ECOHIDROLOGIA Y PROTECCION DE RECURSOS ACUATICOS EM AMBIENTES TROPICALES. Ricardo Motta Pinto-Coelho Fundação UNESCO-HidroEX Universide Federal de Minas Gerais Brasil
VIII Congreso de la Sociedad Chilena de Limnologia Valdivia, Región de los Ríos, Chile 24-28 Octubre de 2011
Água Doce Um recurso em crescente escassez. A água está distribuída de modo muito heterogêneo na biosfera. A maior parte da água encontra-se nos oceanos sob a forma de água salgada. A água doce é responsável apenas por uma pequena fração de toda a água disponível e mesmo assim está fortemente concentrada sob a forma de geleiras e nos aquíferos subterrâneos. As águas superficiais (rios, lagos, brejos, etc.) constituem-se em apenas uma pequena fração do total disponível. O gráfico ao lado procura demonstrar graficamente essas relações entre as formas de ocorrência da água na biosfera.
O homem interfere na estrutura e funcionamento dos ecossistemas aquáticos
Eutrofização
Poluição
Espécies Exóticas
Fragmentação de Habitats
Aumento das temperaturas
Água Doce (Superficial)
Oceanos
Água Doce (Subterrânea) Salinização
Alterações de Fluxo
Perigo de extinção em corais e moluscos
Aumento dos níveis dos mares
Acidificação
O que é monitoramento das águas?
Reservatório de Furnas 3,0
2,5 Braço do rio Sapucaí Braço do rio Grande
2,0 -1
Ko (m )
Monitoramento é o registro regular da qualidade da água.Trata-se de um programa de observação sistemática que possui em geral propósitos bem definidos. É um processo rotineiro de acúmulo de informações incluindo várias variáveis normalmente associadas à determinação do estado trófico ou que possam indicar uma possível contaminação das águas.
1,5
1,0
0,5
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Pontos Amostrais
22
24
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30
32
Objetivos do Monitoramento Ambiental Ao contrário do que pensam muitos acadêmicos, o monitoramento de qualidade de água não visa prioritariamente a publicação de artigos científicos. O monitoramento da água é usado para melhorar o planejamento e a tomada de decisões em diferentes níveis do governo. Eles auxiliam o planejamento e a execução de políticas públicas, tais como aquelas ligadas à conservação e recuperação do meio ambiente, ao saneamento púbico, às atividades industriais e minerárias, às atividades agro-pastoris e de silvicultura, à aquicultura, à produção de energia hidroelétrica, dentre outras. Sendo assim, os dados do monitoramento ambiental da qualidade da água são usados em prol do aperfeiçoamento da performance de várias atividades humanas.
Brasil
8.5 milhões de Km2, 187 milhões de habitantes. 26 estados e um distrito federal, 5.564 Municípios distribuídos em cinco regiões geográficas: norte, nordeste, sudeste, Centro-oeste, sul. Grande autonomia político-admnistrativa de estados e municípios. IBGE (2007).
Brasil, um país das águas As águas do Brasil são muitas e variadas. Temos oito grandes bacias hidrográficas, um litoral de mais de 7000 km. São infinitas as lagoas, as áreas úmidas, os pântanos, os brejos, os estuários, as veredas e os mangues. No entanto, temos também muitas ameaças e tragédias que afetam cotidianamente a integridade das águas no Brasil.
Brasil: 5.660 km3 (12%)
Vazão de Água Doce km3
América Latina: 8.427 km3 (18%)
ESCALA
ANA, 2010
Mundo: 44.000 km3
Brazil – Southeastern States (Minas Gerais, São Paulo, Rio de Janeiro and Espírito Santo)
POPULAÇÃO (1950): 52 milhões Áreas urbanas: Áreas rurais:
19 milhões (36,5%) 33 milhões (63,5%)
POPULAÇÃO (2008): 187 milhões Áreas urbanas: Áreas rurais:
IBGE - Censo 2000
151 milhões (80,7%) 36 milhões (19,3%)
Disponibiliade de Água. Demanda por bacias hidrográficas.
Em muitas regiões do Brasil, especialmente nas regiões do nordeste, a demanda por recursos hídricos supera mais do que 40% de toda a disponibilidade hídrica de muitas bacias hidrográficas. Isso quer dizer que nessas regiões, os conflitos pelo uso da água irão aumentar. Se não houver políticas públicas muito bem definidas para manter a sustentabilidade do uso das águas, irá prevalecer o poder econômico em detrimento do bem-estar das populações.
Demanda/Disponibilidade hídrica < 5% Excelente 5 - 10% Confortável 10 - 20% Preocupante 20 - 40% Crítica > 40% Muito crítica Região hidrográfica
ANA, 2010
Brasil Intenso aproveitamento hidroelétrico
Rio da integração nacional: rio São Francisco Um exemplo de usos múltiplos com crescentes conflitos locais e interegionais
Brasil: Usos da Água
Urbano 11%
Industrial 7% Rural 2%
Animal 11% Irrigação 69%
ANA, 2010
Brasil: Abastecimento de água tratada.
• • •
ANA, 2010
90 % Cidades 18 % Áreas rurais 78 % Brasil
Mundo: Déficit de acesso ao saneamento básico. Fig. 4.3 – Saneamento Básico em 2004: (a) água tratada.
(b) esgotos
Brasil: Déficit de acesso aos esgotos
IBGE, 2010
Brasil Esgotamento Sanitário
Heller, 2010
Brasil Gestão de Resíduos Sólidos (Áreas Urbanas)
PNAD, 2008
Brasil: Gestão de resíduos sólidos (áreas rurais).
Heller, 2010
Represa da Pampulha (Janeiro de 2009):
Podemos falar de gestão de recursos hídricos sem considerar a questão do lixo (resíduos sólidos)?
Minas Gerais: Origem de grandes bacias hidrográficas brasileiras.
IGAM, 2010
Como estão as águas de Minas Gerais ?
Rio Paraíba do Sul (julho-setembro, 2010)
Rio Paraíba do Sul (outubro-dezembro, 2010)
Rio Jequitinhonha (julho-setembro, 2010)
Rio Jequitinhonha (outubro-dezembro, 2010)
Rio Paranaíba (julho-setembro, 2010)
Rio Paraíba do Sul (outubro-dezembro, 2010)
Rio Grande-2 (julho-setembro, 2010)
Rio Grande-2 (outubro-dezembro, 2010)
Rio Grande-1 (julho-setembro, 2010)
Rio Grande-1 (outubro-dezembro, 2010)
Rio Doce (juho-setembro, 2010)
Rio Doce (outubro-dezembro, 2010)
Atividades Humanas e o Ciclo do Nitrogênio Aerossóis
Estratosfera
Ozônio
Efeito Estufa
NOx
Energia Impactos dos Agroecossistemas
NH3
NHx
NOx
Cultivo
Animal
NHx Adubos
Solo
N-Org Alimento, Fibras e Madeiras
Nitratos
NOy
Florestas Solo Impactos nos Ecossistemas Terrestres
Águas Superficiais Águas Subterrâneas
O Ciclo do fósforo é um dos mais afetados pelo homem Lançamento de efluentes domésticos, de indústrias alimentares e atividades agropecuárias estão dentre os maiores contribuintes para a perda do equilíbrio ambiental no ciclo do fósforo nas águas continentais. O excesso do fósforo vem causando sérios distúrbios ecológicos e impede um desenvolvimento verdadeiramente sustentável.
Represa de Três Marias Concentrações de Nitratos (µg.L-1) N-NO3 Padrões espaciais subsuperficiais de nitratos na estação seca de 2006. Esses padrões sugerem que a maior entrada dessa espécie de nitrogênio ocorre à montante no rio São Francisco.
Represa de Furnas (2005) Concentrações de Nitratos (µg.L-1) N-NO3 O run off de nutrientes associados às atividades agrícolas no reservatório origina padrões espaciais que denotam maiores concentrações no braço do rio Grande, especialmente na região de Pimenta-Formiga.
Nitrato (µg.L-1 N-NO3)
Reservatório de Furnas (2005): Há uma clara coincidência nos padrões espaciais (sub-superfície) de fósforo total (esq.) e clorofila-a (dir.)nesse reservatório.
Fósforo Total
Clorofila-a
(µg.L-1 P-PO4)
(µg.L-1 )
Represa de Três Marias (Julho de 2006):
Fósforo Total (µg.L-1 P-PO4)
Existe uma clara associação entre o padrão espaço-temporal de fósforo na represa e a localização dos grandes projetos de irrigação situados nas imediações de Morada Nova de Minas.
Nitrato vs. Clorofila-a (Furnas e Tres Marias) 40,00 30,00 20,00 y = 0,0727x + 7,8985 R2 = 0,3381
10,00 0,00 0
50
100
150
200
250
Nitrato - NO3 (ug/L) NO3 (Lab)
Linear (NO3 (Lab))
PT x Clorofila-a Clorofila-a (ug/L)
As concentrações desse pigmento estão correlacionadas às concentrações subsuperficiais de nitratos e fóisforo total em grandes reservatórios de Minas Gerais.
Clorofila-a (ug/L)
Clorofila-a
y = 3,0774x + 10,438 R2 = 0,2414
40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 0
1
2
3 PT (ug/L)
PT (Lab)
Linear (PT (Lab))
4
5
Cultivo do Café Nos últimos anos, o Brasil experimentou um renascimento da cultura do café. Incentivos fiscais, crescimento da demanda interna e externa e preços mais elevados foram os fatores de maior importância.
A expansão do cultivo pode estar associada ao aparecimento de indícios de eutrofização em um dos reservatórios (de grande porte) com a melhor qualidade de água do estado: reservatório de Nova Ponte.
Represa de Nova Ponte (MG) Padrões espaçais sub-superficiais de nitratos em agosto de 2008. Esforço amostral: 60 pontos. Estudos conduzidos pelo LGAR-UFMG e pela EPAMIG estão identificando as causas do problema que possivelmente estão associadas a tipos e práticas específicas nas atividades agropecuárias.
Represa de Nova Ponte (MG) Padrões espaçais sub-superficiais de nitratos (agosto de 2008)
Área sob intenso Cultivo de Café
Nitratos (µg.L-1) N-NO3
Represa de Nova Ponte (MG) Padrões espaçais subsuperficiais de fósforo total e clorofila-a em agosto de 2008 em um esforço amostral de 60 pontos de coletas. É notável a associação entre o nutriente e os níveis de clorofila-a que são determinantes para a acompanhar o avanço da eutrofização. No encarte as regiões mais importantes para a produção de café no Brasil.
Reservatório de São Simão Atividade agrícola e a eutrofização de um grande reservatório
Esse projeto demonstrou a relação entre a degradação da qualidade de água no reservatório, o aporte externo de fósforo e atividade sucro-alcooleira na bacia do rio Tijuco, tributário do rio Paranaíba, Minas Gerais.
Em janeiro de 2002, constatou-se um extenso florescimento de cianobactérias no reservatório logo.. As fotos ilustram o evento no braço do Tijuco-Prata (Ponto C-09).
UFMG – ICB – Depto. Biologia Geral, Lab. Gestão Ambiental de Reservatórios
Fig. - Cianobactéria Anabaena circinalis fotografada em microscopia de campo claro, no aumento 1000X (com óleo de imersão) em microscópio Leica acoplado a vídeo câmera CCD-SONY. Imagem processada pelo software Photoimpact 3.2. Foto de Cid Antônio Morais Jr.
UFMG – ICB – Depto. Biologia Geral, Lab. Gestão Ambiental de Reservatórios
As regiões mais eutrofizadas do reservatório (i.e., aquelas onde foram determinadas concentrações mais elevadas de fósforo mostraram-se diretamente associadas à monocultura da cana-deaçúcar.
UFMG – ICB – Depto. Biologia Geral, Lab. Gestão Ambiental de Reservatórios
Biocombustíveis (Etanol) A cadeia produtiva do etanol e do açúcar
Área plantada
6,0 x 106 ha (álccol+açúcar) 3,0 x 106 ha (álcool)
Produção Brasileira
12 x 109 litros.ano-1 (2002) 17 x 109 litros.ano-1 (2007) 20 x 109 litros.ano-1 (2008)
Destilarias
350 destilarias
Pessoas diretamente envolvidas
700 x 103 pessoas
Mercado Interno
60% da frota nova roda com álcool (Flex)
Mercado Externo
EUA, Japão, Inglaterra (5% na gasolina)
Cana de Açúcar MG & SP. 2005, IBGE
Belo Horizonte, Minas Gerais
Belo Horizonte – Metropolitan Area Transport system – Multiple Uses Reservoirs
Pampulha Reservoir
Vargem das Flores Reservoir
Serra Azul Reservoir
Ibiritié Reservoir
Manso Reservoir
Drinking water supply
Hypertrophic reservoirs
Reservatório da Pampulha Aporte de esgotos doméstricos não tratados e a eutrofização.
Represa da Pampulha (Agosto 2009):
Podemos falar de gestão de recursos hídricos sem controle do aporte de fósforo nos corpos de água?
Reservatório da Pampulha Aporte de esgotos doméstricos não tratados e a eutrofização.
Represa da Pampulha 23 de maio de 2011
Reservatório da Pampulha Aporte de esgotos doméstricos não tratados e a eutrofização.
Represa da Pampulha 23 de maio de 2011
A crescente poluição por nitratos nas águas subterrâneas do Brasil preocupa... Um dos problemas mais comuns de qualidade de águas interiores são as elevadas concentrações de nutrientes, especialmente de N e P. O aporte excessivo desses dois nutrientes causa o fenômeno da eutrofização em 100% dos casos. Essa contaminação provém dos esgotos domésticos, do run-off de atividades agrícolas e também da atmosfera que retém esses elementos de várias fontes (queimadas, p.ex.). Estudos e projetos conduzidos numa escala global sugerem que haverá um aumento entre 10 2e 20 % dos níveis de N nos ecossistemas costeiros na próxima década. No Brasil, existem poucos estudos sobre o aumento dos níveis de nitratos em rios e reservatórios afetados por atividades agropecuárias mas alguns deles sugerem que o problema já existe e poderá tornar-se grave em poucos anos.
Reservatório da Pampulha Aporte de esgotos domésticos não tratados e a eutrofização. Acredita-se que a deposição inadequada de lixo industrial e eletrônico possa estar relacionada a essa contaminação.
A má gestão do lixo urbano e resíduos industriais levaram a um quadro de contaminação Por metais traços (pesados) nesse ambiente.
Refinaria Gabriel Passos (REGAP) (Betim, Minas Gerais). Trata-se de uma das maiores refinarias em operação no Brasil. Com capacidade nominal de processamento de cerca de 145.000 barris de petróleo por dia, apresenta uma elevada demanda por água de boa qualidade necessária para o tratamento industrial dos produtos gerados. Os efluentes dessa planta vão impactar severamente um dos principais reservatórios da Região Metropolitana de Belo Horizonte.
Refinaria Gabriel Passos (REGAP) (Betim, Minas Gerais).
Represa da Ibirité Impactos da REGAP no reservatório (agosto de 2008):
Podemos controlar a questão da degradação dos recursos hídricos no Brasil sem a efetiva participação do segmento industrial?
Represa da Ibirité (Agosto de 2008):
A influência dos efluentes líquidos da refinaria Gabriel Passos em Betim pode ser diretamente observada através dos padrões espaciais da condutividade elétrica das águas superficiais do reservatório.
Represa da Ibirité Eutrofização e óleos e graxas Òleos e graxas A entrada de sais e demais nutrientes em excesso na represa gera um aumento descontrolado da biomassa de algas e cianobactérias . Existe uma clara associação espacial entre as algas e acúmulo de óleos , gorduras (lipídeos) nesse ambiente.
Clorofila-a
Reservatório de Vargem das Flores O grupo LGAR-UFMG refez as cartas batimétricas de vários corpos d´água da região (Pampulha, Nado, Lagoa Santa, Vargem das Flores, Ibirité e Serra Azul). O melhor conhecimento das características morfométricas é uma ferramenta essencial para a gestão ambiental desses sistemas.
No exemplo, ao lado, apresentamos a carta batimétrica do Res. De Vargem das Flores onde constatamos a associação entre a intensa ocupação urbana e o assoreamento.
Carta batimétrica do reservatório Vargem das Flores. As setas indicam as áreas assoreadas do reservatório.
Reservatório de Vargem das Flores A intensa ocupação urbana nas bacias dos reservatórios peri-urbanos da região tem causado a aceleração da eutrofização e do assoreamento (silting). O reservatório apresentou um acréscimo de trinta vezes (30x) nas taxas de deposição de sedimento nesta última década em relação aos seus primeiros 28 anos de funcionamento.
Tabela 1. Valores de volume em relação as suas respectivas cotas obtidos no anos de 1972 , 2000 e 2009.
Cotas (m) 817,00 819,00 821,00 823,00 825,00 827,00 829,00 831,00 833,00 835,00 837,00 837,70 838,00 838,64 839,00
Volumes 1972* 0.02 0.29 1.02 2.32 4.28 6.88 10.26 14.59 20.03 26.72 34.83 39.21 39.46 42.65 44.52
(milhões de m³) 2000* 2009 0.00 0.00 0.00 0.00 0.05 0.06 0.45 0.38 1.59 1.18 3.49 2.62 6.49 4.85 10.54 8.09 15.84 12.56 22.34 18.42 29.97 25.92 33.74 29.19 34.35 37.41 39.23
Represa de Serra Azul (Joatuba, MG) O reservatório é usado pela COPASA para abastecer a RMBH. A atividade de mineração foi e ainda é uma das principais atividades de toda a bacia do alto Paropeba, onde se insere o reservatório.
A carta batimétrica do reservatório de Serra Azul mostra que ainda não existe qualquer indício de assoreamento no reservatório.
Represa de Serra Azul (Joatuba, MG), Agosto 2010) O reservatório foi construído para abastecimento de água para RMBH. Embora esteja em uma área de preservação ambiental e não receba aportes externos significativos de nutrientes, pode estar sofrendo um processo de eutrofização (vide padrões espaciais de clorofila-a), causado por aportes internos de nutrientes.
A má gestão dos recursos pesqueiros e o passivo ambiental das minerações que já operaram nessa bacia podem explicar o fenômeno.
Represa de Serra Azul
Minas Gerais: Menos de 25% das águas monitoradas do estado de Minas Gerais (*) podem ser classificadas como sendo de alta qualidade (oligotróficas e ultraoligotróficas). IGAM (2010). (*) exceto em 2009 quando foi registrado um valor extraordinário de 40%.
Minas Gerais: Na última década, cerca de 60 a 70% das águas do estado receberam classificações abaixo da categoria “boa qualidade de água”. (IGAM, 2010)
Minas Gerais: Apesar da sensível melhora nos últimos anos (2003-2010), pelo menos 10% das águas do estado exibem sinais evidentes de contaminação por poluentes tóxicos (metais, agrotóxicos, cianotoxinas, etc.). IGAM (2010).
Quais as causas da má qualidade de água em Minas Gerais?
Programa Monitoramento O que mais contribui para a má qualidade de água?
Monitoramento Oficial do Estado de Minas: O que mais contribui para a má qualidade de água?
Turbidez
Oxigênio Dissolvido (O.D.)
Fósforo
D.B.O.
Coliformes
Monitoramento das Águas em Minas Gerais Perspectivas Futuras
Ações institucionais -Integrar melhor os programas de monitoramento da qualidade de água. - Capacitar recursos humanos. -Intensificar e universalizar a divulgação dos resultados obtidos. -Envolver ainda mais o setor produtivo em pesquisas e programas de monitoramento (PRECEND, COPASA). -Melhor articulação dos programas estaduais com a pesquisa das universidades públicas e privadas. -Criar um órgão centralizado no estado para hospedar e gerenciar todas as informações relativas a programas de monitoramento de grandes rios e reservatórios de Minas Gerais. -Ampliar os esforços de acreditação, homologação e certificação dos laboratórios estaduais envolvidos em programas de monitoramento. -Rever a CONAMA 357 para os nitratos em águas superficiais de MG e do Brasil.
Monitoramento das águas em Minas Gerais Perspectivas Futuras -Ampliar drasticamente a rede de monitoramento nos reservatórios de médio e grande porte ampliando a rede de amostragem a todos os principais braços (dendritos) e compartimentos desses ambientes. -Articular melhor os programas de conservação, gestão e recuperação dos recursos hídricos com as informações oriundas dos programas de monitoramento. -Implementar estações automatizadas de monitoramento contínuo em todos os principais reservatórios do estado de Minas Gerais. -Implementar onde for adequado programas de biomanipulação da flora e da fauna (especialmente a ictiofauna). -Incluir o monitoramento da morfometria (batimetria) e hidrodinâmica especialmente nos grandes rios e reservatórios do estado. -Incluir no monitoramento mais informações sobre indicadores da estrutura das comunidades aquáticas (riqueza em espécies, padrões de distribuição espacial, espécies exóticas, etc.).
Muito Obrigado !
Prof. Ricardo Motta Pinto Coelho Laboratório de Gestão de Reservatórios Universidade Federal de Minas Gerais Av. Antônio Carlos, 6627 31270-901 Belo Horizonte (MG) ICB, Sala I3 254 E-mail:
[email protected]
Atualmente Vice Presidente Fundação UNESCO-HidroEX Av.Mário Palmério, 1000 38200-000 Frutal (MG) E-mail:
[email protected]
