ASPECTOS RELATIVOS A CONCENTRAÇÃO MÉDIA DO EVENTO-CME
DE POLUENTES ENCONTRADOS EM ÁGUA DE DRENAGEM PLUVIAL
EM ÁREA URBANA
Vanusa Meireles Gomes1; Néstor Aldo Campana2 & Ricardo Silveira Bernardes3
RESUMO - Diante da possibilidade de contaminação de corpos d’água receptores por escoamento
superficial ou por fontes difusas, e de solo e águas subterrâneas por meio de medidas alternativas de
controle de enchentes, tentou-se, com o presente trabalho, conhecer um pouco sobre a concentração
de alguns poluentes presentes na água proveniente do escoamento superficial urbano, de uma área
da cidade de Brasília. Para isto, foi executado o monitoramento de uma rede de drenagem pluvial
desse local, onde foram coletadas amostras de água para análise de qualidade, além de serem feitas
medições de vazão no momento da coleta. Foram feitas sete campanhas de coleta de dados,
divididas entre dois locais, sendo que a primeira ocorreu em outubro de 2003 e a última em
fevereiro de 2004. Os parâmetros de qualidade analisados foram: temperatura, pH, condutividade,
DBO, DQO, orto-fosfato, nitrato, coliformes totais e termotolerantes, sólidos em suspensão, metais
e óleos e graxas.
ABSTRACT - The main motivation of this research was the limited information about the water
quality attributable to diffused sources contamination during a flood occurrence. The research
focused on the evaluation of the urban drainage water by monitoring two different sites from the
Brasilia metropolitan area during October 2003 and February 2004. The following parameters were
measured to appraise the water quality: temperature, pH, conductivity, BOD, COD, orthophosphate,
nitrate, heavy metals, oil and grease, solid suspended, coliforms and flowrate.
Palavras-chave: Drenagem pluvial, concentração de poluentes.
1) Mestre pela UnB-PTARH, Enga. Hidróloga da CPRM, Av. Ulysses Guimarães, 2862, CAB, 41.213-000, Salvador-BA, [email protected]
2) Professor adjunto da UnB-PTARH, Campus Universitário Darcy Ribeiro, Bloco SG-12 Brasília-DF, [email protected]
3) Professor adjunto da UnB-PTARH, Campus Universitário Darcy Ribeiro, Bloco SG-12 Brasília-DF,[email protected]
1 - INTRODUÇÃO
As águas provenientes do escoamento superficial urbano podem influenciar de forma
significativa nas características dos corpos d’água receptores. Essa influência se processa, muitas
vezes, na forma de impactos negativos, principalmente no tocante à carga poluidora carreada pelo
escoamento superficial. Por isso, para que se possa realizar qualquer atividade objetivando a
atenuação desses impactos, faz-se necessário o mais amplo conhecimento da situação em que se
encontra o sistema de drenagem pluvial da área que se pretende analisar.
Do ponto de vista mundial, alguns países desenvolvidos já avançaram muito em relação ao
equacionamento de problemas de drenagem urbana, tanto por meio de mecanismos legais,
institucionais, administrativos e financeiros, quanto por meio de uma nova filosofia de concepção
de projetos de drenagem. No Brasil, esses mecanismos são ainda muito incipientes, dificultando
ações no sentido de preservar os centros urbanos de calamidades provocadas por inundações e
proteger os corpos d'
água receptores de grandes cargas poluentes. Outra grande dificuldade ainda
enfrentada no Brasil é a escassez de planos diretores de drenagem urbana, além da pequena ênfase
dada à qualidade da água nos poucos planos diretores existentes.
A adoção de uma nova filosofia de projeto de drenagem urbana, onde é priorizada a adoção de
medidas alternativas de controle de enchentes urbanas, tem contribuído para a redução dos elevados
custos das obras de drenagem urbana, integrando-se o meio ambiente e a ocupação urbana. Essas
medidas têm por base o equacionamento do problema onde ele ocorre, tentando-se reduzir o volume
de água escoado por meio de infiltração no solo ou com a utilização de bacias de contenção ou
detenção, e não apenas transferindo rapidamente esse volume para jusante.
Porém, há que se atentar para os impactos negativos que essas medidas podem ocasionar,
como é o caso da contaminação do solo ou das águas subterrâneas. Assim, faz-se necessário o
conhecimento das características da qualidade das águas provenientes do escoamento superficial,
para que se possa estudar o tipo de impacto causado e, conseqüentemente, as medidas adotadas para
reduzir ou eliminar os impactos.
Com relação à qualidade das águas pluviais, os estudos desenvolvidos nesse sentido são bem
significativos nos países desenvolvidos, porém, aqui no Brasil, esse estudo é ainda recente,
existindo poucos trabalhos relacionados ao assunto. Isto pode ser creditado à preocupação maior
dada à quantidade dessas águas que, com a crescente aglomeração das grandes cidades, têm causado
inundações; ou ainda, pode ser devido ao desconhecimento dos importantes poluentes que podem
ser encontrados nessas águas, os quais podem contaminar os cursos d’água.
A avaliação dos poluentes existentes nas águas pluviais pode ser feita utilizando-se o estudo
da concentração de cada poluente ao longo de um evento de chuva. Com esses dados pode-se
construir o polutograma, gráfico que representa a variação da concentração ao longo do tempo de
escoamento. Para o cálculo da carga ou massa total do poluente no evento é necessário conhecer o
comportamento da concentração e da vazão ao longo do evento chuvoso. De posse do hidrograma e
do polutograma correspondente a um mesmo evento e a um mesmo ponto de observação, pode-se
calcular a carga no evento.
Para calcular a concentração média do evento (CME) é necessário o conhecimento da carga
total do poluente e do volume total escoado. A CME pode ser útil para caracterizar os constituintes
do escoamento, apesar da grande variação do valor da concentração da carga poluidora ao longo do
evento de chuva.
Segundo Browne (1989), os dados de concentração são úteis para comparar a qualidade da
água com o padrão, comparar a concentração de poluentes com o período seco e determinar a
freqüência e duração da degradação da qualidade da água durante o período de chuva. Já os dados
de carga são úteis para o desenvolvimento de informações estatísticas para tomada de decisão,
desenvolvimento de modelos simples usados para prever a média anual de poluente, e calibrar
modelos complexos de simulação de fontes não pontuais.
Segundo Lee et al. (2002), a CME é um importante parâmetro analítico porque é apropriado
para avaliar os efeitos das águas pluviais nos corpos receptores; isso se deve a forma relativamente
lenta que estes corpos d’água respondem à influência da variação da concentração ao longo do
evento de chuva, comparada à grande variação da concentração que chega. Isso significa que apesar
do grande impacto que sofrem as águas dos corpos receptores com a chegada do escoamento
superficial, a variação da concentração dos parâmetros ao longo da chuva não é tão significativa.
2 - ASPECTOS DA ÁREA DE ESTUDO
A região escolhida para a pesquisa está localizada na cidade de Brasília-DF, mais
precisamente na Asa Norte e abrange uma área desde o autódromo de Brasília (zona de cabeceira ou
montante), até o lago Paranoá (nas proximidades do centro olímpico da Universidade de Brasília),
conforme indicado na imagem de satélite Ikonos, bandas 1, 2 e 3, de 29/04/01, mostrada na figura 1.
Lago
Campus
Paranoá
universitário
Oficinas, comércios,
intenso tráfego de
automóveis
Ponto A Quadra 306
Ponto B Autódromo
Deságüe
Ponto B Centro
Olímpico
da rede
Áreas
residenciais
Figura 1 – Delimitação da área de contribuição da rede de drenagem (Ikonos, 29/04/01)
Em termos de uso-ocupação a área sob estudo pode ser considerada representativa do tipo de
urbanização predominante em Brasília. Além de áreas de esporte e lazer (Autódromo de Brasília),
existem zonas com comércios, oficinas, escolas, áreas residenciais e campus universitário, além de
regiões com intenso tráfego de automóveis e também regiões gramadas e com solo exposto.
A rede de drenagem que atravessa essa área tem origem dentro do autódromo, passando pelo
Centro Unificado de Brasília-CEUB e por quadras mistas (residenciais e comerciais) das 700 às
400, entre os números 5 e 8, chegando ao Campus da UnB e desaguando no Lago Paranoá nas
imediações do Centro Olímpico-UnB, compreendendo uma área de aproximadamente 5,24 km2
(Paulucci e Rezende, 1988).
Os pontos selecionados para coleta de amostras e medição de vazão são dois. O primeiro
ponto escolhido situa-se na quadra 306, foi chamado de ponto A e está localizado próximo ao
comércio local. O outro ponto corresponde ao local de deságüe dessa rede de drenagem no lago
Paranoá, foi chamado de ponto B e está situado nas proximidades do Centro Olímpico da
Universidade de Brasília.
A justificativa para escolha desses pontos é a seguinte: dividindo-se a bacia hidrográfica
estudada em duas áreas, conforme o uso-ocupação do solo predominante e colocando um ponto de
coleta a jusante de cada área, o ponto A representa primeiramente o escoamento superficial que
ocorre dentro do autódromo. Os dados coletados nesse ponto corresponderão ao escoamento sobre o
asfalto com predominância de deposição de borracha de pneu e partículas oriundas do desgaste de
freios. Óleos e graxas podem ser originados dos locais onde são feitas as manutenções dos carros de
corrida, além disso, existe também o escoamento em área gramada e em solo exposto. Esse ponto
também oferece dados representativos da área onde predomina o desenvolvimento de atividades
como comércios e oficinas, além de atividades como escolas e áreas residenciais, sendo também um
local de intenso tráfego de automóveis. A área subseqüente ao ponto A é caracterizada por
residências, porém existem comércios locais, vias com tráfego intenso de automóveis além do
campus universitário. O ponto B é considerado o mais importante por está localizado na área de
deságüe da rede de drenagem, possibilitando o conhecimento das características que representam
toda a bacia, sendo o local mais adequado para que seja feita uma análise mais ampla.
3 - ANÁLISE DAS AMOSTRAS
De acordo com o que foi visto em outros estudos realizados com os mesmos objetivos do
presente trabalho, deve ser tomado o cuidado para que os parâmetros escolhidos para análise de
amostras do efluente envolvam a análise de, no mínimo, matéria orgânica, nutrientes, microbiologia
e metais pesados. A escolha dos parâmetros para o presente trabalho foi feita baseada nesse
princípio, além de levar em conta também os parâmetros mais usuais.
As características físicas do efluente foram analisadas por meio da medida da temperatura e
sólidos em suspensão. As características químicas foram analisadas por meio do pH, condutividade
(quantidade de sais) e metais pesados. Os nutrientes foram avaliados por meio do orto-fosfato e
nitrato. Os parâmetros utilizados para análise de matéria orgânica contida na água foram DBO,
DQO e óleos e graxas. Já as características microbiológicas foram analisadas por meio da medida
de coliformes totais e termotolerantes. No caso da análise dos metais pesados, os elementos
pesquisados foram Fe, Cu, Al, Cr, Zn, Pb e Cd.
4 - ANÁLISE E DISCUSSÃO DE RESULTADOS
Os resultados encontrados relativos à concentração média do evento são chamados aqui de
concentração média do evento parcial – CMEP, devido ao fato de que os dados foram coletados em
apenas parte do evento de chuva. Esses estão expostos a seguir para parâmetros condutividade,
DQO, DBO, sólidos em suspensão, nitrato, orto-fosfato, coliformes totais e termotoletantes e, mais
a diante, estão expostos alguns elementos químicos. A CMEP foi calculada para cada parâmetro,
em cada evento, nos pontos A e B, conforme tabelas 1 e 2.
Tabela 1 - Concentração Média do Evento Parcial-CMEP do ponto A.
Evento Condutividade DQO
DBO Sól.Suspensão Nitrato
(microS/cm)
(mg/l)
(mg/l) (mg/l)
Orto-
Coliformes
Coliformes
(mg/l) fosfato
Totais
Termoto-
(mg/l)
(NMP/
lerantes
100ml)
(NMP/100ml)
1A
35,47
12,12
-
10,62
0,16
0,07
2,81E+05
2,01E+04
2A
22,85
12,84
2,87
27,67
0,80
-
3,62E+05
2,08E+04
3A
23,91
17,75
2,39
15,22
0,54
-
3,07E+05
1,33E+04
Tabela 2 - Concentração Média do Evento Parcial-CMEP do ponto B.
Coliformes Coliformes
Evento Condutividade DQO
DBO Sól.Suspensão Nitrato
(microS/cm) (mg/l) (mg/l)
(mg/l)
Orto-
Totais
(mg/l) fosfato (NMP/100ml)
(mg/l)
Termotolerantes
(NMP/
100ml)
1B
82,86
118,39
2B
74,73
3B
4B
-
33,84
0,05
0,78
-
-
51,81 15,31
89,72
1,25
0,19
2,02E+06
1,70E+05
38,90
37,12
4,23
150,84
1,34
0,14
1,08E+06
6,22E+04
48,45
35,30 11,21
114,30
1,01
0,19
2,19E+06
1,01E+05
Analisando os valores encontrados, em especial no ponto B, percebe-se uma diminuição nos
valores dos parâmetros condutividade, DQO, DBO e orto-fosfato ao longo do período chuvoso. Já
os sólidos em suspensão mostraram-se crescentes no decorrer do período. No entanto, parâmetros
como coliformes totais e termotolerantes e pH permaneceram sem grandes variações em seus
valores.
É compreensível a diminuição dos valores desses parâmetros devido ao fato que, com uma
maior freqüência na ocorrência das chuvas, foi diminuído o acúmulo desses materiais nas
superfícies de escoamento. Com relação aos sólidos em suspensão, também pode ter havido uma
diminuição na quantidade dos sólidos acumulados nos dias sem chuvas, no entanto, com o aumento
da freqüência das chuvas, houve também um aumento da erosão nas áreas de solo exposto,
aumentando, assim, a quantidade total de sólidos carreados pelo escoamento superficial.
Buscando uma comparação entre os resultados obtidos no presente trabalho e os encontrados
em outras cidades, foram utilizados os valores do estudo realizado na cidade de Paris, referentes a
um distrito com áreas residenciais antigas e poucas áreas comerciais, com 42 ha, sendo 90%
impermeável (Gromaire-Mertz et al., 1999).
Tabela 3 - Variação da concentração média do evento para os parâmetros sólidos em suspensão,
DQO e DBO (Gromaire-Mertz et al., 1999)
Escoamento em telhados
Escoamento em pátios
Escoamento em ruas
mín
máx
méd
mín
máx
méd
mín
máx
méd
SS* (mg/l)
3
304
29
22
490
74
49
498
92,5
DQO (mg/l)
5
318
31
34
580
95
48
964
131
DBO (mg/l)
1
27
4
9
143
17
15
141
36
* Sólidos em suspensão.
Comparando-se os valores relativos ao escoamento em ruas, os quais se aproximam mais das
condições em estudo, percebe-se que a concentração média relativa a sólidos em suspensão do
ponto A está abaixo dos valores encontrados em Paris. Já com relação ao ponto B, apenas 50% das
amostras estão com valores abaixo do encontrado na tabela anterior. Com relação aos valores de
DQO e DBO nos pontos A e B, esses estão bem abaixo dos encontrados na tabela. A ocorrência de
valores mais próximos, como é o caso de sólidos em suspensão, pode estar relacionada à grande
área permeável da bacia de Brasília, o que contribui para gerar uma quantidade maior de sólidos,
proveniente do solo exposto.
4.1- Metais
É considerável a variação que ocorre em alguns valores obtidos entre as amostras de um
mesmo elemento químico, mesmo quando esses valores são relativos a um mesmo evento ou a um
mesmo ponto de coleta.
É esperado que a quantidade de metais encontrada em águas de drenagem pluvial oriunda do
escoamento superficial esteja particulada, devido ao pouco tempo de contato entre o metal
particulado e a água. Por isso, houve a necessidade de se analisar tanto a quantidade de metais
dissolvidos quanto a quantidade total de metais, para se chegar à quantidade de metais particulados.
Assim, a Concentração Média do Evento Parcial-CMEP foi calculada com o valor de metais
particulados, ou seja, utilizando o resultado obtido da diferença entre a quantidade total de metais e
a quantidade de metais dissolvidos, conforme exposto a seguir.
Tabela 4 - Concentração Média do Evento Parcial dos elementos químicos.
Elemento (µg/l)
Eventos
1A
2A
3A
2B
3B
4B
Cu
0,0
14,9
4,8
9,3
0,0
4,4
Cr
0,0
34,3
17,4
5,7
0,0
8,1
Zn
35,3
45,9
51,4
112,9
43,6
77,4
Pb
0,0
1.000,4 307,2
67,4
20,2
266,1
Cd
0,0
2,9
0,0
7,3
Al
69,1
Fe
51,6
46,0
32,2
2.523,9 755,5
222,0
41,1
2.509,0 8.494,0 6.924,0
230,2
758,2
675,8
É importante observar que as concentrações expostas anteriormente foram ponderadas por
meio das vazões ocorridas no momento da coleta, facilitando então, a compreensão da influência
desta rede de drenagem pluvial para o lago Paranoá.
Com a utilização do estudo realizado na cidade de Paris descrito anteriormente, buscou-se
uma correlação com os valores encontrados no presente trabalho no caso dos elementos cádmio,
cobre, chumbo e zinco. Os valores estão expostos tabela 5.
Tabela 5 - Variação da concentração média do evento para alguns metais pesados (Gromaire-Mertz
et al., 1999)
Escoamento em ruas
Mínimo
Máximo
Médio
Cádmio (µg/l)
0,3
1,8
0,6
Cobre (µg/l)
27
191
61
Chumbo (µg/l)
71
523
133
Zinco (µg/l)
246
3839
550
As médias de cádmio encontradas em todos os eventos estudados no presente trabalho são
superiores a encontrada na tabela 5 Com relação a chumbo, em 60% dos eventos as médias
apresentaram valores maiores que a média encontrada no trabalho de Paris. Já os valores médios de
cobre e zinco foram menores que os relativos a tabela anterior. É importante lembrar que a cidade
de Paris possui uma quantidade bem maior de áreas impermeáveis, além disso, a área de
contribuição dessa bacia é também muito maior, se comparada à área estudada, o que surpreende os
resultados encontrados. No entanto, podem existir fatores que levem a diminuir a quantidade de
metais, ou de outro poluente, na superfície de escoamento da cidade de Paris, como é o caso da
lavagem de ruas, comum nessa cidade.
5 - CONCLUSÕES
Os resultados alcançados levaram a conclusão de que as águas pluviais necessitam de uma
maior atenção quanto à possibilidade de poluição dos corpos d’água receptores, além do grande
problema devido à poluição da própria água de drenagem pluvial. No caso de Brasília, há que se
atentar para o fato de que existem consideráveis quantidades de ligações clandestinas de esgoto na
rede pluvial, sem o mínimo tratamento, e que estas contribuem para elevar os níveis de
concentração de importantes parâmetros de qualidade. Porém, mesmo com a eliminação das
ligações clandestinas, as águas provindas do escoamento superficial no momento da chuva podem
exercer influência no corpo receptor, dependendo da carga total de poluentes transportada, que pode
variar com a intensidade ou duração da chuva ou com a quantidade de dias sem precipitação.
A comparação dos resultados obtidos referentes aos metais cádmio, cobre, chumbo e zinco,
com um trabalho realizado na cidade de Paris, que possui uma porcentagem maior de área
impermeável, tendo também uma bacia de contribuição muito maior, revelou que os valores na
maioria dos resultados de Brasília foram maiores. Esse resultado pode ser surpreendente, devido às
características aparentemente menos desfavoráveis da cidade de Brasília. No entanto, é difícil
apontar as possíveis causas desse comportamento.
Quanto aos valores expressivos de alumínio e o ferro, pode ser em decorrência do tipo de solo
predominante na região, o latossolo vermelho, que geralmente apresenta altos teores desses
elementos.
Conforme observação das concentrações médias do evento parcial, tanto no ponto A quanto
no ponto B, percebe-se que os valores de condutividade, DQO, DBO e orto-fosfato tendem a
diminuir a medida em que vão ocorrendo as chuvas do período estudado. Isso é justificado devido
ao menor tempo de deposição de poluentes na superfície de escoamento. O aumento dos valores de
sólidos em suspensão, apesar de também ocorrer uma diminuição na quantidade de sólidos
depositados na superfície de escoamento, deve ser decorrente do aumento da erosão de solos
expostos, a medida em que se intensificam às ocorrências de chuvas.
A comparação das concentrações médias do evento parcial do presente trabalho, com os
valores de um estudo realizado na cidade de Paris indicou que, em geral, a quantidade de poluentes
encontrados no escoamento superficial da cidade de Brasília é bem menor que a encontrada em
Paris, diferente do resultado dos metais. No entanto, há que se considerar que a área de contribuição
estudada é bem menor e com mais área permeável, o que pode interferir.
BIBLIOGRAFIA
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GROMAIRE-MERTZ, M. C., GARNAUD, S., GONZALEZ, A. e CHEBBO, G. (1999).
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urban storm runoff.” The Science of the Total Environment. 293, pp. 163-175.
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Projeto Final de Curso, Departamento de Engenharia Civil-UnB, Brasília-DF, Brasil.