi mais eficiente na remoção de coliformes quando comparado ao HFCWS1. Quando comparados apenas os HFCWS, verificou-se que a remoção de coliformes na etapa 1 variou de 1 a 2 unidades log no HFCWS1. Na etapa 2, o HFCWS2 mostrou-se mais limitado, apresentando maiores eficiências de remoção na fase I, de 1,6 a 0,8 unidades log para TC e ThC, respectivamente. Em geral, a associação resultou em eficiências que variaram de 96,4 a 99,0% para TC e de 94,2 e 97,6% para ThC, equivalente a remoção média de 1,2 a 2 unidades log, considerada satisfatória.

    Abstract in English:

    Abstract This study evaluated the efficiency of a constructed wetland system (CWS) in removing total coliforms (TC) and thermotolerant coliforms (ThC) of swine wastewater, as a complementary treatment to an anaerobic system. At Stage 1, the experimental system was combined using a vertical flow constructed wetland system (VFCWS) cultivated with Tifton 85 grass in series with a horizontal subsurface flow constructed wetland system (HFCWS1) cultivated with Taboa. In HFCWS1, the hydraulic detention times (HDT) were 4.7, 3.1 and 2.3 days and the surface application rates (SAR) were 294, 319 and 397 kg ha-1 d-1 of COD, in Phases I, II and III, respectively. At Stage 2, the experimental system was combined using a horizontal subsurface flow constructed wetland system (HFCWS2) cultivated with Tifton 85 grass, HDT were 6.1, 2.0 and 0.5 days and the SAR were 850, 656 and 6.34 kg ha-1 d-1 of COD, in Phases I, II and III, respectively. In Stage 1, it was verified that the VFCWS was more efficient in coliform removal when compared to HFCWS1. When only HFCWS were compared, coliform removal in Stage 1 was between 1 and 2 log units in HFCWS1. In the stage 2, the HFCWS2 was more limited, with the highest removal efficiencies during Phase I of 1.6 and 0.8 log units for TC and ThC, respectively. In general, the association resulted in efficiencies that ranged from 96.4 to 99.0% for TC, 94.2 and 97.6% for ThC, equivalent to the average removal of 1.2 to 2 log units, considered satisfactory.
  • Composition and floral diversity in Andean grasslands in natural post-harvest restoration with Lepidium meyenii Walpers ARTICLES

    Yaranga, Raúl; Custodio, María; Orellana, Edith

    Abstract in Portuguese:

    Resumo Os ecossistemas de prados andinos sofrem processos de degradação natural e antropogênica. A mudança de uso da terra para uso agrícola é a maior ameaça com grande perda de biodiversidade, seguido por um processo muito lento de revegetação. O objetivo do estudo foi avaliar a riqueza, abundância e diversidade alfa e beta em áreas de dois, três, cinco, seis e oito anos pós-colheita Lepidium meyenni Walpers. Foram estabelecidas dez áreas afetadas para avaliação agrostológica por meio de quatro transectos lineares de pontos de interceptação com 100 registros aplicados na borda e no interior da área afetada. Amostras compostas de solo foram coletadas de cada transecto e da área de estudo para analisar suas propriedades físicas e químicas. Os dados foram analisados por meio do modelo linear generalizado misturado com Rstudio v 5.3.2 e da análise multivariada de correspondência canônica entre variáveis biológicas e ambientais, utilizando o software CANOCO v.1.4. Uma diferença significativa foi encontrada entre composição florística e diversidade alfa de acordo com o tempo de abandono e períodos sazonais. A maior riqueza e abundância foi observada entre cinco e oito anos de abandono, devido à maior presença de espécies perenes. Observou-se correspondência linear de riqueza e diversidade alfa com matéria orgânica, azoto, fósforo do solo e tempo de abandono.

    Abstract in English:

    Abstract The Andean grassland ecosystems undergo natural and anthropogenic degradation processes. The change of land use for agricultural use is the greatest threat, with a great loss of biodiversity followed by a very slow process of revegetalization. The objective was to assess the richness, abundance and diversity, alpha and beta, in areas of two-, three-, five-, six- and eight years of post-harvest abandonment of Lepidium meyenni Walpers. Ten affected areas were selected for agrostological evaluation, through four linear transects of interception points with 100 records each, applied on the edge and inside the affected area, inside and outside the affected areas, as well as samples composed of soils for each area. Composite soil samples were collected from each transect and study area to analyze their physical and chemical properties. The data were analyzed using the generalized linear mixed model with Rstudio v 5.3.2, and the multivariate analysis of canonical correspondence between biological and environmental variables, using CANOCO v.1.4 software. A significant difference was found between floral composition and alpha diversity according to abandonment time and seasonal periods. The greatest richness and abundance was observed between five- and eight years of abandonment, due to the greater presence of perennial species. Linear correspondence of alpha richness and diversity with organic matter, nitrogen, soil phosphorus and abandonment time was observed.
  • Performance of colored cotton under irrigation water salinity and organic matter dosages ARTICLES

    Nascimento, Patrícia dos Santos; Alves, Lucylia Suzart; Paz, Vital Pedro da Silva

    Abstract in Portuguese:

    Resumo Este trabalho foi realizado com o objetivo de avaliar o desenvolvimento do algodoeiro colorido, submetido a diferentes níveis de salinidade da água de irrigação e doses de matéria orgânica proveniente de esterco bovino curtido. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado em esquema fatorial 4 x 4, com 3 repetições, totalizando 48 parcelas experimentais. Os fatores estudados foram 4 doses de matéria orgânica (1; 4; 7 e 10%) e quatro níveis de salinidade da água de irrigação (0,26; 1; 2 e 4 dS m-1). As variáveis analisadas foram: altura da planta, diâmetro do caule, número de folhas, número de frutos e massa fresca da parte aérea. Notou-se efeito significativo da matéria orgânica sobre todas as variáveis estudadas, com uma resposta positiva no aumento de todas as variáveis em função das doses crescentes de matéria orgânica. O efeito isolado da salinidade foi significativo para todos os parâmetros avaliados, com exceção para o número de folhas, sendo verificadas reduções significativas de 6,03; 3,27; 5,23; 6,94% nos parâmetros: altura de plantas, diâmetro do caule, número de frutos e massa fresca da parte aérea respectivamente, para cada acréscimo unitário da salinidade da água de irrigação. A interação entre as fontes de variação estudadas ocasionou efeito significativo somente para a massa fresca da parte aérea, onde a maior média para esse parâmetro foi observada na dosagem de 10% de matéria orgânica no nível de salinidade da água de irrigação de 1,0 dS m-1.

    Abstract in English:

    Abstract This work evaluated the development of colored cotton submitted to irrigation water of different salinity levels and organic matter doses from tanned manure. The experimental design was completely randomized in a 4 x 4 factorial scheme with 3 replications, totaling 48 experimental plots. The factors studied were 4 doses of organic matter (1, 4, 7 and 10%) and four levels of irrigation water salinity (0.26; 1, 2 and 4 dS m-1). The variables analyzed were plant height, stem diameter, number of leaves, number of fruits and fresh shoot mass. Significant effect of organic matter was observed on all studied variables, with a positive response on the increase of all variables as a function of increasing doses of organic matter. The isolated effect of salinity was significant for all parameters evaluated, except for the number of leaves, with significant reductions of 6.03; 3.27; 5.23; 6.94% in the parameters: plant height, stem diameter, number of fruits and shoot fresh weight respectively, for each unit increase of irrigation water salinity. The interaction between the variation sources studied had a significant effect only for fresh shoot mass, where the highest average for this parameter was observed at 10% organic matter dosage at irrigation water salinity level of 1.0 dS m-1.
  • Sustainability assessment of sludge and biogas management in wastewater treatment plants using the LCA technique ARTICLES

    Amaral, Karina Guedes Cubas do; Aisse, Miguel Mansur; Possetti, Gustavo Rafael Collere

    Abstract in Portuguese:

    Resumo Reatores de manta de lodo anaeróbio de fluxo ascendente (UASB), usados no tratamento de esgoto, geram dois subprodutos que podem ser utilizados: lodo e biogás. O objetivo do presente estudo foi realizar a avaliação da sustentabilidade de quatro diferentes cenários de tratamento e destinação final do lodo biológico e biogás, numa Estação de Tratamento de Esgoto (ETE), de porte médio, localizada no Sul do Brasil. Nesta Estação o lodo é higienizado, pela Estabilização Alcalina Prolongada, e disposto na agricultura (cenário base). O cenário 1 corresponde a utilização do biogás para a secagem do lodo e este destinado na agricultura. Nos cenários 2 e 3, o calor da combustão do lodo é utilizado para a secagem e higienização, sendo no cenário 3, as cinzas destinadas para aterro. A avaliação dos impactos ambientais foi realizada através da avaliação do ciclo de vida, utilizando-se como método de avaliação o ReCiPe 2016. Para a avaliação social foram utilizados os indicadores da avaliação de ciclo de vida social, adaptados e desenvolvidos para ETEs, a avaliação econômica foi realizada através da análise dos custos do ciclo de vida. Para a avaliação global da sustentabilidade, foi utilizado o método Dashboard of sustainability. Com relação à avaliação global da sustentabilidade, o cenário 1 obteve a maior pontuação (678 pontos) (melhor cenário) no DoS. A dimensão que favoreceu esse cenário foi a ambiental, onde os indicadores de acidificação terrestre e formação de ozônio, ecossistema terrestre foram os indicadores que apresentaram uma pontuação mais elevada, em comparação com os demais cenários. O cenário base apresentou a menor pontuação (pior cenário) (375 pontos).

    Abstract in English:

    Abstract Upflow anaerobic sludge blanket reactors (UASBs) used in sewage treatment generate two useful byproducts: sludge and biogas. This study evaluated the sustainability of four different scenarios for the treatment and final destination of biological sludge and biogas in a medium-sized wastewater treatment plant (WWTP) in South Brazil. At this plant, the sludge is sanitized by Prolonged Alkaline Stabilization and applied to agriculture (base scenario). Scenario 1 is about biogas use to dry sludge, which is taken to be used in agriculture. In Scenarios 2 and 3 the heat of the sludge burning is used for drying and sanitation. Finally, in Scenario 3 the ashes are destined to landfills. An environmental impact assessment was performed through life-cycle assessment using the ReCiPe 2016 evaluation method. Social life-cycle assessment indicators, adapted and developed for WWTPs, were used for social assessment. Economic assessment was performed through the analysis of life-cycle costs. The dashboard of sustainability (DoS) method was used for global assessment of sustainability. For overall sustainability assessment, Scenario 1 had the highest score (678 points) (best scenario) in the DoS. The environmental dimension was what facilitated this scenario. For this dimension, the following indicators presented the highest points when compared to the other scenarios: soil acidification, ozone formation, terrestrial ecosystem. The base scenario had the lowest score (worst case scenario) (375 points).
  • Antibiotic resistance in surface waters from a coastal lagoon of Southern Brazil under the impact of anthropogenic activities ARTICLES

    Leite, Belize; Chaves, Magda Antunes de; Nunes, Athos Aramis Thopor; Jank, Louise; Corção, Gertrudes

    Abstract in Portuguese:

    Resumo Resíduos oriundos de atividades humanas podem atingir corpos d'água e contribuir significativamente para a presença de populações bacterianas resistentes a antibióticos. O objetivo deste estudo foi avaliar populações de bactérias cultiváveis resistentes a antibióticos em uma lagoa costeira impactada por atividades como agricultura e urbanização. Amostras de água foram coletadas nos períodos de baixa e alta temporada e caracterizadas quanto a variáveis físico-químicas, indicadores microbiológicos e presença de resíduos de antimicrobianos. Para analisar a presença de populações bacterianas resistentes, as amostras foram crescidas na presença de ácido nalidíxico, ceftazidima, imipenem e tetraciclina. Genes de resistencia a β-lactamicos (bla CTX-M-like, bla GES-like, bla OXA-51, bla OXA-23-like,bla SHV-like, bla TEM-like and bla SPM-1), de classe I integron e sistemas de efluxo (tetA, tetB, acrA, acrB, tolC, adeA, adeB, adeR, adeS, mexB, mexD, mexF and mexY) foram analisados por amplificação in vitro. Embora não tenham sido encontrados níveis detectáveis de residuos de antimicrobianos nas amostras, bactérias resistentes estavam presentes em quase todos os pontos, em ambas as estações e para todos os antimicrobianos avaliados. A presença de populações bacterianas resistentes observada foi positivamente correlacionada aos efeitos da urbanização na Lagoa. Algumas populações resistentes foram ainda maiores na baixa temporada, indicando a importância de avaliar sistematicamente a resistência a antibióticos em corpos d'água.

    Abstract in English:

    Abstract Wastes arising from human activities can reach water bodies and contribute significantly to the presence of antibiotic resistant bacterial populations in aquatic environments. The objective of this study was to evaluate the cultivable antibiotic resistant bacterial populations from a coastal lagoon impacted by agriculture and urbanization activities. Water samples were collected in low and peak season and characterized regarding physicochemical variables, microbiological indicators and the presence of antimicrobial residues. In order to analyze the presence of resistant bacterial populations, the samples were grown in the presence of nalidixic acid, ceftazidime, imipenem and tetracycline. Genes associated with β-lactamic resistance (bla CTX-M-like, bla GES-like, bla OXA-51, bla OXA-23-like, bla SHV-like, bla TEM-like and bla SPM-1), class I integron and efflux systems (tetA, tetB, acrA, acrB, tolC, adeA, adeB, adeR, adeS, mexB, mexD, mexF and mexY) were analyzed by conventional in vitro amplification. Although antimicrobials residues were below the detection limit, resistant bacteria and resistance determinants - bla GES, class I integron, adeS, acrA, acrB, tolC, mexB, mexF - were present at almost all points, in both seasons and for all antimicrobials assessed. The high numbers of resistant bacteria counts observed after the antibiotic treatment were positively correlated to the urbanization effects on the Lagoon. Some resistant populations were even higher in the low season samples, indicating the importance of a systematic evaluation of antibiotic resistance on water resources.
  • Relationship between land use and water quality in a watershed impacted by iron ore tailings and domestic sewage ARTICLES

    Nascimento, Laura Pereira do; Reis, Deyse Almeida; Roeser, Hubert Mathias Peter; Santiago, Aníbal da Fonseca

    Abstract in Portuguese:

    Resumo O uso e ocupação do solo, o aumento populacional e a urbanização de áreas próximas a bacias hidrográficas causam diversos impactos negativos na qualidade das águas superficiais. Diante essa assertiva, foi realizado um estudo abrangente sobre a qualidade da água na bacia hidrográfica do Rio do Peixe, tributário do Rio Doce, localizado no Quadrilátero Ferrífero e que possui diferentes usos. Para a compreensão e discussão da relação entre as variáveis de qualidade da água e os tipos de uso foi calculado o índice de qualidade da água e realizada a análise de componentes principais. Para tal, foram coletadas amostras de água em doze estações amostrais localizadas ao longo da bacia em diferentes períodos sazonais. Os resultados da concentração de metais/semimetais refletiram a litologia regional, no caso das concentrações de ferro também por atividades antrópicas. Os valores do índice de qualidade da água calculados estão entre 26,8 e 74,9 e que a qualidade da água foi considerada ruim em quatro estações em ambos os períodos sazonais. Sendo que as variáveis de maior influência na qualidade da água foram E. coli, DBO, turbidez, nitrato e fósforo total. Os resultados da estatística multivariada obtida permitiram diminuir as dez variáveis iniciais em cinco componentes principais que juntos representaram 58,3% da variância dos dados. A análise do gráfico dos escores permitiu identificar dois grupos formados onde a interferência antrópica era mais perceptível. Os impactos ambientais da bacia hidrográfica, como desmatamento, erosão, esgoto doméstico e rejeitos de mineração de ferro foram os principais fatores que interferiram na qualidade da água.

    Abstract in English:

    Abstract Changes in land use and land cover in watersheds, together with population increases and urbanization of these areas, have caused negative impacts on surface water quality. Based on land-use types, we conducted a comprehensive water quality study of the Rio do Peixe watershed, a tributary of the Rio Doce River, located in the Iron Quadrangle, with different land uses/land covers. For this study, the relationship between water quality variables and land use types were examined according to the water quality index and principal components analysis. The water samples were collected from twelve stations located along the basin in two different seasons. The results of metals/semimetals concentrations reflected regional lithology, and in the case of iron, it was anthropic activities. Also, the computed water quality index values were between 26.8 and 74.9. The water quality was poor in four stations of the river basin in both seasons. Furthermore, the variables that influence water quality the most were E. coli, DBO, turbidity, nitrate, and total phosphorus. The multivariate statistics gave five principal components that together accounted for 58.3%, whereas analysis of score plots identified the formation of two groups with more perceptible anthropic influence. Finally, environmental impacts of the river basin, such as deforestation, erosion, domestic sewage, and iron ore tailings, were the main factors that interfered with water quality.
  • Heavy rainfall maps in Brazil to 5 year return period ARTICLES

    Souza, Gabriela Rezende de; Bello, Italoema Pinheiro; Oliveira, Luiz Fernando Coutinho de; Corrêa, Flavia Vilela

    Abstract in Portuguese:

    Resumo Este estudo tem como objetivo criar mapas temáticos de chuvas intensas para o Brasil para durações de 5, 30, 60 e 120 minutos e período de retorno de 5 anos (T). As relações intensidade-duração-frequência (IDF) utilizadas foram compiladas a partir de estudos encontrados na literatura (798 locais) e estimadas para 4411 estações pluviométricos disponíveis no sistema de informações Hidroweb, totalizando dados de 5209 estações. Para a derivação das relações IDF, se utilizou a distribuição de probabilidade de Gumbel com parâmetros estimados pelo método dos momentos e aderência da distribuição verificada pelo teste de Kolmogorov-Smirnov. Os valores das intensidades de precipitação obtidos pelas relações IDF foram espacializados em um Sistema de Informações Geográficas, permitindo a criação de mapas temáticos. Os mapas temáticos permitem obter intensidades de precipitação para locais sem dados de pluviometria e/ou dados de séries temporais precários. Portanto, esses mapas são uma ótima ferramenta para o projeto de construções hidráulicas relacionadas à drenagem urbana e rural.

    Abstract in English:

    Abstract This study created thematic heavy rainfall maps for Brazil, with durations of 5-, 30-, 60- and 120 minutes and 5 years of return period (T). The intensity-duration-frequency (IDF) relationships used were compiled from studies found in the literature (798 locations) and derived for 4411 rainfall gauges available in the Hidroweb information system, totaling 5209 rainfall data collected. To derive IDF relationships, Gumbel's probability distributions were used, with parameters estimated by the method of moments. Distribution adequacy was verified by the Kolmogorov-Smirnov test. Rainfall-intensity values obtained by IDF relationships were spatialized in Geographic Information Systems, allowing elaboration of the thematic maps. Thematic maps enable obtain rainfall intensities for places without rain gauge data and/or precarious time-series data. Therefore, these maps are a great tool for the design of hydraulic structures related to ​​urban and rural micro-drainage.
  • Phytoplankton, Trophic State and Ecological Potential in reservoirs in the State of São Paulo, Brazil ARTICLES

    Rodrigues, Eduardo Henrique Costa; Vicentin, Aline Martins; Machado, Leila dos Santos; Pompêo, Marcelo Luiz Martins; Carlos, Viviane Moschini

    Abstract in Portuguese:

    Resumo O objetivo deste trabalho foi estabelecer Potencial Ecológico de alguns reservatórios do estado de São Paulo, tendo como elemento de qualidade biológica o fitoplâncton. Amostras de água integrando a coluna d’água foram tomadas nas zonas lótica, central e de barragem dos reservatórios Igaratá, Atibainha, Paiva Castro, Rio Grande, Itupararanga, Broa, Barra Bonita, Guarapiranga e Salto Grande em julho de 2015. Paramentos físico-químicos e biológicos da água foram analisados em todos os ambientes. O fitoplâncton foi analisado sob microscópio invertido e medidas de densidade, diversidade, equitabilidade e dominância foram determinadas. A ordenação dos dados ocorreu através de uma PCA e uma CCA. O Potencial Ecológico dos reservatórios foi determinado por meio do Evenness E2 Index. A condutividade elétrica, nitrato, nitrito e ortofosfato foram maiores nos reservatórios mais eutrofizados, ou seja, Salto Grande, Barra Bonita, Guarapiranga e Rio Grande. Um gradiente trófico foi observado entre os pontos amostrais o que sugere um espectro de conservação. Houve dominância de cianobactérias em reservatórios eutrofizados associada a baixa diversidade e elevada dominância. A densidade total foi relacionada aos PT, NT e pH. Uma relação divergente entre os Índice do Estado Trófico e o Evenness E2 Index foi observada. Os reservatórios Atibainha, Itupararanga, Broa, Barra Bonita e Salto Grande foram classificados integralmente como corpos d'água de péssima qualidade ecológica (Bad). O Evenness E2 Index apresentou-se como uma boa alternativa ao biomonitoramento dos reservatórios investigados.

    Abstract in English:

    Abstract This study evaluated the ecological potential of reservoirs in the Brazilian state of São Paulo, having phytoplankton as a biological quality element. Integrated water column sampling was carried out in the dam, and in the intermediate and fluvial zones of the Igaratá, Atibainha, Paiva Castro, Rio Grande, Itupararanga, Broa, Barra Bonita, Guarapiranga and Salto Grande reservoirs in July 2015. Physico-chemical and biological parameters were analyzed in all environments. The phytoplankton was analyzed under an inverted microscope, and measurements of density, diversity, equitability and dominance were determined. The data was ordered using PCA and CCA analysis. The ecological potential of the reservoirs was determined through the evenness index. The electrical conductivity, nitrate, nitrite and orthophosphate were higher in the more eutrophic reservoirs: Salto Grande, Barra Bonita, Guarapiranga and Rio Grande. A trophic gradient was observed among the sampling points, suggesting a conservation spectrum. There was dominance of cyanobacteria in the eutrophic reservoirs associated with low diversity and high dominance. The total density was correlated with TP, TN, and pH. A divergent relationship between the trophic state index and the evenness index was observed. The Atibainha, Itupararanga, Broa, Barra Bonita and Salto Grande reservoirs were classified as water bodies of very poor ecological quality (Bad). The evenness index seems to be a good alternative to the biomonitoring of the studied reservoirs.
Instituto de Pesquisas Ambientais em Bacias Hidrográficas Instituto de Pesquisas Ambientais em Bacias Hidrográficas (IPABHi), Estrada Mun. Dr. José Luis Cembranelli, 5000, Taubaté, SP, Brasil, CEP 12081-010 - Taubaté - SP - Brazil
E-mail: ambi.agua@gmail.com