Caracterização do estado trófico e da qualidade da água de um sistema lagunar costeiro urbano: estudo de caso da Lagoa Rodrigo de Freitas, RJ.

O estudo da dinâmica dos parâmetros físicos, químicos e biológicos da água em lagoas costeiras é essencial para entender o funcionamento destes ecossistemas; o que por sua vez permite o desenvolvimento de estratégias adequadas de gerenciamento e conservação de seus recursos. Neste estudo, analisou-se a qualidade da água da Lagoa Rodrigo de Freitas (Rio de Janeiro/RJ) e dos seus principais tributários. Foram utilizados os dados oriundos do projeto de monitoramento da qualidade da água realizado pela SMAC/RJ, entre dezembro de 2011 e dezembro de 2012. O objetivo precípuo foi compreender a dinâmica espacial e temporal da variação do estado trófico e da qualidade da água, assim como avaliar a exequibilidade e aplicabilidade de índices multimétricos (IQA, IET, ICE, IC, TRIX) ao projeto de monitoramento ambiental da LRF. Para tanto, foram realizadas coletas mensais e semanais da água superficial em cinco pontos amostrais, na LRF, e cinco pontos nos rios/canais. Em seguida, análises físico-químicas e biológicas foram realizadas. Os resultados obtidos mostraram relativa homogeneidade espacial e elevada variação sazonal da qualidade da água superficial. Os índices aplicados aos dados indicaram uma variação temporal representativa do estado trófico e da qualidade da água, sendo as classificações para os rios e canais diferentes às verificadas na LRF. Esta apresentou variação entre supereutrófica e hipereutrófica, já os primeiros foram mesotróficos. A qualidade da água da LRF apresentou majoritariamente entre moderada a boa. Os rios e canais foram classificados ruins e médios. Concluiu-se que diferentes modelos podem resultar em diferentes classificações de níveis de trofia e qualidade da água. Análises estatísticas de tendência indicaram estabilidade da qualidade da água, sem uma projeção representativa de melhoria da qualidade hídrica. Já análises multivariadas (RDA, PCA BEST, SIMPER, ANOSIM, MDS e CLUSTER) mostraram um elevado dinamismo da comunidade fitoplanctônica com nítida resposta às oscilações de variáveis físico-químicas específicas, apesar da dominância recorrente por cianobactérias.

Diagnóstico ambiental dos Rios da Prata e Catumbi e balneabilidade da praia: estudo de caso em Muriqui, Mangaratiba RJ.

A constante exploração da água de forma descontrolada tem comprometido a sua qualidade e quantidade para os seus diversos fins, dentre os quais se destaca o uso recreativo por contato primário. O presente estudo levanta um problema frequente no litoral brasileiro: cidades que recebem um elevado número de visitantes em determinados períodos do ano e sofrem crises ambientais por conta da mudança drástica no volume populacional, já que a população flutuante dificulta a gestão de insumos públicos como o abastecimento de água potável, os serviços de saúde, o descarte de lixo e o tratamento de esgoto, sendo muitas vezes responsável por uma poluição local. Nesse sentido, utilizou-se como modelo o balneário de Muriqui, distrito de Mangaratiba, no Estado do Rio de Janeiro, e objetivou-se diagnosticar a poluição hídrica e a balneabilidade da praia. A metodologia empregada para o desenvolvimento desta pesquisa foi baseada em pesquisas bibliográficas, por trabalhos técnico-científicos publicados, livros e instrumentos legais, e em um plano de amostragem. . Foram também realizadas visitas às secretarias municipais para recolher dados atuais sobre o município. Por fim, para confrontar os resultados analíticos obtidos em campo, realizou-se uma investigação da série histórica da pluviosidade das estações pluviométricas mais próximas ao distrito de Muriqui. Para verificar a qualidade da água da praia e dos dois rios que desembocam nela, foi realizado um plano de amostragem com coletas quinzenais, às segundas-feiras pela manhã, entre setembro de 2012 e agosto de 2013, totalizando 25 campanhas. Em cada campanha foram coletados cinco pontos de amostragem: três na praia de Muriqui, um no Rio da Prata e outro no Rio Catumbi. Assim, realizou-se o monitoramento de parâmetros físicos, químicos e biológicos, com o intuito de compará-los aos valores permitidos pelas legislações vigentes e correlacioná-los entre si para verificar o nível de degradação dos corpos hídricos da região. Constatou-se com o estudo que o ponto no Rio da Prata é o mais deteriorado e impactado pela ação antrópica, já que estava localizado mais próximo à sua foz. A avaliação da qualidade da água da praia indicou que o local apresentava condições excelentes de balneabilidade em 96% do período monitorado, apresentando apenas um episódio impróprio para banho. De modo geral, verificou-se com a pesquisa que alguns parâmetros demonstraram episódios característicos de poluição difusa por esgoto sanitário, aparentemente em estado inicial de degradação.

Avaliação da presença de metilparabeno e propilparabeno no ambiente aquático e seus potenciais estrogênicos e a toxicidade aguda.

Atualmente no cenário mundial a qualidade da água tem gerado muitas preocupações, pois milhares de produtos sintéticos são produzidos para facilitar muitas práticas industriais, domésticas e pessoais e com isso diversas substâncias químicas utilizadas para esses fins são introduzidas no meio ambiente. Os parabenos são substâncias químicas utilizadas pelas indústrias farmacêuticas, de alimentos e cosméticos e que cuja função é a conservação, sendo que há muitos questionamentos em relação a sua segurança, pois alguns relatórios têm mostrado que a exposição a esses parabenos pode modular ou perturbar o sistema endócrino e com isso gerar consequências prejudiciais à saúde humana e aos ambientes aquáticos. Esse estudo teve como objetivo avaliar a presença dos Parabenos Metilparabeno e Propilparabeno no ambiente aquático e os seus potenciais estrogênicos e a toxicidade aguda. A metodologia se desenvolveu a partir do ensaio in vitro YES para a determinação da atividade estrogênica, ensaios de toxicidade aguda em Daphnia similis e em Aliivibrio fischeri e a quantificação dos parabenos na água do Rio Maracanã-RJ através da cromatografia líquida acoplada ao espectrômetro de massa. Os resultados obtidos para a CE50 dos MP e PP, a partir do ensaio in vitro YES, foi de 18,91 mgL-1 e 7 mgL-1 e a magnitude da resposta foi de 10-5 e 10-4 menos potente que 17ß-estradiol para o MP e o PP, respectivamente. A partir do ensaio de toxicidade aguda, os valores de CE50 obtidos em Daphnia similis, foi de 29,42 mgL-1 e 9,94 mgL-1e em Aliivibrio fischeri foi de 3,047 mgL-1 e 1,946 mgL-1, respectivamente, com isso observou-se que o PP é mais tóxicos em todos os organismos testados, sendo mais tóxicos para um e menos para outros. A água do Rio Maracanã não foi tóxica para a Daphnia similis em nenhum dos dois pontos, já para o Aliivibrio fischeri foi tóxica em apenas um ponto. As concentrações encontradas de MP e PP foram maiores no ponto onde, de acordo com os parâmetros físico-químicos, a qualidade da água não está dentro dos padrões exigidos pela legislação, sendo quantificados na ordem de ngL-1, contudo é válido ressaltar que os DEs não são encontrados no meio ambiente separados, eles interagem entre si e provocam efeitos aditivos ou sinérgicos, sendo muito difícil de prever qual o efeito, por isso é importante o conhecimento do potencial estrogênico das substâncias simples, pois em um estudo com uma matriz ambiental, pode-se observar se houve algum efeito aditivo ou sinérgico de outras substâncias.

Planejamento de recursos hídricos de áreas rurais degradadas: aplicação do modelo SWAT em bacia hidrográfica experimental na região Noroeste do Estado do Rio de Janeiro.

A degradação ambiental do Noroeste do Estado do Rio de Janeiro tem se intensificado nas últimas décadas devido às práticas agrícolas não preservacionistas. Esta situação, que decorre do uso inadequado do solo, tem implicado em mudanças na oferta hídrica em grau variável nos municípios da região com prejuízos econômicos nas atividades dos pequenos e médios proprietários rurais e na qualidade de vida. A abordagem para enfrentar problemas deste tipo depende da participação efetiva das instâncias de governo e dos órgãos responsáveis pela gestão dos recursos hídricos. No âmbito da hidrologia os modelos hidrológicos com base no uso e ocupação do solo são ferramentas que podem auxiliar com ótimo custo e benefício a geração de informações em bacias hidrográficas, instrumentadas ou não. Os modelos são úteis ao planejamento e à tomada de decisão por possibilitarem a previsão de vazões e simulação de cenários sobre o uso do solo e qualidade da água. Neste sentido, o presente estudo pretende dar sua contribuição ao avaliar a adequabilidade do modelo SWAT simular o processo chuva-vazão na microbacia experimental de Santa Maria e Cambiocó, com 13,5 km2, localizada na região hidrográfica do rio Muriaé, afluente do rio Paraíba do Sul. O SWAT tem sido empregado em bacias agrícolas nos EUA, na Europa e, atualmente, na China, sudeste asiático e Irã, entre outros países, e na última década maior inserção no meio acadêmico brasileiro. A versão 2005 do modelo foi utilizada por meio da sua interface SIG para simular as vazões médias diárias com base na precipitação medida no intervalo de 15 minutos no período de 2005/2006. As vazões simuladas foram comparadas com as vazões observadas no exutório da microbacia. Foram testadas as ferramentas de análise de sensibilidade e autocalibração. O método de calibração manual foi usado para o ajuste por tentativa e erro. Os parâmetros ajustados corresponderam ao CN2 e ESCO. Os valores obtidos na calibração para os coeficientes estatísticos R2, NSE, PBIAS e RSR foram 0,80, 0,80, 7,02 e 0,45, respectivamente, indicando escore muito bom, o que foi confirmado pela inspeção dos hidrogramas. As saídas validadas para período diferente da calibração forneceram para os mesmos coeficientes os valores 0,84, 0,80, 25,92 e 0,44. Os dois primeiros, com escore muito bom. O valor de PBIAS, no limite do satisfatório, e RSR, muito bom. O desempenho permitiu concluir que a simulação com o SWAT foi adequada. Em relação às pesquisas que têm sido realizadas no Brasil os valores obtidos para os indicadores foram semelhantes, indicando a capacidade do modelo para novos estudos nesta microbacia que considerem os usos consuntivos e cenários de uso do solo.

Implementação paralela de um código de elementos finitos em 2D para as Equações de Navier-Stokes para fluidos incompressíveis com transporte de escalares.

O estudo do fluxo de água e do transporte escalar em reservatórios hidrelétricos é importante para a determinação da qualidade da água durante as fases iniciais do enchimento e durante a vida útil do reservatório. Neste contexto, um código de elementos finitos paralelo 2D foi implementado para resolver as equações de Navier-Stokes para fluido incompressível acopladas a transporte escalar, utilizando o modelo de programação de troca de mensagens, a fim de realizar simulações em um ambiente de cluster de computadores. A discretização espacial é baseada no elemento MINI, que satisfaz as condições de Babuska-Brezzi (BB), que permite uma formulação mista estável. Todas as estruturas de dados distribuídos necessárias nas diferentes fases do código, como pré-processamento, solução e pós-processamento, foram implementadas usando a biblioteca PETSc. Os sistemas lineares resultantes foram resolvidos usando o método da projeção discreto com fatoração LU por blocos. Para aumentar o desempenho paralelo na solução dos sistemas lineares, foi empregado o método de condensação estática para resolver a velocidade intermediária nos vértices e no centróide do elemento MINI separadamente. Os resultados de desempenho do método de condensação estática com a abordagem da solução do sistema completo foram comparados. Os testes mostraram que o método de condensação estática apresenta melhor desempenho para grandes problemas, às custas de maior uso de memória. O desempenho de outras partes do código também são apresentados.

Avaliação da metodologia IQAFAL nas bacias contribuintes da Lagoa Rodrigo de Freitas, RJ, Brasil.

A pressão antrópica crescente impõe a necessidade de um monitoramento sistemático da água e de seus ambientes aquáticos. O desenvolvimento de Índices de Qualidade de Água (IQAs) tem como objetivo transformar dados em informações acessíveis e de fácil entendimento para os gestores e usuários das águas, visando refletir a deterioração deste recurso em nível de bacia hidrográfica e ao longo do tempo. O Instituto Estadual do Ambiente (INEA) adotou um novo Índice de Qualidade de Água para ambiente lótico, baseado em lógica nebulosa, o IQAFAL, desenvolvido no âmbito do rio Paraíba do Sul. O objetivo principal deste estudo consiste em aplicar o IQAFAL aos rios dos Macacos, Cabeça e Rainha, contribuintes da bacia de drenagem da Lagoa Rodrigo de Freitas, de grande interesse sócio-político-ambiental para a cidade do Rio de Janeiro. Busca-se analisar a sua adequação em sintetizar a qualidade de água em bacias hidrográficas de pequeno porte e primordialmente urbana. Para tanto, utilizam-se dados físicos, químicos e biológicos do INEA, no período 2003 - 2010. Os resultados mostraram que o IQAFAL foi capaz de refletir a qualidade da água de modo satisfatório e compatível com os registros disponíveis e a percepção de especialistas acerca da real qualidade dos rios. Ou seja, este Índice se mostrou mais sensível às condições ruins, traduzindo a verdadeira condição destes corpos dágua, ao contrário do IQACETESB, que classifica estas águas como de qualidade mediana. Os resultados confirmam também as vantagens deste índice, observadas em estudos anteriores, sobretudo quanto à capacidade de identificar as variáveis de qualidade de água que são mais determinantes para o resultado final do Índice, através do estudo dos subíndices.

Avaliações técnico-operacionais em estações de tratamento de água dos municípios das regiões leste e dos lagos do Estado do Rio de Janeiro, com propostas de melhorias para futura implantação de sistema de gestão ambiental baseado nas normas ISO 14.000.

Na gestão de recursos hídricos, as questões relacionadas aos impactos ambientais causados pelas Estações de Tratamento de Água não podem ser negligenciadas, devendo ser avaliadas em todos seus aspectos. Neste trabalho foram avaliadas as condições técnicasoperacionais e a gestão de seis Estações de Tratamento de Água de pequeno porte situadas nas regiões leste e dos lagos do estado do Rio de Janeiro. Os resultados apresentam dados de produção de água tratada, perdas de água contabilizadas com lavagem de filtros e descargas de decantadores e as não contabilizadas, gastos de energia e produtos químicos, produção de resíduos e seu destino final, bem como levantamento da capacitação do pessoal de operação, comparados com valores de literatura para ETAs consideradas eficientes. A partir da discussão dos resultados concluiu-se que há necessidade de correções de operação e manutenção das ETAs e monitoramento da qualidade das águas bruta e tratada, recomendando-se que a empresa de saneamento, efetivamente, implante melhorias para uma posterior implantação, em cada unidade, de um sistema de gestão ambiental, baseado nas normas ISO 14.000.

Qualidade das águas fluviais: estudo de caso da bacia hidrográfica de Jacarepaguá - RJ.

O processo de ocupação urbana da Baixada de Jacarepaguá a partir da década de 1970, promoveu inúmeros impactos ambientais que afetaram, de forma não uniforme, os diferentes grupos sociais, que habitam a região, e afetaram principalmente o meio ambiente, mais especificamente os recursos hídricos. A rápida e intensa ocupação urbana da região, impulsionada pela produção imobiliária, gerou inúmeros problemas ambientais, principalmente devido à precariedade nos serviços de saneamento. Diversos impactos se processam atualmente na rede de drenagem da Baixada de Jacarepaguá, os quais comprometem negativamente a qualidade de vida população que vive na região, assim como, do meio ambiente. Neste trabalho é avaliada a qualidade da água dos principais cursos dágua da bacia hidrográfica de Jacarepaguá, caracterizando o estado atual de degradação dos recursos hídricos da região a partir da análise dos dados referentes aos parâmetros de qualidade das águas, obtidos junto ao órgão ambiental estadual, no período compreendido entre os anos de 2003 e 2008. As variáveis estatísticas dos parâmetros foram determinadas, os resultados foram apresentados através dos gráficos boxplot e sua discussão foi realizada em consoante com a Resolução CONAMA 357/2005. Os cursos dágua da bacia de Jacarepaguá, em destaque aqueles avaliados neste trabalho expressam a degradação pela qual vem sofrendo em virtude das intervenções antrópicas que se projetam na bacia hidrográfica. Nota-se a partir, dos resultados para os parâmetros de qualidade de água avaliados que a poluição nos cursos dágua da baixada de Jacarepaguá que, possivelmente o principal aspecto da poluição hídrica é devido ao despejo de esgotos domésticos nos cursos dágua sem tratamento adequado.

Caracterização da qualidade das águas fluviais em meios peri-urbanos: o caso da bacia hidrográfica do Rio Morto - RJ.

Esta dissertação apresenta os resultados do estudo de monitoramento da qualidade de água na região hidrográfica da Baixada de Jacarepaguá através de coletas e posterior análise laboratorial realizadas na bacia hidrográfica experimental e representativa do Rio Morto. A bacia possui características predominantes peri-urbanas.

Sistema de suporte à decisão espacial aplicado à análise da vulnerabilidade dos recursos hídricos na bacia Guapi-Macacu / RJ.

No contexto do planejamento e gestão dos recursos hídricos em bacias hidrográficas, é crescente a demanda por informações consistentes relativas ao estado do ambiente e pressões ambientais de forma integrada, para que possam informar à população e subsidiar atividades do setor público e privado. Essa demanda pode ser satisfeita com a modelagem e integração em um Sistema de Informações Geográficas (SIG), com propriedades e funções de processamento que permitem sua utilização em ambiente integrado. Desta forma, neste trabalho é apresentada uma metodologia para a avaliação muticriterial dos recursos hídricos de bacias hidrográficas, que vai desde a seleção de indicadores e definição dos pesos, até a execução de avaliações e espacialização de resultados. Esta metodologia é composta por duas fases: avaliação da vulnerabilidade dos recursos hídricos de uma bacia hidrográfica a partir do uso de sistemas de suporte à decisão espacial, e, avaliação da qualidade das águas através da adaptação de um Índice de Qualidade das Águas. Foi adotada uma base de conhecimento, sistemas de suporte à decisão, SIG e uma ferramenta computacional que integra estes resultados permitindo a geração de análises com cenários da vulnerabilidade dos recursos hídricos. Em paralelo, a qualidade das águas das sub-bacias hidrográficas foi obtida a partir da adaptação do cálculo do Índice de Qualidade das águas proposto pela Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental (CETESB) e aplicação do Índice de Toxidez. Os resultados mostraram sub-bacias com seus recursos hídricos mais ou menos vulneráveis, bem como sub-bacias com toxidez acima da legislação. A avaliação integrada entre áreas mais vulneráveis e que apresentam menor qualidade e/ou maior toxidez poderá nortear a tomada de decisão e projetos visando a conservação dos recursos hídricos em bacias hidrográficas.

Monitoramento de desreguladores endócrinos no rio Arroio Fundo na bacia de Jacarepaguá, RJ.

Os desreguladores endócrinos são compostos micropoluentes de ação deletéria que causam efeitos aos animais e aos seres humanos. Estes vêm trazendo a várias décadas, problemas relacionados à má formação ou ainda infertilidade de várias espécies. A presença destes compostos na ordem de ng L-1 já é capaz de gerar efeitos nocivos ao sistema endócrino. Este trabalho visou à determinação da presença e quantidade de alguns destes compostos como 17α-etinilestradiol, bisfenol A e estrona entre outros, nas águas do rio Arroio Fundo, localizado em Jacarepaguá no RJ que possui um índice de qualidade de água ruim. A primeira etapa deste trabalho foi a implementação e validação de metodologia para determinação do 17α-etinilestradiol por cromatografia líquida acoplada a detector de fluorescência onde foram estabelecido limite de detecção, de quantificação e linearidade conforme orientação do Inmetro (2010). Além da avaliação das amostras ambientais através da metodologia estabelecida. Na etapa subsequente foram realizados os experimentos relativos à determinação dos desreguladores endócrinos através da espectrometria de massas por detector tipo tandem quadrupolo, onde também foram realizados os procedimentos de validação e determinação dos compostos bisfenol A e estrona que não foram suscetíveis a efeito de matriz durante a ionização, que acabou impedindo a determinação de outros desreguladores endócrinos. Os resultados indicam que não há redução da presença dos desreguladores endócrinos detectados, e de outros compostos orgânicos também detectados, mas não identificados, entre os pontos a montante e a jusante da Unidade de Tratamento do Rio Arroio Fundo. Todavia em função do grande efeito de matriz oriundo do fato da amostra ser de extrema complexidade, não foi possível realizar uma identificação e quantificação de todos os compostos alvos.

Análise socioambiental das sub-bacias do Rio Morto e do Rio Maracanã, Rio de Janeiro, a partir de indicadores ambientais e da percepção da comunidade do entorno.

O presente trabalho aborda duas sub-bacias hidrográficas do município do Rio de Janeiro através da apresentação de indicadores ambientais e da percepção de seus moradores. Destaca-se que a interação/utilização dos recursos no meio urbano em um município de alta densidade demográfica sofre reflexos principalmente do padrão de ocupação do território. As duas sub-bacias aqui analisadas, do rio Morto e do rio Maracanã, representam, respectivamente, bacias periurbanas e urbanas. Como indicadores ambientais são apresentados dados secundários, majoritariamente de órgãos públicos, como IBGE e INEA. A percepção dos moradores é representada pelas respostas a 210 questionários aplicados nas áreas das sub-bacias. Os principais resultados são apresentados ao longo do texto em mapas temáticos. Tanto entre os indicadores, quanto em relação à percepção, os serviços de saneamento demonstraram ter papel fundamental nas condições dos rios. Pequenos trechos mais carentes de cobertura de esgoto nas sub-bacias resultam em deterioração da qualidade da água, embora a cobertura de coleta geral apresente altos percentuais. Um ponto de destaque entre os problemas levantados através dos questionários é a ocorrência de enchentes. Dentre resultados positivos cita-se a cobertura de coleta de lixo, próxima a 100% nas sub-bacias. Uma matriz PEIR (pressão-estado-impacto-resposta) condensou as informações obtidas pelos indicadores e sinalizou os fatores associados. A matriz destacou para a sub-bacia do rio Morto o menor acesso ao abastecimento de água e à rede de esgoto, e para sub-bacia do rio Maracanã a degradação da qualidade da água, representada pelas baixas concentrações de oxigênio. Áreas com mais alta densidade populacional representaram a principal pressão exercida nas sub-bacias.