KRİZE KARŞI İNGİLTERE’DE ALINAN TEDBİRLER

A avaliação dos processos erosivos mecânicos apresentados anteriormente realçaram a importância do escoamento superficial rápido no transporte de sedimentos em suspensão para os corpos d‟água e no aumento da carga transportada fluvialmente, bem como a necessidade de se conhecer as contribuições atmosféricas e antrópicas para a correção das cargas dissolvidas antes de estimar a erosão química. Dessa forma, foram revisados alguns trabalhos relacionados à determinação do escoamento superficial rápido com a utilização de modelos de separação de hidrogramas de cheia, à caracterização da precipitação atmosférica e de efluentes urbanos que, apesar de não abordarem diretamente os processos erosivos, merecem atenção devido à sua importância nos modelos geoquímicos utilizados.

O escoamento superficial rápido pode ser determinado através de modelos de separação de hidrogramas de cheia em dois ou mais componentes ou reservatórios principais, desde o método gráfico proposto por Barnes (1939 citado por MORTATTI et al., 1997)2, passando pelo de traçadores químicos apresentado por Pinder e Jones (1969) e isotópicos de Dincer et al. (1970) e de Fritz et al. (1976), chegando

2 _{BARNES, B.S. The structure of discharge recession curves. Transactions of the American}

até aos métodos estatísticos envolvendo séries temporais e filtros auto-recursivos descritos por Hino e Hasebe (1981; 1984).

Araújo e Dias (1995) compararam duas metodologias de separação de hidrograma para distinguir os escoamentos superficial rápido e subterrâneo, utilizando as séries históricas diárias pluviométricas e fluviométricas da bacia do rio Jangada (PR, Brasil) para o período de 1945 a 1993. As metodologias comparadas foram a proposta por Hino e Hasebe (1981 e 1984), que utiliza filtros auto-recursivos para a obtenção de uma função resposta característica de um sistema utilizando os dados de vazão, com a proposta por Barnes (1939), metodologia clássica que consiste na plotagem do hidrograma em papel semi-logarítmo onde a curva de recessão se aproxima de uma reta. Os resultados obtidos para o rio Jangada foram considerados equivalentes, sendo destacada a utilização do método por filtros auto- recursivos pela sua objetividade nos critérios utilizados e na obtenção dos parâmetros, como também pela simplicidade e rapidez de sua aplicação após a implementação do algoritmo de filtragem.

Um estudo metodológico sobre separação de hidrograma de cheia em dois reservatórios foi realizado por Mortatti et al. (1997) na bacia do rio Amazonas, considerando dados mensais do período de 1973-1974. Foram comparados três métodos: o isotópico, utilizados os dados isotópicos de 18O fluvial e pluvial em um modelo de balanço de massa de dois componentes distinguindo o fluxo de base (pré-evento de água caracterizado pela água presente na bacia de drenagem antes da precipitação) do fluxo superficial (evento de água representado pela contribuição da água de chuva para a bacia de drenagem durante o período de precipitação elevada); com o de separação por filtros numéricos proposto por Hino e Hasebe (1981), já descrito anteriormente; e o de reservatório com contribuição variável e carga constante no tempo aprsentado por Mortatti, Probst e Tardy (1994), baseado nos métodos de balanço de massa e de mistura, utilizando as cargas fluviais, dissolvida e em suspensão, e as contribuições dos escoamentos de base e superficial no fluxo total do rio, estimados pela relação entre os coeficientes de escoamento superficial (Kr) e as vazões. Após uma discussão detalhada de cada método e de sua aplicabilidade, foi possível observar que os resultados obtidos se mostraram semelhantes. Foi verificada uma contribuição média do fluxo de base da ordem de 56,0% do fluxo fluvial total durante a vazão de pico. As contribuições médias dos escoamentos superficial e de base para o período estudado, expressos

em termos dos coeficientes de escoamento superficial (Kr) e de base (Kb), foram de 31,9% e 68,1%, respectivamente. Este estudo metodológico destacou a importância da contribuição do escoamento de base durante a vazão de pico, sugerindo que a água subterrânea desempenha um papel muito mais ativo e importante na dinâmica dos eventos de cheia durante o período de maior pluviosidade.

Mortatti et al. (2004a) realizaram um estudo hidrológico dos rios Tietê e Piracicaba (SP, Brasil) com o objetivo de melhor conhecer esses sistemas hídricos, enfocando três aspectos principais: caracterização hidrológica, análise exploratória das séries históricas de vazão e separação dos hidrogramas de cheia. A análise exploratória da tendência vazões, utilizando testes estatísticos não paramétricos de Mann-Kendall, proposto por Sneyers (1975 citado por MORTATTI et al., 2004a)3, e de Pettitt (1979 citado por MORTATTI et al., 2004a)4 para as séries históricas de ambos os rios. No primeiro, na hipótese da estabilidade de uma série temporal, os valores devem ser independentes e a distribuição de probabilidades deve permanecer sempre a mesma; e no segundo é verificado se duas amostras são da mesma população e o modelo estatístico faz uma contagem do número de vezes que um membro da primeira amostra é maior que um membro da segunda, localizando o ponto em que houve uma ruptura de uma série temporal. A separação do hidrograma de cheia foi realizada utilizando a metodologia estatística do emprego de filtros numéricos desenvolvida por Hino e Hasebe (1984), já descrita anteriormente. Foi verificado que as séries históricas de vazão dos rios Tietê (1965 a 1996) e Piracicaba (1944 a 1997) apresentaram uma mesma tendência de distribuição anual quando comparadas dentro do mesmo intervalo de tempo, utilizando um amortecimento dos dados médios anuais em termos de média móvel de dois anos. Entretanto, não representaram as vazões reais com base diária, que apresentaram inúmeros ciclos de hidrógrafas em função do regime de precipitação das respectivas bacias de drenagem. As análises exploratórias evidenciaram a ocorrência de algumas mudanças em seus comportamentos a partir da década de 1980, relacionadas tanto ao regime hídrico das bacias, com destaque para a variação da precipitação em 1982 na bacia do rio Tietê, quanto ao domínio antrópico

3

SNEYERS, R. Sur l‟analyse statistique des series d‟observations. Genève: OMM, 1975. 192 p. (Note Technique, 143; OMM, 415)

4

PETTITT, A.N. A non-parametric approach to the change-point problem. Applied Statistics, v. 28, n. 2, p. 126-135, 1979.

da região, com o início do funcionamento do Sistema Cantareira, que desvia 2,7 x 106 _m3 _d-1 _{de água das nascentes do rio Piracicaba para abastecimento da}

região metropolitana de São Paulo. O estudo da separação dos hidrogramas de cheia, considerando os resultados médios obtidos em base mensal para os últimos 10 anos das duas séries históricas, indicou que cerca de 30% do escoamento total observado nas duas bacias de drenagem apresentaram origem superficial, intimamente associado às entradas de chuva, sendo os 70% restantes oriundos da recarga subterrânea.

Em relação à precipitação atmosférica, optou-se por apresentar os trabalhos de Mello (1988), Moreira-Nordemann, Girardi e Ré Poppi (1997), Lara et al. (2001) e Migliavacca et al. (2005).

O estudo da variabilidade da composição química da chuva durante um único evento frontal de 10 horas de precipitação contínua na cidade de Niterói (RJ, Brasil) foi desenvolvido por Mello (1988), a partir da análise de 42 amostras pluviais em termos de nitrato, sulfato, sódio, excesso de sulfato originário do SO2 atmosférico e

pH. Dos parâmetros analisados, todo o NO3- encontrado na chuva foi relacionado à

dissolução dos gases HNO3 de origem predominantemente antrópica, e cerca de

93% do SO42- presente na chuva foi relacionado ao excesso de sulfato originário do

SO2 atmosférico, sem, no entanto, distinguir entre o proveniente dos processos de

fotooxidação dos gases de enxofre de origem biológica dos produzidos pela queima de combustíveis fósseis na região metropolitana do Rio de Janeiro. De forma geral, foi verificada uma evidente relação entre composição química da chuva e intensidade de precipitação, explicada pela predominância do fenômeno físico- meteorológico conhecido como carreamento (washout), entendido como o arraste de gases e partículas da atmosfera durante a precipitação, em detrimento do fenômeno de agregação (rainout), caracterizado pela dissolução de gases e partículas nas nuvens.

Moreira-Nordemann, Girardi e Ré Poppi (1997) estudaram a química da precipitação atmosférica em Campo Grande (MS, Brasil) com o objetivo de preencher a lacuna existente sobre a composição química das chuvas para a região central do Brasil, sem ter a pretensão de esgotar o assunto. A partir dos resultados de composição química das águas pluviais e de aerossóis (Na+, Ca2+, K+, Mg2+, Cl-, SO42-, NO3-, NH4+) de amostras coletadas durante dois anos no campus da

deposição atmosférica úmida e seca. Para a deposição úmida foram utilizados dois tipos de amostras, B = bulk (deposição úmida + seca) e WO = wet-only (deposição úmida), sendo observado resultados distintos de deposição, com as maiores taxas para Cl- (1,00(B) e 0,50(WO) t km-2 a-1), NO3- (0,79(B) e 0,60(WO) t km-2 a-1), NH4+ (0,54(B)

e 0,37(WO) t km-2 a-1) e SO42- (0,48(B) e 0,37(WO) t km-2 a-1). As taxas de deposição

seca foram calculadas de duas formas, a primeira considerou o teor médio de cada espécie química nos aerossóis e duas velocidades de deposição das partículas em suspensão (0,6 e 0,9 cm s-1) e os resultados obtidos se mostraram similares, sendo as maiores taxas observadas para o SO42- e o NO3-, com valores de 0,34 e

0,23 t km-2 a-1, respectivamente, para a velocidade de 0,9 cm s-1. A segunda, estimada pela diferença entre B e WO, permitiu verificar que as taxas de Ca2+, K+, Mg2+, SO42- e NO3- concordaram razoavelmente com as obtidas pelo estudo dos

aerossóis. A comparação entre as taxas de deposição seca e a úmida demonstrou que em regiões tropicais úmidas, a deposição úmida prevalece sobre a deposição seca para a maioria das espécies químicas majoritárias. O balanço iônico não explicou o pH médio observado, em torno de 5, sendo admitida a probabilidade do controle do pH das águas de chuva pelos ácidos orgânicos.

Os diferentes tipos de influências antrópicas na química da água de chuva na bacia do rio Piracicaba foram investigados por Lara et al. (2001), a partir da análise de 272 amostras pluviais coletadas entre agosto de 1997 e julho de 1998. Foram verificados sérios problemas de acidificação das águas pluviais, com pH médio entre 4,4 a 4,5, que foram correlacionados com os diferentes usos da terra (como o cultivo intensivo dos solos), a queima da cana-de-açúcar e às emissões industriais. Em relação à composição química das águas pluviais, analisada em termos de íons majoritários e Carbono Orgânico e Inorgânico Dissolvidos (DOC e DIC, respectivamente). O H+ foi a espécie mais abundante, seguido por NH4+ > SO42- >

NO3- > Cl- > Ca2+ > K+ > Na+ > Mg2+. As principais causas de problemas ambientais

na bacia de drenagem foram relacionadas a fatores de uso do solo, como o cultivo intensivo e a queima de cana-de-açúcar, junto com as emissões industriais. A identificação das possíveis associações foi realizada com a análise de componentes principais (PCA), que indicou: (a) uma influência da poeira do solo associada ao Ca2+ e Mg2+; (b) queima de biomassa, mais especificamente queima de cana-de- açúcar, associada com Cl- e K+; (c) emissões industriais, referida como H+, com significante correlação com SO42- e NO3- e (d) o DOC e o DIC se associaram com a

acidez (H+_{), indicando que pH foi controlado pelos ácidos orgânicos e não pelo SO} 42-

e NO3-.

Na região de Candiota (RS, Brasil), Migliavacca et al. (2005) estudaram a composição química das águas pluviais com o objetivo de caracterizar a precipitação atmosférica em quatro pontos de amostragem, através dos parâmetros pH, condutividade, alcalinidade, íons majoritários e metais principais. Foi verificada a predominância de precipitação levemente ácida, pois 64% das amostras apresentaram pH entre 5,1 e 5,6 e 14% entre 4,1 e 5,0, com um valor médio para a região de 5,54. Em relação aos íons principais presentes na precipitação total, foram destacadas as taxas médias de deposição total de NH4+

(219 eq m-2 _d-1_{), relacionada às atividades agropecuárias, principalmente gado; de}

SO42- (195 eq m-2 d-1), associadas à influência da usina termoelétrica a carvão

Presidente Médici, maior complexo termoelétrico do Rio Grande do Sul instalado na região estudada; e, de Ca2+ _{(123 eq m}-2 _d-1_{), proveniente da atividade de mineração}

de calcário na região. A avaliação do percentual da concentração em excesso em relação à contribuição marinha, utilizando o Na+ _{como íon de referência, permitiu}

verificar que o Cl- _{e Mg}2+ _{se mostraram relacionados à origem marinha, enquanto}

que Ca2+_{, K}+_{, SO}

42- foram associados à uma origem antropogênica/continental. Entre

os principais metais analisados, o Zn foi o que apresentou as maiores concentrações, com média ponderada de 17,7 g L-1, e que foram associadas, possivelmente, à emissão desse elemento pela usina termoelétrica instalada na região.

Dentre os trabalhos sobre efluentes urbanos lançados diretamente nos corpos d‟água foram revisados os desenvolvidos por Evangelista (2003) e Mortatti et al. (2004b).

A caracterização química e isotópica do carbono e do nitrogênio presentes nos efluentes urbanos brutos do município de Piracicaba (SP) foi realizada por Evangelista (2003), considerando cinco pontos de descarga direta no rio Piracicaba e um condomínio residencial, este último para caracterizar os efluentes tipicamente domésticos. Foi verificado que os efluentes dos diferentes pontos de amostragem apresentaram características que permitiram diferenciá-los. Entretanto, em todos os efluentes analisados, foi observado que o carbono se encontrou principalmente na forma inorgânica dissolvida, atingindo até 240 mg L-1, e o nitrogênio na forma de

NH4+, com até 130 mg L-1 na forma de N-NH4+. Os valores médios da composição

isotópica das principais formas de carbono e nitrogênio presentes nos efluentes domésticos do condomínio residencial (13COP = -23,3 ± 0,7 o/oo, 13COD = -18,6 ±

1,3 o/oo, 13CID = -22,2 ± 5,8 o/oo, 15NOP = 6,5 ± 1,3 o/oo, 15NTD = 8,7 ± 6,0 o/oo,

15_N-NH

4+ = 5,2 ± 3,3 o/oo) foram utilizados de forma eficiente na discriminação dos

efluentes lançados no rio Piracicaba, associados a uma origem essencialmente doméstica, estabelecendo-se assim uma referência de assinatura isotópica para esse tipo de efluente.

Mortatti et al. (2004b) caracterizaram a composição isotópica de 15N e 13C em amostras sólidas e líquidas de efluentes (esgotos) lançados diretamente no rio Piracicaba (SP, Brasil) com o objetivo de identificar as principais fontes de poluição nas águas fluviais. Para isso, foram coletadas amostras antes e depois da área urbana e em cinco pontos de lançamento de esgotos no trecho urbano do rio. O nitrogênio total dissolvido se mostrou controlado pelo comportamento do NH4+,

devido à baixa ocorrência de NO3- na carga dissolvida e aos aportes crônicos

verificados para o amônio. Em termos isotópicos, os valores de 15N-NH4+ se

mostraram similares para as sete estações de amostragem (entre 7 e 10º/oo) e foram

associados com a degradação bacteriana da matéria orgânica de águas residuárias domésticas; o mesmo ocorrendo para o 15N-NO3-, com resultados isotópicos entre -

25 e -30º/oo, valores esses já relatados pela literatura que confirmaram o relatado

para o NH4+. Para o material particulado foi observado um empobrecimento do 15N-

NOP quando comparados às espécies dissolvidas, com valores entre 0 e 5º/oo, que

segundo a literatura são relacionados essencialmente com excretas humanas e de animais. Para as espécies dissolvidas e particuladas de carbono (13C-CTD, 13C- COD, 13C-COP) presentes nas águas fluviais, foi possível observar uma variação dos valores isotópicos entre -23 e -25º/oo, seguindo também a variabilidade dos