Monitoramento de Qualidade de Água Francisco Romeiro Brasília - DF 26 de outubro de 2012

Redes de Monitoramento

Objetivo Básico - Permitir uma avaliação adequada da qualidade da água. - Podem ser utilizadas diversas configurações de: localização dos pontos de monitoramento periodicidade das amostragens parâmetros monitorados Monitoramento de Qualidade de Água Redes de Monitoramento

Tipos de Monitoramento Monitoramento Básico - Pontos estratégicos para acompanhamento da evolução da qualidade das águas, identificação de tendências e apoio a elaboração de diagnósticos. localização dos pontos: critérios??? periodicidade das amostragens: acompanha os ciclos hidrológicos (geralmente varia de mensal a trimestral) parâmetros monitorados: relacionados com o tipo de uso e ocupação da bacia contribuinte a estação e com os objetivos da rede.  A localização das estações quanto os parâmetros monitorados devem ser reavaliados periodicamente. Inventários - Estabelecer um diagnóstico da qualidade das águas de um trecho específico de curso d’água. Esta avaliação pode estar associada ao acompanhamento de ações limitadas no tempo (por exemplo, implantação de empreendimentos hidrelétricos). localização dos pontos: especialmente à montante e jusante do empreendimento periodicidade das amostragens: freqüência de amostragem é alta (diária a mensal) parâmetros monitorados: reconhecidamente relevantes ao empreendimento Monitoramento de Qualidade de Água Redes de Monitoramento

Estabelecidos em normatização Vigilância - Observações efetuadas em locais onde a qualidade das águas é de fundamental importância para um determinado uso (especialmente para consumo humano) ou em locais críticos em termos de poluição associada ao uso da água. localização dos pontos: pontos de captação de água periodicidade das amostragens: praticamente em tempo real (pressupõe a utilização de aparelhos automáticos de medição) parâmetros monitorados: limitado pelo tipo de equipamento automático utilizado Conformidade - Incluem-se as observações feitas pelos usuários dos recursos hídricos (auto-monitoramento) em atendimento à legislação vigente (ex. Portaria MS no 2.914/1, Resoluções no 357/05 e 430/11 do CONAMA), às condicionantes de licenças ambientais e dos termos de outorga. localização dos pontos: periodicidade das amostragens: parâmetros monitorados: Estabelecidos em normatização Monitoramento de Qualidade de Água Redes de Monitoramento

Rede Nacional de Qualidade da Água - RNQA Monitoramento de Qualidade de Água RNQA

Objetivos da RNQA - Analisar a tendência de evolução da qualidade das águas; - Avaliar se a qualidade atual atende os usos estabelecidos pelo enquadramento dos corpos d’água; - Identificar áreas críticas com relação à poluição hídrica; - Aferir a efetividade da gestão sobre as ações de recuperação da qualidade da água; - Apoiar as ações de planejamento, outorga, fiscalização. Monitoramento de Qualidade de Água RNQA

Sistematização das amostragens - A alocação deve se basear na classificação dos pontos segundo seus objetivos. - O PNQA definiu três tipos básicos de pontos de monitoramento: Pontos de REFERÊNCIA Pontos de IMPACTO Pontos ESTRATÉGICOS Monitoramento de Qualidade de Água RNQA

(cálculo da carga de poluentes) Pontos de referência Devem apresentar mínima interferência antrópica (preferencialmente ZERO) Importantes para o estabelecimento das condições naturais do corpo hídrico Mensuração do impacto das atividades antrópicas Pontos de impacto Identificar alterações nas condições naturais Mensuração do impacto das atividades antrópicas Indicar possíveis causas de alterações Identificar de novas ações no controle de poluição Maioria dos pontos da rede Pontos estratégicos Avaliação de carga de poluentes Instalados em pontos em que há mudança de dominialidade Rios fronteiriços Rios de divisa estadual Afluentes ou efluentes de países vizinhos Essencial a determinação da vazão nesses pontos (cálculo da carga de poluentes) Monitoramento de Qualidade de Água RNQA

Planejamento dos Pontos de Amostragens Monitoramento de Qualidade de Água

Codificação de Otto Pfafstetter Subdivisão e codificação de bacias hidrográficas Propõe hierarquização baseada na rede de drenagem, utilizando algarismos (sentido horário) A análise é realizada sempre da foz para montante identificando todas as confluências e distinguindo o rio principal de seus tributários - O rio principal é aquele curso d’água que drena a maior área BACIAS Área drenada por um tributário principal Recebem número PAR 2, 4, 6 e 8 INTERBACIAS Áreas entre duas sub-bacias principais Recebem número ÍMPAR 1, 3, 5, 7 e 9 Planejamento dos Pontos de Amostragens Monitoramento de Qualidade de Água

Ottobacias nível 1 INTRABACIA Bacia fechada Recebem número 0 Planejamento dos Pontos de Amostragens Monitoramento de Qualidade de Água

Bacia hidrográfica localizada na bacia Amazônica Exemplo Bacia hidrográfica localizada na bacia Amazônica Primeiro dígito: 4 Planejamento dos Pontos de Amostragens Monitoramento de Qualidade de Água

Bacia hidrográfica localizada na bacia Amazônica Exemplo Bacia hidrográfica localizada na bacia Amazônica Primeiro dígito: 4 1. Destacar as principais sub-bacias Planejamento dos Pontos de Amostragens Monitoramento de Qualidade de Água

Bacia hidrográfica localizada na bacia Amazônica Exemplo Bacia hidrográfica localizada na bacia Amazônica Primeiro dígito: 4 1. Destacar as principais sub-bacias 2. Destacar as interbacias Planejamento dos Pontos de Amostragens Monitoramento de Qualidade de Água

Bacia hidrográfica localizada na bacia Amazônica Exemplo Bacia hidrográfica localizada na bacia Amazônica Primeiro dígito: 4 1. Destacar as principais sub-bacias 2. Destacar as interbacias 3. Codificar as bacias (nº pares) 48 44 46 42 Planejamento dos Pontos de Amostragens Monitoramento de Qualidade de Água

Bacia hidrográfica localizada na bacia Amazônica Exemplo 42 44 46 48 Bacia hidrográfica localizada na bacia Amazônica Primeiro dígito: 4 47 1. Destacar as principais sub-bacias 2. Destacar as interbacias 3. Codificar as bacias (nº pares) 4. Codificar as interbacias (nº ímpares / horário) 45 49 43 41 Planejamento dos Pontos de Amostragens Monitoramento de Qualidade de Água

Ottobacias nível 2 Planejamento dos Pontos de Amostragens Monitoramento de Qualidade de Água

Ottobacias nível 3 Planejamento dos Pontos de Amostragens Monitoramento de Qualidade de Água

Ottobacias nível 4 Planejamento dos Pontos de Amostragens Monitoramento de Qualidade de Água

Alocação dos Pontos de Amostragens

Pontos Estratégicos Critérios de Macroalocação Os pontos estratégicos devem ser localizados em trechos de rio em que ocorre mudança de dominialidade, ou seja: Pontos de recebimento e entrega de água com outros países; Pontos em trechos que delimitam fronteira; Pontos de entrega de água entre os Estados; Pontos de entrega de água dos principais afluentes de rios de domínio da União. Alocação dos Pontos de Amostragens Monitoramento de Qualidade de Água

Pontos Estratégicos Critérios de Microalocação Assim como para os pontos de referência, o critério básico para a definição precisa da localização dos pontos estratégicos é a facilidade de acesso. É conveniente que os pontos sejam locados próximo a alguma referência que facilite sua localização. Quando existir ponte próxima ao local previsto para o ponto de monitoramento, este deve ser locado sobre a ponte, no meio do canal principal do rio. Alocação dos Pontos de Amostragens Monitoramento de Qualidade de Água

Pontos de Referência Critérios de Macroalocação Bacia a montante sem fontes significativas de poluição (mínimo de 50 % da bacia com vegetação natural). Devem representar no mínimo 10% do total de pontos Ponto de coleta Alocação dos Pontos de Amostragens Monitoramento de Qualidade de Água

Pontos de Referência Critérios de Microalocação O critério básico para a definição precisa da localização dos pontos de referência é a facilidade de acesso. É conveniente que os pontos sejam locados próximo a alguma referência que facilite sua localização. Quando existir ponte próxima ao local previsto para o ponto de monitoramento, este deve ser locado sobre a ponte, no meio do canal principal do rio. Alocação dos Pontos de Amostragens Monitoramento de Qualidade de Água

Pontos de Impacto Critérios de Macroalocação Os critérios de macroalocação de pontos de impacto consideram: O processo de autodepuração, especialmente a diluição, A disponibilidade hídrica regional; Os valores de referência utilizados na identificação da poluição são aqueles constantes na Resolução CONAMA n° 357/2005 para a classe na qual o rio está enquadrado. Alocação dos Pontos de Amostragens Monitoramento de Qualidade de Água

Método dos Centros de Massa 4 1 2 3 6 8 12 14 Método de Sharp (1971) Método dos Centros de Massa É baseado no ordenamento de rios na bacia e no cálculo do centro de massa da rede de drenagem Cada tributário é de ordem ou magnitude 1. Cada um destes contribuintes é denominado elemento externo O procedimento de adição das magnitudes é seguido até que o exutório da bacia Se a bacia contiver N elementos externos, a magnitude do exutório (M0) será N. Alocação dos Pontos de Amostragens Monitoramento de Qualidade de Água

O primeiro centro de massa divide a rede de drenagem em duas partes Método de Sharp (1971) O elemento que divide a rede de drenagem aproximadamente ao meio, no que diz respeito ao número de contribuintes, é chamado de centro de massa da rede de drenagem e pode ser calculado segundo a Equação: Onde: MC: Centro de Massa M0: Magnitude do Exutório O primeiro centro de massa divide a rede de drenagem em duas partes Para cada parte pode ser encontrado seu centro de massa até que se chegue aos contribuintes externos de ordem um. Alocação dos Pontos de Amostragens Monitoramento de Qualidade de Água

M0 = 14 MC = (14 + 1) MC = 7,50 2 CENTRO DE MASSA 3 6 8 4 12 M0 = 14 MC = (14 + 1) 2 MC = 7,50 CENTRO DE MASSA Alocação dos Pontos de Amostragens Monitoramento de Qualidade de Água

MCn-1 MC2 = (7,5 + 1) MC2 = 4,25 MC2’ = (7,5 + 4,25) MC2’ = 11,75 14 2 3 6 8 4 12 MC2 = (7,5 + 1) 2 MC2 = 4,25 Nota: Somar MC2 com MC1 MC2’ = (7,5 + 4,25) MC2’ = 11,75 MC3 = (4,25 + 1) 2 MC3 = 2,62 Alocação dos Pontos de Amostragens Monitoramento de Qualidade de Água

Método de Sharp modificado por Sanders O número de descargas de poluentes é considerado no projeto da rede Fontes pontuais de poluição considerados contribuintes de ordem 1. Essa contribuição de Sanders aparece pela primeira vez com o trabalho de Clarkson (1979) Alocação dos Pontos de Amostragens Monitoramento de Qualidade de Água

Cada município é considerado um elemento externo de ordem 1 LEGENDA 100 mil hab 10 mil hab 2 mil hab Alocação dos Pontos de Amostragens Monitoramento de Qualidade de Água

M0 = 17 MC = (17 + 1) MC = 9,0 MC1 = 9,0 LEGENDA 2 mil hab 10 mil hab CENTRO DE MASSA DA REDE MC1 = 9,0 LEGENDA 100 mil hab 10 mil hab 2 mil hab Alocação dos Pontos de Amostragens Monitoramento de Qualidade de Água

MCn-1 MC2 = (9,0 + 1) MC2 = 5,0 MC2’ = (9,0 + 5,0) MC2’ = 14,0 Nota: Somar MC2 com MC1 MC2’ = (9,0 + 5,0) MC2 = (9,0 + 1) 2 MC2 = 5,0 MC3 = (5,0 + 1) MC3 = 3,0 MC2’ = 14,0 Alocação dos Pontos de Amostragens Monitoramento de Qualidade de Água

Metodologia de Alocação de Pontos do PNQA

Pontos de Impacto Critérios de Macroalocação Para determinação da capacidade de diluição do corpo d’água é fundamental o conhecimento: de sua vazão ou da produção hídrica de uma determinada região  Q95 da carga de poluente que pode ser assimilada sem que a sua concentração no corpo d’água supere os valores limites estabelecidos para a classe na qual o curso d’água está enquadrado  Qual a vazão necessária para diluir a carga poluente até 5,0 mg/L? Alocação dos Pontos de Amostragens Monitoramento de Qualidade de Água

A ANA disponibilizou no documento “Disponibilidade e Demandas de Recursos Hídricos nas Regiões Hidrográficas Brasileiras” as disponibilidades hídricas dos principais rios brasileiros e elaborou um mapa hídrico Alocação dos Pontos de Amostragens Monitoramento de Qualidade de Água

Mapa de estresse hídrico para diluição de DBO5 Alocação dos Pontos de Amostragens Monitoramento de Qualidade de Água

Pontos de Impacto Observações Para as regiões com criação intensiva de suínos foi calculada a população equivalente e incorporada à população local, tendo com base a relação para produção de DBO de 1 suíno equivalente a 10 pessoas. Centros com tratamento de esgoto  descontado 60% da demanda. Padrão CONAMA de DBO para rios de classe 2  C = 5mg/L de DBO Produção percapta de DBO segundo a NBR 7220  52g de DBO/habitante x dia Demanda para diluição de DBO  0,125 L/s x habitante Demanda para diluição de DBO para 1000 habitantes  125 L/s ou 0,125 m3/s Alocação dos Pontos de Amostragens Monitoramento de Qualidade de Água

Nº de elementos externos = 14 Q95 do exutório = 34 m3/s Nº de elementos externos = 14 2,43 34,0 4,86 7,3 7,29 Ordem de cada elemento externo = 34/14 = 2,43 m3/s LEGENDA 100 mil hab 10 mil hab 2 mil hab Área da bacia = 8.825 Km2 Pontos de coleta = 9 Alocação dos Pontos de Amostragens Monitoramento de Qualidade de Água

Cálculo das vazões de diluição: 2,43 48,0 4,86 7,29 14,83 Área da bacia = 8.825 Km2 Pontos de coleta = 9 0,25 1,25 12,5 6,11 20,94 19,79 22,22 43,16 Cálculo das vazões de diluição: 1 mil hab = 125 L/s = 0,125 m3/s 2 mil hab = 250 L/s = 0,250 m3/s 10 mil hab = 1250 L/s = 1,250 m3/s 100 mil hab = 12500 L/s = 12,50 m3/s Vazão de diluição total = 14 m3/s 7,54 LEGENDA 100 mil hab 10 mil hab 2 mil hab Alocação dos Pontos de Amostragens Monitoramento de Qualidade de Água

Cálculo dos centros de massa: MC1 = (48 + 1)/2 = 24,5 2,43 48,0 4,86 7,29 14,83 0,25 1,25 12,5 6,11 20,94 19,79 22,22 43,16 7,54 Cálculo dos centros de massa: MC1 = (48 + 1)/2 = 24,5 MC2 = (24,5 + 1)/2 = 12,75 MC2’ = (24,5 + 12,75) = 37,25 MC3= (12,75+ 1)/2 = 6,875 MC3’= (6,875+ 12,75) = 19,625 Área da bacia = 8.825 Km2 Pontos de coleta = 9 Alocação dos Pontos de Amostragens Monitoramento de Qualidade de Água

MÉTODO DE SHARP Alocação dos Pontos de Amostragens Monitoramento de Qualidade de Água

Deslocamento dos pontos privilegiando centros urbanos e maiores vazões MÉTODO DO PNQA Deslocamento dos pontos privilegiando centros urbanos e maiores vazões Alocação dos Pontos de Amostragens Monitoramento de Qualidade de Água

Metodologia aplicada à bacia do rio Taquari, no Rio Grande do Sul Exemplo Prático Metodologia aplicada à bacia do rio Taquari, no Rio Grande do Sul Alocação dos Pontos de Amostragens Monitoramento de Qualidade de Água

Pontos de Impacto Macroalocação A bacia do rio Taquari tem uma área de 26.550,98 km2 Considerando a densidade mínima de estações de 01 estação por 1000 km2, resultaria em uma rede de aproximadamente 27 estações de monitoramento. Na bacia existem 322 elementos externos  magnitude do exutório = 322 (adotando-se 1:1.000.000) Alocação dos Pontos de Amostragens Monitoramento de Qualidade de Água

Pontos de Impacto Macroalocação A ordem no exutório é igual a: 86,80 (Q95 no exutório) + 171,39 (demanda hídrica) 258,19 Assim, a ordem do primeiro centro de massa é: (258,19 + 1) / 2 = 129,6 Alocação dos Pontos de Amostragens Monitoramento de Qualidade de Água

Macroalocação Alocação dos Pontos de Amostragens Monitoramento de Qualidade de Água

Microalocação Alocação dos Pontos de Amostragens Monitoramento de Qualidade de Água

Microalocação Alocação dos Pontos de Amostragens Monitoramento de Qualidade de Água

francisco.romeiro@ana.gov.br | (+55) (61) 2109-5139 Obrigado! Francisco Romeiro Especialista em Recursos Hídrico francisco.romeiro@ana.gov.br | (+55) (61) 2109-5139 www.ana.gov.br www.twitter.com/anagovbr www.youtube.com/anagovbr Monitoramento de Qualidade de Água