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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO DO SUL
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM TECNOLOGIAS AMBIENTAIS
CAROLINA ISHY CANDIA
A CONSTRUÇÃO DE UM INDICADOR DE QUALIDADE DE
ÁGUA PARA GESTÃO DE BACIA HIDROGRÁFICA USANDO
ANÁLISE FATORIAL
Orientador: Prof. Dr. Kennedy Francis Roche
Campo Grande-MS
2007
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO DO SUL
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM TECNOLOGIAS AMBIENTAIS
CAROLINA ISHY CANDIA
A CONSTRUÇÃO DE UM INDICADOR DE QUALIDADE DE
ÁGUA PARA GESTÃO DE BACIA HIDROGRÁFICA USANDO
ANÁLISE FATORIAL
Dissertação apresentada a Banca Examinadora do
Programa de Pós Graduação em Tecnologias
Ambientais da Universidade Federal de Mato Grosso
do Sul para obtenção do título de Mestre em
Tecnologias Ambientais, área de concentração em
Saneamento Ambiental e Recursos Hídricos.
Orientador: Prof. Dr. Kennedy Francis Roche
Campo Grande-MS
2007
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iii
DEDICATÓRIA
Agradeço a Deus,
pelo dom da vida e pelo dom da sabedoria. Agradeço de coração a minha família que tanto
me incentivou aos estudos; assim como a todos os meus amigos que sempre me apoiaram e
aos mestres que, como disse Einstein, receberam os estudos como herança, o respeitaram,
o aumentaram e a agora o transmitem.
iv
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus pelo dom da vida e por todas as oportunidades de aprimorar o
conhecimento por Ele dado.
Agradeço a minha família e ao meu noivo por todo suporte emocional e ao grande
incentivo ao estudo.
Agradeço ao Professor Doutor Kennedy Francis Roche pela orientação,
disponibilidade a sanar minhas dúvidas e grande paciência demonstrada durante a elaboração
desta Dissertação.
Agradeço ao Professor Doutor Peter Cheung e ao Professor Doutor Leandro Sauer por
auxiliar no melhor desenvolvimento do presente trabalho.
Agradeço aos meus lindos amigos pelo carinho, força, suporte técnico e incentivo
oferecidos a todo o momento.
Aos colegas, professores e funcionários da UFMS, SEMA/MS e principalmente do
Centro de Ciências Exatas e Tecnologia pela imensa colaboração.
À Coordenadoria de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES, pela
bolsa de estudo concedida.
v
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS .................................................................................................................. vi
LISTA DE TABELAS ................................................................................................................. viii
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS .................................................................................. ix
LISTA DE SÍMBOLOS ............................................................................................................... xi
RESUMO ..................................................................................................................................... xii
ABSTRACT ................................................................................................................................... xiii
1.INTRODUÇÃO .......................................................................................................................01
2.OBJETIVO .............................................................................................................................. 06
3.REVISÃO BIBLIOGRÁFICA............................................................................................... 07
3.1 O MUNICÍPIO DE BONITO........................................................................................... 07
3.2 QUALIDADE DA ÁGUA EM RIOS .............................................................................. 11
3.3 GESTÃO DE RECURSOS HÍDRICOS NO BRASIL E NO MS ................................... 17
3.4 ÍNDICES DE QUALIDADE DE ÁGUA......................................................................... 28
3.5 ANÁLISE FATORIAL .................................................................................................... 38
4.METODOLOGIA.................................................................................................................... 46
5.RESULTADOS E DISCUSSÕES ..........................................................................................52
6.CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES .............................................................................88
7.REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................................90
vi
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos........................................ 02
Figura 2 – Localização do município de Bonito, MS................................................................... 07
Figura 3 - Curvas Médias de Variação de Qualidade das Águas ................................................. 30
Figura 4 – Padronização das cores representativas/IQA ..............................................................30
Figura 5 – Variação espacial longitudinal da qualidade da água do córrego Bonito, baseado no
IQA médio, 1996-2004................................................................................................................. 31
Figura 6 – Variação temporal e espacial longitudinal da qualidade da água do córrego Bonito
e a tendência da qualidade medida pela média móvel.................................................................. 32
Figura 7 – Variação espacial longitudinal da qualidade da água dos córregos Saladeiro e
Restinga e a tendência da qualidade medida pela média móvel................................................... 33
Figura 8 – Variáveis usadas no cálculo do WQI, scores de normalização e relativos pesos........36
Figura 9 – Pontos de amostragem na bacia do córrego Saladeiro, Bonito/MS. ........................... 47
Figura 10 – Matriz de cargas fatoriais.......................................................................................... 50
Figura 11 – Imagem CBERS-2, sensor CCD, bandas 1, 2, 3, 4, 5, São José dos Campos:
Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. Imagens de Satélite, órbita 163 ponto 123 de 26 de
julho de 2004 (acima) e 18 de abril de 2004 (abaixo), disponível em
http://www.dgi.inpe.br/CDSR/.....................................................................................................55
Figura 12 – Variação espaço temporal da temperatura nas águas da bacia do córrego
Saladeiro....................................................................................................................................... 57
Figura 13 – Variação espaço temporal do pH nas águas da bacia do córrego Saladeiro. ............ 58
Figura 14 – Variação espaço temporal do OD nas águas da bacia do córrego Saladeiro. ...........59
Figura 15 – Variação espaço temporal da DBO nas águas da bacia do córrego Saladeiro..........60
Figura 16 – Variação espaço temporal dos coliformes nas águas da bacia do córrego
Saladeiro....................................................................................................................................... 61
Figura 17 – Variação espaço temporal do nitrogênio total nas águas da bacia do córrego
Saladeiro....................................................................................................................................... 62
vii
Figura 18 – Variação espaço temporal do fosfato total nas águas da bacia do córrego Saladeiro
......................................................................................................................................................63
Figura 19 – Variação espaço temporal do resíduo total nas águas da bacia do córrego
Saladeiro ...................................................................................................................................... 64
Figura 20 – Variação espaço temporal da turbidez nas águas da bacia do córrego Saladeiro .... 65
Figura 21 – Variação espaço temporal da condutividade específica nas águas da bacia do
córrego Saladeiro ......................................................................................................................... 66
Figura 22 – Variação espaço temporal da DQO nas águas da bacia do córrego Saladeiro .........67
Figura 23 – Variação espaço temporal do ortofosfato nas águas da bacia do córrego Saladeiro 68
Figura 24 – Variação espaço temporal do nitrogênio amoniacal nas águas da bacia do córrego
Saladeiro ...................................................................................................................................... 69
Figura 25– Variação espaço temporal do nitrato nas águas da bacia do córrego Saladeiro ........70
Figura 26 – Variação espaço temporal do nitrito nas águas da bacia do córrego Saladeiro .......71
Figura 27 – Variação espaço temporal do NTK nas águas da bacia do córrego Saladeiro .........72
Figura 28 – Variação espaço temporal do resíduo fixo nas águas da bacia do córrego Saladeiro
......................................................................................................................................................73
Figura 29 – Variação espaço temporal do resíduo volátil nas águas da bacia do córrego
Saladeiro ...................................................................................................................................... 74
Figura 30 – Variação espaço temporal dos sólidos dissolvidos totais nas águas da bacia do
córrego Saladeiro ......................................................................................................................... 75
Figura 31 – Relação linear entre condutividade específica e sólidos dissolvidos totais do
córrego Bonito.............................................................................................................................. 76
Figura 31 – Scree Plot resultante da análise das 19 variáveis......................................................79
Figura 32 – Relação das duas primeiras componentes principais, F1 e F2, resultante da análise
das 19 variáveis ............................................................................................................................ 80
Figura 33 – IQAxAno, variação da qualidade da água de diversos pontos da bacia do córrego
Saladeiro ao longo do tempo, resultante da análise das 19 variáveis...........................................82
Figura 34 – Scree Plot da resultante da análise das 10 variáveis .................................................84
Figura 35 – Relação das duas primeiras componentes principais, F1 e F2, resultante da análise
das 10 variáveis ............................................................................................................................ 86
Figura 36 – IQAxAno, variação da qualidade da água de diversos pontos da bacia do córrego
Saladeiro ao longo do tempo, resultante da análise das 10 variáveis...........................................88
viii
LISTA DE TABELAS
TABELA 1 - Equações para cálculo dos sub-índices do Índice de PRATI ................................. 34
TABELA 2 - Classificação para o Índice de PRATI.................................................................... 35
TABELA 3 - Qualidade das Águas do córrego Bonito, córrego Restinga e córrego Saladeiro
segundo cálculo IQA
CETESB
.......................................................................................................... 54
TABELA 4 - Estatística descritiva dos parâmetros de qualidade da água analisados ................. 56
TABELA 5 - Comunalidades estimadas pelo método da análise das componentes principais
para 19 variáveis........................................................................................................................... 78
TABELA 6 - Variância total aplicada resultante da análise das 19 variáveis.............................. 78
TABELA 7 - Matriz das componentes principais resultante da análise das 19 variáveis............79
TABELA 8 - Matriz de cargas fatoriais resultante da análise das 19 variáveis ...........................81
TABELA 9 - Comunalidades estimadas pelo método da análise das componentes principais
para as 10 variáveis....................................................................................................................... 84
TABELA 10 - Matriz das componentes principais resultante da análise das 10 variáveis..........85
TABELA 11 - Matriz das cargas fatoriais resultante da análise das 10 variáveis........................ 86
ix
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
DBO - demanda bioquímica de oxigênio
SNRH - Sistema Nacional de Recursos Hídricos
MS – Mato Grosso do Sul
IMAP - Instituto de Meio Ambiente Pantanal
BR - Brasil
IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
IBAMA - Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis
SEMA - Secretaria de Meio Ambiente do Estado de Mato Grosso do Sul
FUNDTUR - Fundação de Turismo de Mato Grosso do Sul
pH - potencial hidrogeniônico
DQO - demanda química de oxigênio
OD – oxigênio dissolvido
CONAMA – Conselho Nacional de Meio Ambiente
CECA – Conselho Estadual de Controle Ambiental
ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica
SUM – Superintendência de Usos Múltiplos
ANA – Agência Nacional de Águas
PNRH – Plano Nacional de Recursos Hídricos
SRH – Secretaria de Recursos Hídricos
MMA – Ministério do Meio Ambiente
ONU – Organização das Nações Unidas
INAMB – Instituto de Preservação Ambiental e Controle Ambiental de Mato Grosso do Sul
MT – Mato Grosso
CERH – Conselho Estadual de Recursos Hídricos
CIDEMA - Consórcio Intermunicipal para o Desenvolvimento Integrado das Bacias do
Miranda e do Apa
x
WWF - Fundo Mundial para a Natureza
DNAEE – Departamento Nacional de Águas e Energia Elétrica
MME – Ministério de Minas e Energia
IQA - índice de qualidade de água
NSF – National Science Foudation
CETESB – Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental
SP – São Paulo
IS – Índice de Smith
DT – Dureza Total
SDT – Sólidos Dissolvidos Totais
CE – Condutividade Específica
RAS – Relação de Adsorção de Sódio
KMO - Kaiser-Meyer-Olkin
SPSS - Statistical Package for the Social Sciences
ETE – Estação de Tratamento de Esgoto
Temp – Temperatura
Colif – Coliforme termotolerante
Ntotal – Nitrogênio total
Ptotal – Fosfato total
Restotal – Resíduo total
CondEspc – Condutividade Específica
Porto – Ortofosfato
Namon – Nitrogênio Amoniacal
Nnitra – Nitrato
Nnitri – Nitrito
Nktot – Nitrogênio total Kjeldahl
xi
LISTA DE SÍMBOLOS
H
+
- íon de hidrogênio
OH
-
- hidroxila
N
2
– nitrogênio molecular
NO
2
-
- nitrito
NO
3
-
- nitrato
NH
3
– amônia na forma livre
NH
4
+
- amônia na forma ionizada
NTK – nitrogênio total Kjeldahl
qi – nota
i – variável
wi – peso da variável
Ii – sub índice do iésimo parâmetro
x – concentração do parâmetro
n – número de parâmetros
WQI – water quality índice
Ci – valor do parâmetro
F - fator
Z - variáveis padronizadas
PC - componente principal
T – temperatura
SO
4
-
- sulfato
HCO
3
-
- bicarbonato
xii
RESUMO
A crescente expansão demográfica e industrial do último século tem comprometido a
quantidade e a qualidade dos recursos hídricos. O Brasil instituiu a Política Nacional de
Recursos Hídricos e traçou seu Plano de Recursos Hídricos, portanto o atual momento é de
busca de ferramentas e metodologias para implementar seus instrumentos. O presente trabalho
submeteu dados dos Relatórios de Qualidade das Águas superficiais da Bacia do Alto
Paraguai, publicados entre 1996 e 2004 pela Secretaria de Meio Ambiente do Estado de Mato
Grosso do Sul, a análise fatorial a fim de criar um índice de qualidade de água (IQA) para a
bacia do córrego Saladeiro, Bonito/MS. A primeira componente principal que explicou
44,02% da variância total dos dados foi escolhida para representar o índice. Os parâmetros
que mais contribuíram com a variação da qualidade da água foram nitrogênio total, nitrogênio
total Kjeldahl, ortofosfato, DBO, nitrogênio amoniacal, nitrito, resíduo total, DQO e OD,
confirmando o impacto negativo principalmente de lançamentos de efluentes sob a bacia. A
análise fatorial foi repetida com os parâmetros que têm limites estabelecidos pela legislação
CONAMA 357/2005 e o índice encontrado apresentou a mesma variação na qualidade de
água. O IQA demonstrou tendências temporais e espaciais da qualidade dos córregos
estudados, e sua confiabilidade foi confirmada pela análise de cada parâmetro separadamente.
O índice calculado apresenta-se como uma ferramenta facilitadora de gerenciamento de
recursos hídricos, permite a complementação do diagnóstico da qualidade hídrica da bacia,
auxiliando de forma eficaz nas tomadas de decisões.
Palavras chaves: análise multivariada, gestão de bacia hidrográfica, escores fatoriais.
xiii
ABSTRACT
The increasing population and industrial growth of the last century has compromised
the quantity and quality of water resources. Brazil has instituted a National Water Resources
Policy and outlined a Water Resources Plan; therefore, there is now a necessity to procure
tools and methodologies to execute these proposals. The present research applied a factorial
analysis to the data of the Surface Water Quality Reports of the Upper Paraguay Basin,
published between 1996 and 2004, by the Environmental Secretariat of Mato Grosso do Sul
State, with the goal of creating a water quality index (WQI) for the Saladeiro River basin,
Bonito/MS. The first principal component explained 44.02% of total variance of the data,
being chosen, thereby, to represent the index. The parameters that most influenced the water
quality variation were total nitrogen, total Kjeldahl nitrogen, orthophosphate, BOD,
amoniacal nitrogen, nitrite, total residues, COD and DO, thus indicating that the principal
negative impact on water quality is due to effluent discharge in the watershed. The factorial
analysis was repeated using only the parameters that have established limits in the CONAMA
357/2005 legislation; the calculated index showed the same water quality variation. The WQI
demonstrated temporary and spatial trends in water quality of the studied rivers. Reliability of
the WQI was supported by analyses of individual parameters. The index represents a tool to
assist in the management of water resources, complementing water quality diagnoses in the
watershed, and acting as a support in decision making.
Keywords: multivariate analysis, watershed management, factorial scores.
1. INTRODUÇÃO
A crescente expansão demográfica e industrial do último século tem comprometido a
quantidade e a qualidade dos recursos naturais. Muitas pessoas estão sendo despojadas de
uma vida digna devido a efeitos adversos da mudança climática; desastres naturais mais
freqüentes e mais devastadores; poluição do ar, da água e do solo; exaustão de estoques
pesqueiros; perda de biodiversidade e desertificação de terras férteis.
Garantir o acesso das futuras gerações a nossa rica diversidade está cada vez mais
difícil. O decréscimo da quantidade e qualidade da água doce e o crescimento da demanda
exigida pelo conforto da vida moderna não tem sido uma equação fácil de ser resolvida.
Necessita-se de capacitação, acesso ao uso de tecnologia, desenvolvimento de recursos
humanos, educação e treinamento, além de instituições multilaterais mais eficazes,
democráticas e responsáveis para que os objetivos do desenvolvimento sustentável sejam
alcançados.
Esse é um contexto global no qual o Brasil está inserido. O principal problema de
qualidade da água em âmbito nacional é o lançamento de esgotos domésticos sem prévio
tratamento nos corpos hídricos. Segundo o primeiro volume do Plano Nacional de Recursos
Hídricos, publicado em 2005, apenas 47% dos municípios brasileiros possuem rede coletora
de esgoto, e somente 18% dos esgotos recebem algum tratamento. A carga orgânica
doméstica total do país é estimada em 6.389t.DBO
5, 20
/dia. Índices de perda nos sistemas de
água tratada giram em torno de 45%; uso de técnicas ultrapassadas de irrigação são aceitos e
baixo investimento em saneamento são outros problemas observados no Brasil (T&C
AMAZÔNIA, 2006).
A água é um elemento estratégico para a adoção de políticas públicas voltadas para o
desenvolvimento sustentável e a inclusão social. O manejo integrado de bacias hidrográficas
tem sido o conceito chave do desenvolvimento sustentável para a gestão das fontes aquáticas.
E um dos objetivos do manejo integrado de bacias é a melhora da qualidade de suas águas.
2
Os primeiros conflitos a respeito de recursos hídricos no Brasil eram causados por
problemas de vizinhança e de navegação, mas o processo de industrialização logo trouxe
dificuldade no gerenciamento dos múltiplos usos. Então a gestão de recursos hídricos no país
deu seu primeiro passo com a promulgação do Código das Águas (1934) e culminou em 1997
com a lei 9.433, atual Política Nacional de Recursos Hídricos.
A lei 9.433/97 instituiu o Sistema Nacional de Recursos Hídricos (SNRH) que é
coordenado pela Agência Nacional de Águas (ANA), a qual também tem a função de
implementar a Política Nacional de Recurso Hídricos. O SNRH (fig. 1) é monitorado pela
Secretaria de Recursos Hídricos (SRH), parte integrante da estrutura básica do Ministério do
Meio Ambiente (MMA), também supervisiona a implementação do Plano Nacional de
Recursos Hídricos, integra gestão das águas com a do meio ambiente e promove a cooperação
técnico-científica com a política.
O Conselho Nacional de Recursos Hídricos (CNRH) acompanha a execução do plano
nacional; os Conselhos Estaduais de Recurso Hídricos (CERH) tem caráter deliberativo sobre
as Políticas Estaduais de Recursos Hídricos e os Comitês de Bacia Hidrográfica promovem
discussões públicas a respeito dos recursos hídricos, articulam ações de entidades, podem
arbitrar conflitos de usos das águas em primeira instância e aprovam os planos de bacias
elaborados pelas Agências de Água.
Figura 1: Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos.
Fonte: MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE, 2007.
3
A Política Nacional de Recursos Hídricos prevê instrumentos para facilitar a gestão
das águas, são eles o enquadramento de corpos d’água, a outorga do uso da água, a cobrança
pelo uso da água, os sistemas de informações e o planejamento do gerenciamento dos recursos
hídricos. Contudo esses instrumentos estão sendo implantados a passos lentos. O Plano
Nacional de Recursos Hídricos já foi publicado, mas a maioria das políticas e planos estaduais
está em fase de elaboração.
Como os comitês de bacia são criados vagarosamente outros instrumentos como a
cobrança e a outorga estão sendo pouco usados e consequentemente as Agências de Água que
dependem de viabilidade financeira assegurada pela cobrança pelo uso da água não foram
instituídas. E enquanto as instituições presumidas na lei 9.433 não são efetivadas as entidades
ou os órgãos da administração pública encarregados da gestão de recursos hídricos tampam
algumas lacunas.
O estado do Mato Grosso do Sul (MS) instituiu sua Política Estadual de Recursos
Hídricos e seu Sistema Estadual de Gerenciamento de Recursos Hídricos recentemente pela
lei 2.406/2002. O Conselho Estadual de Recursos Hídricos foi regulamentado em 2004 e o
primeiro Comitê de Bacia foi criado em 2005, o Comitê da Bacia do Rio Miranda. O Plano
Estadual de Recursos Hídricos do MS ainda não foi publicado, assim como de nenhuma das
bacias hidrográficas do estado.
O Brasil e o estado do Mato Grosso do Sul instituíram a Política Nacional de Recursos
Hídricos, portanto o atual momento é de busca de ferramentas e metodologias para
implementar seus instrumentos.
O Instituto de Meio Ambiente Pantanal - IMAP é a instituição de caráter operacional
da gestão ambiental e dos recursos hídricos no MS e possui o respaldo do Centro de Controle
Ambiental (Laboratórios) que operacionaliza o monitoramento da qualidade das águas
superficiais no Mato Grosso do Sul.
O monitoramento está intimamente ligado com a gestão das águas, pois é uma
ferramenta para avaliar a saúde do habitat aquático, identificando e avaliando os processos
naturais e antrópicos que ocorrem na unidade de gestão, e quem é responsável por ele em
âmbito estadual é a Secretaria Estadual de Meio Ambiente.
4
As regiões com qualidade de água mais crítica localizam-se nas proximidades das
regiões urbanizadas confirmando a associação da poluição das águas principalmente ao
lançamento de esgotos domésticos. E na bacia hidrográfica do rio Miranda não é diferente,
principalmente na região do município de Aquidauana, como observado nos Relatórios de
Qualidade das Águas superficiais da Bacia do Alto Paraguai (1996 – 2004).
As características da água em uma bacia hidrográfica dependem de diversos fatores
como precipitação, geologia, topografia, vegetação e atividades antrópicas. Essas
características podem ser traduzidas através de parâmetros físico, químicos e biológicos. O
monitoramento da qualidade da água utilizando parâmetros gera uma grande quantidade de
dados então é comum a aplicação de um índice para agregar essas informações facilitando a
interpretação. O índice pode ser elaborado por opinião de especialistas, utilizando-se índices
biológicos ou através de métodos estatísticos.
A interdependência dessas variáveis características que traduzem a qualidade da água
não permite uma análise univariada sendo necessária uma abordagem multivariada.
A análise fatorial é uma técnica multivariada utilizada para averiguar a variação da
qualidade da água de bacias hidrográficas e corpos hídricos no tempo e no espaço, além de ter
uso na elaboração de índices para as bacias. Mais que construir um índice de qualidade de
água absoluto, a análise fatorial possibilita construir um índice de qualidade de água que
possa captar as mudanças relativas ao longo do tempo e a variabilidade observada ao longo de
um espaço geográfico.
Diversos estudos na área têm mostrado resultados satisfatórios, portanto aplicaremos a
técnica em dados da bacia hidrográfica do córrego Saladeiro localizada no município de
Bonito/MS. A cidade de Bonito é conhecida mundialmente pelas suas águas cristalinas,
considerada ponto de apoio para o Pantanal do Nabileque, e parte do bioma do Pantanal
considerado Patrimônio Natural da Humanindade (1998) e Reserva da Biosfera (2000).
O índice de qualidade de água criado servirá como informação básica para o público
em geral, bem como para o gerenciamento dos recursos hídricos podendo ser utilizado na
previsão de futuros cenários e mudanças na qualidade da água da bacia. O estudo realizado
5
com dados históricos da região publicados pela SEMA/MS facilita a escolha dos parâmetros
de maior influência local e conseqüentemente promove o monitoramento da área.
Espera-se que o presente trabalho contribua para as novas metas de gerenciamento dos
recursos hídricos estabelecidas pelo Estado do Mato Grosso do Sul através da Política
Estadual de Recursos Hídricos.
6
2. OBJETIVOS
Os objetivos deste trabalho são construir um índice de qualidade de água como
instrumento de gestão para a microbacia Hidrográfica do córrego Saladeiro, município de
Bonito/MS, assim como avaliar variação da qualidade de suas águas.
Dados históricos da qualidade das águas da microbacia foram analisados
estatisticamente utilizando-se o método da análise das componentes principais, a fim de
demonstrar quais os parâmetros que têm maior influência na variação da qualidade da água.
7
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1 O MUNICÍPIO DE BONITO
Figura 2 – Localização do município de Bonito, MS
Fonte: BRAZILIAN TRAVEL BUREAU S.A., 2006
O município de Bonito possui uma área de 4.934 Km
2
, localiza-se no Estado brasileiro
do Mato Grosso do Sul (fig. 2) a 350m de altitude em relação ao nível do mar e suas
coordenadas cartográficas são 20
o
55’30’’
S e 56
o
30’
W. Os principais acessos a Bonito são
pelas rodovias BR 267, BR 163, BR 060 e MS 339 (COMTUR, 2003).
A região do município de Bonito inicialmente habitada por índios da tribo Kaduveo,
foi povoada por famílias vindas de São Paulo e Minas Gerais, posteriormente por famílias do
Rio Grande do Sul. E elevada à condição de município no ano de 1948 (PIVATTO, 2003).
A geologia apresenta o Grupo Corumbá, o que é composto pelas Formações Bocaina e
Cerradinho. A Formação Bocaina constitui-se de calcários dolomíticos e dolomitos, com
vênulas de calcita e quartzo. Esses calcários podem ser utilizados na fabricação de cal, como
8
corretivos de solo, fabricação de refratários e britas. A Formação Bocaina está presente na
cabeceira do córrego Bonito e na cabeceira de seu afluente Restinga. O restante da microbacia
do córrego Saladeiro insere-se no Grupo Corumbá (FUNDAÇÃO CANDIDO RONDON,
2006).
A topografia da região é diversificada, apresentando-se plana no baixo curso e foz do
rio Formoso; ondulada nas proximidades da cidade de Bonito e do córrego São João e no
curso inferior do rio Mimoso. Os tipos de solo mais freqüentes são Podzólico Vermelho-
escuro, Cambissolo, Brunizém Avermelhado, Rendzina, Glei Húmico, Regossolo e Latossolo
Vermelho-escuro (FUNDAÇÃO CANDIDO RONDON, 2006).
Índices pluviométricos do município variam de 1.200mm a 1.300mm por ano. As
regiões fitoecológicas são região da Savana (Cerrado), região da Floresta Estacional
Semidecidual (Tropical Subcaducifólia) e região da Floresta Estacional Decidual (Tropical
Caducifólia). Todas essas regiões fitoecológicas estão presentes na bacia estudada. Existe
grande diversidade faunística na região, sendo conhecidos mais de 340 espécies de aves, 60
de mamíferos e 50 de peixes (FUNDAÇÃO CANDIDO RONDON, 2006).
O IBGE estimou que em 2005 a população era de 17.841 habitantes e densidade
populacional de 3,61 hab/Km
2
. Observa-se um baixo crescimento comparando com o censo
de 1991 quando possuía 15.543 habitantes. 76,24% da população do município atualmente é
urbana e 23,76% é rural. O censo demográfico do IBGE de 2000 apresentou 4.635 domicílios,
sendo 74,35% na área urbana e 25,63% na rural.
O abastecimento de água para a população advém de poços subterrâneos e atende a
99% da população urbana (DIAS, 2002). E o tratamento de efluentes predominante é a fossa
rudimentar (61,28%), a rede de coleta pública atende apenas 28,36% das residências e 4,34%
não possuem nenhuma forma de tratamento (FUNDAÇÃO CANDIDO RONDON, 2006).
A coleta de resíduos sólidos municipal serve 73,32% dos domicílios e 20, 71%
queimam seus resíduos sólidos, destes a maioria localizam-se na zona rural. 19 toneladas de
resíduos sólidos são geradas no município. Após coletados os resíduos são dispostos no lixão
localizado na Estrada Bonito-Ilha do Padre, Km-1, e os resíduos de serviço de saúde são
dispostos em valas sépticas (FUNDAÇÃO CANDIDO RONDON, 2006).
9
Segundo o censo do IBGE de 2.000 a educação do município conta com 11
estabelecimentos de ensino fundamental, três de ensino médio e um de ensino superior. A
área da saúde possui uma rede ambulatorial de seis unidades ambulatoriais, sendo cinco
públicas e uma unidade filantrópica além da rede hospitalar.
O município possui Unidades de Conservação, que são áreas delimitadas e destinadas
a proteção dos recursos ambientais presentes nas mesmas, como Trevo, uma Reserva
Particular do Patrimônio Natural instituída pelo IBAMA e a São Geraldo que foi instituída
pelo IMAP (Instituto de Meio Ambiente Pantanal) (PEREIRA et al, 2004).
A área destinada à produção agrícola do município reduziu visto que em 1990 haviam
32.813 hectares destinados à lavoura temporária e permanente, em 2004 apenas 14.664
hectares foram destinados a lavoura, o que equivale a uma redução de 55,31%. O principal
produto agrícola é a soja, seguida do milho e do arroz. Segundo PEREIRA et al (2004) há
uma área 150ha destinada a produção de arroz irrigado no município de Bonito.
A pecuária, ao contrário da agricultura, cresceu no município. Em 1990 o efetivo dos
rebanhos (cabeças) era de 345.390 aumentando para 462.986 em 2004. O gado bovino
aumentou 34,05%, as galinhas 147,04% e os ovinos 53,15% (IBGE, 2006).
O setor secundário mostra alterações, pois as atividades ligadas ao turismo assumiram
maior destaque na economia local. O turismo demandou infra-estrutura dos serviços
principalmente de alojamentos e de alimentação o que impulsionou o setor da construção
civil. A atividade extrativa mineral, importante atividade do município, possuía quatro
unidades no ano de 1995 correspondendo a 28,57% do setor e em 2004 havia três unidades
correspondendo a 13,64% do setor (IBGE, 2006).
Bonito apresentou um aumento do número de unidades voltadas a atividades do setor
terciário (comércio varejista e serviços de alojamento e alimentação) entre os anos de 1995 e
2004, correspondendo a 327%. Principalmente devido ao crescimento do número de
estabelecimentos de 13 para 108 de serviços de alojamento e alimentação. Esse setor
representava 23% dos empregos formais em 1995 e passou para 53% em 2004 (IBGE, 2006).
10
Pesquisa realizada pela FUNDTUR (Fundação de Turismo de Mato Grosso do Sul)
mostra que um dos fatores negativos relatados pelos turistas está relacionado ao meio
ambiente, pois existem muitas áreas de pastagens, poucos animais e muitas áreas alagadas,
além da falta de informação sobre as diferenças entre o Pantanal e Bonito (FUNDAÇÃO
CANDIDO RONDON, 2006).
O município possui uma área de 4.934Km
2
, como já mencionado, e desse total
4.624,4Km
2
(93,7% da área do município) faz parte da bacia do rio Miranda. 10,3% da bacia
do rio Miranda está no município de Bonito. A demanda de água no município de Bonito é de
42,9L/s para a zona urbana, 4,4L/s para a rural; 69,0L/s são necessários para a irrigação,
184,6L/s para dessedentação de animais resultando em 300,9L/s na totalidade. (PEREIRA et
al, 2004).
A bacia do rio Miranda possui uma grande diversidade física, diferentes formações
litológicas e geológicas, e conseqüente complexo hídrico, favorecendo a atividade de
ecoturismo na região. As formações calcárias ao mesmo tempo em que favorecem o
ecoturismo também são ambientes muito frágeis aos impactos antrópicos negativos
(PEREIRA et al, 2004).
A bacia do rio Formoso possui um ecossistema frágil e é de grande importância para o
setor turístico regional. A microbacia do córrego Saladeiro, um dos principais efluentes do rio
Formoso, necessita de uma boa gestão, visto que corpos hídricos que objetivam o uso para
recreação de contato primário exigem controle rigoroso de sua qualidade, e grandes alterações
na microbacia do córrego Saladeiro desencadearão alterações na qualidade das águas do rio
Formoso.
O projeto “Bacia hidrográfica do rio Formoso”, coordenado pela SEMA e publicado
em 2002, detectou processos erosivos e passagem de bovinos em leito de cursos d’água na
cabeceira do córrego Bonito, além disposição inadequada de resíduos sólidos nas margens do
córrego Saladeiro.
O fator sazonalidade do fluxo de turistas também deve ser considerado na gestão dos
recursos hídricos. Os meses de janeiro, julho, outubro e dezembro são os que registraram
maiores índices de visitação. Em 1996 a Secretaria Municipal de Turismo de Bonito estimou
11
um fluxo de 35.547 turistas e em 2004 estimou-se 74.240 turistas, sendo o maior fluxo em
2003 de 76.284 turistas (FUNDAÇÃO CANDIDO RONDON, 2006).
Observando as mudanças ocorridas no município durante o período de 1991 a 2004
conclui-se que é necessário aprimorar a gestão dos recursos hídricos locais visto que a
demanda para diferentes usos da água como abastecimento humano, turismo, irrigação,
lançamento de efluentes e dessedentação de animais, que exigem qualidades de água diversas,
podem causar conflitos na região.
3.2 QUALIDADE DE ÁGUA EM RIOS
PORTO et al (1991) afirmam que qualidade da água não se refere ao grau de pureza
absoluto, mas ao padrão tão próximo quanto ao natural, isto é, como se encontra nos rios e
nascentes, anteriormente ao contato antrópico. Segundo VON SPERLING (1998) a qualidade
das águas de um determinado local é de maneira geral conseqüência do uso e da ocupação do
solo na bacia hidrográfica, ou seja, das intervenções humanas, somadas aos fatores naturais
locais.
Em função do uso previsto para determinado curso hídrico pode-se esperar uma
determinada qualidade, que às vezes é diferente da qualidade que o mesmo apresenta (VON
SPERLING, 1998). As características físicas, químicas e biológicas da água podem ser
avaliadas pelos componentes que ela apresenta. No entanto avaliar todos os componentes
seria impossível, por isso são utilizados parâmetros para traduzir suas características.
Os parâmetros de qualidade de água são considerados ferramentas fundamentais na
avaliação de impactos antrópicos sobre o meio ambiente (MOLOZZI et al, 2006). Existem
valores padrões estabelecidos (mundialmente, pelos países, estados ou municípios) para
diversos parâmetros que por método comparativo são utilizados para verificar as condições da
qualidade da água.
Alguns desses parâmetros são temperatura; turbidez; condutividade específica; pH;
nitrogênio; fósforo; demanda bioquímica de oxigênio (DBO); demanda química de oxigênio
12
(DQO); oxigênio dissolvido (OD); sólidos; resíduo; coliformes fecais e
termotolerantes (VON SPERLING, 1998).
O pH, potencial hidrogeniônico, é um parâmetro físico que representa o quanto de íons
H
+
está presente na água, indicando condições de alcalinidade, acidez ou neutralidade (VON
SPERLING, 1998). pH baixo em um corpo d’água pode representar característica corrosiva, e
valores elevados possibilidade de incrustações nas tubulações (MOTA, 1997).
BORGES et al (2003) detectaram dentre os pontos de amostragem de seu estudo no
córrego Jaboticabal (Brasil) os mais baixos valores de pH naquele em que o ambiente natural
da água apresenta concentrações de H
+
e OH
-
influenciadas por sais, ácidos e bases presentes
no meio em que a cobertura vegetal original é do tipo cerrado e há presença de plantações de
cana-de-açúcar. Concluíram que a maior presença de H
+
pode ser devido à área estudada
inserir-se na formação geológica Botucatu e a presença de ácidos minerais e orgânicos
dissolvidos, advindos de fonte alóctone (adubo) ou autóctone.
É um indispensável indicador de qualidade para a vida aquática, pois a maioria dos
organismos vive em valores de pH entre 6 e 9, apesar de determinados animais aquáticos
sobreviverem a valores de pH abaixo de 5,0. Este valor aumenta da possibilidade de toxidez
porque há maior solubilização de metais (BRANCO, 1986).
A condutividade relaciona-se com a presença de substâncias dissolvidas e dissociadas
em ânions e cátions, o que promove a capacidade da água em transmitir corrente elétrica. Este
parâmetro pode estar diretamente ligado à concentração de sólidos dissolvidos totais, caso
predomine um determinado íon no corpo hídrico (PORTO et al, 1991).
PETERSON et al (2001) observaram a relação indireta entre a condutividade e a vazão
no estudo realizado na bacia hidrográfica do rio Elbe, Alemanha, pois o processo de diluição
dos sais presentes na água diminuiu a condutividade específica da mesma.
A penetração da luz na água é alterada por partículas em suspensão que provocam a
difusão e absorção da luz, essa alteração é denominada turbidez. Suas causas podem ocorrer,
por exemplo, devido à presença de plâncton, bactérias, argilas, silte em suspensão, entre
13
outras partículas finas advindas, por exemplo, de lançamentos de efluentes (PORTO et al,
1991).
A intensidade de calor influencia processos biológicos, reações químicas e
bioquímicas que ocorrem na água e também outros processos como a solubilidade dos gases
dissolvidos e sais minerais. Segundo VON SPERLING (1996) a origem natural da
temperatura é transferência de calor por radiação, condução e convecção (atmosfera e solo),
mas também pode ter origem antropogênica quando há despejos industriais ou lançamentos de
águas de torres de resfriamento.
Todos os contaminantes, com exceção dos gases dissolvidos, contribuem com a carga
de sólidos (resíduos) existente na água. Os sólidos são classificados conforme sua natureza
física (em suspensão, coloidais ou dissolvidos) ou química (orgânicos ou inorgânicos).
Sólidos suspensos estão entre 100 e 103µm, coloidais de 10-3 a 100µm e dissolvidos de 100 a
10-6µm (VON SPERLING, 1996).
Em águas naturais, os sólidos dissolvidos estão relacionados com das taxas de
desgaste das rochas por intemperismo. A salinidade também está incluída como sólidos
dissolvidos totais. E se tratando de sólidos suspensos, os mesmos estão ligados aos valores de
turbidez. Seu aumento interfere nos aspectos estéticos da água e produtividade do ecossistema
pela diminuição da penetração da luz, além de servir de abrigo para microorganismos
patogênicos (VON SPERLING, 1996).
O parâmetro oxigênio dissolvido permite a análise da capacidade de autodepuração do
recurso hídrico, pois a presença de matéria orgânica causa a redução ou eliminação do
mesmo, quando os microrganismo decompositores o utilizam em sua respiração. E uma
conseqüência da redução do teor de oxigênio dissolvida na água pode ser a morte de
organismos aeróbios (VON SPERLING, 1996).
A concentração em torno de 8mg/L é considerada ideal, sendo que em torno de 4 a
5mg/L morrem os peixes mais exigentes e 0mg/L existe anaerobiose (VON SPERLING,
1996). Temperatura, salinidade, velocidade da água, turbulência da água, pressão atmosférica
e atividade de fotossíntese no corpo d’água são fatores que interferem na concentração de OD.
14
O nitrogênio pode ser encontrado no meio aquático em diversas formas como
nitrogênio molecular (N
2
), nitrogênio orgânico (dissolvido e em suspensão), amônia (NH
3
),
nitrito (NO
2
-
), e nitrato (NO
3
-
) (VON SPERLING, 1996). A amônia é o primeiro estado do
nitrogênio na fase nitrogenada da oxidação da matéria orgânica, essa passa à forma de nitrito
e depois a nitrato por ação de bactérias quimiossintetizantes (MOTA, 1997). E as principais
fontes de nitrogênio são de despejos domésticos, despejos industriais, excrementos de animais
e fertilizantes (VON SPERLING, 1996).
Concentrações de nitrogênio e amônia dentro da bacia do rio Miranda não mostraram
sazonalidade na pesquisa de OLIVEIRA & FERREIRA (2003) os quais concluíram que as
variações detectadas no trecho superior da bacia têm origem na entrada de materiais
alóctones, aporte de efluentes domésticos e/ou agroindustriais.
Outro termo utilizado em qualidade de água é Nitrogênio Total Kjeldahl (NTK), que
corresponde ao método Kjeldahl de analisar a concentração de nitrogênio orgânico e de
amônia me uma amostra de água.
O fósforo, um elemento essencial para o crescimento de algas, é encontrado na água
nas formas de ortofosfato, polifosfato e fósforo orgânico. No entanto o excesso do mesmo
causa a eutrofização. A dissolução de compostos do solo, decomposição da matéria orgânica,
esgotos domésticos e industriais, fertilizantes, detergentes, excrementos de animais
contribuem para a concentração de fósforo no corpo hídrico (MOTA, 1997).
O aporte de fósforo e nitrogênio no rio Santo Antônio, um dos afluentes do rio
Miranda, tem origem nos despejos de frigoríficos instalados em suas margens segundo estudo
realizado por OLIVEIRA & FERREIRA (2003).
A concentração de nutrientes no rio Elbe, Alemanha, é monitorada há 20 anos e
apresenta crescente concentração de nutrientes do leste em direção ao mar do Norte devido a
fontes urbanas, industriais e agropecuárias. (PETERSON et al, 2001).
A quantidade de matéria orgânica presente na água é medida indiretamente pelo
parâmetro DBO, que segundo MOTA (1997) é a quantidade de oxigênio necessária à
oxidação da matéria orgânica biodegradável, por ação de bactérias aeróbias. E a quantidade de
15
oxigênio necessária à oxidação da matéria orgânica, através de um agente químico é medida
pela DQO.
A medida da quantidade do grupo de bactérias coliformes termotolerantes na água,
parâmetro biológico, é utilizada para indicar provável contaminação fecal e assim possível
presença de bactérias patogênicas.
Segunda a resolução CONAMA 357/2005, que substituiu a CONAMA 20/86,
coliformes termotolerantes são bactérias gram-negativas, em forma de bacilos, oxidase-
negativas, caracterizadas pela atividade da enzima β-galactosidase. Podem crescer em meios
contendo agentes tenso-ativos e fermentar a lactose nas temperaturas de 44º - 45ºC, com
produção de ácido, gás e aldeído. Além de estarem presentes em fezes humanas e de animais
homeotérmicos, ocorrem em solos, plantas ou outras matrizes ambientais que não tenham sido
contaminados por material fecal.
A Resolução CONAMA 357 de 17 de março de 2005 é a legislação brasileira que
classifica o corpo hídrico conforme as características apresentadas por este ou as desejadas
para seus usos, ficando a cargo dos órgãos públicos responsáveis a decisão de classificação
pelas características apresentadas ou as desejadas. Esta classificação varia quanto a salinidade
(doce, salina ou salobra) e quanto ao uso preponderante (classe especial, classe 1, classe 2,
classe 3 ou classe 4). Seguindo a resolução CONAMA 20/86, a qual antecede a CONAMA
357, o córrego Saladeiro e seus afluentes foram classificados como sendo de classe 2, e a
cabeceira do córrego Bonito como classe especial.
Corpos d’água classificados como classe dois são destinados ao abastecimento para o
consumo humano, após tratamento convencional; à proteção das comunidades aquáticas; à
recreação de contato primário (natação, esqui-aquático e mergulho, por exemplo); à irrigação
de hortaliças e plantas frutíferas e de parques, jardins, campos de esporte e lazer como os
quais o público possa vir a ter contato direto; à aqüicultura e atividade de pesca. E as águas
classificadas como de classe especial são destinados ao abastecimento público sem prévia ou
simples desinfecção e preservação das comunidades aquáticas, segundo o CONAMA 357/05.
Deliberação nº. 003 do Conselho Estadual de Controle Ambiental (CECA), de 20 de
junho de 1997, dispõe sobre a preservação e utilização das águas das bacias hidrográficas do
16
Estado de Mato Grosso do Sul (enquadramento e classificação dos corpos d’água da Bacia
Hidrográfica do Alto Paraguai e do córrego Imbiruçu). Porém esta deliberação está embasada
na CONAMA 20/86, e ainda não foi substituída.
A Portaria n.º 518, de 25 de março de 2004 é a legislação brasileira responsável por
estabelecer os procedimentos e responsabilidades relativos ao controle e vigilância da
qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade, e dá outras
providências. A legislação auxilia na popularização do conhecimento a respeito da qualidade
e propicia a democratização de sua gestão, assim como aumenta o acesso aos usos múltiplos
dos corpos hídricos.
A microbacia do córrego Saladeiro possui múltiplos usos do solo como pecuária,
urbanização, lavoura de soja, mineração, recreação e prática do ecoturismo, além da
existência de vegetação nativa. O desmatamento da mata ciliar para atender a demanda de
pesqueiros e campings, o lançamento de efluentes nos corpos d’água, erosão do solo e
disposição inadequada de lixo nas margens dos rios ameaçam a qualidade das águas do
município de Bonito (DIAS, 2002). O manejo inadequado do pasto para a criação de gado
bovino pode ocasionar erosão do solo e conseqüente carreamento de sedimentos para a calha
do rio em solos frágeis como os da bacia do Alto Paraguai (TUCCI et al, 2000).
DIAS (2002) avaliou o comportamento do córrego Bonito, componente da bacia do
córrego Saladeiro, utilizando técnicas laboratoriais de análise físico, químicos e biológicos de
suas águas, realizadas durante o ano de 2000. Foram escolhidos quatro pontos do córrego
Bonito para o estudo (cabeceira, após receber córrego Restinga, após receber córrego
Saladeiro e foz). E trabalho mostrou o impacto negativo da zona urbana do município de
Bonito como conseqüência da descarga de esgoto.
Existem vários estudos publicados a respeito da qualidade das águas, como é o caso de
ZEILHOFER et al (2006) que analisaram a tendência espacial do uso do solo e sua relação
com a qualidade da água da bacia do rio Cuiabá em Mato Grosso, um dos principais rios
afluentes do Pantanal. Sendo que a degradação da qualidade da água foi verificada em áreas
com presença de fazendas com criação extensiva de gado (elevados nutrientes e coliformes);
áreas agrícolas (alta concentração de DQO e nitrogênio); atividade pesqueira (elevada
17
concentração de nitrogênio) e alta degradação química e biológica nas proximidades das áreas
urbanas de Cuiabá e Várzea Grande.
ALAM et al (2007) estudaram a qualidade das águas do rio Surma, cuja bacia cobre a
parte ocidental de Bangladesh. Os pesquisadores analizaram parâmetros como condutividade,
dureza, pH, sólidos dissolvidos e totais, DBO, DQO, OD, amônia, coliformes, ferro, sódio,
chumbo, magnésio, cálcio, cobre, zinco, cromo de setembro de 2001 a julho de 2003. ALAM
et al (2007) compararam os resultados com padrões de Bangladesh e internacionais,
observando que o único parâmetro que apresentou valores acima dos padrões foi o ferro. A
turbidez foi alta no período das monções, assim como DBO e coliformes no período da seca.
ALAM et al (2007) concluíram que apesar de ser uma bacia onde habitam oito milhões de
pessoas apresentando diversas atividades antrópicas e efluentes industriais, as águas do rio
Surma apresenta qualidade perfeitamente aceitável para todos os usos exceto o consumo
humano sem prévio tratamento.
O monitoramento da qualidade das águas é realizado em muitos países do mundo, mas
as condições gerenciais da rede de monitoramento dependerão do país, e observa-se que é
comum existirem coletas em áreas críticas (TUCCI et al, 2000).
A análise e interpretação dos dados amostrados que caracterizam a água é fundamental
para auxiliar na gestão dos recursos hídricos. No Brasil, a ANEEL (Agência Nacional de
Energia Elétrica) possui uma rede básica e realiza coletas periódicas em diferentes pontos do
país, no entanto muitos dos órgãos estaduais que possuem atribuições para fiscalização não
possuem rede específica para controle das condições dos rios de sua área de atuação. E
quando os órgãos estaduais possuem rede de monitoramento a maioria das vezes não medem
a vazão o que não permite o cálculo da carga, pois só tem o valor da concentração dos
poluentes (TUCCI et al, 2000).
3.3 GESTÃO DOS RECURSOS HÍDRICOS NO BRASIL E NO MS
Qualquer forma de uso dos recursos hídricos influencia a vida dos ecossistemas
aquáticos. Poluição, escassez, aumento da demanda e o elevado custo para tratamento e
18
distribuição pública são alguns dos problemas a respeito do uso das águas. Esses usos são
distribuídos da seguinte forma 69% para agricultura, 23% na indústria e 8% para uso
doméstico, a nível mundial (BANCO MUNDIAL, 1998).
O Brasil é um país com mais de 8,5 milhões de quilômetros quadrados de área, detém
12% da reserva de água doce do mundo, e a disponibilidade hídrica total no país é de
168.790m
3
/s. No entanto a reserva de água é desigualmente distribuída, pois 68% da água do
país encontram-se na região norte, a qual possui menor densidade demográfica (7% da
população nacional) e onde estão presentes 43 e 29% da população do país, regiões sudeste e
nordeste, localizam-se apenas 3 e 7% dos corpos hídricos respectivamente (CARVALHO &
MAGRINI, 2006).
Os primeiros conflitos relacionados à água no Brasil restringiam-se a empecilhos à
navegação e problemas com a vizinhança (MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE, 2006). A
gestão das águas no Brasil teve seu marco inicial com a promulgação do Código das águas,
em 10 de julho de 1934, após discussões ocorridas no Congresso Nacional a respeito de
conflitos de uso das águas devido ao processo de industrialização do país. No entanto
caracterizava-se como um modelo burocrático (PEREIRA et al, 2004).
Em 1978 um avanço foi dado com criação do Comitê Especial de Estudos Integrados
de Bacias Hidrográficas, composto por representantes de órgãos federais e estaduais, com a
finalidade de promover a utilização racional dos recursos hídricos das bacias hidrográficas
dos rios federais, por meio da integração dos planos e dos estudos setoriais em
desenvolvimento pelas diversas instituições. A partir deste foram implantados comitês
executivos em diversas bacias hidrográficas como o Comitê do rio Paraíba do Sul, do rio
Guaíba e do rio Paranapanema; nos quais se iniciou a participação de representantes da
sociedade (PEREIRA et al, 2004).
Desde meados da década de 80 o governo brasileiro, juntamente com especialistas,
tenta estabelecer base para um moderno sistema de gestão de recursos hídricos no Brasil.
Outro grande passo na gestão das águas veio com o a Constituição de 1988 quando se aboliu a
propriedade privada e dividiu o domínio das águas entre União e Estado, além de determinar
ser competência da União a criação do Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos
Hídricos bem como definir critérios de outorga de direito de uso dos recursos hídricos. E todo
19
esse processo culminou em um modelo sistêmico de integração participativo inspirado no
modelo adotado na França, em que a unidade de gestão é a bacia hidrográfica (CARVALHO
& MAGRINI, 2006).
Segundo DUARTE NETO (2005) o artigo 11 da Carta Européia da água de maio de
1968 já norteava a gestão dos recursos hídricos inserida no âmbito da bacia hidrográfica
natural e não nas fronteiras administrativas e políticas.
Atualmente a gestão de recursos hídricos no Brasil está embasada na lei nº. 9.433, de 8
de janeiro de 1997, Política Nacional de Recursos Hídricos, que cria o Sistema Nacional de
Gerenciamento de Recursos Hídricos (SNGRH), regulamenta o inciso XIX do art. 21 da
Constituição Federal, e altera o art. 1º da Lei nº. 8.001, de 13 de março de 1990, que
modificou a Lei nº. 7.990, de 28 de dezembro de 1989. A entidade federal de implementação
da Política Nacional de Recursos Hídricos e de coordenação do Sistema Nacional de
Gerenciamento de Recursos Hídricos é a Agência Nacional de Águas - ANA, que foi criada
pela lei 9.984, de 17 de julho de 2000 (MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE, 2006).
A lei 9.433/97 possui princípios como a descentralização, participação pública e usos
múltiplos, ou seja, todos os usos têm igual direito ao acesso a água, com exceção a situação de
escassez que a prioridade será o abastecimento público e dessedentação de animais. A Política
Nacional de Recursos Hídricos prevê diversos instrumentos para facilitar a gestão das águas
como o enquadramento de corpos d’água, a outorga do uso da água, a cobrança pelo uso da
água, os sistemas de informações e o planejamento do gerenciamento dos recursos hídricos
(MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE, 2006).
O enquadramento é um instrumento facilitador da gestão, pois os corpos d’água
devem atingir ou permanecer na classe de qualidade determinada. O enquadramento e o
sistema de informações são essenciais ferramentas no auxílio dos processos de outorga. A
outorga dá o direito de uso por prazo determinado, segundo condições especificadas no ato e
poderá ser suspensa parcialmente ou totalmente. A cobrança pelo uso das águas foi previsto já
no Código das Águas de 1934 e tem a finalidade de reconhecer a água como bem econômico
e dar ao usuário uma indicação de seu real valor, além de promover a racionalização d’água e
angariar fundos para investimentos em projetos e intervenções na bacia hidrográficas
(MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE, 2006).
20
O Sistema de Informações sobre Recursos Hídricos serve como base para a utilização
dos outros instrumentos da Política Nacional de Recursos Hídricos e a disseminação de
informações confiáveis auxiliará nas tomadas de decisões das comunidades, usuários e poder
público. O Plano de Bacia é uma ferramenta que auxilie o manejo para maximizar o uso dos
recursos hídricos de forma racional através de ações que assegure uma gestão ambiental
adequada. Por meio de concessões os usuários da bacia recebem licenças para fazer o uso do
corpo hídrico conforme diretrizes descritas no plano de bacia hidrográfica (CARVALHO &
MAGRINI, 2006).
A Secretaria de Recursos Hídricos do Ministério do Meio Ambiente deve coordenar a
elaboração e auxiliar no acompanhamento da implementação do Plano Nacional de Recursos
Hídricos assim como monitorar o sistema, integrar a gestão dos recursos hídricos e do meio
ambiente, promover a cooperação técnica e científica relacionada com a Política Nacional de
Recursos Hídricos. O órgão superior desse sistema é o Conselho Nacional de Recursos
Hídricos, o qual acompanha a execução e aprovação do plano e é formado por Ministérios e
Secretarias da Presidência da Republica, Conselhos Estaduais, setores usuários e sociedade
civil. Em âmbito estadual suas respectivas legislações definem as responsabilidades
(MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE, 2006).
Os Conselhos Estaduais de Recursos Hídricos têm função deliberativa a respeito de
critérios e diretrizes da Política Estadual de Recursos Hídricos, outorga, cobrança e outros
instrumentos e os Comitês de Bacia Hidrográfica de promover o debate das questões
relacionadas a recursos hídricos e articular a atuação das entidades intervenientes, bem como
arbitrar, em primeira instância administrativa, os conflitos relacionados aos recursos hídricos,
aprovar o Plano de Recursos Hídricos da bacia atribuídos às Agências de Água, acompanhar
sua execução e sugerir as providências necessárias ao cumprimento de suas metas
(MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE, 2006).
Quando não houver agências os planos podem ser feitos pelas entidades gestoras e
aprovados pelos comitês. Se não houver comitês as competentes entidades ou os órgãos da
administração pública encarregados da gestão de recursos hídricos serão responsáveis, com a
participação dos usuários de água e das entidades civis de recursos hídricos, pela elaboração
da proposta de Plano de Bacia, bem como deverão implementar as ações necessárias à criação
21
do respectivo Comitê, que será responsável pela aprovação do referido Plano (MINISTÉRIO
DO MEIO AMBIENTE, 2006).
E os conflitos são mediados pela Superintendência de Usos Múltiplos (SUM), órgão
pertencente à ANA, assim como situações de escassez ou cheia, recuperação e preservação de
bacias hidrográficas, controle de processos erosivos em estradas vicinais, plantio direito e
integração lavoura e pecuária, recuperação e preservação das nascentes (ANA, 2006).
Conforme a SUBSECRETARIA DE COMUNICAÇÃO INSTITUCIONAL DA
SECRETARIA-GERAL DA PRESIDÊNCIA DA REPÚBLICA (2006) o Plano Nacional de
Recursos Hídricos (PNRH), previsto na Lei 9.433/97, foi publicado em 22 de março de 2005.
Elaborado durante dois anos e meio de forma participativa entre governo federal, governos
estaduais e municipais, membros da sociedade civil e usuários de recursos hídricos sendo
coordenado pela Secretaria de Recursos Hídricos do Ministério do Meio Ambiente
(SRH/MMA), com o apoio da Agência Nacional de Águas (ANA).
Esse plano objetiva guiar as ações para o uso racional da água até 2020, seguindo as
orientações da I e II Conferências Nacionais do Meio Ambiente (2003 e 2005), e atende a
proposta da Agenda da Cúpula de Joanesburgo (2002), na qual a ONU (Organização das
Nações Unidas) determinou que até 2005 os países deveriam elaborar planos de gestão para
reduzir à metade o número de pessoas sem acesso a água potável e ao saneamento básico,
com meta para 2015 (SUBSECRETARIA DE COMUNICAÇÃO INSTITUCIONAL DA
SECRETARIA-GERAL DA PRESIDÊNCIA DA REPÚBLICA, 2006).
O PNRH foi elaborado em quatro volumes: panorama e estado dos recursos hídricos
do Brasil; águas para o futuro: cenários para 2020; diretrizes; e programas nacionais e metas;
tudo com base nas 12 regiões hidrográficas do Brasil: Amazônia, Tocantins-Araguaia,
Atlântico Nordeste Ocidental, Parnaíba, Atlântico Nordeste Oriental, São Francisco, Atlântico
Leste, Atlântico Sudeste, Atlântico Sul, Uruguai, Paraná e Paraguai (SUBSECRETARIA DE
COMUNICAÇÃO INSTITUCIONAL DA SECRETARIA-GERAL DA PRESIDÊNCIA DA
REPÚBLICA, 2006).
No Estado do Mato Grosso do Sul (MS) a gestão ambiental iniciou em 1979, após a
divisão do mesmo, com a criação do Instituto de Preservação Ambiental e Controle
22
Ambiental de Mato Grosso do Sul (INAMB) (PEREIRA et al, 2004). Ao longo do tempo esse
instituto sofreu alterações de caráter político e econômico, e atualmente chama-se Secretaria
Estadual de Meio Ambiente e Recursos Hídricos (SEMA) com competência para proposição e
gestão da política de meio ambiente; articulações para obtenção de recursos financeiros e
técnicos com a finalidade de preservação e conservação do meio ambiente; incentivo a coleta
seletiva de resíduos sólidos; planejamento e fiscalização de processos erosivos; elaboração do
plano estadual de manutenção e preservação dos recursos hídricos; entre outras (PEREIRA et
al, 2004).
A lei estadual n.º 2.406/2002 instituiu a Política Estadual de Recursos Hídricos e criou
Sistema Estadual de Gerenciamento dos Recursos Hídricos. Os instrumentos de gestão dos
recursos hídricos estaduais são os mesmos que a lei nacional prevê (planejamento,
enquadramento, outorga, cobrança, sistema de informações), no entanto o setor agropecuário
ficou isento da cobrança pelo uso da água após forte oposição durante os debates que
antecederam a instituição da lei 2.406/2002.
O processo produtivo agropecuário foi considerado insignificante na Política Estadual
de Recursos Hídricos e ficou isento de cobrança, assim como as agroindústrias que
dispuserem de sistema de captação próprio, tratamento e reciclagem da água, e produtores que
comprovem aumento da produtividade e não poluição da água ao utilizarem sistemas de
irrigação. Estes itens da legislação estadual devem ser revisados e quando necessário
perfeitamente fiscalizado devido aos impactos qualitativos e quantitativos que a agropecuária
causa nos corpos hídricos também utilizados para a pesca, uma atividade muito desenvolvida
no ecoturismo regional (PEREIRA et al, 2004).
O Plano Estadual de Recursos Hídricos do MS ainda não foi publicado, assim como de
nenhuma das bacias hidrográficas do estado. Está previsto na lei 2.406/2002 que o Plano
Estadual de Recursos Hídricos seja elaborado pela SEMA, por bacia hidrográfica e seja
aprovado pelo Conselho Estadual de Recursos Hídricos.
_______________________
1
Bióloga do Setor de Gerência de Recursos Hídricos do IMAP/SEMA-MS, entrevistada
dia 01/03/2005 às 10:00h.
23
Segundo FREITAS
1
(2007) a SEMA elaborou o Termo de Referência necessário para
o início da elaboração do Plano Estadual de Recursos Hídricos que será feito em parceria com
o estado do Mato Grosso (MT), o qual compartilha o bioma do Pantanal com o MS.
O estado do MT iniciou a elaboração de parte do Plano Estadual de Recursos Hídricos
após solicitar à Secretaria de Recursos Hídricos (nacional) a contratação de um Consultor
Nacional de Recursos Hídricos. Da mesma forma o MS solicitou a contratação do mesmo
consultor, quem já analisou e reelaborou o Termo de Referência citado anterioremente
(FREITAS, 2007).
O enquadramento foi realizado nas águas superficiais da bacia do Alto Paraguai e no
córrego Ibiruçu, conforme a deliberação CECA 003/1997, antes mesmo da instituição da lei
2.406/2002. A CECA 003/1997 está embasada na legislação federal CONAMA 20/86 que foi
substituída pela CONAMA 357/05, então os corpos d’água que já foram enquadrados podem
ser reenquadrados se necessário.
A SEMA possui uma minuta para o instrumento de outorga, porém ainda não a
publicou (FREITAS, 2007). A dificuldade do estado do MS em implantar a outorga é a falta
de dados de vazão dos corpos d’água de seu território em quantidade suficiente para estudos.
A maneira como a lei 2.406/2002 faz referência a casos insignificantes que deverão
substituir a outorga por uma comunicação merece atenção:
“[...] Art. 11. § 1º A outorga, nos casos de usos insignificantes, deverá ser
substituída por Comunicação de Obra ao Órgão Concedente, sempre que tiver
formulário próprio assinado por responsável técnico, excetuados os casos de usos
dos recursos hídricos com potencial de grande interferência no meio ambiente [...].”
Caso a substituição por comunicação de obra não for seriamente fiscalizado poderão
ocorrer abusos quanto ao volume de água captada, já que a legislação não cita quantidades
24
limites, e pode haver descaracterização da classe em que o corpo d’água foi enquadrado se
elevadas cargas de poluentes forem lançados na água.
Segundo a Política Estadual dos Recursos Hídricos os órgãos estaduais de meio
ambiente têm como competência a conservação e preservação da qualidade das águas de
domínio estadual. A SEMA-MS é responsável pelo controle da qualidade das águas
superficiais no Estado de Mato Grosso do Sul, conforme a Lei Estadual nº. 90, de 2 de junho
de 1980, Decreto Estadual nº. 4.625, de 7 de junho de 1988, e Lei Estadual de Recursos
Hídricos nº. 2.406, de 29 de janeiro de 2002. E o Conselho Estadual de Recursos Hídricos foi
instituído pela lei 2.406/2002 e regulamentado em 2004 pelo decreto 11.621.
O primeiro organismo de bacia no MS teve suas discussões iniciadas em 1996 e foi
consolidado em 1997 com a criação do Consórcio Intermunicipal para o Desenvolvimento
Sustentável da Bacia do Rio Taquari. Em seguida foi criado o Consórcio Intermunicipal para
o Desenvolvimento Integrado da Bacia do Rio Miranda e Apa. Os consórcios intermunicipais
foram uma inovação da década de 80 e tinham a finalidade de prestar serviços integrados aos
municípios (PEREIRA et al, 2006).
A estrutura institucional sofreu alterações e os conselhos de município deram lugar aos
conselhos de bacia. E finalmente o Comitê de Bacia Hidrográfica do Rio Miranda – MS foi
criada pela resolução CERH/MS n.º 002 em 23 de Novembro de 2005 (publicada no Diário
Oficial nº 6614 de 28/11/05). Esse é o primeiro comitê de bacia no MS e na bacia do Alto
Paraguai e o terceiro na região Centro-Oeste, foi criado através de uma parceria entre o Fundo
Mundial para a Natureza (WWF-Brasil), o Consórcio Intermunicipal para o Desenvolvimento
Integrado das Bacias do Miranda e do Apa (CIDEMA) e a Secretaria de Meio Ambiente do
Estado de Mato Grosso do Sul (SEMA-MS).
O Comitê da Bacia do rio Miranda está em fase de implantação, foi legalmente
instituído, seus membros foram empossados e o regimento interno elaborado (FREITAS,
2007).
Como existe apenas o Comitê da bacia do rio Miranda no estado do MS outros
instrumentos como a cobrança e a outorga ainda não são usados e consequentemente as
25
Agências de Água que dependem de viabilidade financeira assegurada pela cobrança pelo uso
da água não foram instituídas.
A continuidade e o sucesso da política dos recursos hídricos dependem da
conscientização da sociedade a respeito da conservação e uso sustentável das águas iniciando
pela criação dos comitês de bacia que deve partir da sociedade e não ser imposta pelo setor
público, cumprindo a descentralização que é um dos princípios da Política Nacional e
Estadual de Recursos Hídricos.
A lei 2.406/2002 cria também o Fundo Estadual dos Recursos Hídricos para auxiliar a
execução da política estadual e ações correspondentes. As receitas do Fundo Estadual dos
Recursos Hídricos terão origem das cobranças pelo uso da água, cobrança por infrações, dos
Estados e municípios por disposição legal, transferência da União ou de outros países
destinadas a planos e programas na área, exploração hidroenergética, doações, e outras
receitas destinadas aos recursos hídricos.
O Instituto de Meio Ambiente Pantanal - IMAP é a instituição de caráter operacional
da gestão ambiental e dos recursos hídricos no MS e possui o respaldo do Centro de Controle
Ambiental (Laboratórios) que operacionaliza o monitoramento da qualidade das águas
superficiais no Mato Grosso do Sul.
Segundo a Lei 9.433 de 8 de janeiro de 1997 (BRASIL, 1997), o monitoramento
ambiental é um dos instrumentos da Política Nacional dos Recursos Hídricos. Este
monitoramento é quem fornecerá informações sobre a qualidade dos recursos hídricos e dará
suporte à tomada de decisão para um melhor gerenciamento da qualidade e quantidade dos
recursos hídricos nacionais.
A Política Estadual dos Recursos Hídricos do MS responsabiliza a SEMA pelo
desenvolvimento, atualização e manutenção do Sistema de Informações dos Recursos
Hídricos, exigindo publicações bianuais de relatórios sobre a qualidade e quantidade dos
recursos hídricos do estado. Os dados terão acesso garantido ao público e serão incorporados
no Sistema Nacional de Informações dos Recursos Hídricos.
26
TUCCI et al (2000) citam que para o planejamento adequado é fundamental a coleta
de dados hídricos. No Brasil a coleta está centralizada em órgãos federais e englobam
territórios muito extensos. As pequenas bacias que são importantíssimas para o gerenciamento
de demandas para abastecimento humano, irrigação e conservação, no entanto geralmente não
são contempladas com programas de monitoramentos, o que pode gerar conflitos a respeito
dos múltiplos usos (TUCCI et al, 2000).
O Plano Nacional de Recursos Hídricos revela que o MS possui 117 estações
pluviométrica; 2 evaporimétrica; 1 fluviométrica; 60 fluviométrica com medição de descarga;
11 sedimentométrica; 43 de qualidade de água; 22 pluviógrafo; 13 fluviógrafo e 18
telemétrica (sensores automáticos). Atualmente, apenas nove unidades da Federação possuem
sistemas de monitoramento da qualidade da água considerados ótimos ou muito bons
incluindo MS. E segundo a ANA o MS possui 75 redes de monitoramento da qualidade da
água, sendo o órgão responsável o IMAP, com 20 parâmetros analisados 3 vezes ao ano
(MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE, 2006).
O estudo de PEREIRA et al (2004) mostram que há 12 estações fluviométricas na
bacia do rio Miranda cadastradas, no Inventário das estações fluviométricas do
DNAEE/MME, todas possuem observação de nível d’água, 7 apresentam medidas de
descarga líquida, 3 apresentam medidas de qualidade da água e 2 são telemétricas e não
existem medições de descargas sólidas.
A avaliação da qualidade das águas do Pantanal é feita desde 1992 devido à iniciativa
Rede Básica de Monitoramento da Qualidade das Águas dos Rios da Bacia do Alto Paraguai
que hoje é operacionalizada pelo Centro de Controle Ambiental/IMAP e conta com 74 pontos
de amostragem distribuídos nas seis sub-bacias do Alto Paraguai. Esse monitoramento
objetiva avaliar a evolução da qualidade da água da bacia hidrográfica ao longo do tempo;
realizar o enquadramento dos corpos d’água e subsidiar estudos e programas de recuperação e
preservação local (PEREIRA et al, 2004).
O artigo 3º da Política Nacional de Recursos Hídricos prevê a gestão integrada das
águas e do uso do solo. O município de Bonito possui legislação que dispõe sobre o uso,
ocupação e parcelamento do solo e dá providências, a lei nº. 947 de 17 de dezembro de 2002,
27
uma ferramenta facilitadora do complexo planejamento da gestão dos recursos hídricos da
microbacia do córrego Saladeiro.
“[...]Art. 5º Ficam criadas as Áreas de Uso e Ocupação do Solo, subdivididas e
definidas pela área urbana proposta, da seguinte forma:
I – áreas de Proteção Ambiental: destinadas à preservação, conservação e
manutenção da drenagem natural e da estabilidade geotécnica de nascentes e corpos
d’água, compreendendo os rios Bonito, Restinga e Marambaia, afluentes do
Formoso e suas margens, bem como o Banhado, que apresentam os ecossistemas
parcialmente modificados, com dificuldades de regeneração natural pela supressão
ou modificação de alguns de seus componentes, em razão de ações antrópicas,
assentamentos urbanos e abertura de acessos, sendo seu uso compatível com as
atividades de lazer coletivo e atividades de interesse turístico, tais como parques,
praças, atividades de cultura e esporte, bem como instituições ligadas ao ensino e
pesquisa ambientais, cujos parâmetros quanto ao uso e ocupação devem ser
determinados com vista à manutenção das características naturais do local;[...]”
(Lei nº. 947 de 17 de dezembro de 2002).
A lei de uso e ocupação do solo de Bonito, lei nº. 947/2002, prevê que devem ser
destinados para infiltração 50% da área de cada empreendimento de todos os usos, em todas
as Áreas de Uso e Ocupação. Essa é uma ferramenta que garante a recarga do lençol freático e
consequentemente dos corpos hídricos sendo muito importante para um município em que a
captação de água para abastecimento público é feito através de poços.
SILVA e PORTO (2003) citam que o planejamento territorial e o uso e ocupação do
solo é uma esfera de atuação do município e não do setor de recursos hídricos, o que mostra
que é essencial a integração dessas duas esferas do poder para controle do processo de
ocupação e uso do solo. Observam também que a gestão integrada leva em consideração
perspectivas de usos dos recursos hídricos em longo prazo e equilíbrio entre aumento da
capacidade e gerenciamento da demanda das águas. Assim como o controle da poluição na
fonte é um dos elementos desse tipo de gestão (SILVA e PORTO, 2003).
Grandes metrópoles como São Paulo apresenta problemas com a exclusão da
população de baixa renda para a periferia e conseqüente expansão desordenada, assim falta
infra-estrutura urbana gerando problemas nas áreas de proteção de mananciais e várzeas. Os
centros urbanos, onde a infra-estrutura está consolidada, se esvaziam e as periferias enchem-
se aguardando a expansão das redes de água, esgoto e coleta de resíduos sólidos (SILVA e
PORTO, 2003).
28
Cidades pequenas como a de Bonito devem observar esses históricos e organizar o uso
e ocupação do solo a fim de prevenir problemas com perdas de mananciais por contaminação
ou falta de recarga devido à impermeabilização do terreno, aumento do custo do tratamento de
água para abastecimento público, perdas de infra-estrutura consolidada e enchentes.
Manter o equilíbrio entre o desenvolvimento sócio-econômico e a preservação da
natureza é o objetivo da gestão de recursos hídricos, já que uma das maiores fontes de renda
do município é o turismo. É necessário um plano de monitoramento devido à dinâmica da
modificação do uso do solo na bacia do rio Saladeiro.
Segundo TUCCI et al (2000) o Brasil necessita tratar seus efluentes, proteger seus
mananciais, aumentar disponibilidade hídrica em regiões críticas, controlar adequadamente as
enchentes urbanas, além de conservar o solo na zona rural, para alcançar suas metas
sustentáveis.
Informações a respeito dos recursos hídricos locais são necessárias para que se tomem
decisões bem sucedidas para o gerenciamento dos mesmos (BANCO MUNDIAL, 1998). A
Política Nacional de Recursos Hídricos foi criada e o Plano Nacional de Recursos Hídricos
traçado, portanto o presente momento é de busca de ferramentas e metodologias para
implementar instrumentos da 9.433/97. Aproveitamos os dados publicados pela SEMA/MS
sobre a qualidade da água da microbacia do córrego Saladeiro, para criar uma ferramenta
facilitadora de gerenciamento desses recursos hídricos, a fim de monitorar mudanças de
qualidade e auxiliar no processo de tomadas de decisões.
3.4 ÍNDICES DE QUALIDADE DE ÁGUA
O índice de qualidade de água (IQA) é um instrumento facilitador da transmissão
pública de informações a respeito da qualidade dos recursos hídricos, além de mostrar
possíveis tendências temporais dessa qualidade, e permitir comparar diversos cursos d’água
(PORTO et al, 1991). Além disso, podem-se utilizar os IQAs para verificar obediência a
legislação, alocação de fundos, prioridades de usos, comparação de condições ambientais em
diferentes locais, avaliar degradação ou melhora na qualidade do corpo hídrico. Os mesmos
29
proporcionam agregar, resumir informações contidas em diversos parâmetros facilitando a
interpretação.
Esses estão associados ao uso que se deseja de um corpo d’água e podem ser
elaborados a partir da opinião de especialistas, utilizando-se índices biológicos ou através de
métodos estatísticos. IQA de Prati, Horton, Sueco, NSF, Bascarán, Smith, Harkins, de
Poluição Potencial, de Poluição do Rio, são alguns índices de qualidade de água utilizados no
mundo e, geralmente, suas escalas de variação estão entre zero e 100, podendo crescer ou
decrescer com a poluição da água (PIMENTEL, 2003b).
O Índice de Qualidade da Água modificado pela CETESB (IQA) é muito utilizado no
Brasil com o objetivo de avaliar o curso d’água para fins de produção de água potável, ou
seja, para abastecimento urbano e seu cálculo é feito conforme a equação (eq. 1):
∏
=
=
n
i
wi
i
qIQA
1
, sendo que
1=
∑
=
n
i
i
w
(1)
Em que qi é a “qualidade do i-ésimo parâmetro, um número entre 0 e 100, obtido da
respectiva curva média de variação qualidade em função de sua concentração ou medida”; wi
equivale ao peso correspondente do i-ésimo parâmetro, um número entre 0 e 100, atribuído
em função da sua importância para a conformação global da qualidade; e n é o número de
parâmetros que entram no cálculo do IQA.
Os parâmetros de qualidade considerados pela CETESB no cálculo do IQA são
temperatura; OD; DBO; pH; número mais provável de coliformes; nitrogênio total; fosfato
total; turbidez e sólidos totais. Curvas médias de variação de qualidade das águas, parâmetro
versus peso, foram desenvolvidas por 142 especialistas da National Science Foundation para o
cálculo do IQA (fig. 3).
A classificação da qualidade da água (nota) é feita de forma que o resultado do IQA
entre 0 e 9 indica que a mesma é imprópria (péssima), de 20 a 36 imprópria para tratamento
convencional (ruim), de 37 a 51 aceitável, 52 a 79 boa e de 80 a 100 ótima (fig. 4).
30
Figura 3 - Curvas Médias de Variação de Qualidade das Águas
Fonte: MATO GROSSO DO SUL (2004).
Figura 4 – Padronização das cores representativas/IQA
Fonte: SEMAD (2005)
Conforme o Plano Nacional de Recursos Hídricos o Índice de Qualidade das Águas
(IQA) é o principal indicador utilizado no país. A Companhia de Tecnologia de Saneamento
31
Ambiental (CETESB) de São Paulo utiliza, desde 1975, uma versão do IQA adaptada da
versão original do National Sanitation Foundation, dos Estados Unidos. Após quase trinta
anos outros Estados brasileiros adotaram esse índice para indicar a condição de seus corpos
d’água (Amapá, Bahia, Espírito Santo, Goiás, Mato Grosso, Mato Grosso do Sul, Minas
Gerais, Paraná, Pernambuco, Rio Grande do Sul, São Paulo, além do Distrito Federal).
MATO GROSSO DO SUL (2005) realizou estudo na bacia do Alto Paraguai
utilizando o IQA adaptado pela CETESB. A aplicação do deste índice no córrego Bonito (fig.
5) para avaliar a variação espacial longitudinal de sua qualidade confirma o impacto da ação
antrópica na qualidade da água observado no ponto BO2010, situado na área urbana da cidade
de Bonito. Observando que BO2014 localiza-se na nascente do córrego Bonito; BO2010 no
córrego Bonito a montante do córrego Restinga; BO2008 no córrego Bonito a montante do
córrego Saladeiro; e BO2000 na foz do córrego Bonito com o rio Formoso.
Figura 5 – Variação espacial longitudinal da qualidade da água do córrego Bonito, baseado
no IQA médio, 1996-2004.
Fonte: MATO GROSSO DO SUL (2005)
O mesmo estudo de MATO GROSSO DO SUL (2005) analisou a variação espacial
longitudinal e temporal média do córrego Bonito ao longo de seu percurso (fig. 6) e
confirmou a alta variabilidade da qualidade da água espaço temporal. Verifica-se a piora da
qualidade em todos os pontos do córrego Bonito, reforçando a necessidade de monitoramento
freqüente para controlar a poluição evitando que também o córrego Formoso, conhecido
mundialmente por suas águas cristalinas, seja poluído, visto que o Bonito é afluente do
mesmo.
Média móvel
IQA
32
Figura 6 – Variação temporal e espacial longitudinal da qualidade da água do córrego
Bonito e a tendência da qualidade medida pela média móvel.
Fonte: MATO GROSSO DO SUL (2005)
Os córregos Restinga e Saladeiro, os quais drenam o município de Bonito também,
foram incluídos no estudo de MATO GROSSO DO SUL (2005) (RE2000 ponto de
amostragem na foz do córrego Restinga com o córrego Bonito e SA2000 na foz do córrego
Saladeiro com o córrego Bonito). A análise mostrou variabilidade de sua qualidade das águas
e alguns meses de valores muito baixos do IQA (fig. 7), principalmente o Restinga, que
recebe lançamentos clandestinos de água residuárias na área urbana do município de Bonito.
O córrego Saladeiro apresentou piora a partir do final de 2001.
Média móvel
IQA
Média móvel
IQA
Média móvel
IQA
Média móvel
IQA
33
Figura 7 – Variação espacial longitudinal da qualidade da água dos córregos Saladeiro e
Restinga e a tendência da qualidade medida pela média móvel.
Fonte: MATO GROSSO DO SUL (2005)
Esse índice foi desenvolvido pela CETESB para avaliar a qualidade das águas,
visando o abastecimento público como sua principal utilização e considerando aspectos
relativos ao tratamento dessas águas. Os parâmetros de qualidade das águas que compõem o
cálculo do IQA refletem, sobretudo, a contaminação dos corpos hídricos relacionada ao
lançamento de esgotos domésticos (MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE, 2006).
Desta maneira, a avaliação da qualidade da água utilizando-se do IQA adaptado pela
CETESB apresenta limitações como considerar apenas sua utilização para o abastecimento
público. Além disso, o IQA não analisa certos parâmetros importantes para o abastecimento
público, tais como os compostos orgânicos com potencial mutagênico, as substâncias que
afetam as propriedades organolépticas da água, o potencial de formação de trihalometanos e a
presença de parasitas patogênicos (MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE, 2006).
Média móvel
IQA
Média móvel
IQA
34
Outro índice muito utilizado é o Índice de Qualidade da Água de Smith (IS) (eq. 2)
que é composto de dois ou mais Sub-Índices, em escala decrescente, diferentemente do
produto ponderado do IQA adaptado pela CETESB.
},...,,min{
21 n
IIIIS = (2)
Onde IS é o valor do Índice de Smith; min equivale ao menor valor entre os sub-
índices encontrados e Ii são os valores dos sub-índices do IS.
O IQA Smith encontra o parâmetro que apresentar a pior qualidade, a pior situação.
Sendo sua classificação de 79 a 100 qualidade ótima; de 51 a 79 qualidade boa; 36 a 51
qualidade regular; de 19 a 36 qualidade ruim 19 e menor que 19 qualidade péssima.
O Índice de Prati é baseado nos sistemas de classificação de águas superficiais de
diversos países, apresentando uma escala de 0 a 14, da melhor para a pior qualidade. O índice
pode ser calculado pela equação 3:
∑
=
=
n
i
iPRATI
I
n
IQA
1
1
(3)
Sendo IQA
PRATI
= Índice de PRATI; n = número de parâmetros e I
i
= sub-índice do i
ésimo
parâmetro. Os sub-índices são calculados conforme as equações da tabela 1 e classificados
segundo a tabela 2:
Tabela 1 – Equações para cálculo dos sub-índices do Índice de PRATI.
Parâmetro Equações dos sub-índice PRATI
Oxigênio Dissolvido I
i
= - 0,08x + 8
pH I
i
= x
2
– 14x + 49 (para 7 < x < 9)
DBO I
i
= 0,666667x
Nitrogênio amoniacal I
i
= 2
[2,1 log (10
x
)]
Nitrogênio Nitrato I
i
= 2
[2,1 log (0,25
x
)]
Demanda Química de Oxigênio I
i
= 0,1x
x = concentração do parâmetro
.
35
Tabela 2 – Classificação para o Índice de PRATI.
Parâmetros Excelent Aceitável Levemente poluído Poluído Muito Poluído
Índice de Qualidade 1 2 4 8 > 8
Oxigênio Dissolvido (% sat.) 88 - 112 75 - 125 50 - 150 20 - 200 < 20 a > 200
pH 6,5 - 8 6 – 8,4 5 - 9 3,9 – 10,1 < 3,9 a > 10,1
DBO (mg de O
2
.L
-
1
) 1,5 3 6 12 > 12
Nitrogênio Amoniacal (mg de NH
3
.L
-
1
) 0,1 0,3 0,9 2,7 > 2,7
Nitrogênio Nitrato (mg de NO
3
-
.L
-
1
) 4 12 36 108 > 108
DQO (mg de O
2
.L
-
1
) 10 20 40 80 > 80
DIAS et al (2004) avaliaram a qualidade da água do rio Formoso no Balneário
Municipal, na Ilha do Padre e na foz utilizando comparação entre IQA
PRATI
e IQA
CETESB
.
Enquanto o IQA
CETESB
classificou a água como ótima e boa, o IQA
PRATI
resultou em aceitável.
Os autores chegaram a conclusão da necessidade de se utilizar mais de um índice na avaliação
da qualidade de corpos hídricos para evidenciar a poluição média existente.
A aplicação de muitos desses índices pode ser dificultada devido aos parâmetros
exigidos em seus cálculos, além de terem sido elaborados às condições do hemisfério norte.
Os índices construídos através de métodos estatísticos são mais flexíveis, proporcionando a
adequação dos parâmetros existentes ao mesmo.
Nas últimas décadas o Chile tem um crescente interesse pelo monitoramento de suas
águas devido ao aparecimento de problemas ambientais causados pelo crescimento
econômico desordenado e uso excessivo da água afetando sua qualidade e disponibilidade
(DEBELS et al, 2005). DEBELS et al (2005) avaliaram a qualidade da água da bacia do rio
Chillán, que é utilizado para abastecimento urbano, recebe efluentes sem prévio tratamento e
drena uma importante bacia agrícola, onde consideráveis quantidades de suas águas são
retiradas para a irrigação.
Foram amostrados oito pontos no rio Chillán e 10 pontos em seus tributários. Os
dados coletados durante o intervalo de aproximadamente um ano (Janeiro-Novembro 2000)
foram submetidos à análise das componentes principais a fim de serem escolhidos parâmetros
para compor um índice de qualidade de água para a bacia do rio Chillán. A equação (eq. 4)
aplicada para o cálculo do índice foi:
36
∑
∑
=
=
∗
=
n
i
i
i
n
i
i
P
PC
WQI
1
1
(4)
Em que n representa o número do parâmetro; C
i
o valor do parâmetro i após a
normalização, e P
i
é o peso do parâmetro (um indicador de sua importância do uso da água
para a vida aquática/humana, fig. 8). Na equação a cima o WQI foi calculado através da soma
dos diferentes scores dos subíndices (DEBELS et al, 2005).
Figura 8 – Variáveiss usadas no cálculo do WQI, scores de normalização e relativos pesos.
Fonte: DEBELS et al, (2005).
Valores de WQI entre 100 e 80% foram considerados como tendo qualidade muito
boa e seguindo o intervalo de 20% classificou-se como razoavelmente boa; deteriorada; ruim
e muito ruim (DEBELS et al, 2005). A maioria dos pontos mostrou WQI a cima de 80% e os
poucos (três do total de 17) que apresentaram valores abaixo deste sofrem influência de
descargas de efluentes municipais.
Segundo TOLEDO & NICOLELLA (2002) a avaliação da qualidade da água em
microbacias sob diferentes usos pode ser feita pelo uso de técnicas estatísticas multivariadas.
Cada corpo hídrico possui características próprias, o que torna difícil estabelecer um único
índice geral que explique a qualidade de qualquer sistema hídrico.
“Varias técnicas para elaboração de índice de qualidade de água têm sido usadas,
sendo a mais empregada àquela desenvolvida pela National Sanitation Foundation
Institution e usada em países como EUA, Brasil, Inglaterra (OLIVEIRA, 1993;
OREA, 1998 apud TOLEDO, 2002). Outros índices foram desenvolvidos baseados
Peso
Relativo
Fator de normalização
OD (mg L
-
1
)
DBO
5
(mg L
-1
)
Amônia (mgN L
-1
)
Nitratos (mgNO
3
L
-1
)
Nitritos (mgNO2 L
-1
)
Ortofosfato (mgP L
-1
)
Temperatura (ºC)
pH
Condutividade (µScm
-1
)
DQO (mgN L
-1
)
Variável
37
em características físico-químicas da água, como o de Liebmann, Harkins; além de
índices baseados em características biológicas, comumente associados ao estado
trófico dos rios. Todos estes índices contemplam um grau de subjetividade, pois
dependem da escolha das variáveis que constituirão os indicadores principais das
alterações da qualidade de água. Índices baseados em técnicas estatísticas
favorecem a determinação dos indicadores mais característicos do corpo de água
em estudo, embora não permitam generalizações para todos os corpos de água, já
que cada sistema hídrico, em princípio, possui sua característica peculiar (HAASE
et al., 1989 apud TOLEDO, 2002)” (TOLEDO & NICOLELLA, 2002).
A análise fatorial, método da análise das componentes principais, demonstra os
parâmetros que têm maior influência na variação da qualidade da água, reduzindo a
quantidade de dados originais, facilitando a interpretação dos mesmos de uma maneira global.
O fator poder ser representado posteriormente pelo escore fatorial, uma medida criada para
cada observação sobre cada fator extraído na análise fatorial. Essa medida composta utiliza os
pesos fatoriais em conjunção com os valores da variável original, resultando no escore de
cada observação (HAIR, 2005). Esta metodologia está sendo utilizada em diversos lugares do
mundo para auxiliar na gestão dos recursos hídricos.
TOLEDO & NICOLELLA (2002) aplicaram a análise fatorial em uma amostra de
dados coletada entre os anos de 1995 e 1996, para criar um índice de qualidade de água para a
microbacia do ribeirão Jardim no município de Guairá, SP. Os resultados demonstraram uma
diferença entre os índices nos pontos de amostragem antes e depois do município de Guairá.
Dentre os dez parâmetros analisados oxigênio dissolvido, fósforo, amônia e condutividade
foram os que mais contribuíram para a construção do índice. E o primeiro fator, que explicou
47% da variância total dos dados, foi escolhido para a construção do índice de qualidade de
água da bacia.
As variáveis medidas no estudo de TOLEDO & NICOLELLA (2002) foram fósforo
total, amônia, nitrato, turbidez, sólidos totais em suspensão, fósforo dissolvido, oxigênio
dissolvido, pH, condutividade elétrica, clorofila. O índice de qualidade de água, sendo Z as
variáveis padronizadas descritas respectivamente anteriormente, é representado pela equação
(eq. 5):
(5)
10987
654321
057,0081,0031,0322,0
077,0157,0169,0181,0166,0152,0
ZZZZ
ZZZZZZFIQA
+++−
−
−
+
+
+
+
=
=
38
Um índice de qualidade da água tem grande utilidade para ações de planejamento,
estabelecimento de medidas corretivas que possam recuperar a qualidade do curso d’água
(PORTO el tal, 1991). Entretanto, não substitui a análise dos parâmetros individualmente em
estudos mais detalhados.
Segundo PORTO et al (1991), o índice de qualidade d`água pode ser estabelecido
escolhendo-se, inicialmente, o uso do corpo d’água a ser representado, então os parâmetros
que afetam a utilização estabelecida são escolhidos, depois relaciona-se a intensidade do
parâmetro com a qualidade da água e finalmente uma ordem de importância entre os
parâmetros através de um sistema de pesos é considerada.
Os diversos indicadores recentemente utilizados para avaliar as condições da água, sua
disponibilidade e papel no desenvolvimento mostram a necessidade de mudança nas formas
de planejar e gerenciar os corpos d’água, caso contrário haverá enorme pressão sobre o futuro
da humanidade e todo o planeta (DUARTE NETO, 2005).
3.5 ANÁLISE FATORIAL
A técnica de análise fatorial é uma das técnicas de análise multivariada, permite que
um grande número de variáveis correlacionadas entre si sejam agrupadas em fatores não
correlacionados, ou seja, condensar a informação contida nas diversas variáveis originais em
um pequeno grupo de novas dimensões ou fatores com o mínimo de perda de informação
(HAIR et al, 2005).
A análise das componentes principais, uma das técnicas de ordenação dentro da
análise multivariada, foi desenvolvida por K. Pearson em 1901 e por H. Hotelling,
independentemente, em 1933, sendo um dos métodos mais utilizados até os dias atuais (BINI,
2004).
A análise fatorial é uma técnica estatística na qual as variáveis estudadas não são
divididas em dependentes e independentes, pois é uma técnica de interdependência em que as
variáveis são analisadas como um único conjunto (HAIR, 2005).
39
Os fatores, vetores ou componentes principais são obtidos utilizando-se do método das
componentes principais.
“A análise de componentes principais consiste essencialmente em reescrever as
coordenadas das amostras em outro sistema de eixo mais conveniente para a análise
dos dados. Em outras palavras, as n-variáveis originais geram, através de suas
combinações lineares, n-componentes principais, cuja principal característica, além
da ortogonalidade, é que são obtidos em ordem decrescente de máxima variância,
ou seja, a componente principal 1 detém mais informação estatística que a
componente principal 2, que por sua vez tem mais informação estatística que a
componente principal 3 e assim por diante” (MOITA & MOITA, 1998).
A primeira componente principal detém a parte comum mais importante dentre as
variáveis, é o fator que melhor resume a relação linear exibido pelos dados originais, a
segunda componente é independente da primeira e contém a variância residual que não foi
incluída no primeiro fator, assim sucessivamente acontece com os demais eixos
(RODRIGUES & RODRIGUEZ, 2003).
Duas componentes principais explicaram a maior parte da variabilidade dos dados no
estudo de PETERSON et al (2001) que submeteu a análise estatística multivariada as series
temporais (1993 a 1995) de concentração de nutrientes e outros parâmetros de qualidade de
água coletados ao longo do rio Elbe na Alemanha. A análise fatorial resultou em duas
componentes fatoriais para explicar 59% da variabilidade dos dados, sendo a primeira
relacionada com o meio biológico (39%) e a segunda com a vazão (20%)
A pesquisa de HAASE et al (2003) determinaram três componentes principais que
resumiram os dados com 27,2; 18,8 e 16,6% da variância total e através dessas foram
originadas três IQAs. O primeiro evidenciou a influência marinha por ter as variáveis pH,
condutividade e cloretos como de maior influência. O segundo fator apresentou alta
variabilidade dos escores em torno da média evidenciando apenas aspectos temporais, e
expressou a forte associação inversa que ocorre entre temperatura e OD. O terceiro fator
destacou as variáveis nitrogênio amoniacal e fosfato total, assim foi considerado como o mais
relevante para a identificação de áreas poluídas nesse estudo.
40
PIMENTEL (2003a) utilizou o método da análise de componentes principais para
reduzir seus dados originais, as medidas dos parâmetros pH, cloreto, condutividade, OD,
temperatura e DBO, do rio Ipojuca, localizado no estado do Pernambuco. A primeira
componente principal (PC1) explicou 44,5% das informações e a segunda (PC2) 28,5%. Em
PC1 pH, cloreto, condutividade, OD possuem pesos positivos e temperatura e DBO possuem
pesos negativos. E a única variável com peso negativo em PC2 foi OD refletindo o contraste
entre OD e DBO.
Os fatores correlacionam-se com as variáveis originais e essa relação é representada
por cargas fatorias. E as cargas fatoriais ao quadrado resultam qual percentual de variância em
uma variável original é explicada por um fator (HAIR, 2005).
LAUREANO & NÁVAR (2002) analisaram concentração de metais pesados (Al, Sb,
Ba, B, Cd, Cu, Cr, Sn, Fe, Li, Mg, Mn, Ni, Ag e Zn) e parâmetros físicos-químicos
(alcalinidade, cloreto, sulfato, dureza total, fosfato, nitrato, OD, pH, sólidos dissolvidos,
sólidos suspensos, sólidos totais, cor, condutividade e turbidez), além da vazão do rio San
Juan localizado na divisa do México com os Estados Unidos que é essencial para o
desenvolvimento do nordeste mexicano e sua qualidade está sendo rapidamente degradada
devido à poluição agrícola, urbana e industrial. A bacia hidrográfica do rio San Juan é
considerada a terceira mais poluída do país.
Após a análise das componentes principais observou-se a separação dos pontos de
amostragem em dois grupos, os que apresentaram maiores cargas fatoriais em F1 representam
fontes pontuais de poluição e as maiores cargas fatoriais em F2 relacionam-se com os locais
onde existem fontes não pontuais de poluição (LAUREANO & NÁVAR, 2002).
LAUREANO & NÁVAR (2002) aplicaram também a análise das componentes principais
para a análise temporal do fluxo de massa dos metais pesados e o resultado foi a divisão das
amostras entre os períodos de seca e cheia.
Os fatores principais, também chamados de variável estatística, representam
combinações lineares das variáveis originais, resumindo ou explicando as variáveis originais.
E o índice de qualidade de água pode ser o fator principal que explica a maior variância dos
dados ou os primeiros fatores principais que expliquem as maiores variâncias (HAIR, 2005).
41
RODRIGUES & RODRIGUEZ (2003), testaram o uso da análise fatorial na criação
de um índice de qualidade para representar o grau de poluição de metais pesados no
sedimento da bacia do rio Caí, Rio Grande do Sul. As variáveis iniciais foram substituídas por
três componentes principais, que preservaram a maior quantidade de informações contidas nas
variáveis originais, aproximadamente 67% da variância total. O índice encontrado possui
média zero e variância um, sendo esperado que 99% dos valores calculados fiquem entre –3 e
+3. Valores extremos demonstram qualidade ruim.
Em RODRIGUES & RODRIGUEZ (2003) os fatores (componentes principais) foram
associados a fontes de poluição por metais pesados, sendo que o primeiro fator indica a
contribuição natural de rochas basálticas e o segundo indica a contribuição das indústrias
metalúrgica, de galvanoplastia e têxtil, além de compostos de cobre utilizados na viticultura e
o terceiro a poluição por curtumes.
A utilização da análise fatorial para a construção de índices é flexível na escolha dos
parâmetros e possibilita adequação de dados existentes, ou seja, há a possibilidade do mesmo
ser composto por qualquer parâmetro de qualidade de água.
HAASE et al (2003) selecionaram apenas variáveis temperatura, OD, pH,
condutividade, cloreto, DBO, fósforo total e nitrogênio amoniacal, pois eram os parâmetros
que possuíam um número mínimo de dados perdidos em sua pesquisa. Estudaram a qualidade
das águas superficiais do litoral norte e médio do Rio Grande do Sul e construíram índices de
qualidade da água com o objetivo de subsidiar decisões e ações de gerenciamento ambiental,
auxiliando comitês de bacia a enquadrar os corpos hídricos e definir planos de bacia.
Os usos das águas superficiais do litoral norte e médio do Rio Grande do Sul são
irrigação, balneabilidade, abastecimento público e, principalmente, nas proximidades das
áreas urbanas, diluição de esgotos domésticos e industriais. Os resultados foram descritos
graficamente com categorização cromática dos índices, classificando os locais de coleta e
facilitando a interpretação do público.
A análise fatorial também pode auxiliar na otimização do plano do monitoramento
como a questão de redução na freqüência de amostragem nas estações de coleta que foi
analisada nos estudos de PIMENTEL (2003a) e os resultados obtidos com a análise de dados
42
coletados mensalmente e bimestralmente foram muito semelhantes, o que mostra a
possibilidade da implementação da política de amostragem reduzida em futuros
monitoramentos. No entanto é necessário observar questões logísticas e outros parâmetros de
interesse ambiental que não possam ser excluídos.
O uso da técnica da análise fatorial no auxílio da gestão dos recursos hídricos pode ser
observada em vários outros trabalhos como os de TOLEDO et al (2002), OUARDA et al
(2004), BRITO et al (2006), e BOYACIOGLU (2006).
TOLEDO et al (2002) avaliaram o possível impacto da cultura do arroz irrigado sobre
a qualidade das águas do Rio Camboriú (Camboriú/SC), única fonte de abastecimento de água
do município, através do estabelecimento de um índice de qualidade de água (IQA) por
análise multivariada. O monitoramento foi realizado de agosto de 1999 a março de 2001 e as
variáveis medidas foram oxigênio dissolvido, condutividade elétrica, nitrato, amônia, nitrito,
ferro total, fósforo total e dissolvido, turbidez, pH, coliformes fecais e totais, dureza,
alcalinidade, cálcio, magnésio e temperatura.
O cálculo do IQA foi mais influenciado por nitrito, turbidez, fósforo dissolvido e
nitrato, respectivamente. O índice mostrou uma degradação da qualidade da água no sentido
cabeceira-foz, e a diferença dentre os valores da região de lavoura e foz não foram
significativos levando a conclusão de que o impacto a cultura de arroz não é maior do que a
soma das outras atividades que também influenciam na qualidade da água da bacia estudada
por TOLEDO et al (2002).
OUARDA et al (2004) estudaram a bacia hidrográfica do rio Richibucto. 36 pontos da
bacia foram analisados, incluindo seu estuário, durante o período de 1996 a 2001, sendo
amostrados de 1 a 26 vezes na época que suas águas não estão congeladas. Através da análise
da condutividade específica 15 estações foram classificadas como de água doce e o restante
como de água salina. Todas os pontos de amostragem apresentaram OD acima do padrão
nacional estabelecido, 5,5 mg/L.
A primeira análise fatorial dos dados de todas as estações mostrarou altas cargas
fatoriais em F1 para vazão e condutividade específica. Esse resultado levou a decisão de
dividir os dados em dois subgrupos, água doce e água salina. Apenas oito parâmetros
43
(carbono total, pH, nitrogênio total, condutividade, OD, nitrato, fósforo total e vazão diária)
foram analisados no subgrupo água doce devido as falhas nos dados, pois a análise fatorial
exige uma matriz de dados completa (OUARDA et al, 2004).
A primeira componente principal (PC1) para água doce associou-se com carbono total
e pH e a segunda componente (PC2) com nitrato e fósforo. A análise para a água estuariana
resultou em fósforo, nitrito e nitrato altamente correlacionado com PC1 e o OD mostrou uma
carga positiva relativamente alta para a mesma componente. PC2 pode relatar a interface água
doce/água salina devido a alta carga (0,9) da condutividade específica (OUARDA et al,
2004).
O trabalho de OUARDA et al (2004) mostrou que a alta concentração de nutrientes e a
salinidade da água variam com o fluxo e com o curso sendo importantes fatores que
determinam a variação da qualidade da água do rio Richibucto. Isto determina que os
parâmetros de qualidade de água que explicaram a maior variância pela análise de
componentes principais precisam ser monitorados com mais atenção, pois são elementos
chave para entender a variabilidade da qualidade da bacia hidrográfica do rio Richibucto.
A análise de cluster aplicada mostrou que a altas concentrações de fósforo e nitrato são
encontradas nas áreas onde se encontram a vegetação de turfa, tributários que recebem
efluentes de tratamentos municipais e zonas lênticas. Águas margeadas por áreas de turfa
também mostraram acidez (OUARDA et al, 2004).
BRITO et al (2006) utilizaram a análise multivariada para classificar os rios da Bacia
do rio Salitre (norte da Bahia) conforme suas características após identificar as variáveis de
maior influência para a qualidade da água. O principal uso do solo da bacia é a agricultura e
conseqüente uso da água para irrigação. Foram avaliados rio/riachos (ambiente lótico) e
barragens/açudes (ambiente lêntico).
O ambiente lêntico apresentou três componentes relacionados a salinidade (Na, SDT,
Ca, Cl, CE), alcalinidade (SO
4
, Mg, DT – dureza total, HCO
3
, T para época chuvosa e HCO
3
,
T para época seca), e nutricional (OD, relação adsorção de sódio, Fe em época de chuva e K
na seca) explicando aproximadamente 80% da variância total (BRITO et al, 2006) .
44
O ambiente lótico também apresentou três componentes com aproximadamente a
mesma porcentagem de variância. No período da chuva a primeira componente relaciona com
a salinidade (Cl, Na, SO
4
) e na seca as variáveis de maior influência foram DT e HCO
3
. A
segunda componente agregou HCO
3
, DT, Mg, CO
3
, Ca e Fe) com influência negativa e Na,
RAS (Relação de Adsorção de Sódio) e Cl em ambos os períodos, seca e chuva. A terceira
componente para o perído de chuvas é formada por T, pH e OD, sendo OD negativo e OD, T
e NH
4
para o período sem chuvas (BRITO et al, 2006).
A análise fatorial aplicada a bacia do rio Salitre por BRITO et al (2006) priorizaram as
variáveis relacionadas a salinidade, então foi concluído que as ações da gestão na bacia devem
ser direcionadas a redução da concentração de íons de sais, aumentando a disponibilidade da
água na região.
Na bacia do rio Buyuk Menderes, Turquia, após estudo aplicando a análise fatorial
observou-se que a qualidade da água dos corpos hídricos sofrem influencia da agricultura na
época do baixo fluxo (verão) e da urbanização na época do alto fluxo (inverno)
(BOYACIOGLU, 2006).
A análise no período do baixo fluxo resultou em três fatores principais explicando
85,88% da variância dos dados. Sendo o primeiro caracterizando a influencia da agricultura
devido à alta correlação com Mg
+2
, Ca
+2
, SO
4
-2
. O período do alto fluxo teve relação positiva
com os efeitos da diluição da água superficial pela chuva, por outro lado o escoamento
superficial aumenta a concentração de poluentes diminuindo a qualidade desta água. Três
fatores explicaram 81,33% da variância na época da chuva, sendo F1 influenciado por K
+
,
Na
+
, sólidos dissolvidos totais e condutividade específica. BOYACIOGLU (2006) supôs que
este fator estava relacionado com a influência do uso do solo urbano.
O autor concluiu que o trabalho aplicando a análise fatorial na bacia do rio Buyuk
Menderes guiará a seleção de medidas preventivas no manejo adequado da água superficial da
bacia (BOYACIOGLU, 2006).
A análise fatorial pode ser incrementada com outras técnicas para melhorar seu uso na
gestão de bacias hidrográficas como foi feito por WARNER et al (2003) que utilizou também
a análise de cluster e análise discriminante.
45
WARNER et al (2003) estudaram quinze bacias hidrográficas de Porto Rico. Utilizou
a análise multivariada para prever a qualidade da água das bacias para condições não
monitoradas, devido limitações econômicas, baseando-se em suas características físicas.
Poucas bacias são monitoradas na ilha e seu monitoramento é orientado para determinação de
concentração de poluentes e suas possíveis fontes.
O sistema de informações geográficas (SIG) e o sensoriamento remoto foram as
ferramentas utilizadas por WARNER et al (2003) para descrever hidrologia, geologia,
geomorfologia, clima, vegetação, e cobertura vegetal. 15 constituintes químicos juntamente
com a temperatura foram utilizados como indicadores da qualidade da água. A análise fatorial
resultou em seis fatores que explicaram 77,2% da variância das 15 variáveis.
F1 foi influenciado por condutividade, alcalinidade, dureza, cálcio e magnésio, sendo
relacionado com a contribuição iônica para o fluxo. F2 mostrou associação com a situação de
urbanização devido à influência do cloreto, sódio e sulfeto. F3 representou a presença de
nutrientes já que as maiores cargas estavam ligadas a nitrogênio total, nitrato, nitrito e fósforo.
Apenas a sílica apareceu em F4 associada com o intemperismo geológico. F5 descreveu
condições de oxido redução na água porque incluiu pH e OD. Finalmente F6 incluiu a vazão
(WARNER et al, 2003).
As bacias hidrográficas foram agrupadas utilizando-se a análise de cluster, sendo
aplicada nos constituintes selecionados na análise fatorial. Cinco grupos de bacia foram
encontrados, bacia com florestas densas e formação geológica plutônicas; com longas
histórias de contaminação; presença de formação geológica calcária; florestas densas; e uma
bacia ficou sozinha devido a similaridade tanto com a bacia de floresta densa com formação
geológica plutônica quanto de formação calcária (WARNER et al, 2003). E através da análise
discriminante WARNER et al (2003) calcularam equações para os grupos de bacias, mas
somente três foram significantes.
46
4. METODOLOGIA
A técnica de aplicação da análise multivariada, método das componentes principais foi
escolhida para a análise da qualidade da água da bacia do córrego Saladeiro e conseqüente
formulação de um índice da qualidade de suas águas devido a sua constante aplicação em
vários locais do mundo obtendo-se bons resultados nos diversos estudos publicados, como
descrito anteriormente.
O método da análise das componentes principais possui a vantagem de não exigir
nenhuma suposição de distribuição estatística (MARTINS, 2001) (normal, log-normal, gama,
gumbell, weibull, etc), além da flexibilidade da utilização de parâmetros de qualidade da água
já utilizados no monitoramento local para a construção do índice e da mesma forma os
indicadores serão mais característicos da área em estudo.
Selecionou-se a bacia do córrego Saladeiro para o presente estudo porque a mesma
está localizada em um importante município do estado do MS, Bonito, que mostra um alto
potencial turístico e enorme diversidade biológica, além de ser considerado apoio para o
Pantanal do Nabileque e a porta de entrada para os países vizinhos Paraguai e Bolívia.
O córrego Bonito será o mais enfatizado, pois o mesmo apresenta grande parte de suas
margens urbanizadas e possui maior número de dados coletados. A qualidade das águas do
córrego Bonito sofre alterações significativas devido ao lançamento de esgotos domésticos e
águas residuárias de empreendimentos econômicos situados na área de drenagem (MATO
GROSSO DO SUL, 2005).
O córrego Bonito é um dos principais afluentes do rio Formoso, o qual faz parte da
sub-bacia do rio Miranda, que por sua vez é uma dos componentes da bacia do rio Paraguai.
Os usos do solo predominantes na microbacia do córrego Saladeiro são pecuária, urbanização,
lavoura de soja, mineração, recreação e prática do ecoturismo, além da existência de
vegetação nativa.
47
Os dados analisados foram retirados dos Relatórios de Qualidade das Águas
superficiais da Bacia do Alto Paraguai, publicados entre 1996 e 2004 pela Secretaria de Meio
Ambiente do Estado de Mato Grosso do Sul (SEMA), através do Projeto GEF Pantanal/Alto
Paraguai. A SEMA realizou coletas em quatro pontos no córrego Bonito, um no córrego
Restinga e um no córrego Saladeiro, sendo BO2014 na nascente do córrego Bonito; BO2010
no córrego Bonito a montante do córrego Restinga; BO2008 no córrego Bonito a montante do
córrego Saladeiro; BO2000 na foz do córrego Bonito com o rio Formoso; RE2000 na foz do
córrego Restinga com o córrego Bonito e SA2000 na foz do córrego Saladeiro com o córrego
Bonito (fig. 9).
Figura 9 – Pontos de amostragem na bacia do córrego Saladeiro, Bonito/MS.
Fonte: MATO GROSSO DO SUL (2003).
Os parâmetros de qualidade da água analisados no referido projeto foram temperatura
da água, temperatura do ar, pH, OD, DBO, coliformes fecais, nitrogênio total, fosfato total,
resíduo total, turbidez, condutividade específica, DQO, ortofosfato, nitrogênio amoniacal,
nitrato, nitrito, nitrogênio total Kjeldahl, resíduo fixo, resíduo volátil e sólidos dissolvidos
totais. O parâmetro temperatura do ar não foi incluído na análise por opção de serem inseridos
apenas parâmetros relacionados diretamente a água.
As amostragens da SEMA não tiveram regularidades quanto aos meses do ano em que
foram coletadas as amostras, pois houveram anos com coletas em apenas dois meses e outros
em dez meses. Entretanto, existiu regularidade quanto às estações de seca e cheia. Portanto foi
Sede do Município
Vilarejo
48
decidido em obter médias dos determinados períodos, para maior organização dos dados,
facilitando os cálculos e a interpretação.
Após a organização do banco de dados foi aplicada a estatística descritiva em todos os
parâmetros seguida da análise fatorial, técnica escolhida para analisar os dados com o objetivo
de reduzí-los e observar tendências espaço temporais. O estudo foi realizado no pacote
computacional SPSS 13.0 for Windows, o mesmo utilizado no estudo de FEPAM (2005).
O primeiro passo da análise fatorial é a construção da matriz de correlação de Pearson,
a qual possui o objetivo de eliminar o efeito das diferenças entre unidades de medidas das
variáveis originais (BINI, 2004). A partir da matriz de correlação podem ser observadas as
variáveis mais significativas na avaliação da qualidade da água, pois aquelas que possuem
maiores valores de coeficiente de correlação com o maior número de variáveis são as mais
expressivas na determinação do índice.
Por exemplo, no estudo realizado por HAASE et al (2003) a matriz de Pearson
mostrou dois grupos de variáveis bem correlacionadas, que sugerem influência marinha
(condutividade, cloretos e pH) e contribuição de despejos de natureza orgânica (fosfato e
amônia), possivelmente de origem urbana e agrícola.
O próximo passo da análise fatorial é a aplicação dos testes KMO (Kaiser-Meyer-
Olkin) e de esfericidade de Bartlett que mostram se os dados serão adequados a análise ou
não. A medida de adequância da amostra KMO é a estatística que indica a proporção de
variância das variáveis que é variância comum, ou seja, que podem ser explicadas pelos
fatores principais. Valores altos (maiores que 1,0) geralmente indicam que a análise fatorial
pode ser aplicável aos dados, no entanto se forem menores que 0,5 a análise não será
aplicável.
O teste estatístico de esfericidade de Bartlett indica se a matriz de correlação é uma
matriz identidade, em caso positivo mostra que suas variáveis são desassociadas, ou seja, não
apresentam qualquer relação e a análise fatorial não pode ser aplicada. O nível de
significância dá o resultado do teste, sendo que valores muito pequenos (menores que 0,05)
indicam relações significantes entre as variáveis e valores maiores que 0,10 mostram que a
relação entre as variáveis é insignificante (SPSS Inc., 2004).
49
Os testes de Bartlett e KMO aparecem juntos, em uma mesma tabela, no output do
programa estatístico SPSS 13.0 for Windows.
E em seguida são obtidos os autovetores e autovalores da matriz de correlação. BINI
(2004) explica que os autovetores fornecem coeficientes para serem utilizados na construção
de equações lineares dos dados originais, e tais combinações lineares são chamadas de
componentes principais. O autovalor indica a importância de cada componente principal ou
fator encontrado. Observa-se que a analise das componentes principais é o método utilizado
para a extração dos fatores.
A escolha das componentes principais que representarão os dados originais da melhor
forma pode ser realizada pela utilização de diversos métodos como a retenção dos fatores que
possuem autovalores maiores que um; escolha das componentes sucessivamente até que se
obtenha a porcentagem de explicação da variância desejada; através do screen plot; ou pelo
uso da lógica difusa como foi estudado por SCREMIN (2003). Neste estudo optou-se pela
porcentagem de variância e pelo screen plot.
A representação da relação entre os fatores extraídos e as variáveis originais é
representada por uma matriz de cargas fatoriais, que é apresentada na seqüência dos cálculos
obtidos pelo método da análise das componentes principais.
A matriz de carga fatorial resultante do estudo de TOLEDO & NICOLELLA (2002)
mostra a relação dos fatores extraídos e as variáveis originais (fig. 10). Nota-se que o primeiro
fator é altamente influenciado por fósforo total, amônia, oxigênio dissolvido (indiretamente),
condutividade específica e turbidez.
O seguinte passo é a obtenção de uma matriz de coeficientes de escores, pelo método
de Bartlett (1962), os quais serão utilizados para o cálculo dos escores fatoriais de cada
parâmetro que somados resultarão no índice final (eq. 6).
n
ZrialescorefatoZrialescorefatoZrialescorefatoIQA ⋅++⋅+⋅= ...
21
(6)
50
Figura 10 – Matriz de cargas fatoriais.
Fonte: TOLEDO & NICOLELLA (2002).
Em que Z são as variáveis padronizadas e os subíndices (1, 2, ...n) referem-se às
variáveis na mesma ordem em que forem estabelecidas. E os escores fatoriais, ou seja, os
IQAs são calculados para cada local na data analisada (unidade amostral), após a obtenção
dos coeficientes dos escores fatoriais.
“A substituição dos valores assumidos pelas variáveis originais nas combinações
lineares retidas para interpretação fornece os escores. Os escores dos diferentes
componentes principais são as novas variáveis, que expressarão as informações
contidas nas diferentes unidades amostrais em diagramas uni, bi ou tridimensionais.
A interpretação básica consiste em observar quais unidades amostrais localizadas
próximo ao diagrama são mais similares de acordo com o conjunto de variáveis
relacionadas ao eixo. Para verificar quais são essas variáveis, basta correlacioná-las
com os escores. Variáveis altamente correlacionadas com o eixo e com sinais iguais
também são altamente inter-relacionadas” (BINI, 2004).
O gráfico de escores, em PIMENTEL (2003a), das duas primeiras componentes
principais da análise de todos os dados mostrou que parte da variância explicada por PC1 está
relacionada à mudança de estação, verão-inverno, então foi decidido analisar separadamente
os dados das diferentes estações.
51
“Os escores fatoriais evidenciam a separação dos pontos em relação às variáveis que
os caracterizaram, permitindo desta forma associá-los as possíveis fontes de contaminação”
(FEPAM, 2005).
O índice obtido como uma combinação linear de variáveis deve conter o máximo de
informação fornecida pelas variáveis em conjunto, ou seja, tenha a maior variância possível
(KUBRUSLY, 2001).
O índice final tem distribuição com média zero e variância um. Portanto é esperado
que em torno de 99% dos valores estejam entre -3 e +3. O valor +3 representa então uma
situação crítica de qualidade da água caso as variáveis de maior influência (valores mais
elevados) possuir cargas com sinal positivo (FEPAM, 2005).
A análise de componentes principais é um dos métodos utilizados para isso, e o qual
foi escolhido para a construção do índice de qualidade da água da microbacia do Córrego
Saladeiro.
A elaboração de gráficos auxiliou na melhor visualização dos resultados obtidos,
assim como análise temporal e local das mudanças da qualidade da água na microbacia do
córrego Saladeiro.
52
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Os dados dos Relatórios de Qualidade das Águas superficiais da Bacia do Alto
Paraguai da SEMA/MS amostrados durante o período de 1996 a 2004 mostraram que alguns
parâmetros analisados apresentam valores fora dos limites estabelecidos pelo CONAMA
357/2005 para classe 2 e classe especial (apenas na cabeceira do córrego Bonito).
A cabeceira do córrego Bonito mostrou melhor qualidade de água dentre os pontos
analisados, com apenas um valor de OD a baixo do permitido e 5,5% do fosfato total acima
do limite, no entanto 25,9% dos valores para coliformes termotolerantes estavam a cima do
padrão. No projeto Bacia Hidrográfica rio Formoso – qualidade das águas (BRASIL, 2002)
foi detectado na área da cabeceira do córrego Bonito a existência de travessias de animais em
leitos de cursos d’água, o que pode ser uma das explicações para o elevado nível de
coliformes fecais encontrado.
Esta última observação exige maior atenção dos gestores, visto que a área de cabeceira
do córrego Bonito está classificada como especial e pode ser destinada ao abastecimento
público sem prévia ou simples desinfecção, além do destino a preservação das comunidades
aquáticas.
O ponto de amostragem BO2010, que está localizado a montante do córrego Restinga,
após ter recebido o efluente da estação de tratamento de esgoto municipal, apresentou 66,6%
dos valores de OD abaixo do limite para classe 2 (5,0mg/L O
2
); 54,9% dos valores de DBO a
cima do permitido (5,0mg/L O
2
); 100,0% das amostras de coliformes estavam a cima do
padrão (1.000 coliformes termotolerantes/100mL em 80,0% das amostras coletadas de dois
em dois meses no decorrer de um ano); 96,0% das amostras de fosfato total mostraram
valores acima do limite (0,1mg/L P) e 76,5% dos valores para amônia excederam o permitido
(3,7mg/L N, para pH
≤
7,5; 2,0 mg/L N, para 7,5 < pH
≤
8,0; 1,0 mg/L N, para 8,0 < pH
≤
8,5; 0,5 mg/L N, para pH > 8,5).
53
Valores não conforme a legislação CONAMA 357 também estão presentes no ponto
BO2008, a montante do córrego Saladeiro, pois 21,6% das amostras de OD apresentaram-se
abaixo do valor estabelecido; 15,0% da DBO estão acima do permitido, assim como 96,6% do
coliforme; 88,3% do fosfato e 18,3% da amônia mostram valor fora do limite estabelecido
pela legislação.
BO2000, localizado na foz do córrego Bonito com o Formoso, apresentou 62,2% das
amostras de coliformes acima de 1.000 coliformes/100mL de amostra e 53,33% de fosfato
acima do padrão previsto em legislação. Os resultados em BO2000 devem receber muita
atenção, pois mostra a qualidade final do córrego Bonito e a qual será recebida pelo rio
Formoso.
O córrego Restinga (RE2000) mostrou 11,6% do OD abaixo de 5mg/L; 95% de
coliformes e 31,6% de fosfato acima do limite. Este córrego sofre o impacto negativo da
urbanização de suas margens como lançamento de esgoto clandestinos em suas águas, por
isso apresenta alto valores para coliformes e fosfato.
E o córrego Saladeiro (SA2000) teve 7,32% dos dados de OD abaixo do permitido;
31,7% de coliformes e 7,32% de fosfato a cima do valor limite. BRASIL (2002) (projeto
Bacia Hidrográfica rio Formoso – qualidade das águas) detectou depósito inadequado de
resíduos sólidos próximo as margens do córrego Saladeiro, o que compromete a qualidade de
suas águas.
Todos os pontos analisados na bacia do córrego Saladeiro apresentaram percentagens
de valores para coliformes termotolerantes e fosfato total a cima dos padrões CONAMA 357.
Observa-se que a qualidade do córrego Bonito inicialmente é boa, ao entrar na área urbana é
degradada e conforme recebe seus afluentes Restinga e Saladeiro em direção a foz a qualidade
de suas águas volta a melhorar por processo de diluição e autodepuração.
Conforme os Relatórios de Qualidade das Águas superficiais da Bacia do Alto
Paraguai a degradação observada na qualidade das águas da bacia do córrego Saladeiro tem
origem nos lançamentos clandestinos em rede de drenagem pluvial de efluentes domésticos e
de postos de gasolinas, além do lançamento da ETE (Estação de Tratamento de Esgoto)
municipal e da drenagem urbana.
54
O projeto GEF Pantanal/Alto Paraguai (ANA/GEF/PNUMA/OEA). Subprojeto 1.6
MS – Gerenciamento de Recursos Hídricos nas Vizinhanças da Cidade de Corumbá (MS)
avaliou a qualidade da água dos córregos da bacia do Saladeiro segundo o IQA utilizado pela
CETESB e a síntese dos resultados é apresentada a seguir na tabela 3.
Tabela 3 – Qualidade das Águas do córrego Bonito, córrego Restinga e córrego Saladeiro
segundo cálculo IQA
CETESB
.
Ano/Local Bonito
nascente
Bonito montante
do Restinga
Bonito montante do
Saladeiro
Bonito
foz
Restinga Saladeiro
1996 ótima ruim aceitável boa boa boa
1997 ótima ruim aceitável boa boa boa
1998 ótima ruim aceitável boa boa boa
1999 ótima péssima ruim boa aceitável boa
2000 boa ruim ruim aceitável aceitável boa
2001 boa ruim aceitável boa aceitável boa
2002 boa ruim aceitável boa boa boa
2003 boa ruim ruim boa aceitável aceitável
2004 boa ruim aceitável boa boa boa
A figura 11 mostra imagens de satélite da bacia do córrego Saladeiro na qual é
possível notar que a região está bastante desmatada, mas ainda se observa a presença de matas
ciliares nas cabeceiras dos córregos e próximo a foz com o rio Formoso, e se observa também
o aumento da urbanização na margem direita do córrego Bonito ocorrido entre os anos de
2000 e 2004.
O uso do solo e a qualidade das águas estão intimamente ligados, no entanto o Brasil
ainda não possui uma política específica para uso e conservação do solo e da água apenas
formas indiretas como a lei 8.171/81 que dispõe a Política Agrícola; lei 9.433/97 Política
Nacional de Recursos Hídricos; lei 9.785/99 que altera a lei 6.766/79 no fracionamento do
solo urbano; Ato Presidencial S/N de 28/12/2001 que institui o grupo BRAZIL. Este grupo é
formado por órgãos públicos federal e regional com capacidade instalada e experiência
acumulada (CUNHA et al, 2005). A criação de uma política específica para uso e conservação
do solo e da água poderia ser mais um instrumento facilitador da gestão dos recursos hídricos.
A estatística descritiva dos parâmetros de qualidade da água analisados (tab. 4)
apresenta, de forma geral, uma alta variação dos dados. A média e o desvio padrão para
coliformes termotolerantes são altíssimos; o máximo valor para condutividade é bastante
55
elevado; mostrando que é necessário observar a presença de valores extremos ou possíveis
erros de medida ou de impressão.
Figura 11 – Imagem CBERS-2, sensor CCD, bandas 1, 2, 3, 4, 5, São José dos Campos:
Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. Imagens de Satélite, órbita 163 ponto 123 de 26 de
julho de 2004 (acima) e 18 de abril de 2000 (abaixo), disponível em
http://www.dgi.inpe.br/CDSR/.
A fim de facilitar o estudo, todos os parâmetros analisados nos quatro pontos do
córrego Bonito foram avaliados separadamente através de gráficos espaço temporais
conforme apresentado a seguir (fig. 12 a 30).
A partir das tendências espaço temporais observadas foi possível confirmar a
degradação do córrego Bonito com o impacto negativo da área urbana (BO2010) e sua
melhora (BO2000) devido ao aumento de sua vazão e a autodepuração ocorrida no trecho até
a foz com o rio Formoso.
O OD no ponto BO2010 apresentou melhora a partir do ano de 2000, o que poderia ter
origem na implantação do novo sistema de tratamento de esgoto do município, que substituiu
córrego
Bonito
córrego
Bonito
córrego
Saladeiro
córrego
Restinga
córrego
Saladeiro
córrego
Restinga
Região
urbanizada
Região
urbanizada
rio
Formoso
rio
Formoso
Aumento da área
urbana
56
o sistema de gramínias por um reator anaeróbio. No entanto houve aumento nos valores de
praticamente todos os outros parâmetros, podendo ser explicado pelo aumento da urbanização
e até mesmo do próprio tipo de tratamento de efluentes adotado, pois o tratamento anaeróbio
não remove os nutrientes e nem organismos patogênicos.
Tabela 4 – Estatística descritiva dos parâmetros de qualidade da água analisados.
Parâmetros Dados Analisados Mínimo Máximo Média Desvio Padrão
Temperatura (Temp) 317 11,0 30,0 22,63 3,39
pH 317 7,21 8,99 8,11 0,32
OD 316 0,20 11,20 6,39 1,77
DBO 310 0,00 25,00 2,84 3,36
Coliforme (Colif) 314 34,00 3,00.10
7
3,86.10
5
2,12.10
6
Nitrogênio total (Ntotal) 317 0,00 40,91 3,09 5,93
Fosfato total (Ptotal) 315 0,00 37,87 0,686 2,88
Resíduo total (Restotal) 315 76,00 669,00 338,95 78,65
Turbidez 315 0,76 476,00 11,69 36,52
Condutividade Especifica (CondEspc) 312 3,51 1066,00 462,04 181,16
DQO 311 0,00 155,00 11,77 15,68
Ortofosfato (Porto) 282 0,00 5,38 0,329 0,65
Nitrogênio amoniacal (Namon) 316 0,00 24,40 1,45 3,59
Nitrato (Nnitra) 316 0,00 7,12 0,66 0,955
Nitrito (Nnitri) 316 0,00 0,67 0,068 0,12
Nitrogênio total Kjeldahl (NKtot) 315 0,00 39,02 2,33 5,44
Resíduo Fixo (Resfix) 302 22,00 634,00 266,74 80,07
Resíduo Volátil (Resvol) 301 3,00 371,00 73,34 45,85
Sólidos dissolvidos totais (SolDTot) 280 1,74 570,00 231,68 96,81
Nota-se também certa semelhança entre as tendências temporais dos parâmetros
sólidos dissolvidos totais e condutividade. Portanto foi verificada a existência de uma
correlação linear e obteve-se um bom ajuste (R
2
=0,8599) conforme apresentado graficamente
(fig. 31).
A grande quantidade de dados apresentados nos Relatórios de Qualidade das Águas
superficiais da Bacia do Alto Paraguai, medidas de dezenove variáveis, dificulta a avaliação
da inter-relação existente entre os parâmetros medidos e a visualização de uma forma geral da
qualidade das águas da bacia do córrego Saladeiro. A fim de facilitar a interpretação dos
dados o presente trabalho avaliou a aplicabilidade da análise fatorial nos 19 parâmetros
medidos (variáveis).
57
Temperatura
11,0
16,0
21,0
26,0
31,0
out/95
fev/96
mai/96
ago/96
dez/96
mar/97
jun/97
set/97
jan/98
abr/98
jul/98
nov/98
fev/99
mai/99
ago/99
dez/99
mar/00
jun/00
out/00
jan/01
abr/01
jul/01
nov/01
fev/02
mai/02
set/02
dez/02
mar/03
jun/03
out/03
jan/04
abr/04
ago/04
nov/04
fev/05
data
ºC
BO2014 BO2010 BO2008 BO2000 RE2000 SA2000
Figura 12 – Variação espaço temporal da temperatura nas águas na bacia do córrego Saladeiro.
58
pH
7,00
7,50
8,00
8,50
9,00
out/95
fev/96
mai/96
ago/96
dez/96
mar/97
jun/97
set/97
jan/98
abr/98
jul/98
nov/98
fev/99
mai/99
ago/99
dez/99
mar/00
jun/00
out/00
jan/01
abr/01
jul/01
nov/01
fev/02
mai/02
set/02
dez/02
mar/03
jun/03
out/03
jan/04
abr/04
ago/04
nov/04
fev/05
data
BO2014 BO2010 BO2008 BO2000 RE2000 SA2000
Figura 13 – Variação espaço temporal do pH nas águas da bacia do córrego Saladeiro.
59
OD
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
9,00
10,00
11,00
12,00
out/95
fev/96
mai/96
ago/96
dez/96
mar/97
jun/97
set/97
jan/98
abr/98
jul/98
nov/98
fev/99
mai/99
ago/99
dez/99
mar/00
jun/00
out/00
jan/01
abr/01
jul/01
nov/01
fev/02
mai/02
set/02
dez/02
mar/03
jun/03
out/03
jan/04
abr/04
ago/04
nov/04
fev/05
data
mg/L O2
BO2014 BO2010 BO2008 BO2000 RE2000 SA2000
Figura 14 – Variação espaço temporal do OD nas águas da bacia do córrego Saladeiro.
60
DBO
0
5
10
15
20
25
30
out/95
fev/96
mai/96
ago/96
dez/96
mar/97
jun/97
set/97
jan/98
abr/98
jul/98
nov/98
fev/99
mai/99
ago/99
dez/99
mar/00
jun/00
out/00
jan/01
abr/01
jul/01
nov/01
fev/02
mai/02
set/02
dez/02
mar/03
jun/03
out/03
jan/04
abr/04
ago/04
nov/04
fev/05
data
mg/L O2
BO2014 BO2010 BO2008 BO2000 RE2000 SA2000
Figura 15 – Variação espaço temporal da DBO na águas da bacia do córrego Saladeiro.
61
Coliformes
0,00E+00
5,00E+06
1,00E+07
1,50E+07
2,00E+07
2,50E+07
3,00E+07
3,50E+07
out/95
fev/96
mai/96
ago/96
dez/96
mar/97
jun/97
set/97
jan/98
abr/98
jul/98
nov/98
fev/99
mai/99
ago/99
dez/99
mar/00
jun/00
out/00
jan/01
abr/01
jul/01
nov/01
fev/02
mai/02
set/02
dez/02
mar/03
jun/03
out/03
jan/04
abr/04
ago/04
nov/04
fev/05
data
col/100mL
BO2014 BO2010 BO2008 BO2000 RE2000 SA2000
Figura 16 – Variação espaço temporal de coliformes nas águas da bacia do córrego Saladeiro.
62
Nitrogênio total
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
40,00
45,00
out/95
fev/96
mai/96
ago/96
dez/96
mar/97
jun/97
set/97
jan/98
abr/98
jul/98
nov/98
fev/99
mai/99
ago/99
dez/99
mar/00
jun/00
out/00
jan/01
abr/01
jul/01
nov/01
fev/02
mai/02
set/02
dez/02
mar/03
jun/03
out/03
jan/04
abr/04
ago/04
nov/04
fev/05
data
mg/L N
BO2014 BO2010 BO2008 BO2000 RE2000 SA2000
Figura 17 – Variação espaço temporal do nitrogênio total nas água da bacia do córrego Saladeiro.
63
Fosfato total
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
40,00
jul/95
out/95
fev/96
mai/96
ago/96
dez/96
mar/97
jun/97
set/97
jan/98
abr/98
jul/98
nov/98
fev/99
mai/99
ago/99
dez/99
mar/00
jun/00
out/00
jan/01
abr/01
jul/01
nov/01
fev/02
mai/02
set/02
dez/02
mar/03
jun/03
out/03
jan/04
abr/04
ago/04
nov/04
fev/05
data
mg/L P
BO2014 BO2010 BO2008 BO2000 RE2000 SA2000
Figura 18 – Variação espaço temporal do fosfato total nas águas da bacia do córrego Saladeiro.
64
Resíduo total
0
100
200
300
400
500
600
700
800
out/95
fev/96
mai/96
ago/96
dez/96
mar/97
jun/97
set/97
jan/98
abr/98
jul/98
nov/98
fev/99
mai/99
ago/99
dez/99
mar/00
jun/00
out/00
jan/01
abr/01
jul/01
nov/01
fev/02
mai/02
set/02
dez/02
mar/03
jun/03
out/03
jan/04
abr/04
ago/04
nov/04
fev/05
data
mg/L
BO2014 BO2010 BO2008 BO2000 RE2000 SA2000
Figura 19 – Variação espaço temporal do resíduo total nas águas da bacia do córrego Saladeiro.
65
Turbidez
0,00
50,00
100,00
150,00
200,00
250,00
300,00
350,00
400,00
450,00
500,00
out/95
fev/96
mai/96
ago/96
dez/96
mar/97
jun/97
set/97
jan/98
abr/98
jul/98
nov/98
fev/99
mai/99
ago/99
dez/99
mar/00
jun/00
out/00
jan/01
abr/01
jul/01
nov/01
fev/02
mai/02
set/02
dez/02
mar/03
jun/03
out/03
jan/04
abr/04
ago/04
nov/04
fev/05
data
NTU
BO2014 BO2010 BO2008 BO2000 RE2000 SA2000
Figura 20 – Variação espaço temporal da turbidez nas águas da bacia do córrego Saladeiro.
66
Condutividade
0,00
200,00
400,00
600,00
800,00
1000,00
out/95
fev/96
mai/96
ago/96
dez/96
mar/97
jun/97
set/97
jan/98
abr/98
jul/98
nov/98
fev/99
mai/99
ago/99
dez/99
mar/00
jun/00
out/00
jan/01
abr/01
jul/01
nov/01
fev/02
mai/02
set/02
dez/02
mar/03
jun/03
out/03
jan/04
abr/04
ago/04
nov/04
fev/05
data
microSiemens/cm
BO2014 BO2010 BO2008 BO2000 RE2000 SA2000
Figura 21 – Variação espaço temporal da condutividade específica nas águas da bacia do córrego Saladeiro.
67
DQO
0
20
40
60
80
100
120
140
160
out/95
fev/96
mai/96
ago/96
dez/96
mar/97
jun/97
set/97
jan/98
abr/98
jul/98
nov/98
fev/99
mai/99
ago/99
dez/99
mar/00
jun/00
out/00
jan/01
abr/01
jul/01
nov/01
fev/02
mai/02
set/02
dez/02
mar/03
jun/03
out/03
jan/04
abr/04
ago/04
nov/04
fev/05
data
mg/L
BO2014 BO2010 BO2008 BO2000 RE2000 SA2000
Figura 22 – Variação espaço temporal da DQO nas águas da bacia do córrego Saladeiro.
68
Ortofosfato
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
out/95
fev/96
mai/96
ago/96
dez/96
mar/97
jun/97
set/97
jan/98
abr/98
jul/98
nov/98
fev/99
mai/99
ago/99
dez/99
mar/00
jun/00
out/00
jan/01
abr/01
jul/01
nov/01
fev/02
mai/02
set/02
dez/02
mar/03
jun/03
out/03
jan/04
abr/04
ago/04
nov/04
fev/05
data
mg/L
BO2014 BO2010 BO2008 BO2000 RE2000 SA2000
Figura 23 – Variação espaço temporal do ortofosfato nas águas da bacia do córrego Saladeiro.
69
Nitrogênio amoniacal
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
out/95
fev/96
mai/96
ago/96
dez/96
mar/97
jun/97
set/97
jan/98
abr/98
jul/98
nov/98
fev/99
mai/99
ago/99
dez/99
mar/00
jun/00
out/00
jan/01
abr/01
jul/01
nov/01
fev/02
mai/02
set/02
dez/02
mar/03
jun/03
out/03
jan/04
abr/04
ago/04
nov/04
fev/05
data
mg/L N
BO2014 BO2010 BO2008 BO2000 RE2000 SA2000
Figura 24 – Variação espaço temporal do nitrogênio amoniacal nas águas da bacia do córrego Saladeiro.
70
Nitrato
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
out/95
fev/96
mai/96
ago/96
dez/96
mar/97
jun/97
set/97
jan/98
abr/98
jul/98
nov/98
fev/99
mai/99
ago/99
dez/99
mar/00
jun/00
out/00
jan/01
abr/01
jul/01
nov/01
fev/02
mai/02
set/02
dez/02
mar/03
jun/03
out/03
jan/04
abr/04
ago/04
nov/04
fev/05
data
mg/L N
BO2014 BO2010 BO2008 BO2000 RE2000 SA2000
Figura 25 – Variação espaço temporal do nitrato nas águas da bacia do córrego Saladeiro.
71
Nitrito
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
out/95
fev/96
mai/96
ago/96
dez/96
mar/97
jun/97
set/97
jan/98
abr/98
jul/98
nov/98
fev/99
mai/99
ago/99
dez/99
mar/00
jun/00
out/00
jan/01
abr/01
jul/01
nov/01
fev/02
mai/02
set/02
dez/02
mar/03
jun/03
out/03
jan/04
abr/04
ago/04
nov/04
fev/05
data
mg/L N
BO2014 BO2010 BO2008 BO2000 RE2000 SA2000
Figura 26 – Variação espaço temporal do nitrito nas águas da bacia do córrego Saladeiro.
72
NTK
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
out/95
fev/96
mai/96
ago/96
dez/96
mar/97
jun/97
set/97
jan/98
abr/98
jul/98
nov/98
fev/99
mai/99
ago/99
dez/99
mar/00
jun/00
out/00
jan/01
abr/01
jul/01
nov/01
fev/02
mai/02
set/02
dez/02
mar/03
jun/03
out/03
jan/04
abr/04
ago/04
nov/04
fev/05
data
mg/L N
BO2014 BO2010 BO2008 BO2000 RE2000 SA2000
Figura 27 – Variação espaço temporal do NTK nas águas da bacia do córrego Saladeiro.
73
Resíduo fixo
0
100
200
300
400
500
600
out/95
fev/96
mai/96
ago/96
dez/96
mar/97
jun/97
set/97
jan/98
abr/98
jul/98
nov/98
fev/99
mai/99
ago/99
dez/99
mar/00
jun/00
out/00
jan/01
abr/01
jul/01
nov/01
fev/02
mai/02
set/02
dez/02
mar/03
jun/03
out/03
jan/04
abr/04
ago/04
nov/04
fev/05
data
mg/L
BO2014 BO2010 BO2008 BO2000 RE2000 SA2000
Figura 28 – Variação espaço temporal do resíduo fixo nas águas da bacia do córrego Saladeiro.
74
Resíduo volátil
0
50
100
150
200
250
300
350
400
out/95
fev/96
mai/96
ago/96
dez/96
mar/97
jun/97
set/97
jan/98
abr/98
jul/98
nov/98
fev/99
mai/99
ago/99
dez/99
mar/00
jun/00
out/00
jan/01
abr/01
jul/01
nov/01
fev/02
mai/02
set/02
dez/02
mar/03
jun/03
out/03
jan/04
abr/04
ago/04
nov/04
fev/05
data
mg/L
BO2014 BO2010 BO2008 BO2000 RE2000 SA2000
Figura 29 – Variação espaço temporal do resíduo volátil nas águas da bacia do córrego Saladeiro.
75
Sólidos Dissolvidos Totais
0,00
100,00
200,00
300,00
400,00
500,00
600,00
out/95
fev/96
mai/96
ago/96
dez/96
mar/97
jun/97
set/97
jan/98
abr/98
jul/98
nov/98
fev/99
mai/99
ago/99
dez/99
mar/00
jun/00
out/00
jan/01
abr/01
jul/01
nov/01
fev/02
mai/02
set/02
dez/02
mar/03
jun/03
out/03
jan/04
abr/04
ago/04
nov/04
fev/05
data
mg/L
BO2014 BO2010 BO2008 BO2000 RE2000 SA2000
Figura 30 – Variação espaço temporal dos sólidos dissolvidos totais nas águas da bacia do córrego Saladeiro.
76
CondutividadeXSDT da bacia
y = 0,4732x + 12,642
R
2
= 0,8599
0,00
100,00
200,00
300,00
400,00
500,00
600,00
0,00 200,00 400,00 600,00 800,00 1000,00 1200,00
Condutividade
SDT
Figura 31 – Relação linear entre condutividade específica e sólidos dissolvidos totais da bacia
do córrego Sadadeiro.
Primeiramente os dados foram organizados, pois havia diferenças de quantidade de
meses de análises dentre os anos, por exemplo, a menor coleta foi a do ano de 2004, em que
se realizaram apenas duas coletas, e a maior foram nos anos de 2000 e 2001 com 10 meses de
coleta. Assim os dados foram reduzidos a partir da idéia em comum, o período de cheia e
seca, através do cálculo das médias referentes a estes períodos.
O ano de 1996 teve de ser excluído da análise devido à ausência dos resultados sobre
sólidos dissolvidos totais, o que impossibilitou o cálculo do IQA final.
Em seguida esses parâmetros foram padronizados através da subtração da média das
amostras e divisão do resultado pelo desvio padrão das mesmas. A finalidade dessa
padronização é deixar todos os parâmetros de qualidade da água com o mesmo peso, ou seja,
sem a interferência das unidades de medida.
Os dados organizados e padronizados foram inseridos no programa computacional
SPSS 13.0 for Windows. O primeiro passo da análise fatorial é a preparação da matriz de
correlação, a qual mostra a relação linear entre as variáveis.
77
A variável nitrogênio total foi a que mostrou maior coeficiente de correlação com
maior número de variáveis, demonstrando assim maior influência na qualidade das águas da
microbacia do córrego Saladeiro, seguida da variável DBO.
O teste Kaiser-Meyer-Olkin (KMO) que indica a proporção de variância nas variáveis
estudadas que têm variância comum, isto é, que pode ser causado por fatores bases, foi
aplicado. O valor de KMO para os dados analisados foi 0,743, concluiu-se que é permitido a
utilização da análise fatorial, pois valores altos (até 1) indicam que a análise fatorial pode ser
aplicada aos dados.
O teste KMO foi complementado pelo teste de esfericidade de Bartlett, o qual mostra
se a matriz de correlação gerada é uma matriz identidade ou não, caso esta não seja, os dados
possuem relação entre si e a análise pode continuar. É necessário à obtenção de um pequeno
nível de significância (menor do que 0,10) para ser aceita a análise e o os dados utilizados
mostraram o nível de significância 0,000.
Em seguida, pelo método das componentes principais, extraíram-se as comunalidades
estimadas (tab.5), ou seja, a variância que cada variável relatada compartilha com todas as
outras, a porção da variância explicada pelas cinco componentes (fatores) principais, neste
caso, obtidas na solução fatorial. Pequenos valores de comunalidade indicam que a variável
não se enquadra na solução fatorial encontrada, neste estudo a variável que mostrou o menor
valor foi a turbidez (0,317).
A variância total explicada pela solução fatorial foi de 75,05%, com cinco fatores
principais. O fator 1 sozinho explica 44,02%, o fator 2 explica 9,9%, o fator 3 7,63%, o fator
4 7,12% e o fator 5 6,37%, totalizando 75,04% da variância, como apresentado na tabela 6 a
seguir.
O objetivo da análise fatorial é a redução da dimensão dos dados, por isso é necessária
a escolha do menor número de fatores para explicar as características das variáveis iniciais. A
escolha é feita a partir da observação da tabela da variância total e do gráfico obtido no pacote
computacional SPSS 13.0 for Windows. Assim, foi escolhido o primeiro fator devido à
declividade acentuada como mostra o gráfico (fig. 32), sendo que a partir deste ponto a
variação é pequena e praticamente constante.
78
Tabela 5 – Comunalidades estimadas pelo método da análise das componentes principais para
19 variáveis.
Parâmetros Comunalidades
Temp 0,750
pH 0,532
OD 0,755
DBO 0,867
Colif 0,599
Ntotal 0,927
Ptotal 0,643
Restotal 0,868
Turbidez 0,317
CondEspc 0,922
DQO 0,818
Porto 0,859
Namon 0,744
Nnitra 0,610
Nnitri 0,792
NKTot 0,900
ResFix 0,736
ResVol 0,710
SolDTot 0,909
Tabela 6 – Variância total aplicada resultante da análise das 19 variáveis.
Autovalores iniciais
Extração pela soma do quadrado das cargas
Componente
Total %
de Variância
%
Acumulada
Total %
de Variância
%
Acumulada
1 8,364 44,020 44,020 8,364 44,020 44,020
2 1,882 9,903 53,923 1,882 9,903 53,923
3 1,450 7,633 61,555 1,450 7,633 61,555
4 1,353 7,120 68,675 1,353 7,120 68,675
5 1,211 6,375 75,050 1,211 6,375 75,050
79
Figura 32 – Scree Plot resultante da análise das 19 variáveis.
A tabela 7 mostra a matriz das componentes principais. Observa-se que o fator 1
explica a maior parcela em comum entre as variáveis iniciais. As componentes principais
foram obtidas sem a utilização de métodos de rotação de eixo, pois os mesmos não
otimizaram a solução.
Tabela 7 – Matriz das componentes principais resultante da análise das 19 variáveis.
Componente
Variável
1 2 3 4 5
Ntotal
0,919
-0,113 0,238 -0,083 0,083
NKTot 0,887 -0,150 0,246 -0,159 0,073
Porto 0,871 -0,148 0,234 -0,157 0,009
DBO 0,858 0,354 -0,030 -0,004 0,071
Namon 0,831 0,149 0,167 0,042 -0,013
Nnitri 0,791 -0,093 0,306 0,208 0,145
Restotal 0,785 0,142 -0,365 -0,135 0,282
DQO 0,752 0,478 -0,154 0,026 -0,011
OD -0,690 -0,056 -0,120 -0,082 0,505
ResFix 0,641 0,053 -0,369 -0,416 0,116
CondEspc 0,622 -0,552 -0,341 0,219 -0,257
SolDTot 0,604 -0,576 -0,309 0,257 -0,228
Nnitra 0,573 -0,032 0,286 0,367 0,252
Ptotal 0,538 -0,426 0,148 -0,384 0,056
pH -0,466 -0,275 0,234 0,309 0,299
Colif 0,372 0,410 -0,501 0,165 -0,122
ResVol 0,327 0,249 -0,099 0,586 0,434
Turbidez -0,058 0,305 0,236 -0,387 0,126
Temp 0,139 0,444 0,402 0,201
-0,576
80
Relacionando-se as duas primeiras componentes principais no gráfico F1xF2 (fig. 33),
que explicam juntas 53,9% da variância total, é observado que as variáveis DBO, DQO e
nitrogênio amoniacal relacionam-se negativamente com a variável OD. Essa relação já é
esperada, pois à medida que a matéria orgânica é decomposta o oxigênio presente no meio
será consumido, diminuindo seu valor conseqüentemente. Portanto, quanto maior a
quantidade de matéria orgânica, menor a quantidade de oxigênio.
Figura 33 – Relação das duas primeiras componentes principais, F1 e F2, resultante da análise
das 19 variáveis.
As variáveis condutividade específica e sólidos dissolvidos totais estão muito
próximas no gráfico demonstrando a sua alta correlação. A condutividade é determinada pela
presença de substâncias dissolvidas na água, dissociadas em cátions e ânions, dando
capacidade a água de conduzir corrente elétrica (PORTO et al, 1991). À medida que a
quantidade de íons cresce (sólidos dissolvidos) a condutividade também cresce, sendo as
variáveis correlacionadas positivamente. A alta correlação observada no gráfico pode ser
F1xF2
-0,800
-0,600
-0,400
-0,200
0,000
0,200
0,400
0,600
-0,800 -0,600 -0,400 -0,200 0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000
F1 (explica 42,02%)
F2 (explica 9,9%)
Ntotal
NKtot
CondEspc
SolDTot
Ptotal
OD
pH
Turbidez
Temp
DQO
Colif
ResVol
DBO
Restotal
NAmon
Nnitral
ResFix
Nnitri
Porto
Alta
correlação
Correlação negativa,
contraste
81
ratificada pela a relação observada na análise dos parâmetros separadamente e pela equação
linear encontrada anteriormente (fig. 31).
A seqüência dos cálculos da análise fatorial resulta na matriz de cargas fatoriais, ou
seja, os coeficientes estimadores dos fatores principais. A matriz foi obtida através do critério
de Bartlett e é mostrada na tabela 8.
Tabela 8 – Matriz de cargas fatoriais resultante da análise das 19 variáveis.
Componente
Variável
1 2 3 4 5
Temp 0,017 0,236 0,278 0,149 -0,476
pH -0,056 -0,146 0,161 0,228 0,247
OD -0,082 -0,030 -0,083 -0,060 0,417
DBO 0,103 0,188 -0,021 -0,003 0,058
Colif 0,045 0,218 -0,345 0,122 -0,101
Ntotal 0,110 -0,060 0,164 -0,061 0,069
Ptotal 0,064 -0,226 0,102 -0,284 0,046
Restotal 0,094 0,076 -0,252 -0,100 0,233
Turbidez -0,007 0,162 0,163 -0,286 0,104
CondEspc 0,074 -0,293 -0,235 0,162 -0,212
DQO 0,090 0,254 -0,106 0,019 -0,009
Porto 0,104 -0,079 0,161 -0,116 0,007
Namon 0,099 0,079 0,115 0,031 -0,010
Nnitra 0,069 -0,017 0,197 0,271 0,208
Nnitri 0,095 -0,050 0,211 0,154 0,120
NKTot 0,106 -0,080 0,170 -0,118 0,060
ResFix 0,077 0,028 -0,254 -0,308 0,096
ResVol 0,039 0,132 -0,068 0,433 0,358
SolDTot 0,072 -0,306 -0,213 0,190 -0,188
Considerando o fator 1 como índice de qualidade de água (IQA) da bacia do córrego
Saladeiro observa-se que as variáveis que mais influenciam em sua variação são nitrogênio
total, nitrogênio total Kjeldahl, ortofosfato, DBO, nitrogênio amoniacal, nitrito, resíduo total,
DQO e OD, demonstrando a grande influência dos nutrientes especialmente nitrogênio, bem
como a matéria orgânica, na qualidade da água local, conseqüência provável de lançamentos
de efluentes e da drenagem pluvial.
A expressão para o cálculo do IQA da bacia do córrego Saladeiro é (eq. 7):
(7)
1817161514
13121110987
654321
017,0039,0045,0056,0064,0
069,0072,0074,0077,0082,0090,0094,0
095,0099,0103,0104,0106,0110,0
ZZZZZ
ZZZZZZZ
ZZZZZZFIQA
+++−+
+++++−++
+
+
+
+
+
+
=
=
82
A análise multivariada é uma técnica de interdependência e o sinal de cada variável na
equação demonstra essa realidade. O índice mostra melhor qualidade de água (menor valor)
quando os valores das variáveis com sinal positivo (nitrogênio total (Z
1
), NKT (Z
2
),
ortofosfato (Z
3
), DBO (Z
4
), nitrato amoniacal (Z
5
), nitrito (Z
6
), resíduo total (Z
7
), DQO (Z
8
),
resíduo fixo (Z
10
), condutividade específica (Z
11
), sólidos dissolvidos totais (Z
12
), nitrato
(Z
13
), fósforo total (Z
14
), coliformes (Z
15
), resíduo volátil (Z
17
) e temperatura (Z
18
)) são baixos
e os valores dos parâmetros negativos (OD (Z
9
) e pH (Z
16
)) são altos.
O IQA foi calculado, utilizando a equação 6, para os seis locais de amostragem nos
diferentes anos de coleta e os resultados foram plotados em um gráfico (fig. 34) para melhor
visualização da variação da qualidade da água da microbacia do córrego Saladeiro.
Figura 34 – IQAxAno, variação da qualidade da água de diversos pontos da bacia do córrego
Saladeiro ao longo do tempo, resultante da análise das 19 variáveis.
IQAxAno
-1,500
-1,000
-0,500
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500
1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
Ano
IQA
BO2014 BO2010 BO2008 BO2000 RE2000 SA2000
83
A qualidade da água no ponto BO2010 apresentou o pior valor em todos os anos, pois
é o ponto do córrego Bonito mais impactado. O resultado obtido pode ser confirmado nos
gráficos de cada parâmetro de qualidade de água mostrados na avaliação anterior a análise
fatorial, pois os valores medidos no ponto BO2010 foram os maiores dentre todos os outros
locais de amostragem, e consequentemente apresenta a pior qualidade.
O ponto BO2008 obteve a segunda pior qualidade de água, mesmo tendo recebido os
afluentes Saladeiro (conhecido também por Marambaia) e Restinga, ainda se encontra em área
urbanizada e sofre seus impactos.
Os pontos de amostragem próximos à cabeceira e a foz, BO2014 e BO2000
respectivamente, apresentaram melhor qualidade do que os pontos BO2010 e B02008. O
afluente Restinga, RE2000, e o Saladeiro, SA2000, apresentaram qualidades com valores
próximos a cabeceira e a foz do córrego Bonito.
O mesmo procedimento de análise fatorial foi realizado com as 10 variáveis que
apresentam limites padrões na legislação CONAMA 357/2005. Cada variável foi padronizada
subtraindo-se o valor original do limite da CONAMA357/2005 para rios classe 2 e dividindo-
se o resultado pelo desvio padrão da amostra. As variáveis foram analisadas foram coliforme
fecal; DBO; OD; turbidez; pH; sólidos dissolvidos totais; fosfato total; nitrato; nitrito e
nitrogênio amoniacal.
O teste KMO resultou em 0,744 e o teste de esfericidade de Bartlett 0,000 que indicou
a possibilidade da realização da análise fatorial. E dentre as comunalidades extraídas as
variáveis coliformes fecais (0,359) e turbidez (0,480) apresentaram valores menores do que
0,5, ou seja, essas variáveis não se enquadraram na solução encontrada.
A variância total explicada pela solução fatorial foi de 62,679%, com três fatores
principais. O fator 1 sozinho explica 39,219%, o fator 2 explica 12,143% e o fator 3 11,318%,
totalizando 62,679% da variância.
84
Tabela 9 – Comunalidades estimadas pelo método da análise das componentes principais para
as 10 variáveis.
Parâmetros Comunalidades
pH 0,631
OD 0,610
DBO 0,799
Colif 0,359
Ptotal 0,620
Turbidez 0,480
NAmonic 0,720
NNitrato 0,635
NNitrito 0,857
SolDTot 0,556
O gráfico (fig. 35) obtido também demonstrou que o primeiro fator possui uma
declividade acentuada, sendo que a partir deste a variação é pequena e praticamente constante.
Figura 35 – Scree Plot da resultante da análise das 10 variáveis.
A matriz das componentes principais (tab. 10) obtida foi:
10987654321
Component Number
4
3
2
1
0
Eigenvalue
Scree Plot
Número Componente
Autovalor
85
Tabela 10 – Matriz das componentes principais resultante da análise das 10 variáveis.
Componente
Variável
1 2 3
DBO
0,859
-0,238 0,070
NAmonic 0,838 -0,031 0,134
NNitrito 0,813 0,291 0,334
OD -0,758 0,030 0,187
NNitrato 0,656 0,350 0,288
SolDTot 0,592 0,335 -0,306
Colif 0,426 -0,421 -0,002
Turbidez -0,068 -0,583 0,367
pH -0,491 0,564 0,268
Ptotal 0,200 0,025 -0,761
Relacionando-se as duas primeiras componentes principais no gráfico F1xF2 (fig. 36),
que explicam juntas 51,362% da variância total, é observado que DBO e nitrogênio amoniacal
correlacionam-se positivamente, pois a decomposição da matéria orgânica libera amônia.
Ambas as variáveis, DBO e nitrogênio amoniacal, relacionam-se negativamente com a
variável OD, ou seja, confirma que quanto maior a quantidade de matéria orgânica, menor a
quantidade de oxigênio porque a decomposição da matéria orgânica consome oxigênio e
ratifica que quando a concentração de oxigênio no meio é baixa a oxidação da amônia para
nitrato é reduzida.
As variáveis DBO e nitrogênio amoniacal estão do lado oposto da variável pH em
ambos os eixos demonstrando uma relação indireta com esta. PORTO et al (1991) explicam
que na medida em que a matéria orgânica é decomposta pode ocorrer a formação de ácidos
orgânicos, o que resultará na redução do pH local.
O pH e o OD mostram relação direta no gráfico, pois há formação de gases ácidos
como CO
2
, H
2
S, por exemplo, e de ácidos orgânicos voláteis sob condições anaeróbias
(ausência de oxigênio) (PORTO et al, 1991).
86
Figura 36 – Relação das duas primeiras componentes principais, F1 e F2, resultante da análise
das 10 variáveis.
E a matriz de cargas fatoriais (tab. 11) é:
Tabela 11 – Matriz das cargas fatoriais resultante da análise das 10 variáveis.
Componente
Variável
1 2 3
pH -0,125 0,465 0,237
OD -0,193 0,024 0,165
DBO 0,219 -0,196 0,062
Colif 0,109 -0,347 -0,002
Ptotal 0,051 0,020 -0,673
Turbidez -0,017 -0,480 0,324
NAmonic 0,214 -0,025 0,118
NNitrato 0,167 0,288 0,255
NNitrito 0,207 0,239 0,295
SolDTot 0,151 0,276 -0,270
F1xF2
-0,8
-0,6
-0,4
-0,2
0
0,2
0,4
0,6
0,8
-1 -0,5 0 0,5 1
F1 (39,219%)
F2 (12,143%)
Ptot
Tubidez
OD
pH
Colif
Namon
Nnitri
Nnitra
SolDTot
Correlação negativa,
contraste
decomposição da
matéria orgânica
libera amônia
quando diminui
OD diminui pH
quando há decomposição de
matéria orgânica diminui pH
DBO
87
Utilizando-se fator 1 como índice de qualidade de água (IQA) sua expressão (eq. 8) de
cálculo utilizando as variáveis padronizadas é:
(8)
Observa-se que as variáveis que mais influenciam em sua variação são DBO,
nitrogênio amoniacal, nitrito, OD e nitrato no fator 1, confirmando mais uma vez a influência
do nutriente nitrogênio na qualidade da água local.
O IQA calculado para os seis locais de amostragem nos diferentes anos de coleta
resultou em um gráfico (fig. 37) com o objetivo de facilitar visualização da evolução da
variação da qualidade da água da microbacia do córrego Saladeiro utilizando apenas os 10
parâmetros coletas com limites estabelecidos pela legislação CONAMA 357/2005.
Mais uma vez é confirmada a pior qualidade da água no ponto BO2010 seguida do
ponto BO2008 e os pontos BO2014 e BO2000 respectivamente, apresentaram melhor
qualidade do que os pontos anteriores, assim como o afluente Restinga, RE2000, e o
Saladeiro, SA2000, apresentaram qualidades com valores próximos a cabeceira e a foz do
córrego Bonito.
A forma como as medidas dos 10 parâmetros, com limites estabelecidos pelo
CONAMA 357, foram padronizadas levaram os valores do IQA para baixo do eixo da
variável dependente (ano) mostrando apenas mudança de escala, pois a variação da qualidade
da água foi apresentada da mesma maneira do IQA calculado com todos os 19 parâmetros do
relatório da SEMA/MS. O gráfico comprova que quanto menor o valor do IQA melhor será a
qualidade da água.
87
654321
051,0125,0
151,0167,0193,0207,0214,0219,0
ZZ
ZZZZZZFIQA
+−
−
+
+
−
+
+
=
=
88
Figura 37 – IQAxAno, variação da qualidade da água de diversos pontos da bacia do córrego
Saladeiro ao longo do tempo, resultante da análise das 10 variáveis.
IQAxAno
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
1996 1998 2000 2002 2004 2006
Ano
IQA
BO2014 BO2010 BO2008 BO2000
RE2000 SA2000
89
6. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
O uso da técnica de análise fatorial para a determinação do IQA para a bacia do
córrego Saladeiro demonstrou a variação da qualidade da água da microbacia, confirmando o
impacto negativo da urbanização na qualidade da água, e sua confiabilidade foi ratificada pela
análise de cada parâmetro realizada antes da aplicação da técnica estatística.
O IQA calculado com todos os 19 parâmetros medidos pela SEMA/MS foi
representado pela primeira componente principal (fator 1) porque explicou 44,02% da
variância dos dados. As variáveis nitrogênio total, nitrogênio total Kjeldahl, ortofosfato,
DBO, nitrogênio amoniacal, nitrito, resíduo total, DQO e OD foram as que mais contribuíram
com o IQA calculado pelo método da análise fatorial. E quanto menor o valor do IQA melhor
é a qualidade da água.
O mesmo ocorreu quando analisados apenas os 10 parâmetros que possuem limites
padronizados pela CONAMA 357/2005, a primeira componente principal foi escolhida para
representar o IQA, visto que explicou aproximadamente 39% da variância total dos dados. E
as variáveis que mais influenciam em sua variação foram DBO, nitrogênio amoniacal, nitrito,
OD e nitrato, confirmando a poluição orgânica da água local. O IQA também apresentou
menores valores para a melhor qualidade da água.
A análise estatística dos dados históricos do monitoramento da qualidade das águas da
microbacia do córrego Saladeiro mostrou-se importante para auxiliar na gestão da mesma. O
parâmetro que mais influencia na qualidade da água é o nitrogênio, como observado nas
análises multivariadas.
90
Os altos valores para coliformes fecais devem ser melhores avaliados, pois existe na
região uma grande biodiversidade, a intensa atividade turística, além do uso do solo da bacia
pela pecuária. Observa-se a importância de se criar um índice de qualidade de água a partir do
estudo dos dados históricos da região, porque facilitou a escolha dos parâmetros de maior
influência local possibilitando a otimização do monitoramento da área.
O índice de qualidade de água criado por métodos estatísticos é flexível a escolha de
parâmetros para sua composição, desta forma seria interessante medições de dureza total,
carbonatos e metais como cálcio, magnésio e sódio, os quais são característicos da formação
calcária em que a bacia está inserida. A presença dos carbonatos podem causar efeito tampão
nas águas mantendo o pH próximo a neutralidade, além da possibilidade de reagir com outras
substância provocando sua sedimentação.
O índice busca mostrar de forma resumida as possíveis alterações na qualidade da
água, então pode ser considerado um instrumento facilitador do monitoramento e gestão da
qualidade dos corpos hídricos que compõem uma bacia hidrográfica. Observando que a
Política Nacional de Recursos Hídricos prevê que uma parcela dos componentes de comitês
de bacia seja da população residente na área, sendo pessoas, na maioria das vezes, que não
possuem formação técnica na área de recursos hídricos e os índices facilitam a transmissão de
informações a respeito da qualidade da água.
Essa pesquisa pode auxiliar os gestores nas mediações de conflitos de usos múltiplos
no município, através da observação da variação da qualidade da água com as mudanças dos
parâmetros utilizados no cálculo do índice. O IQA obtido permitirá a complementação do
diagnóstico da qualidade hídrica da bacia, auxiliando de forma eficaz nas tomadas de
decisões.
91
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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