Grupo de Fósforo
SUBGRUPO AVALIAÇÃO DE
IMPACTOS AMBIENTAIS
EUTROFIZAÇÃO
• A eutrofização é, hoje,
um fenômeno que
ocorre na maioria dos
países.
• É o enriquecimento
de lagos e
reservatórios com
nutrientes para
plantas,
principalmente
fósforo e nitrogênio.
2
EUTROFIZAÇÃO
Fatores de influência
• Aumento de carga de nutrientes nas águas por
meio da alteração nos mananciais (remoção de
florestas, desenvolvimento agrícola e industrial, além
da urbanização)
• Fatores que modulam os impactos gerados pelo
aumento da carga de nutrientes:
• estrutura da rede alimentar
• trocas entre os sedimentos e a água
• forma e profundidade da bacia
• movimentos da água dos reservatórios
• condições climáticas e hidrológicas
Fonte: UNEP - IETC, 2001
3
EUTROFIZAÇÃO
Conseqüências
• Uma das conseqüências do processo de
eutrofização é a floração de algas tóxicas
(cianobactérias), prejudicando a qualidade das
águas, geração de energia e atividades de lazer.
• As toxinas presentes na água são provenientes
das células das cianobactérias após sua
decomposição. Em alguns casos, essas toxinas
podem estar presentes na água após os
tratamentos de água bruta, o que pode agravar
seus efeitos crônicos.
4
FLORAÇÃO DE ALGAS
Caso Caruaru
• Em fevereiro de 1996, houve crise de hepatite
aguda em um centro de hemodiálise em
Caruaru, no Brasil
– 86% dos pacientes sofreram perturbações
visuais e outros sintomas
– muitos apresentaram falhas no
funcionamento do fígado
– 50 pacientes morreram.
5
FLORAÇÃO DE ALGAS
Caso Caruaru
• A evidência biológica e química suporta a hipótese
inicial de morte por efeitos da toxina
microcistina na água da diálise (Tundisi, 2003).
• Esta ocorrência se deve ao tratamento insuficiente:
– No manancial
– Na água na clínica de diálise.
6
FLORAÇÃO DE ALGAS
Caso Caruaru
QUAL OU QUAIS
FORAM OS
RESPONSÁVEIS PELO
FLORESCIMENTO DE
ALGAS TÓXICAS COM
CONSEQUENTE
INTOXICAÇÃO DE
PESSOAS EM
CARUARU?
QUAL É A
RELAÇÃO DO
FÓSFORO DO
DETERGENTE COM
ESSE FATO?
7
RELAÇÃO P-detergentes X EUTROFIZAÇÃO E SUAS
CONSEQUÊNCIAS
P- fertilizantes
P-lixo
ESCOAMENTO
SUPERFICIAL
ESGOTO
DOMÉSTICO
CORPOS D´ÁGUA
PARA
ABASTECIMENTO
P-dejetos +
P-detergentes
EUTROFIZAÇÃO
TEMPERATURA
CONSEQUÊNCIAS DA
EUTROFIZAÇÃO
8
EUTROFIZAÇÃO
Fatores de influência
Fontes – Pontuais
Micronutrientes
pH da água
• Esgotos domésticos
• Esgotos industriais
Alcalinidade da água
Disponibilidade de luz
Nutrientes
• Nitrogênio
• Fósforo
Fontes - Não pontuais
• Escoamento
superficial
• Transporte de solo
• Intemperização de
rocha
Corpos
D’água
Temperatura
Condições hidrológicas
Morfometria do
reservatório
EUTROFIZAÇÃO
9
EUTROFIZAÇÃO
Fator limitante
• É o fator que determina o crescimento das
algas e plantas aquáticas.
– As disponibilidades de luz e nutrientes
podem ser considerados fatores limitantes
do desenvolvimento de plantas.
10
EUTROFIZAÇÃO
Níveis de trofia
• Oligotróficos – baixas entradas de nutrientes e
produção primária, alta transparência e uma biota
diversa.
• Mesotrófico – intermediário.
• Eutrófico – grande entrada de nutrientes e produção
primária, baixa transparência e elevada biomassa,
com poucas espécies e uma produção de
cianobactérias superior aos sistemas oligotróficos.
11
METODOLOGIA DE AVALIAÇÃO
Índices de estado trófico
Fósforo total (PPB)
EPA
(1974)
ultraoligotrófico
OECD
(1982)
Rast & Holland
(1988)
Von Sperling
(1994)
<4
<4
<5
oligotrófico
< 10
< 10
4 a10
10 a 20
mesotrófico
10 a 20
10 a 35
10 a 35
10 a 50
eutrófico
> 20
35 a 100
35 a 100
25 a 100
> 100
> 100
> 100
hipereutrófico
12
METODOLOGIA DE AVALIAÇÃO
Índice Probabilístico
13
METODOLOGIA DE AVALIAÇÃO
Índice Morfoedáfico
14
METODOLOGIA DE AVALIAÇÃO
Índice Morfoedáfico
15
METODOLOGIA DE AVALIAÇÃO
Lago Washington e Minnetonka
Nei due laghi venne effettuato lo stesso intervento per il controllo dell’eutrofizzazione
(diversione fuori bacino di tutti i carichi puntiformi).
Nel Lago Washington l’intervento consentì di raggiungere condizioni di oligotrofia.
Nel Lago Minnetonka il risultato fu insoddisfacente. Questo sarebbe stato prevedibile
utilizzando l’Indice Morfoedafico.
16
FLORAÇÃO DE ALGAS
• Em lagos oligotróficos e mesotróficos, a
concentração de fósforo geralmente é o fator
limitante.
• Em casos de lagos eutróficos e hipereutróficos,
outros fatores podem ser os controladores.
• No Brasil, o nitrogênio é o fator limitante em regiões
marinhas.
17
A QUESTÃO DA
BIODISPONIBILIDADE
• A fração da concentração total de um composto
químico em um ambiente aquático que está
potencialmente disponível para a ação biológica,
como por exemplo, incorporação por um organismo
aquático, é chamada de fração biodisponível
(Spacie et al., 1995).
• Plantas aquáticas e algas assimilam o fósforo
principalmente na forma de ortofosfato, ou seja,
esta é a forma biodisponível do fósforo (Klapper,
1991).
18
A QUESTÃO DA
BIODISPONIBILIDADE
• A concentração do ortofosfato tem sido
determinada e relacionada com o crescimento
do fitoplâncton porque esta fração do fósforo
total está diretamente disponível para ser
absorvida.
• Como a cinética de conversão entre as formas
de disposição de fósforo são muito rápidas, a
biodisponibilidade independe da forma de
aporte da carga.
19
A QUESTÃO DA
BIODISPONIBILIDADE
• A biodisponibilidade do ortofosfato (produto da
hidrólise do fósforo) é reduzida por alguns
fatores: (Klapper, 1991).
– Formação de complexos insolúveis com alguns
cátions como: ferro, cálcio, magnésio etc.
– Adsorção em argilas (trocadores iônicos
naturais)
– Colóides
– Outros materiais particulados, como carbonatos
e hidróxidos
20
A QUESTÃO DA
BIODISPONIBILIDADE
Fontes
Pontuais
Parte é metabolizada pela
biota
Fontes
não pontuais
Parte se agrega ao
material particulado
SEDIMENTOS
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FONTES DE FÓSFORO
Situação A: apenas o esgoto como fonte
1 - Dejetos humanos
- variando de 1,2 g a 2,8 g de fósforo/hab/dia
-resultando entre 216 t e 504 t de
fósforo/dia - (população brasileira: 180 milhões)
2 - Sabões e detergentes comerciais
–64 t de fósforo/dia
Esgoto: de 280 t a 568 t de fósforo/dia no
Brasil
22
FONTES DE FÓSFORO
Situação B: considerando todas as fontes
• Adubos, fertilizantes e background – Malavolta
(2002)
• Excreção animal / estercos – IBGE (2000b) e
Costa (1986)
• Lixo urbano – Costa (1986) e USDA (1985)
• Detergente em pó – ABIQUIM (2003)
• Esgotos domésticos / dejetos humanos (IBGE
2000)
23
CONTRIBUIÇÃO DE FÓSFORO
Média Brasil - considerando todas as fontes
Fertilizantes
10%
Detergentes
8%
Erosão
17%
Lixo
Domiciliar
19%
Indústria
0%
Dieta
Humana
25% *
Excreção
Animal
22%
Utilizando valor mais conservativo de 1,2 g P/dia/hab
Á contribuição do efluente industrial está referida como 0 % porque não foram obtidos dados precisos para se
estimar sua participação.
Fonte: Abipla, IBGE, IPT, Anda e CENA/USP
24
CONSUMO DE FÓSFORO
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
87%
95%
Para sabão
em pó
11%
2%
STPP
Ração animal
Indústria alimentícia
Indústria farmacêutica
Fertilizantes
25
MERCADO DE STPP
5%
• Indústria de Papel
• Indústria Cerâmica
• Indústria Têxtil
• Tratamento de Metais
• Tratamento de Água
• Outras Aplicações
Fonte: Copebrás / 2001
95 %
Detergentes
em Pó
26
MERCADO DE
DETERGENTES EM PÓ
ESTIMATIVA PARA O BRASIL
Produção Detergentes em Pó (Nielsen, 2001): 610 mil ton
População Brasileira (IBGE/2001): 174.449.430 hab
Consumo “per capita” Detergente em Pó: 3,5 kg / hab.ano
27
CONSUMO DE DETERGENTES
Comparativo Brasil
PAÍS
Brasil *
Finlândia
Suécia
Noruega
Dinamarca
Holanda
Grécia
França
Portugal
Espanha
Itália
Fonte: CSTEE 2003; * Nielsen 2001
Consumo (Kg/ano)
3,5
3,8
4,5
4,9
6,5
7,5
10,2
11,8
12,2
12,4
12,9
28
FONTES DE FÓSFORO NOS
RIOS E MANANCIAIS
• Com exceção de circunstâncias específicas, a
fonte pontual majoritária de descarga de
fósforo é proveniente de esgotos domésticos
(Vanloon e Duffy, 2001).
• Se os esgotos domésticos permanecerem sem
tratamento, o fósforo continuará sendo descartado
nos corpos d´água receptivos, sendo a maior
contribuição para a eutrofização.
29
SANEAMENTO NO BRASIL
Índices de Coleta e Tratamento
• Dos 52,2% dos municípios que têm esgotamento
sanitário:
– 32% têm serviço de coleta
– 20,2% coletam e tratam o esgoto.
14,5 milhões m3 de esgoto são coletados
diariamente, sendo que 5,1 milhões m3
são tratados. (IBGE, 2000a)
30
SANEAMENTO NO BRASIL
Índices por Região
Grandes Regiões
Proporção de municípios, por condição
de esgotamento sanitário (%)
Sem coleta
Só coletam
Coletam e tratam
Brasil
47,8
32,0
20,2
Norte
92,9
3,5
3,6
Nordeste
57,1
29,6
13,3
Sudeste
7,1
59,8
33,1
Sul
61,1
17,2
21,7
Centro-Oeste
82,1
5,6
12,3
Fonte: IBGE, 2000a
31
SANEAMENTO NO BRASIL
Exemplo no Município de São Paulo
• 92% da população (9,1 milhões de pessoas) é
servida com coleta de esgotos;
• 67% dos esgotos coletados são tratados,
gerando benefícios para 6,1 milhões de habitantes.
Fonte: SABESP 2004
32
SANEAMENTO NO BRASIL
Exemplo na Região Metropolitana de São Paulo
• Hoje
– 80% da população é servida com coleta de
esgotos;
– 62% dos esgotos coletados são tratados.
• Em 2005
– 84% da população com coleta de esgotos;
– 65% dos esgotos coletados serão tratados.
Fonte: SABESP 2004
33
SANEAMENTO NO BRASIL
Exemplo Lago Paranoá - Brasília
• Fato:
– Lago Paranoá (Brasília) em estado
hipereutrófico, na década de 80;
• Medidas:
– Implementação de sistema de coleta e
tratamento terciário de esgoto, que possibilita a
retirada de fósforo;
• Resultados:
– Melhora significativa na qualidade das águas
– Utilização do Lago Paranoá para o lazer
– Redução de 75% de fósforo através do
tratamento terciário
34
RECICLAGEM DE FÓSFORO
Alternativas
• O tratamento do esgoto produz um resíduo sólido
denominado lodo. A disposição final deste lodo é uma
etapa fundamental para a operação eficiente de uma
estação de tratamento de esgoto. As alternativas para
disposição do lodo são:
• Digestão anaeróbia
• Destinação final em aterros sanitários exclusivos
• Disposição de superfície
• Disposição oceânica
• Lagoas de armazenagem
• Incineração
• Reciclagem agrícola.
35
RECICLAGEM DE FÓSFORO
Estudos & Tendências
• “A reciclagem agrícola tem se destacado
mundialmente – do ponto de vista técnico,
econômico e ambiental – por viabilizar a
reciclagem de nutrientes, promover
melhorias físicas, especialmente na
estruturação do solo e por apresentar uma
solução definitiva para a disposição do lodo”
(Andreoli, et al. 1994).
36
RECICLAGEM DE FÓSFORO
Estudos & Tendências
• “A reciclagem agrícola é a mais indicada sob
os aspectos sanitário, ambiental, agronômico,
social e econômico. O uso agrícola do lodo de
esgoto como adubo orgânico é considerado
hoje como a alternativa mais promissora de
disposição final deste resíduo, devido a sua
sustentabilidade” (Rocha, 1998)
37
RECICLAGEM DE FÓSFORO
• O efeito da reciclagem agrícola pode ser
potencializado, aliando-se utilização agrícola e
recuperação de áreas degradadas. Devido às
suas propriedades físico-químicas, o lodo de
esgoto pode ser utilizado em áreas degradadas a
fim de recuperar as características necessárias
para o desenvolvimento da vegetação.
• Nos EUA, a aplicação do lodo de esgoto em áreas
degradadas chega a atingir dosagens de até 495
t/ha (EPA, 1995).
38
RECICLAGEM DE FÓSFORO
Região Metropolitana de Curitiba
•
Pegorini et al. (2003) avaliaram os potenciais
impactos ambientais da implementação da
reciclagem agrícola do lodo de esgoto em
escala real na Região Metropolitana de Curitiba.
As conclusões desse trabalho foram:
1) O processo de higienização, através da
caleação, aumenta sua capacidade de
correção do solo e adiciona ao resíduo
grande quantidade de Ca e Mg, melhorando
seu valor agronômico;
39
RECICLAGEM DE FÓSFORO
Região Metropolitana de Curitiba
2) O nível de controle sanitário do lodo
disponibilizado aos agricultores é compatível com
o uso agrícola, segundo as principais legislações
mundiais sobre o tema com critérios rigorosos de
segurança adotados pela IN IAP;
3) Os teores de metais pesados de todos os lotes de
lodo reciclados na RMC foram significativamente
inferiores aos limites normativos.
40
RECICLAGEM DE FÓSFORO
40 bilhões
de toneladas
reserva de
rocha fosfática
250anos
anos
250
de
de demanda
demanda
para
para
uso
uso
• Ponto sensível
– Segundo esse dado, temos a
impressão de que esta é uma
reserva abundante, mas
muitos desses materiais
não são acessíveis e/ou são
de baixa qualidade.
41
RECICLAGEM DE FÓSFORO
• Além disso, a utilização desse mineral tem sido em
uma taxa crescente.
• Mais de 80% do mineral explorado é utilizado para
fabricação de fertilizantes.
• Como existe a crescente necessidade de
intensificação de campos de agricultura, e uma
grande demanda para aumento da produtividade,
há necessidade de maior aplicação de
fertilizantes para repor os nutrientes removidos do
solo pelas plantas.
42
RECICLAGEM DE FÓSFORO
• A maioria das estações de tratamento de esgoto na
Europa e América do Norte trata o efluente para
remover o fósforo antes do descarte. Isso tem
sido feito tipicamente por precipitação com sais de
ferro ou alumínio.
• Estações de tratamento de esgoto são fontes
potenciais de fósforo para reúso.
43
RECICLAGEM DE FÓSFORO
Exemplos
• Holanda
• Tem estações de tratamento que recuperam
fósforo na forma de sal de cálcio
• Uma empresa química mostrou que o fósforo na
forma de sal de cálcio pode ser reciclado em
STPP.
Recuperar fosfato de esgoto traz benefícios,
inclusive pelo fato de também extrair impurezas
como metais pesados, deixando um lodo que pode
ser utilizado como fertilizante na agricultura.
44
DIRETRIZES PARA O GERENCIAMENTO
DA EUTROFIZAÇÃO
• Uma forma eficaz de enfrentar o problema da
eutrofização é a implementação de programas
de gerenciamento integrado, atacar uma única
fonte não resolveria o problema da eutrofização.
45
DIRETRIZES PARA O GERENCIAMENTO
DA EUTROFIZAÇÃO
• Tundisi (2003) relaciona alguns tópicos que devem ser
seguidos para monitorar e gerenciar o problema da
eutrofização. O monitoramento deve enfocar os seguintes
aspectos:
– Identificar a procedência da eutrofização e das fontes
difusas e pontuais (Chapman, 1992);
– Realizar balanços de massa (entradas e saídas) de
nutrientes para lagos, represas ou rios (Vollenweider &
Kerekes, 1981);
46
DIRETRIZES PARA O GERENCIAMENTO
DA EUTROFIZAÇÃO
– Identificar o estado trófico do ecossistema
aquático em função de N, P e clorofila a
(oligotrófico a eutrófico);
– Criar cenários que possibilitem a avaliação e a
progressão do estado trófico em função de
futuros impactos (Vollenweider, 1987);
47
DIRETRIZES PARA O GERENCIAMENTO
DA EUTROFIZAÇÃO
– Detalhar ações de gerenciamento e tratamento,
incluindo custos (Thanh & Biswas, 1990);
– Identificar possíveis organismos indicadores de
eutrofização, além das cianobactérias;
– Ampliar a informação sobre eutrofização para o
grande público e autoridades (UNEP/IETC, 2001).
48
DIRETRIZES PARA O
GERENCIAMENTO DA EUTROFIZAÇÃO
• O monitoramento das condições químicas, físicas
e biológicas da água deve ser em paralelo ao
monitoramento hidrológico.
• O monitoramento biológico deve contemplar:
– classificação das algas
– flutuações das espécies no espaço e no tempo
– identificação das épocas favoráveis aos
florescimentos de algas
– concentração de toxinas na água.
49
DIRETRIZES PARA O
GERENCIAMENTO DA EUTROFIZAÇÃO
•
As quatro seguintes estratégias, com diferentes prazos e
propósitos, podem ser utilizadas para gerenciar a
eutrofização:
1. das águas servidas, de modo a atingir um padrão aceitável
para um uso específico;
2. manipulação das condições dentro do lago, ou
reservatório, no sentido de melhorar os sintomas do
problema;
3. controle das cargas nas fontes, como a remoção de
fosfato e detergentes;
4. ações dentro dos mananciais e/ou dos corpos hídricos nas
fontes que geram as causas dos problemas
50
DIRETRIZES PARA O
GERENCIAMENTO DA EUTROFIZAÇÃO
• No Cap. 6 são discutidas as abordagens para as
duas primeiras estratégias. A implementação do
terceiro tipo (controle nos detergentes)
envolve aspectos econômicos e culturais
considerados nos Capítulos 5 e 2
respectivamente.
51
ANÁLISE / AVALIAÇÃO
Segundo Lee & Lee (1995), existe um erro na
tentativa de relacionar diretamente uma redução de
concentração de fósforo com melhoria na
qualidade de água (em relação a eutrofização).
É muito importante não confundir mudanças na
concentração de compostos químicos com
mudanças na qualidade da água.
Em muitas situações, pode haver grandes
mudanças na concentração de composto
químico, sem que haja nenhuma melhoria na
qualidade da água.
52