IDENTIFICAÇÃO DO FITOPLÂNCTON COMO INDICADOR

ANA PAULA PIRES FREITAS
IDENTIFICAÇÃO DO FITOPLÂNCTON COMO INDICADOR
BIOLÓGICO EM UM BANHADO CONSTRUÍDO PARA O
TRATAMENTO DA DRENAGEM ÁCIDA DE MINAS - DAM
CANOAS, 2007
ANA PAULA PIRES FREITAS
IDENTIFICAÇÃO DO FITOPLÂNCTON COMO INDICADOR
BIOLÓGICO EM UM BANHADO CONSTRUÍDO PARA O
TRATAMENTO DA DRENAGEM ÁCIDA DE MINAS - DAM
Trabalho de Conclusão apresentado à banca examinadora do
Curso de Ciências Biológicas, do UNILASALLE – Centro
Universitário La Salle, como exigência parcial para obtenção do
grau de Bacharel em Ciências Biológicas, sob orientação do
Prof. Ms. Giovani André Piva e co-orientação do Prof. Dr. Ivo
André Homrich Schneider.
CANOAS, 2007
TERMO DE APROVAÇÃO
ANA PAULA PIRES FREITAS
IDENTIFICAÇÃO DO FITOPLÂNCTON COMO INDICADOR
BIOLÓGICO EM UM BANHADO CONSTRUÍDO PARA O
TRATAMENTO DA DRENAGEM ÁCIDA DE MINAS – DAM
Trabalho de Conclusão aprovado como requisito parcial para a obtenção do grau de
Bacharel em Ciências Biológicas – Bacharelado, do Centro Universitário La Salle –
UNILASALLE, pelo avaliador:
Prof. Ms. Giovani André Piva
UNILASALLE
Canoas, 13 de julho de 2007
DEDICATÓRIA
Dedico este meu trabalho de conclusão de
curso a toda a minha família que acreditou
na minha capacidade, e aos meus amigos,
colegas e professores que me ajudaram ao
longo destes anos de estudo.
AGRADECIMENTOS
A todos aqueles que direta ou indiretamente me incentivaram e me apoiaram
durante todo o período da minha graduação;
A minha família, especialmente a minha mãe Rosa Maria Pires Freitas, por
toda a compreensão e dedicação;
Ao meu namorado, Luiz Fernando Bohm que se mostrou um grande
companheiro, tendo muita paciência e compreendendo minhas ausências;
Aos meus colegas que agora se tornaram amigos, em especial ao meu grande
amigo Marcio Machado Andrade que colaborou neste trabalho;
Aos professores do Unilasalle, principalmente meu orientador Giovani André
Piva que não foi apenas um Mestre, mas também um amigo;
Aos colegas do Laboratório de Estudos Ambientais para Metalurgia-UFRGS,
em especial ao Prof. Dr. Ivo Schneider por ter me dado um voto de confiança;
A minha colega e amiga Beatriz Ferraz por ter me dado muito apoio enquanto
precisava me ausentar do PPGEM;
A todos os meus chefes que nesse longo período de estudos, souberam
compreender a minha ausência.
RESUMO
O ambiente aquático sofre influencia de vários microrganismos, os quais muitos
são usados para indicação da qualidade de água. As algas são diretamente afetadas
pela eutrofização do ambiente, ocorrendo com isso um rápido crescimento e
multiplicação da população, dominação por uma(s) espécie(s) e/ou floração de
algas, condições estas que indicam deterioração na qualidade da água. Essa
eutrofização do ambiente causa alteração na qualidade da água, incluindo a redução
de oxigênio dissolvido, e a perda das qualidades cênicas. Carga elevada de
nutrientes, o tempo longo de retenção da água, a estratificação e temperatura
elevada são os principais fatores que influenciam na formação e na intensidade das
florações. O estudo foi realizado a partir do sistema piloto de tratamento que foi
implantado junto à Mina Verdinho de propriedade da companhia mineradora
Carbonífera Criciúma S.A.. Este trabalho teve a finalidade de identificar e relacionar
os gêneros de algas presentes no banhado construído para o tratamento da DAM
gerada na região da carbonífera à qualidade do sistema aquático. Quanto menor a
diversidade, maior a poluição do sistema. De acordo com os resultados encontrados,
podemos perceber que mesmo com o tratamento realizado na DAM oriunda da
carbonífera, a qualidade do efluente lançado nas bacias da região carbonífera não
está de acordo com os parâmetros legais de lançamento permitidos pela Resolução
CONAMA 357. Além disso, o fato da floração das algas no banhado construído para
o tratamento da DAM corrobora a necessidade de haver monitoramento e um
tratamento mais específico do efluente.
Palavras-chave: Florações; Qualidade de água; Drenagem Ácida de Minas;
Banhado Construído.
ABSTRACT
The aquatic environment suffers influences of some microorganisms, which
many are used for the indication of water quality. The seaweeds are directly affected
by the eutrophy of the environment, occurring consequently a fast growth and the
multiplication of the population, domination by some species and/or seaweed
budding, conditions that indicate deterioration in the water quality. This environment
eutrophy causes alteration in the water quality, including reduction of dissolved
oxygen and loss of scenic qualities. High quantity of nutrients, long time of water
retention, stratification and high temperature, are the main factors, which influence on
the formation and buddings intensity. This study was performed based on a pilot
system of treatment implanted on Mina Verdinho, property of Mineradora Carbonífera
Criciúma S.A. This paper had the purpose of identify and connect the seaweed sorts
present in the swamp constructed for DAM’s treatment generated in carboniferous
region to the aquatic system quality. The vaster the diversity is, the higher the system
pollution is.According to the results, we can notice that even with the treatment
executed in DAM of the carboniferous, the quality of the effluent poured into the
carboniferous region basins is not in accordance with the legal parameters of
outpouring allowed by CONAMA 357 Resolution. Moreover, the fact of the seaweed
budding in the constructed swamp for DAM’s treatment, corroborates the necessity of
monitoring and a more specific treatment of the effluent.
Keywords: Buddings; Water quality; Acid draining of Mines; Constructed swamp.
SUMÁRIO
1
INTRODUÇÃO......................................................................................................9
2
PLANETA ÁGUA ...............................................................................................11
2.1 Água, um bem em extinção..............................................................................12
2.2 Gestão de águas. ..............................................................................................12
2.3 O Bem Público ..................................................................................................13
3
AMBIENTE AQUÁTICO .....................................................................................14
3.1 Lagos .................................................................................................................14
3.2 Áreas alagadas e pântanos..............................................................................15
3.3 Banhado.............................................................................................................16
4
CARACTERÍSTICAS DO MEIO .........................................................................18
4.1 Morfologia do ambiente....................................................................................18
4.2 Bacia carbonífera de Santa Catarina...............................................................18
5
ÁGUA E EFLUENTES........................................................................................20
5.1 Água para uso industrial ..................................................................................20
5.2 Geração de efluentes na indústria ..................................................................20
5.3 Drenagem ácida de minas – DAM....................................................................21
6
QUALIDADE DA ÁGUA .....................................................................................23
6.1 Legislação - recursos hídricos ........................................................................24
6.2 Comunidade fitoplanctônica............................................................................25
6.2.1
Algas em sistemas aquáticos ........................................................................26
6.2.2
Chlorophyta ...................................................................................................26
6.2.3
Cianobactérias ..............................................................................................27
6.2.4
Eutrofização ..................................................................................................29
6.2.5
Fatores que afetam o desenvolvimento do fitoplântcon ................................30
6.2.6
Luz.................................................................................................................30
6.2.7
Interações algais ...........................................................................................31
7
MATERIAL E MÉTODOS ...................................................................................33
7.1 Característica do efluente ................................................................................33
7.2 Área de estudo ..................................................................................................34
8
7.3 Variáveis químicas............................................................................................36
7.4 Variáveis biológicas..........................................................................................37
8
RESULTADOS ...................................................................................................38
8.1 Temperatura ......................................................................................................38
8.2 Potencial hidrogeniônico (pH) .........................................................................39
8.3 Oxigênio dissolvido (OD) .................................................................................39
8.4 Ferro...................................................................................................................39
8.5 Manganês ..........................................................................................................40
8.6 Fitoplâncton ......................................................................................................40
9
DISCUSSÃO.......................................................................................................42
9.1 Variáveis físico-químicas da água...................................................................42
9.2 Variáveis biológicas..........................................................................................43
10 CONSIDERAÇÕES FINAIS................................................................................45
REFERÊNCIAS.........................................................................................................46
APÊNDICE A – espécies de algas componentes do fitoplâncton encontrado no
banhado construído na Mina do Verdinho............................................................49
1 INTRODUÇÃO
A vida na água é muito influenciada pelos microrganismos, eles são
encontrados em quase todos ambientes aquáticos. A reação sensível de um
microrganismo frente à qualidade do seu ambiente pode ser usada como indicação
de qualidade ou não.
A crescente expansão demográfica e industrial tem aumentado à necessidade
de utilização de água doce, por tanto devemos ter maior prioridade a preservação,
no controle e na utilização racional das águas, desenvolvendo e aperfeiçoando as
técnicas de utilização, tratamento e recuperação de nossos mananciais.
A região carbonífera de Santa Catarina é considerada um importante mercado
produtor e consumidor de carvão mineral. A poluição hídrica causada pelas
drenagens ácidas é provavelmente o impacto mais significativo das operações de
mineração, beneficiamento e rebeneficiamento (ALEXANDRE; KREBS apud FIRPO,
2007, p. 01) fato este que tem demonstrado significativo impacto nas três bacias
hidrográficas desta região: a Bacia do Rio Araranguá, do Rio Tubarão e do Rio
Urussanga.
Os rejeitos ricos em sulfetos de ferro oxidam-se em presença do ar, da água e
da ação de bactérias Thiobacillus ferrooxidans, produzindo a acidificação de
drenagens e a dissolução de metais, originando assim a drenagem ácida de mina
(DAM). Esse processo pode ocorrer tanto em minas abandonadas ou em operação.
Essa acidificação causa impacto nos recursos hídricos e crescimento vegetal, entre
outros.
De forma a impedir os danos causados pela DAM, tratamentos ativos têm sido
aplicados aos efluentes das plantas de beneficiamento. Tais tratamentos estão
baseados na adição de reagentes alcalinos (cal virgem ou hidratada e soda
cáustica) ou mesmo rejeitos alcalinos de processos industriais capazes de elevar o
10
pH do efluente e remover metais em solução via precipitação (SCHNEIDER apud
FIRPO, 2007, p. 01).
As algas são diretamente afetadas pelos efluentes químicos ou domésticos.
Excesso de nutrientes com N e P, causa eutrofização do ambiente, ocorrendo com
isso um rápido crescimento e multiplicação da população, dominação por uma(s)
espécie(s) e/ou floração de algas, condições estas que indicam deterioração na
qualidade da água. A determinação da disponibilidade biológica de N e P, as
mudanças nessa carga colaboram para avaliação do impacto ambiental das
descargas de efluentes.
Baseado nos gêneros presentes de algas, no banhado construído, para o
tratamento da DAM na região da carbonífera, podemos avaliar a qualidade do
sistema aquático. Quanto menor a diversidade, maior a poluição do sistema.
2 PLANETA ÁGUA
Com cerca de dois terços de sua superfície dominados pelos vastos oceanos,
nosso planeta deveria se chamar água. Ele é formado por 97,5% de água
oceânicas, 2,493% de água doce de difícil acesso (encontradas nas geleiras ou
regiões subterrâneas) e 0,007% de água doce de fácil acesso para o consumo (rios,
lagos e na atmosfera).1
As fontes hídricas, embora, sejam abundantes, são freqüentemente mal
distribuídas na superfície do planeta. Em algumas áreas, a oferta é muito menor do
que a demanda, com isso, as retiradas são elevadas, fazendo com que a
disponibilidade superficial de água esteja sendo reduzida e os recursos subterrâneos
rapidamente esgotados2.
A água tem muito valor econômico, social, essencial à existência e bem estar
do homem e dos ecossistemas do planeta. Infelizmente a escassez d’água tem sido
intensificada e afetada pela aceleração da contaminação de recursos d’água
potável, especialmente em regiões de urbanização intensa.
Os recursos naturais de transformação da água em água potável são lentos,
frágeis e muito limitados. Assim sendo a água deve ser manipulada com
racionalidade, preocupação e parcimônia.
1
UNIVERSIDADE DA ÁGUA. Água no Planeta. Tucuruvi, 2003. Disponível em
<http://www.uniagua.org.br/website/default.asp?tp=3&pag=aguaplaneta.htm>. Acesso em: 01 mar. 2007
2
FREITAS, Marcos Aurélio Vasconcelos de; SANTOS, Afonso Henriques Moreira. Importância da Água e da
Informação Hidrológica. In: O ESTADO DAS ÁGUAS NO BRASIL – Parte 1: Perspectivas de gestão e
Informação de Recursos Hídricos, 1999. Disponível em
<http://www.mma.gov.br/port/srh/acervo/publica/doc/oestado/texto/13-16.html>. Acesso em: 27 mar. 2007
12
2.1
Água, um bem em extinção.
De todos os recursos naturais, a água é um bem mais precioso. Seus múltiplos
usos são indispensáveis a um largo espectro das atividades humanas, onde se
destacam, entre outros, o abastecimento público e industrial, a irrigação agrícola, a
produção de energia elétrica e as atividades de lazer e recreação, bem como a
preservação da vida aquática.
A grande necessidade de utilização de água doce tem aumentado de maneira
exponencial. Na falta deste recurso ou a sua presença em quantidade ou qualidade
inadequadas têm sido um dos principais fatores limitantes ao crescimento social e
econômico de várias regiões do Brasil e do mundo.
A crescente expansão demográfica e industrial observada nas últimas décadas
trouxe como conseqüência o comprometimento das águas dos rios, lagos e
reservatórios. Muito do aumento da demanda d’água ocorre nos países em
desenvolvimento, onde o crescimento populacional aliado a expansão industrial e
agrícola é ainda maior. Todavia, o consumo per capita continuará a ser muito mais
elevado nos países industrializados.
Quando o padrão espacial de disponibilidade de água – ou seja, a
distribuição dos locais onde ela será disponível – não está adequada ao
padrão espacial das demandas dos centros de consumo – ou seja, a
distribuição dos locais onde existem demandas relacionadas às águas – a
solução para a satisfação das demandas é a procura de água em locais
onde seja disponível. Isto pode levar a busca ao subsolo ou a superfície, em
outros locais. (PORTO et al., 1997, p. 15).
A disponibilidade de água doce na natureza é limitada. Deve-se, por tanto dar
maior prioridade a preservação, o controle e a utilização racional das águas.
2.2
Gestão de águas.
Para preservar e garantir o acesso à suas reservas e corpos hídricos, nos
diversos pontos do território brasileiro e às gerações atuais e futuras, o Brasil deverá
promover uma eficiente gestão da água, deve ser objeto de um plano que contemple
os múltiplos usos desse recurso, desenvolvendo e aperfeiçoando as técnicas de
utilização, tratamento e recuperação de nossos mananciais. Um bom conhecimento
das necessidades de seus diversos usuários e da capacidade de oferta e renovação
13
de suas fontes naturais são fundamentais para a definição dos marcos regulatórios
principais e da capacidade de suporte (retirada) de cada bacia hidrográfica.
As alterações da cobertura vegetal dos solos e a implantação de obras de
captação, regularização e despejo de efluentes nos corpos d’água e seus resultados
para
a
bacia,
usuários
e
atingidos,
necessitam
da
discussão
prévia
e
acompanhamento permanente, por parte da sociedade envolvida. A redução do
desperdício d’água, a nível de poder público, empresariado e sociedade civil, é uma
responsabilidade difusa, cada dia mais presente em nosso cotidiano.
Assim, conforme LANNA apud PORTO et al. (1997, p. 83), o gerenciamento de
oferta das águas acha-se dividido, por questões de apresentação, em duas classes
– quantidade e da qualidade. Isso não significa que estes gerenciamentos devem
ser separados. Ao contrário, é necessário enfatizar-se a necessidade de que eles
sejam realizados de forma articulada, pois uma afeta a outra. A derivação de água
reduz o seu volume e a capacidade de diluição dos despejos, comprometendo a
qualidade. O despejo de resíduos e a conseqüente degradação da qualidade da
água poderão torná-la inadequada para os usos que nela são supridos. Ambas as
situações poderão comprometer o atendimento das demandas hídricas, sob ambos
os aspectos: quantitativo e qualitativo.
2.3
O Bem Público
De acordo com a legislação de Recursos Hídricos do Estado do Rio Grande do
Sul, a Constituição Federal de 1988 definiu as águas como bens públicos e colocou
os corpos d’água sob os domínios federal e estadual. São estaduais os rios que
nascem e têm foz em território de um Estado e as águas subterrâneas. Os demais
corpos d’água encontram-se sob o domínio da União. É importante frisar que estes
dispositivos dizem respeito à água e não às áreas das bacias hidrográficas. Poderá
haver uma bacia hidrográfica (p. ex. Bacia do Rio Uruguai) nos rios sob o domínio
estadual e federal, exigindo a construção de uma forte articulação entre os dois
níveis de poder. O reconhecimento da relevância da água e de sua escassez
quantitativa e qualitativa, para atender às demandas humanas e dos ecossistemas,
tem levado diversos Estados e a união ao desenvolvimento de Sistemas de Gestão
de Recursos Hídricos.
3 AMBIENTE AQUÁTICO
Segundo Esteves (1998, p. 94) o ambiente aquático apresenta certas
características que lhe conferem peculiaridades tais como:
a) Alta capacidade para solubilização de compostos orgânicos e inorgânicos,
possibilitando que os organismos, especialmente os autotróficos, possam
absorver nutrientes por toda a superfície do corpo.
b) Gradientes verticais e, em certos casos, gradientes horizontais, que se
tornam evidentes através da distribuição desigual da luz, nutrientes,
temperatura e gases (e. g., oxigênio dissolvido e gás carbônico). A
distribuição desigual destas variáveis no ambiente aquático tem grandes
conseqüências na distribuição dos organismos.
c) O baixo teor de sais dissolvidos típico de ambientes de água doce faz com
que a maioria dos organismos que habitam estes ambientes seja
hipertônica em relação ao meio, sendo necessárias, portanto, adaptações
no sentido de manter o equilíbrio osmótico entre os líquidos internos e o
meio.
d) Alta densidade e viscosidade da água têm grande significado para a
locomoção dos organismos no meio aquático, uma vez que a água é 775
vezes mais densa do que o ar. Para reduzir o efeito da resistência do meio
à locomoção os organismos aquáticos apresentam profundas adaptações
morfológicas fisiológicas.
3.1
Lagos
Os lagos atualmente representam redes hidrográficas seccionadas. As
dimensões variam desde pequenos lagos com 1-2 km2 até lagos com 28 km2 e
15
profundidade de aproximadamente 30 metros. Este sistema foi considerado como
um paradigma para a compreensão de processos geomorfológicos que deram
origem a lagos de diferentes profundidades, morfometrias e dimensões. Estabilidade
térmica, de 8 a 9 meses seguida de isotermia, no inverno (2-3 meses) é devida ao
aquecimento e resfriamento térmico, ao efeito das águas de precipitação que
produzem gradientes verticais acentuados de densidade e à ausência de ventos.
Ciclos diurnos de temperatura mostram a importância destes processos no controle
químico e biológico nos lagos.
3.2
Áreas alagadas e pântanos
Os grandes sistemas de águas interiores do continente sul americano incluem
muitas áreas de transição tais como: várzeas, lagos rasos permanentes ou
temporários, e pântanos em grandes deltas internos. Áreas alagadas periodicamente
são comuns em todos os sistemas de grandes rios da América do Sul. O total de
áreas alagadas nas regiões tropicais e subtropicais do Brasil é de aproximadamente
1.000.000 km2, considerando-se todos os tipos (temporários e permanentes) e todas
as regiões. A estas áreas alagadas interior deve-se também adicionar as extensas
regiões de mangue que se estendem até 30° latitude-sul. Estas regiões alagadas
costeiras, com lagos permanentes, pântanos de águas doces e salobras, formam
importantes sistemas de transição. Entre as águas interiores e os sistemas
marinhos, sendo áreas de maior produtividade primária e regiões de reprodução
para peixes e crustáceos, além de funcionarem como recipientes de matéria
orgânica dissolvida e particulada que tem como origem as próprias matas de
mangue e a Floresta Atlântica nas elevações adjacentes.
As áreas alagadas têm um importante papel econômico, sendo nessas áreas
que se reproduzem e desenvolvem elevadas biomassas de peixes, répteis, pássaros
e mamíferos, e também macrófitas aquáticas emersas e submersas.
16
3.3
Banhado
Banhadas são áreas alagadas permanente ou temporariamente, conhecidos na
maior parte do país como brejos, são também denominados de pântanos, pantanal,
charcos, varjões e alagados, entre outros.
A FEPAM, instituição responsável pelo licenciamento ambiental no Rio Grande
do Sul, usa a definição de Junk para zonas que correspondem a banhados e áreas
úmidas. Estas são "zonas de transição terrestre-aquáticas que são periodicamente
inundadas por reflexo lateral de rios e lagos e/ou pela precipitação direta ou pela
água subterrânea e que resultam num ambiente físico-químico particular que leva a
biota
a
responder
com
adaptações
morfológicas,
anatômicas,
fisiológicas,
fenológicas e/ou etológicas e a produzir estruturas de comunidades características
para estes sistemas” (RIO GRANDE DO SUL, 2003).
Um banhado construído consiste em uma bacia devidamente projetada
contendo água, substrato e, na maioria das vezes, vegetação além de
microorganismos e invertebrados aquáticos os quais se desenvolvem naturalmente.
Pela interconexão com os demais componentes a água é o mais importante
componente para o sucesso ou fracasso obtido pelos banhados construídos. O
sedimento e lixo acumulado pelo substrato, normalmente composto por solo, areia,
brita e matéria orgânica (fonte de carbono para suportar atividade microbiana), em
função das baixas velocidades da água e da alta produtividade típica destes
ambientes. Também, dá suporte à vegetação, proporcionando sítios para
transformações químicas e bioquímicas e armazenando poluentes.
A vegetação reflete sobre a dinâmica de nutrientes e metais, do substrato,
limitando a canalização do fluxo das águas, reduzindo a velocidade da água,
agregando oxigênio dissolvido às águas (principalmente algas), a sedimentação de
material em suspensão, absorve carbono, nutrientes e metais incorporando-os ao
tecido vegetal transferindo gases da atmosfera ao sedimento (e. g. o oxigênio
criando pequenos sítios oxidados).
As espécies normalmente utilizadas para a construção dos banhados são dos
gêneros Scirpus, Efeocharis, Cyperus, Juncu, Phragrnites e Typha. Por serem
grande depósitos de carbono orgânico e de nutrientes, os microorganismos
presentes nos banhados (bactérias, fungos, protozoários, alga) são responsáveis
pela transformação de um grande número de substâncias orgânicas e inorgânicas
17
em substâncias inócuas ou insolúveis, alterando, assim as condições de oxirredução
do substrato, envolvidas no ciclo de nutrientes.
Devido a serem corpos de água abertos à atmosfera, os banhados construídos,
são influenciados pelo clima e tempo. Podendo assim, ter sua eficiência diminuída
durante chuva intensa, em função do aumento da vazão e diminuição do tempo de
contato.
4 CARACTERÍSTICAS DO MEIO
O Brasil é dominado por grandes rios, extensas regiões de várzeas a eles
associadas, áreas alagadas pantanosas e lagos rasos. Os grandes rios têm grande
importância ecológica, econômica e social, drenando alguns, vastas áreas com
escassa população (menos de 1 habitante por km2 - Amazonas) outros com grande
concentração populacional (superior a 400 habitantes por km2).
4.1
Morfologia do ambiente
Segundo Sperling, (apud PÁDUA, 2006, p.97) as características limnológicas
de um ambiente aquático têm influência da sua morfologia, condicionando a
interação dos componentes físicos, químicos e biológicos do sistema. O aspecto
mais importante refere-se à ocorrência de distintos padrões de mistura da coluna
d’água conforme as características físicas do ambiente. Esta mistura fortemente
influenciada pela configuração morfológica do ambiente aquático constitui-se no
principal fator que regula a distribuição de compostos químicos e de organismos na
massa líquida. Além disso, a ocorrência de estratificação térmica, que influencia a
química da coluna d’água e o tempo de residência são informações que podem
contribuir para o conhecimento desses ambientes.
4.2
Bacia carbonífera de Santa Catarina
Assim, conforme Barbosa et al (2001 p. 7), a Bacia Carbonífera de Santa
Catarina, localizada a sudeste do estado, estende-se das proximidades de Morro
dos Conventos – Arroio Silva, no litoral ao sul, até as cabeceiras do rio Hipólito, ao
19
norte. No limite oeste, atinge Nova Veneza, e a leste, a linha natural de floramento
vai até Lauro Müller e Brusque do Sul. A Bacia possui um comprimento conhecido
de 95 km e uma largura média de 20 km, compreendida na área delimitada pelas
coordenadas 28011’ a 29°03’ de latitude sul e 49°10’ a 49°37’de longitude oeste
(Figura 1). Abrange os municípios de Orleans, Lauro Müller, Urussanga, Siderópolis,
Treviso, Cocal do Sul, Içara, Morro da Fumaça, Criciúma e Forquilhinha
(JICA/SDM/FATMA apud FIRPRO, 2007, p. 5)
Figura 1 – Mapa de localização da Região Carbonífera de
Santa Catarina
Fonte: Centro de Tecnologia Mineral (CETEM), 2001
5 ÁGUA E EFLUENTES
5.1
Água para uso industrial
As diversas atividades desenvolvidas pelo ser humano, são grandes
consumidoras de água, principalmente aquelas relacionadas à transformação e o
processamento dos recursos naturais e industriais. De acordo com Mierzwa e
Hespanhol (2005, p. 14) dependendo do processo industrial a água pode ser tanto
matéria-prima, incorporada ao produto final, como um composto auxiliar na
preparação de matérias-primas, fluido de transporte, fluído de aquecimento e/ou
refrigeração ou nos processos de limpeza de equipamentos etc.
Os padrões de qualidade para a água industrial dependem de como ela será
aplicada. Esses padrões podem ser mais restritivos do que os padrões de qualidade
da água para o consumo humano. Existem indústrias que precisam de água com
diversos padrões de qualidades, desde uma água com alto grau de pureza até uma
que não tenha sofrido qualquer tipo de tratamento, conhecida como água bruta.
5.2
Geração de efluentes na indústria
Conforme Mierzwa e Hespanhol (2005, p. 67) qualquer atividade que envolva a
utilização ou tratamento de água é potencialmente capaz de gerar efluentes que, na
maioria dos casos, são lançados para o meio ambiente. Os Efluentes líquidos têm
características físicas, químicas e biológicas variáveis, de acordo com o tipo de
indústria, com o período de operação, com a matéria-prima utilizada, com a
reutilização de água etc. Para a definição do tipo de tratamento, é fundamental ter o
conhecimento da vazão e da composição do efluente industrial, possibilitando a
21
determinação das cargas de poluição / contaminação. Evitando assim, danos
ambientais, demandas legais e prejuízos para a imagem da indústria junto à
sociedade.
O gerenciamento adequado dos efluentes é importante para minimizar
impactos ambientais, o que exige a adoção de procedimentos específicos de coleta
e tratamento.
5.3
Drenagem ácida de minas – DAM
Segundo Fungaro (2006, p. 1) o carvão mineral é a maior fonte de energia não
renovável no país. As maiores reservas de carvão estão localizadas no Rio Grande
do Sul, Santa Catarina e Paraná com 28,8 bilhões, 3,4 bilhões e 100 milhões de
toneladas, respectivamente.
Os principais impactos ambientais produzidos durante as etapas de lavra e
beneficiamento do carvão decorrem da disposição de resíduos sólidos estéreis e
rejeitos, esses rejeitos são ricos em pirita e argilominerais.
Os rejeitos ricos em sulfetos de ferro oxidam-se em presença do ar, da água e
da ação de bactérias Thiobacillus ferrooxidans, produzindo a acidificação de
drenagens e a dissolução de metais, originando assim a drenagem ácida de mina
(DAM). Esse processo pode ocorrer tanto em minas abandonadas ou em operação.
Em conseqüência desse fenômeno, além do risco de contaminação de fontes
de água superficiais e subterrâneas com a possível destruição do habitat aquático,
há maior dificuldade de recuperação e reflorestamento dessas áreas.
As reações químicas que explicam a adição da pirita e a produção de ácido in
situ são representadas pelas seguintes equações:
2 FeS2 + 7 O2 + 2 H2O = 2 Fe2+ + 4 SO42- + 4 H+ (1)
4 Fe2+ + 10 H2O + O2 = 4 Fe(OH)3 + 8 H+
(2)
Fe2+ + O2 + 2 H+ = 2 Fe3+ + H2O
(3)
FeS2 + 14 Fe3+ + 8 H2O = 15 Fe2+ + 2 SO42- + 16 H+(4)
Uma vez que os produtos da oxidação estão na solução, a etapa que
determina a reação ácida é a oxidação do íon ferroso (Fe2+) ao íon férrico (Fe3+). Os
produtos
solúveis
da
oxidação
da
pirita
são
removidos
pela
água,
22
conseqüentemente, na ausência de materiais alcalinos, as reações de produção de
ácidos podem prosseguir por períodos de tempo indefinidos.
A DAM vem causando poluição em várias regiões carboníferas do sul do Brasil.
A atividade mineradora de carvão vem causando impacto ambiental nas três bacias
hidrográficas do Estado de Santa Catarina: a bacia do Rio Araranguá, do Rio
Tubarão e do Rio Urussanga.
Ainda, conforme Fungaro (2006, p. 2) publicou, a DAM contém íons metálicos
dissolvidos (As, Cd, Cu, Ni, Pb, Zn, Al, Cr, Mn, etc.), em composições e
concentrações que dependem de condições geológicas específicas. Os Efluentes de
mineração variam de sítio para sítio, devido às múltiplas combinações de acidez e
íons metálicos. Portanto existem vários métodos de tratamento de DAM, onde se
deve levar em consideração suas variações, para alcançar os níveis de descarga de
poluentes permitidos pela legislação do Conselho Nacional do Meio Ambiente –
Resolução CONAMA 20/86.
6 QUALIDADE DA ÁGUA
Segundo Souza Filho (2003, p. 42), os organismos aquáticos são exigentes,
com relação às características que definem a qualidade da água, por serem
sensíveis à presença de substâncias tóxicas. Às vezes, sua sensibilidade à presença
de certos metais pesados como o zinco, cobre e mercúrio, por exemplo, pode ser
maior que a do próprio ser humano. Por esta razão, a água que serve ao nosso
abastecimento não atende aos padrões de qualidade exigidos para a manutenção
de peixes. A presença de cloro, de zinco (proveniente dos canos de aço galvanizado
das redes de distribuição) ou de cobre (proveniente do sulfato de cobre utilizado no
tratamento da água) apresenta-se conjuntamente com as variações de temperatura
da água, como sendo a causa da morte de peixes em aquários domésticos. O índice
de acidez ou alcalinidade (pH), também não pode variar além de certos limites, para
que seja mantida a vida aquática, quer nos rios ou oceanos.
Assim, conforme Ferreira (2003, p.16) empresas lançavam no meio ambiente
efluentes industriais que podiam conter substâncias perigosas como mercúrio e seus
derivados e, também, compostos de chumbo, cádmio, zinco, etc., que são
absorvidos por algas e entram na cadeia alimentar do homem. Tais compostos
causam sérios danos ao sistema nervoso, fígado e rins.
As indústrias e usinas usam água de rios, também, para resfriamento de
tanques e tubulações. Se a água quente for lançada novamente no rio ela pode
matar peixes (a maioria dos peixes só vive em temperaturas abaixo de 30ºC). Isso
implica na necessidade de que as indústrias tratem seus efluentes antes de lançálos nos rios.
Há consciência da população de que resíduos incorretamente disseminados no
meio ambiente penetram na cadeia alimentar causando danos à biodiversidade e
demais características, em função da bioacumulação. Algumas empresas passaram
24
a se preocupar com a preservação da natureza, por conta do caráter social, da
necessidade de manutenção/conquista de mercados mais exigente, marketing social
e da expansão dos seus negócios para o mercado internacional.
6.1
Legislação - recursos hídricos
De acordo com a Resolução CONAMA no. 357/2005 (BRASIL, 2005), que
regulamenta os procedimentos para o lançamento de efluentes nos corpos d’água e
define as concentrações máximas para o lançamento de algumas substâncias. É
importante observar que o lançamento de qualquer efluente não pode provocar a
mudança de classe do corpo receptor.
Por um longo período de tempo, a Resolução CONAMA no. 20/1986 foi um dos
principais instrumentos para o controle da degradação da qualidade dos nossos
recursos hídricos.
Segundo Mierzwa e Hespanhol (2005, p. 25) outra lei que deve ser
considerada, muito embora não seja específica sobre gerenciamento de recursos
hídricos, é a Lei de Crimes Ambientais, no 9.605, de 12 de fevereiro de 1998, que
dispõe sobre sanções penais e administrativas derivadas de condutas e atividades
lesivas ao meio ambiente. Merecendo a atenção especial a seção III do Capítulo V,
“Dos crimes contra o meio ambiente”. Os crimes ambientais são processos que
causam poluição de qualquer natureza, podendo provocar danos ou destruição
significativa da flora e da fauna, que resultem ou possam resultar em danos à saúde
humana. Estão sujeitos a pena de reclusão, que podem variar de um a cinco anos,
os responsáveis pelos crimes de poluição hídrica que:
a) Tornem necessária a interrupção do abastecimento público de água de uma
comunidade;
b) Dificultem ou impeçam o uso público das praias;
c) Ocorrerem por lançamento de resíduos sólidos, líquidos ou gasosos, ou
detritos, óleos ou substâncias oleosas, em desacordo com as exigências
estabelecidas em leis ou regulamentos.
O Ministério do Meio Ambiente criou, com a Lei no 9.984, a Agência Nacional
de Águas (ANA), uma entidade federal de coordenação e apoio do Sistema Nacional
de Gerenciamento de Recursos Hídricos, para facilitar a implantação dos novos
25
mecanismos instituídos para a gestão dos recursos hídricos. (MIERZWA e
HESPANHOL, 2005, p. 25)
6.2
Comunidade fitoplanctônica
A diversidade das espécies presentes em um ambiente constitui-se também
em importante informação para a compreensão e acompanhamento das alterações
desse local. A riqueza de espécies (número de táxons/amostra) é uma das primeiras
avaliações de um estudo e pode se complementada pela aplicação de índices de
diversidade, usualmente utilizados em ecologia (KREBS apud PÁDUA, 2006, p.106).
A avaliação da comunidade fitoplanctônica pode ser por meio de algumas
características, sendo a principal, a densidade de organismos (demografia), onde
são identificados os táxons (em nível de gênero ou espécie) e quantificados o
número de organismos, em termos de organismos por mililitro.
Essas informações têm grande contribuição para que se possa fazer o
levantamento das variações tanto naturais quanto as decorrentes de alterações no
ambiente devido às ações antrópicas, em especial quando se dispõem de registros
da comunidade fitoplanctônica e da sua variabilidade diária, sazonal e até em longos
períodos de séries anuais.
Recentemente, tem sido proposta a avaliação de grupos funcionais de
cianobactérias e microalgas fitoplanctônicas, com base nas suas características
ecológicas, isto é, no nicho que ocupam no ambiente aquático, para melhor
compreensão da dinâmica dessas populações (REYNOLDS et al. apud PÁDUA,
2006, p. 108).
O conhecimento das águas continentais e de suas comunidades do fitoplâncton
é uma ferramenta relevante para a compreensão da dinâmica das populações
fitoplanctônicas, principalmente grupos de interesse para o saneamento.
Conforme
Huszar
e
Silva
(1999)
publicaram
que
as
cianobactérias
predominaram, com períodos de maior biomassa e/ou densidade, em 52% dos 44
estudos analisados. Esse fato é um forte indicativo da dominância de sistemas
natural ou artificialmente eutróficos no Brasil.
Os registros de florações de cianobactérias em ambientes aquáticos
brasileiros, especialmente lagos e reservatórios, vem aumentando nas últimas
26
décadas. Em reservatórios – um dos ambientes mais estudados devido aos usos
para abastecimento público, irrigação e geração de energia (BARBOSA et al. apud
PÁDUA, 2006, p. 108), os eventos de floração de cianobactérias, com liberação
potencial de cianotoxinas, têm ampliado os estudos dessas áreas.
6.2.1 Algas em sistemas aquáticos
As algas nos sistemas aquáticos agem na mineralização e no ciclo dos
elementos químicos, incorporando energia solar em biomassa e produzindo o
oxigênio que é dissolvido na água e usado pelos demais organismos aquáticos.
Estes diferentes desempenhos das algas nos sistemas aquáticos dependem da
temperatura, da intensidade da radiação solar, da concentração de nutrientes na
água e da alimentação dos animais presentes no sistema. o balanço destes fatores
controladores pode ser alterado por razões naturais ou antropogênicas no sistema
aquático, causando mudanças na composição química da água, na comunidade de
algas, nas taxas de produtividade, e na biomassa. É importante perceber que,
qualquer alteração na produtividade das algas ou na composição da comunidade,
tanto a inibição como a estimulação do crescimento dos organismos, em relação ao
usual para aquele sistema em particular, são igualmente indesejáveis, pois, pode
ameaçar todo o equilíbrio do ecossistema.
Nos dias de hoje, espécies de algas estão sendo usadas na avaliação da
qualidade dos sistemas aquáticos, quanto menos diversificada a população, maior a
poluição do sistema. De acordo Vidotti et al (2004, p. 140) “um outro aspecto está
relacionado à capacidade em retirar do meio aquoso elementos químicos, o que
sugere a utilização de algumas espécies de algas na recuperação de sistemas
aquáticos, em especial quanto à presença de íons metálicos e de alguns compostos
orgânicos”.
6.2.2 Chlorophyta
Conforme publicado por Vidotti et al (2004, p. 140) As algas verdes são
extremamente abundantes nos ambientes aquáticos, sendo um dos mais
importantes componentes do fitoplâncton; as algas verdes são responsáveis pela
27
maior parte da produção de oxigênio molecular disponível no planeta a partir da
fotossíntese. Habitando águas doces ou salgadas, solos úmidos ou troncos, estes
organismos podem também estabelecer relações de mutualismo como outros seres
vivos, como fungos, formando liquens. As algas verdes acumulam amido no interior
de suas células, e contêm os pigmentos clorofila a e b, carotenos e xantofilas; a
presença de clorofilas a e b sustenta a idéia de que as algas verdes tenham sido
ancestrais das plantas por serem estas possuidoras deste tipo de clorofila.
6.2.3 Cianobactérias
As cianobactérias são organismos aeróbios, que necessitam de água, dióxido
de carbono, substâncias inorgânicas e luz para seus processos vitais. A fotossíntese
é seu principal modo de obtenção de energia para os processos metabólicos de
biossíntese,
crescimento
e
multiplicação,
produzindo
oxigênio
molecular.
(CARMICHAEL apud PÁDUA, 2006, p. 25).
Nas águas doces dos ambientes continentais é aonde seu desenvolvimento
chega a ser abundante, devido à maioria das espécies apresentarem melhor
crescimento em águas neutras a alcalinas (pH 6 a 9), temperatura entre 15 a 30°C e
alta concentração de nutrientes, principalmente nitrogênio e fósforo. Mesmo assim, é
encontrada em uma grande diversidade de habitats, desde ambientes marinhos e
até em ambientes polares, assim como solos úmidos. Nas espécies filamentosas, há
presença de células diferenciadas para a fixação de nitrogênio e de resistência, que
se denominam heterocistos e acinetos.
No Brasil, Portaria MS no. 1.469 (BRASIL, 2000), incorporou novas normas de
controle e vigilância da qualidade de água para o consumo humano, a importância
da qualidade e quantidade de água representa a melhoria da qualidade de vida e
manutenção da saúde humana. Com o episódio de Caruaru (Pernambuco), em
1996, devido à presença de cianotoxinas na água, acabou ocorrendo a morte de
pacientes
que
realizavam
diálise.
Ressaltou-se,
então,
a
importância
da
regulamentação desses compostos na água para consumo humano e também do
controle das cianobactérias no manancial.
Embora a relevância dessa questão, manteve-se ainda um grande obstáculo
na implementação das diretrizes da Portaria MS no. 1469 (BRASIL, 2000), a
28
dificuldade para a análise da cianotoxina microcistina, quanto para a identificação e
quantificação de cianobactérias, pelas companhias de saneamento e pelos
responsáveis por sistemas de abastecimento público.
Conforme a Portaria MS no. 518 (BRASIL, 2004), que revogou a portaria
anterior, o prazo para atendimento das exigências para o monitoramento de
cianobactérias e cianotoxinas foi de 12 meses após a entrada em vigor desse
instrumento legal. Hoje em dia, os responsáveis pelo abastecimento público, têm
incorporado plenamente à rotina do monitoramento.
Assim, conforme (ESTEVES; BOUVY et al.; HUSZAR et al. apud PÁDUA,
2006, p. 23) é cada vez mais freqüentes as florações de cianobactérias em
ambientes
aquáticos
lênticos
continentais
de
clima
tropical,
como
citado
anteriormente, as temperaturas elevadas estimulam seu desenvolvimento, embora
se observe também em rios, no mar e nos estuários, das mais diversas regiões do
mundo, independente do clima.
O monitoramento de variáveis que favorecem o crescimento de cianobactérias
e/ou sua acumulação é valioso para se reconhecer que o manancial está em risco
de desenvolvimento de floração, assim como os locais mais prováveis para a
formação e acúmulo de escumas.
O acompanhamento do nível de fósforo total é um aspecto importante, pois é
um nutriente relevante para as cianobactérias e outros organismos fotossintéticos.
Dados sobre outras variáveis ambientais e condições hidrológicas do manancial
(como tempo de detenção e condições de estratificação térmica) disponibilidade de
luz (relação entre a profundidade de penetração da luz e profundidade de mistura),
assim como nitrogênio dissolvido (nitrato e amônia), proporcionam a base para o
entendimento de porque certas espécies ou gêneros de cianobactérias dominam
naquele ambiente.
As variações de toxicidade nas cianobactérias podem ser por variação
temporal, desde intervalos curtos de tempo até diferenças sazonais, e também
espaciais. Essas variações de toxicidade nas cianobactérias ainda não foram
devidamente esclarecidas, provavelmente são decorrentes de alterações na
proporção de cepas tóxicas e não tóxicas na população. Contudo, são cada vez
mais freqüentes as florações tóxicas. Tipicamente, cerca de 50% de todas as
florações testadas em diferentes países mostram-se tóxicas em bioensaios.
29
De acordo com Azevedo apud Pádua, 2006, p. 34, em 11 dos 26 estados
brasileiros foram registradas florações com cianobactérias tóxicas, distribuídos do
norte ao sul do país. Embora florações ocorram com mais freqüência em
reservatório (represas e açudes), se verificam também em lagoas costeiras, rios e
estuários.
6.2.4 Eutrofização
A eutrofização dos ambientes aquáticos provoca o enriquecimento artificial das
águas naturais, isso é gerado pelas crescentes atividades antropogênicas
(descargas de esgotos domésticos industriais dos centros urbanos e a poluição
difusa das regiões agricultáveis). A eutrofização é reconhecida como a principal
causa do aumento da freqüência e intensidade das florações de microalgas ou
cianobactérias nos sistemas aquáticos, causando alteração na qualidade da água,
incluindo a redução de oxigênio dissolvido, e a perda das qualidades cênicas
(alterações das características estéticas do ambiente e de seu potencial para lazer).
Esse aumento de incidência de floração de microalgas e cianobactérias traz
conseqüências negativas sobre a eficiência e custo de tratamento da água para o
abastecimento público.
Conforme publicado por Azevedo (1998) as conseqüências da eutrofização que
se caracteriza pelo crescimento exuberante de microalgas ou de cianobactérias,
denomina-se floração ou blooms. As florações são eventos de multiplicação e
acumulação de cianobactérias e microalgas, seja durante horas ao longo do dia ou
com maior duração, havendo registros, em lagos e represas, com florações durante
vários meses.
Estudos ecofisiológicos e limnológicos demonstram que a carga elevada de
nutrientes, o tempo longo de retenção da água, a estratificação e temperatura
elevada são os principais fatores que influenciam na formação e na intensidade das
florações. Este fenômeno vem se intensificando no Brasil, devido ao fato de que
grande parte dos reservatórios de água para o abastecimento apresentarem as
características necessárias para o desenvolvimento abundante de cianobactérias e
microalgas ao longo de todo o ano. A necessidade de intensificar o crescimento
vegetal, pelo uso de fertilizantes, tem causado o grande crescimento de florações e
30
a rápida eutrofização de rios e reservatórios, resultando no incremento de macrófitas
aquáticas e de altas concentrações de fósforo na coluna d’água e/ou sedimento.
6.2.5 Fatores que afetam o desenvolvimento do fitoplâncton
De acordo com De Leon Bonilla e Aubriot apud Pádua (2006, p. 99) para os
organismos fitoplanctônicos, algumas condições do ambiente aquático são
fundamentais para garantir a sua viabilidade. As características destas comunidades
dependem de fatores como a penetração da luz, a temperatura e os movimentos na
coluna d’água. Com tudo, características ópticas, a disponibilidade de nutrientes e a
temperatura, são parâmetros relevantes, pois repercutem diretamente sobre os
organismos do fitoplâncton e de forma indireta sobre a viscosidade da água.
6.2.6 Luz
A luz é essencial para atividade fotossintética do fitoplâncton. À medida que a
luz penetra na água, parte é absorvida e transformada em calor, e parte é dispersa.
A necessidade de luminosidade varia de espécie para espécie, algumas precisam de
muita luz, enquanto outras são mais tolerantes a menor luminosidade.
6.2.6.1 Temperatura
Segundo publicado por Pádua (2006, p. 100) a temperatura da água resulta do
processo de penetração da luz solar, que vai aquecendo as camadas de água. Além
disso, também pode resultar de vertentes e água subterrânea, com diferentes
temperaturas e principalmente da contribuição de efluentes. No caso da DAM
(Drenagem Ácida de Minas) a ocorrência de reações exotérmicas no interior da
massa líquida também pode influenciar neste parâmetro.
Existem duas concepções importantes da temperatura para os organismos, em
relação às temperaturas preferenciais para o desenvolvimento ótimo de cada
espécie; e indiretamente, para o ambiente, quando temos o estabelecimento de
processos de estratificação das águas.
31
A estratificação da coluna d’água em massas ou zonas com diferentes
densidades e temperaturas afetará as distribuição de gases (como oxigênio) e isto
por sua vez afetará a distribuição de organismos do fitoplâncton.
6.2.6.2 Hidrodinâmica
O movimento da água afeta na distribuição de calor do ambiente aquático,
além das suas demais propriedades e componentes, sendo que condições de
pequena vazão em rios e reservatórios podem favorecer a formação de florações de
cianobactérias.
6.2.6.3 Nutrientes
Os fatores limitantes para a produção primária do fitoplâncton são o nitrogênio
e o fósforo, todavia carbono, hidrogênio, oxigênio e enxofre são os macronutrientes
essenciais, e, no caso das diatomáceas, a sílica é também importante.
Embora cada gênero de alga tenha respostas metabólicas diferentes para na
utilização do nitrogênio tanto na forma de nitrato (NO3-) quanto de amônio (NH4+),
estudos
realizados
em
laboratório,
com
clorofíceas
(Oocystis
lacustris
e
Eutetramorus plactonicus) (ALMEIDA apud PÁDUA, 2006, p. 105) e cianofícea
(Microsystis viridis) (VON RÜCKERT e GIANI apud PÁDUA, 2006, p. 105)
mostraram que as espécies utilizam o amônio mais rapidamente, quando a fonte de
nitrogênio encontra-se sob a forma de nitrato. Por outro lado, a capacidade de vários
gêneros de cianobactérias de fixar nitrogênio atmosférico (N2), em situações de
limitação por nitrogênio são em muitos casos satisfatórias, não representando este
elemento um fator limitante para sua sobrevivência.
6.2.7 Interações algais
6.2.7.1 Macrófitas
Conforme Vidotti e Rollemberg (2004, p. 140) há muita discussão sobre o papel
das macrófitas, os contaminantes de macrófitas podem produzir diversos efeitos
32
sobre a comunidade de algas, além da competição pelos nutrientes do ambiente,
pois elas absorvem Nitrogênio e Fósforo inorgânicos dissolvidos. Pode haver um
aumento dos nutrientes inorgânicos no sistema pela morte das macrófitas, no
entanto estudos realizados com herbicidas (eliminando as macrófitas) indicaram que
este aumento nas quantidades de nitrogênio e de fósforo disponíveis para as algas
só ocorre após uma grave desoxigenação da água. Contudo estudos mostram que
com o aumento de níveis de nutrientes e com o aumento da luminosidade, pode
ocorrer um crescimento da população de algas.
6.2.7.2 Íons metálicos
Íons de metais como Cu, Cd, Hg, Pb, Zn, etc., podem causar dano estrutural
aos cloroplastos, devido à restrição da fotossíntese; quantidade traços de cobre, por
exemplo, acima da capacidade do meio, inibem por completo a fixação de N2,
reduzindo o processo de eutrofização. Entretanto, a biodegradação das algas mortas
acaba favorecendo a esse processo, pelo aumento do consumo de oxigênio.
6.2.7.3 Luz
O fitoplâncton necessita da energia solar para a fotossíntese; entretanto, essa
necessidade varia de espécie, muitas espécies não toleram níveis elevados de luz
ultravioleta ou visível, sendo rapidamente afetadas pela ação da radiação e, a fim de
evitar o excesso da radiação, algumas espécies migram na coluna d’água.
7 MATERIAL E MÉTODOS
7.1
Característica do efluente
Conforme Firpo (2007, p. 65) a drenagem ácida de mina – DAM, originária do
processo de mineração na Mina Verdinho (Unidade de Mineração II) da Companhia
Mineradora Carbonífera Criciúma S.A., é tratada por meio de processo ativo,
seguido do processo de decantação em uma sucessão de lagoas. O Rio Sangão é o
receptor final desse processo. Suas características médias, no ano de 2006, não
estão de acordo com os parâmetros legais de lançamento permitidos pela Resolução
CONAMA 357 de 17 de março de 2005. A figura 2 mostra o aspecto visual pré e
pós-tratamento da drenagem.
(a)
(b)
Figura 2. Efluente pré-tratamento (a) e pós-tratamento (b).
Fonte: Firpo, 2007, p. 3
34
7.2
Área de estudo
O estudo foi realizado dentro do projeto de Mestrado da Agrônoma Beatriz
Firpo. O sistema piloto de tratamento foi implantado junto à Mina Verdinho de
propriedade da companhia mineradora Carbonífera Criciúma S.A., ao lado da atual
lagoa de polimento final que segue o tratamento ativo em operação por
precipitação/sedimentação. O plano experimental consistiu na montagem do
banhado construído em escala piloto conforme Figura 3.
entrada
reservatório
SISTEMA
AERÓBICO
CAIXA 3
CAIXA 2
CAIXAS
ANAERÓBICAS
CAIXA 1
SISTEMA
MISTO
tubulação
40mm
registros
tempo de detenção:
1 dia 10 dias 20 dias
CAIXA 9
CAIXA 8
CAIXA 7
CAIXA 6
CAIXA 5
CAIXAS
AERÓBICAS
CAIXA 4
tubulação
40mm
1 dia 10 dias 20 dias
saída
Figura 3. Planta baixa indicativa da montagem dos banhados
piloto.
Fonte: Firpo, 2007, p. 67
35
A implantação de um sistema misto compreende um banhado para operação
em condições anaeróbicas seguido de outro, em condições aeróbicas. As vazões
foram ajustadas para cada conjunto operar com tempo de detenção de 1, 10 e 20
dias, de forma que pudessem ser comparados entre si.
Consistiu na construção de nove (09) caixas nas dimensões de 0,50 x 5,00 x
0,60 m, sem fundo, impermeabilizadas com lona emborrachada para impedir a perda
de efluente, preenchidas somente com substrato nas caixas aeróbicas ou composto
orgânico nas caixas anaeróbicas e 10 cm de brita. Em sua porção inferior foram
instaladas longitudinalmente e interligadas mangueiras de borracha perfuradas para
captar e retirar o efluente na base das mesmas. No sistema anaeróbico foram
depositados 45 cm de composto orgânico compreendido por uma mistura de lascas
de madeira, esterco bovino seco e solo local. Para a quantidade de efluente sobre o
composto foi estabelecida em 10 cm por meio de torneiras de saída (Figura 4).
substrato h=45cm
efluente h=10cm
torneira
entrada
caixa anaeróbica
saída
caixa aeróbica
registro
brita h=10 cm
(terreno natural)
Figura 4. Corte longitudinal em caixas do sistema misto.
Fonte: Firpo, 2007, p. 71
Já no sistema aeróbico foi preenchido com solo horizonte B do próprio local,
até uma altura de 40 cm, cobertas por 14 cm de água. Em todas as caixas do
sistema aeróbico foram plantadas com Taboa (Typha sp.). A figura 5 ilustra a
montagem.
O experimento tornou-se apto ao início do controle dos banhados com 4 meses
de ajustes e crescimento da vegetação. As coletas constituíram dos 9 pontos
indicados na figura 3.
36
taboas
torneira entrada
flange saída
efluente h=14cm
substrato h=40cm
(terreno natural)
Figura 5. Corte longitudinal em caixa do sistema aeróbico.
Fonte: Firpo, 2007, p.69
7.3
Variáveis químicas
De cada ponto foram recolhidas e acondicionadas em garrafas de polietileno de
alta densidade (HDPE) previamente lavadas com água destilada e ambientadas.
Uma amostra de cada foi analisada in situ, os seguintes parâmetros pH e OD (Figura
6). Uma amostra de cada ponto, preservada com ácido sulfúrico p.a. (2%v.v.) e
refrigeração, para análise de DQO. Uma amostra de cada ponto, preservada com
ácido nítrico p.a. (2%v.v) e refrigeração para análise dos metais ferro, alumínio e
manganês. Uma amostra de cada preservada em refrigeração para análise de
sulfato, acidez e alcalinidade. As análises químicas foram realizadas no Laboratório
de Estudos Ambientais para Metalurgia – UFRGS.
Figura 6. Aparelhos de medição de pH e OD.
Fonte: Firpo, 2007, p. 76
37
7.4
Variáveis biológicas
De cada ponto foram recolhidas e acondicionadas em garrafas de polietileno de
alta densidade (HDPE) previamente lavadas com água destilada e ambientadas e
preservadas em refrigeração, para a identificação de fitoplânctons existentes. As
amostras foram examinadas no Laboratório de Microbiologia do Centro Universitário
La Salle para. Para a identificação do fitoplâncton foram utilizadas as chaves de
identificação e descrições de Bicudo e Menezes (2006).
8 RESULTADOS
O fitoplâncton apresentou um crescimento intenso nas caixas anaeróbicas a
partir de junho, nas caixas aeróbicas também houve crescimento, porém de menor
intensidade (Figura 7). Percebeu-se que este evento teve maior proporção nas
caixas aeróbicas com período de detenção de 10 dias.
(a)
(b)
Figura 7. Caixa do sistema anaeróbico (a) Caixa do sistema aeróbico (b).
Fonte: Autoria própria, 2007.
8.1
Temperatura
De acordo com o boletim do Centro de Previsão de Tempo e Estudos
Climáticos – Climanálise (SETZER et al 2006) a temperatura em junho de 2006,
quando ocorreu a floração das algas, destacou-se pelo aumento das temperaturas
mínimas. As temperaturas máximas mantiveram praticamente os mesmos valores
em comparação ao mês anterior, variando entre 18oC a 34oC3·.
3
CLIMANAÁLISE. Climanálise Boletim. Cachoeira Paulista, 2006. Disponível em
<http://www6.cptec.inpe.br/revclima/boletim/index0606.shtml>. Acesso em: 11 jun. 2007
39
8.2
Potencial hidrogeniônico (pH)
Nas caixas anaeróbicas do sistema houve queda no valor do pH, a redução
mais significativa foi na caixa do tempo de detenção de 1 dia (FIRPO 2007, p. 89),
onde foi encontrada a cianobactéria Oscillatoria. Contudo, não houve expressiva
redução do valor do pH nas caixas com o tempo de detenção de 10 e 20 dias, até
apresentou uma pequena elevação, onde foi encontrada a maior incidência de
Klebsormidium.
Em relação às caixas aeróbicas o valor do pH na caixa com 1 dia de detenção
manteve-se em queda. Porém, apresentou uma pequena elevação na caixa com 10
dias de detenção, a qual não foi significativa. No entanto nas caixas de 20 dias de
detenção o valor do pH obteve um aumento expressivo (FIRPO 2007, p. 89).
8.3
Oxigênio dissolvido (OD)
Segundo Firpo (2007, p. 90) o oxigênio dissolvido nas caixas anaeróbicas
apresentou redução expressiva, o fator relevante nesse caso foi o tempo de
detenção, quanto maior o tempo de detenção maior a redução de OD.
Já nas caixas aeróbicas ocorreu a oxigenação da água vinda das caixas
anaeróbicas. As caixas aeróbicas funcionaram como “aeradores” devolvendo OD às
águas do efluente. Entretanto, a caixa de detenção de 1 dia não foi capaz de
retornar o efluente a sua condição original. Contudo as caixas aeróbicas com 10 e
20 dias de detenção foram capazes de retomar sua condição original.
8.4
Ferro
De acordo com Firpo (2007, p. 97) houve alteração da concentração do ferro
nas caixas anaeróbicas, o aumento se equivaleu nos três períodos de detenção 1,
10 e 20 dias.
Já nas caixas aeróbicas ocorreu a diminuição da concentração de ferro, essa
diminuição significativa comparando as suas respectivas caixas anaeróbicas.
40
8.5
Manganês
Conforme Firpo (2007, p. 99) nas caixas anaeróbicas a concentração de
manganês teve um aumento expressivo e equivalente com os períodos de detenção
de 10 e 20 dias. Porém, em relação às caixas aeróbicas no tempo de detenção de 1
e 10 dias não houve alteração na concentração de manganês, manteve-se a mesma
concentração de suas respectivas caixas anaeróbicas. No entanto, percebeu-se uma
significativa redução de concentração na caixa com a detenção de 20 dias.
Tabela 1 – Parâmetros físico-químicos nos pontos de coleta no banhado construído
da Mina Verdinho
Pontos de Coleta
Parâmetro
1
2
3
4
5
6
7
8
9
pH
5,9
6,41
6,21
5,8
6,44
6,72
6,00
5,90
5,5
Fe total
2,35
1,51
1,50
0,4
0,6
0,3
N.I.
N.I.
N.I.
OD
2,0
1,55
1,45
4,00
5,00
4,95
N.I.
N.I.
N.I.
Mn
1,35
1,90
2,00
1,20
2,00
0,4
N.I.
N.I.
N.I.
N.I.: Valores não informados
Fonte: Autoria própria, 2007.
8.6
Fitoplâncton
Como podemos visualizar na tabela 2 foram identificados 5 táxons, a espécie
mais representativa é a Klebsormidium (Apêndice A, Figura K), classe Clorophyceae,
encontrada nos pontos 2, 3, 5, 6 e 8, onde as caixas anaeróbicas e aeróbicas
mantinham os períodos de detenção de 10 e 20 dias. Foram encontradas outras
espécies da classe Clorophyceae, mas não com a mesma representatividade,
Closterium e Volvox (Apêndice A, Figuras C e V, respectivamente) no ponto 4, onde
a caixa aeróbica tinha o período de 1 dia de detenção. No ponto 9 foi encontrada a
espécie Genicullaria (Apêndice A, Figura G), também pertencente à classe das
Clorophyceae. A espécie não muito representativa neste ambiente, mas de grande
representatividade, classe das Cianobactérias, a Oscillatoria (Apêndice A, Figura O),
foi encontrada no ponto 1, onde o período de detenção é de 1 dia.
41
Tabela 2 – Ocorrência de Fitoplâncton nos pontos de coleta no banhado construído
da Mina Verdinho
Pontos de Coleta
Espécies
1
2
3
Closterium sp
5
6
X
X
7
8
9
X
Klebsormidium sp
Oscillatoria sp
4
X
X
X
X
Volvox sp
X
Genicullaria sp
Não identificada
Fonte: Autoria própria, 2007.
X
X
42
9 DISCUSSÃO
9.1
Variáveis físico-químicas da água
O aumento da temperatura do ambiente aquático no mês de junho foi um dos
fatores relevantes para desenvolvimento da floração nas caixas anaeróbicas.
Mostrou-se de grande importância nos processos químicos e biológicos que
ocorreram no ambiente aquático, causando mudanças na composição química da
água, na comunidade de algas, nas taxas de produtividade, e na biomassa.
Em relação ao pH, os valores obtidos encontraram-se na faixa de 5,9 a 6,72,
essas medidas são consideradas favoráveis para as florações, as comunidades
aquáticas podem interferir nos valores de pH do meio. Segundo Matsuzaki, Mucci e
Rocha (2004 p. 684) os organismos autotróficos, como macrófitas aquáticas e algas,
podem elevar o pH por meio do processo de assimilação de CO2 na fotossíntese,
como ocorre nas caixas anaeróbicas com floração de microalgas e nas caixas
aeróbicas com Typha sp.
De acordo com resolução do CONAMA no 357, o valor máximo de Ferro
permito para a qualidade padrão de água doce é de 0,3 mg/L e o Manganês é de 0,1
mg/L. O Ferro e o Manganês possuem afinidade geoquímica, por isso encontram-se
sempre reunidos. Conseqüentemente os valores averiguados apresentaram
semelhanças, os maiores valores de concentração foram encontrados nas caixas
anaeróbicas, Fe 1,50 a 2,35 mg/L, e Mn 1,35 a 2,00 mg/L. Verificou-se conforme
Esteves apud Peres (2002, p. 88) o oxigênio dissolvido é um dos principais
responsáveis pela dinâmica e caracterização dos ecossistemas aquáticos, que suas
fontes são a atmosfera e a fotossíntese, e as principais fontes de perda são a
difusão para a atmosfera, a oxidação da matéria orgânica e de íons metálicos
(principalmente ferro e manganês). Deste modo, foi possível observar que houve
43
uma relação entre os resultados obtidos de OD, Fe e Mn. Nas caixas anaeróbicas
onde o OD teve uma redução expressiva, é onde compreende a maior concentração
de Fe e Mn.
9.2
Variáveis biológicas
A eutrofização é uma das principais causas do crescimento de microalgas ou
de
cianobactérias,
essas
florações
foram
estimuladas
pelo
aumento
das
temperaturas e provocadas pelo enriquecimento artificial das águas, gerado pela
descarga de efluente da atividade carbonífera, causando alteração na qualidade da
água. Além disso, a necessidade do crescimento vegetal, no banhado construído,
usando o composto orgânico, colaborou para o crescimento de florações e a
eutrofização do reservatório.
A avaliação da composição e abundância da biota mede a qualidade do
ambiente aquático. Devido a pouca diversidade de fitoplâncton encontrada no
banhado construído, Closterium, Klebsormidium, Volvox, Genicullaria (Clorofíceas) e
Oscillatoria (Cianobactéria) e visto que a variáveis físico-químicas da área em estudo
evidenciam alterações na qualidade da ambiente aquático, as informações
biológicas corroboram com as informações físico-químicas.
Conforme Azevedo et al apud Azevedo (1998) as florações de microalgas e
cianobactérias são uma resposta a eutrofização. Essas florações podem apresentar
toxinas e gerar odores desagradáveis. A ocorrência destas algas tem sido
relacionada a eventos de mortandade de animais e com danos à saúde humana.
Entre o fitoplâncton encontrado devemos dar destaque a duas espécies, a
microalga Klebsormidium por ter sido a mais representativa no ambiente aquático e
a cianobactéria Oscillatoria pela sua importância.
Segundo Peres (2002, p. 73) Klebsormidium é considerado bioindicador de
qualidade e classificada como α-mesossapróbica (zona poluída, forte poluição), com
isso caracteriza a área em estudo como zona poluída, devido à perturbação
antropogênica, no caso a região carbonífera. Já as florações de cianobactérias, no
caso Oscillatoria, conforme Brandão e Domingos (2006, 42) têm geralmente
conseqüências visíveis e danosas para organismos e o meio ambiente, podendo
liberar substâncias tóxicas afetando a potabilidade do reservatório.
44
Várias espécies envolvidas em fenômenos de florações são produtoras de
cianotoxinas, no caso da Oscillatoria a cianotoxina produzida é a neurotoxina,
atuante no nível de transmissão dos impulsos nervosos, provocando paralisação da
atividade muscular e, conseqüentemente, parada respiratória (CHARMICHAEL apud
BRANDÃO e DOMINGOS, 2006 p.45).
45
10 CONSIDERAÇÕES FINAIS
As variáveis físico-químicas evidenciaram um nível de degradação da
qualidade da água, permitindo a verificação de condições propícias para a floração
do fitoplâncton.
É importante perceber que, qualquer alteração na produtividade das algas ou
na composição da comunidade, tanto a inibição como a estimulação do crescimento
dos organismos, em relação ao usual para aquele sistema em particular, são
igualmente indesejáveis, pois, pode ameaçar todo o equilíbrio do ecossistema.
O aumento de incidência de floração de microalgas e cianobactérias trazem
conseqüências negativas sobre a eficiência e custo de tratamento da água para o
abastecimento público.
A comunidade fitoplanctônica apresentou pouca diversidade, constituída na
maior parte de clorofíceas e cianobactérias, com isso caracterizando o ambiente
aquático como poluído e de baixa qualidade.
Portanto, foi constatado os tratamentos ativos aplicados ao efluente não são
capazes de remover íons metálicos ferro e manganês, para o qual foi implementado
um sistema de banhado construído. Com a implantação desse sistema ocorreu a
floração do fitoplâncton, comprovando a eutrofização e baixa qualidade da água.
Conseqüentemente os resultados deste estudo recomendam o monitoramento
e a remediação da área da carbonífera. No entanto, sugiro estudo de alternativas
para tratamento de efluentes com a utilização de processos biológicos que têm se
mostrado em crescimento e de grande eficiência em vários setores.
46
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APÊNDICE A – Espécies de algas componentes do fitoplâncton encontrado no
banhado construído na Mina do Verdinho
(k)
(o)
(c)
(v)
(G)
(K): Klebsormidium sp; (O): Oscillatoria sp; (C): Closterium sp; (V): Volvox sp;
(G): Genicullaria sp.