Upload
internet
View
137
Download
6
Embed Size (px)
Citation preview
Companhia Riograndense de Saneamento
CORSAN
Superintendência de Tratamento - SUTRA
Departamento de Ensaios e Apoio Laboratorial - DEAL
Doze anos na saúde de um Doze anos na saúde de um rio: evidências estatísticasrio: evidências estatísticas
Autores:Regina Dalle Grave Schmitt
Andréa Vidal dos AnjosPatrícia Klaser Biasoli
Perfil da CORSANPerfil da CORSAN• Abrangência no Estado- nº municípios- população atendida com abastecimento- população atendida com esgoto
• Número de sistemas- ETAs- ETEs- Poços
• Controle de Qualidade- Laboratórios no Interior do Estado- Laboratório Central - DEAL
O trabalho apresenta análise estatística dos dados analíticos gerados pelo Laboratório Central da CORSAN no período de 1989 -
2000.
• Parâmetros:cor, turbidez, pH, alcalinidade, dureza,
cloretos, OD, DBO, DQO, fósforo-orto, fósforo-total, nitratos, nitritos, nitrogênio amoniacal, ferro total, manganês, sólidos totais, sulfatos,
metais pesados, coliformes totais e Escherichia coli (E. coli)
Os três municípios fazem parte da Região Metropolitana de Porto
Alegre - RS.
Estes dados referem-se aos três pontos de captação da CORSAN no Rio Gravataí:
- Gravataí- Alvorada- Cachoeirinha
Características do manancialCaracterísticas do manancial:
• 39 km de curso desde as nascentes no divisor de águas com o Rio dos Sinos, seguido pelo Banhado Grande, trecho médio e trecho inferior até a foz.
• Baixa declividade com trechos quase horizontais.
• Baixa capacidade de regulação de vazões.• Sujeito a alagamentos, erosão das
margens e estiagens.
A Região Bacia do Rio Gravataí é constituída por:
Município Área da Bacia(km2)
% da Área daBacia
Alvorada 72,9 100,0Cachoeirinha 35,9 82,2Canoas 24,1 18,4Glorinha 336,0 99,9Gravataí 406,0 84,8Porto Alegre 86,1 17,4Santo Antônio da Patrulha 457,0 42,7Taquara 31,2 7,0Viamão 561,0 37,5Área da Bacia Hidrográfica 2010,2 km2
Fonte: Comitê Gravataí
As áreas urbanizadas estão concentradas na parte inferior do rio, onde, portanto, há maior população.
A população total da bacia é de1.184.811 habitantes.
(Censo 2000).
• rebanho bovino
• rebanho ovino
• efetivo de galinhas
• lavouras de arroz(Censo IBGE 2000)
AtividadesAtividades AgropecuáriasAgropecuárias
Principais atividades na Bacia:Principais atividades na Bacia:
Atividades urbano-industriaisAtividades urbano-industriais
• Indústria extrativa
• Indústria de transformação
• Total de unidades : 5350(Censo IBGE 2000)
Principais atividades na Bacia:Principais atividades na Bacia:
Lançamentos:Lançamentos:
• Esgotos cloacais, pluviais e industriais
• Águas de irrigação de arroz
• Lixo
• Pocilgas / aviários
Usos das águas do rio:Usos das águas do rio:
• Captação para abastecimento público
• Captação para uso industrial
• Captação para agricultura
• Recreação
• Navegação
Outros problemas:Outros problemas:
• Erosão / Assoreamento
• Alagamentos freqüentes
• Estiagens prolongadas
Metodologia• Pontos de coleta:- 3 captações da CORSAN
• Período: 1989 - 2000
• Freqüência: Mínima mensal- 183 coletas por ponto ( 13.000 dados )
• Métodos analíticos : Standard Methods
• Estatística: Software SPSS for Windows 8.0
Ferramentas estatísticasFerramentas estatísticas
• Estatísticas descritivas• Gráficos de linhas• Gráfico de barras• Diagrama de caixas (Box-plot)• Teste t• Gráficos de dispersão (Scatter-plot)• Análise de variância (ANOVA One_Way)• Comparações múltiplas de médias (Tukey,
Dunnett T3)• Teste de mediana
Estatísticas DescritivasEstatísticas Descritivas
Desvio Coef. dePadrão Variação
Cor 558 148,1 140 61,9 17 450 0,42Turbidez 560 31,72 25,0 26,67 3,3 253 0,84Alcalinidade 560 22,11 17,0 19,01 0,0 165,0 0,86Dureza 560 21,42 18,0 13,01 8,0 179,0 0,61OD 553 4,09 4,0 2,01 0,0 11,0 0,49DQO 560 29,05 27,0 12,82 8,0 127,0 0,44Fósforo-orto 360 0,132 0,1 0,228 0,0 2,1 1,72Fósforo-total 560 0,207 0,1 0,307 0,0 2,9 1,49Nitratos 559 0,26 0,2 0,19 0,0 1,9 0,75Nitrog.Amon. 556 1,19 0,3 2,49 0,0 19,0 2,08Sólidos Totais 555 118,1 104,0 66,2 27 1196 0,56Temperatura 535 21,5 22 4,9 10 39 0,23DBO 554 3,02 1,8 3,78 0,2 39,0 1,25Cloretos 560 9,3 8,0 7,0 0,0 44,0 0,75pH 560 6,68 6,7 0,37 3,4 8,1 0,05Nitritos 558 0,0226 0,011 0,0313 0,000 0,289 1,38Ferro 559 2,48 2,3 1,47 0,0 19,0 0,60Manganês 560 0,110 0,07 0,106 0,00 0,90 0,96Sulfatos 280 5,52 4,6 4,05 0,9 39,0 0,73
Mínimo MáximoN Média Mediana
• Nitrogênio amoniacal e nitritos têm médias e medianas iguais nos pontos de Alvorada e Gravataí, mas em Cachoeirinha ocorre um salto no NH3, DBO, NO2, por exemplo.
Estatísticas Descritivas de Alvorada
Desvio Coef. dePadrão Variação
Fósforo-orto 0,044 0,04 0,031 0,72Nitrog.Amon. 0,29 0,2 0,39 1,35Nitritos 0,0173 0,008 0,0229 1,33
Estatísticas Descritivas de Gravataí
Média Mediana Desvio Coef. dePadrão Variação
Nitrog.Amon. 0,29 0,2 0,32 1,11Nitritos 0,0157 0,008 0,0208 1,33Manganês 0,099 0,07 0,086 0,87
Estatísticas Descritivas de Cachoeirinha
Média Mediana Desvio Coef. dePadrão Variação
Nitrog.Amon. 3,09 1,5 3,69 1,19DBO 5,68 3,8 5,50 0,97Nitritos 0,0352 0,023 0,0422 1,20
Média Mediana
ResultadosResultados
Quadro – Comparação entre média e mediana anuais de cor e sólidostotais para Cachoeirinha - 1989
Parâmetro Máximo Mínimo 1ª Média Mediana 2ª Média
Cor 350 45 124 100 90
Sólidos totais 453 86 167 129 125
Média / Mediana
Gráfico comparativo de curvas de média e mediana para o parâmetro cor, 1989 - 2000
COR
90
110
130
150
170
190
1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000
mg
/L P
t
Média
Mediana
Uso da escala logarítmicaPara parâmetros de mesma unidade mas com resultados
em faixas de concentração muito distantes.
OD - DQO - DBO - MEDIANAS
1,0
10,0
100,0
1989 1991 1993 1995 1997 1999
OD
DBO
DQO
Diagrama de Caixas (Box-Plot)
185179190N =
PONTO
GravataíCachoeirinhaAlvorada
DB
O
50
40
30
20
10
0
-10
518532519477474405457546505525388
330258
336299204199232
331208
192
13239129421251371331617414719124161160851713190
187182191N =
PONTO
GravataíCachoeirinhaAlvorada
CL
OR
ET
OS
50
40
30
20
10
0
-10
508443480
533
460505459
285253238316331332
373193286344206204275192
191145
136106
161
8887
184180189N =
PONTO
GravataíCachoeirinhaAlvorada
OD
12
10
8
6
4
2
0
-2
505
331
187182191N =
PONTO
GravataíCachoeirinhaAlvorada
DQ
O
140
120
100
80
60
40
20
0
508411376
387
389
333208199207194206
193205226204
218234
192
84
16
Gráficos de Linha
Em Cachoeirinha é sempre mais elevado (antes oudepois do CONAMA) do que em Alvorada e Gravataí
Mês
dez
nov
out
set
ago
jul
jun
mai
abr
mar
fev
jan
Média
Nitro
g. A
mon.
20
10
0
PONTO*CONAMA
Alv - antes
Alv - depois
Cach - antes
Cach - depois
Grav - antes
Grav - depois
Mês
dez
nov
out
set
ago
jul
jun
mai
abr
mar
fev
janM
édia
DQ
O
120
100
80
60
40
20
0
PONTO*CONAMA
Alv - antes
Alv - depois
Cach - antes
Cach - depois
Grav - antes
Grav - depois
1 - Médias mensais, ponto a ponto, antes / depois do CONAMA
É possível observar-se sazonalidade nos seguintesparâmetros:• cor• alcalinidade ESTIAGEM: Nov a Maio• dureza CHEIA: Jun a Out
• fósforo• nitrogênio amoniacal• DBO• OD• temperatura
Gráficos de LinhaGráficos de Linha
2 - Médias mensais, ponto a ponto, 1989 a 2000
Gráficos de Linha
MES
deznovoutsetagojuljunmaiabrmarfevjan
Média
OD
8
7
6
5
4
3
2
1
PONTO
Alvorada
Cachoeirinha
Gravataí
MES
deznovoutsetagojuljunmaiabrmarfevjanM
édia
TE
MP
ER
AT
UR
A
30
28
26
24
22
20
18
16
14
12
PONTO
Alvorada
Cachoeirinha
Gravataí
Gráficos de Linha
MES
deznovoutsetagojuljunmaiabrmarfevjan
Média
FO
SF
_O
,8
,6
,4
,2
0,0
PONTO
Alvorada
Cachoeirinha
Gravataí
MES
deznovoutsetagojuljunmaiabrmarfevjan
Média
NIT
RO
G. A
MO
N.
8
6
4
2
0
PONTO
Alvorada
Cachoeirinha
Gravataí
Observa-se que, em Cachoeirinha, as concentrações são sempre mais elevadas.
Gráficos de Linha
ANO
2000
1999
1998
1997
1996
1995
1994
1993
1992
1991
1990
1989
Média
OD
7
6
5
4
3
2
PONTO
Alvorada
Cachoeirinha
Gravataí
ANO
2000
1999
1998
1997
1996
1995
1994
1993
1992
1991
1990
1989
Média
DQ
O
60
50
40
30
20
10
PONTO
Alvorada
Cachoeirinha
Gravataí
3 - Médias anuais, ponto a ponto, 1989 a 2000É possível observar-se a tendência do parâmetro ao longo do rio, no trecho considerado .
Gráficos de Linha
ANO
2000199919981995199419931992199119901989
Média
FO
SF
_O
,6
,5
,4
,3
,2
,1
0,0
PONTO
Alvorada
Cachoeirinha
Gravataí
ANO
2000
1999
1998
1997
1996
1995
1994
1993
1992
1991
1990
1989M
édia
NIT
RO
G. A
MO
N.
6
5
4
3
2
1
0
PONTO
Alvorada
Cachoeirinha
Gravataí
Teste Teste tt - para toda amostra - para toda amostra
CONAMA N Média Desvio Teste t Classe 1 Classe 2 Classe 3 Classe 4
Cor antes 443 139,05 56,33 0,000 < 75mg/L Pt
< 75mg/L Pt
depois 115 183,09 69,84
Turbidez antes 445 28,42 24,52 0,000 40 UNT até 100UNT
até 100UNT
depois 115 44,46 30,63
DQO antes 445 26,25 9,10 0,000
depois 115 39,89 18,28
Fósf_o antes 282 0,11 0,16 0,009
depois 78 0,22 0,38
Fósf_t antes 445 0,18 0,26 0,010 <0,025mg/L P
<0,025mg/L P
depois 115 0,29 0,43
• Gravataí : Cor, Turbidez, DQO, Fósforo-orto, Fósforo Total, Nitrogênio Amoniacal, Sólidos Totais.
• Alvorada : Cor, Turbidez, DQO, Fósforo-orto, Fósforo Total, Nitrogênio Amoniacal, DBO.
• Cachoeirinha : Cor, DQO, Fósforo-orto.
Teste Teste tt aplicado ponto a pontoaplicado ponto a ponto
Coeficiente de Correlação Linear Coeficiente de Correlação Linear - Pearson - - Pearson -
O coeficiente de correlação linear de Pearson - foi calculado para determinar o grau de relação linear entre os parâmetros analisados.
0,7
Coeficiente de Correlação Linear Coeficiente de Correlação Linear - Pearson - - Pearson -
• fósforo-orto x cloretos; DBO; DQO; nitrogênio amoniacal; dureza e alcalinidade
• alcalinidade x dureza; nitrogênio amoniacal; DBO e cloretos
• nitrogênio amoniacal x dureza; cloretos e DBO
• cloretos x dureza
• cor x turbidez
• OD x temperatura
Gráficos de Dispersão Gráficos de Dispersão Scatter-plotScatter-plot
Há casos em que é possível ver a correlação linear, como em Cachoeirinha, justamente
devido a maior dispersão dos pontos
FOSF_O
2,52,01,51,0,50,0-,5
DB
O
40
30
20
10
0
-10
PONTO
Gravataí
Cachoeirinha
Alvorada
ALCALINIDADE
2001000-100
Nitrog. A
mon.
20
10
0
-10
PONTO
Gravataí
Cachoeirinha
Alvorada
Gráficos de Dispersão Gráficos de Dispersão Apresenta-se com alta dispersão nos 3 pontos de coleta e é possível observar-se a correlação linear
negativa.
OD
121086420-2
TE
MP
ER
AT
UR
A
40
30
20
10
0
PONTO
Gravataí
Cachoeirinha
Alvorada
Análise de VariânciaParâmetro ANOVA ponto
ANOVA Hom. Var ComparaçõesMúltiplas
Cor 0,174 Dunnett T3 -Turbidez 0,409 Dunnett T3 -Alcalinidade 0,000 Dunnett T3 C - AGDureza 0,000 Dunnett T3 C - AGOD 0,000 Tukey (=) C - AGDBO 0,000 Tukey (=) C - AGDQO 0,000 Dunnett T3 C - AGSólidos Totais 0,000 Dunnett T3 C - AGNitratos 0,025 Dunnett T3 AG - CGNitrogênioAmoniacal
0,000 Dunnett T3 C - AG
Fósforo-orto 0,000 Dunnett T3 C - AGFósforo-total 0,000 Dunnett T3 C - AGTemperatura 0,803 Dunnett T3 -Cloretos 0,000 Tukey (=) C - AG
Parâmetro N Média Mediana Desvio Padrão
Mínimo Máximo
Cadmio (mcg/L Cd) 556 0,0 0 0,2 0 2
Cobre (mg/L Cu) 558 0,01 0,0 0,03 0,0 0,2
Chumbo (mg/L Pb) 555 0,002 0,00 0,006 0,00 0,07
Cromo hexa (mg/L Cr+6) 556 0,000 - 0,000 0,00 0,00
Cromo total (mg/L Cr+6) 558 0,002 0,00 0,009 0,00 0,15
Estanho (mg/L Sn) 509 0,00 0,0 0,03 0,0 0,3
Mercúrio (mcg/L Hg) 547 0,02 0,0 0,11 0,0 1,0
Níquel (mg/L Ni) 558 0,003 0,00 0,008 0,00 0,08
Zinco (mg/L Zn) 558 0,04 0,0 0,10 0,0 1,5
Metais - Estatísticas DescritivasMetais - Estatísticas DescritivasPara toda a amostra de jan de 1989 a dez de 2000.
Metais – Nº Ocorrências acima da classe 2Metais – Nº Ocorrências acima da classe 2
Classe 2 Gravataí Alvorada Cachoeirinha
Máximo Ocorrência> classe 2
Máximo Ocorrência> classe 2
Máximo Ocorrência> classe 2
Chumbo 0,05 mg/L 0,04 0,02 0,07 2/181
Níquel 0,025mg/L
0,06 4/187 0,08 4/189 0,08 3/182
Coliformes totais / E. coliEstatísticas Descritivas
Tabela – Estatísticas Descritivas Bacteriológico – Gravataí (jan de 1989 à dez de 2000)N Mediana Mínimo Máximo
Coli total 207 24200 220 1600000
E. Coli 206 1700 63 90000
Tabela – Estatísticas Descritivas Bacteriológico – Alvorada (jan de 1989 à dez de 2000)N Mediana Mínimo Máximo
Coli total 211 24000 230 > 1600000
E. Coli 210 1300 100 > 242000
Tabela – Estatísticas Descritivas Bacteriológico – Cachoeirinha (jan de 1989 à dez de 2000)N Mediana Mínimo Máximo
Coli total 200 172800 1300 4611000
E. Coli 198 30000 30 2400000
Coliformes totais / E. coliAntes e após o CONAMA
MÊS
deznovoutsetagojuljunmaiabrmarfevjan
Me
dia
na
C
oli T
ota
l
500000
400000
300000
200000
100000
0
CONAMA
antes
depois
MÊS
deznovoutsetagojuljunmaiabrmarfevjan
Me
dia
na
E
. C
OL
I
30000
25000
20000
15000
10000
5000
0
CONAMA
antes
depois
Não existe diferença significativa entre medianas, antes e após o CONAMA, para toda amostra.
Coliformes totais / E. coliGráficos de linha (medianas mensais)
1989 - 2000 entre os pontos
MÊS
deznovoutsetagojuljunmaiabrmarfevjan
Media
na C
oli T
otal
600000
500000
400000
300000
200000
100000
0
PONTO
Alvorada
Cachoeirinha
Gravataí
MÊS
deznovoutsetagojuljunmaiabrmarfevjan
Media
na E
. C
OLI
700000
600000
500000
400000
300000
200000
100000
0
PONTO
Alvorada
Cachoeirinha
Gravataí
• Cachoeirinha tem valores mais elevados.
• Sazonalidade
Coliformes totais / E.coli
• A qualidade do rio, em termos de coliformes totais, piora a jusante da captação de Alvorada.
• Os resultados de E.coli são elevados em todo trecho considerado, aumentando a concentração a medida que se aproxima da foz.
DiscussãoDiscussão
• N ( nitrogênio amoniacal, nitritos )• P ( fósforo-orto, fósforo-total )• OD• DQO • sólidos totais• sulfatos• cor • turbidez• bacteriológico
Fatores de impactoFatores de impacto
• Irrigação
• agropecuária
• indústria
• lixo
• concentração populacional
A bacia do rio Gravataí está entre as de maior
população total, produção agrícola e industrial
do RS.
ConclusõesConclusõesA estatística aplicada permitiu algumas
conclusões sobre o trecho do rio analisado:
• ponto mais impactado;• diferenças entre os pontos;• parâmetros que apresentam maior
dispersão de resultados;• correlação entre parâmetros;• sazonalidade;• evolução da qualidade do rio no tempo.
A análise estatística dos dados físico-químicos e bacteriológicos por si só não é suficiente para um diagnóstico do tipo causa e efeito.
Estes dados fornecem uma parte das informações necessárias para uma análise técnica profunda da situação de um manancial, inserido em uma região.
A gestão de um recurso hídrico, além da
integração dos mais variados setores da
comunidade, requer políticas de captação
de recursos que sustentem ações corretivas
e fundamentalmente preventivas, para
evitar custos futuros elevados, de ordem
financeira e ambiental.
ONU prevê 4 bilhões sem água em 2025ONU prevê 4 bilhões sem água em 2025
Metade da população mundial Metade da população mundial
enfrentará escassez de água enfrentará escassez de água
em 2025.em 2025.
Fonte: Folha Ciência
14/08/2002
O quadro que foi configurado sobre a
qualidade do rio sugere a tomada de ações que propiciem a recuperação e proteção do manancial:
- regulagem da vazão;
- proteção das margens (cheias, erosão, lixo);
- melhor distribuição demográfica;
- fiscalização mais agressiva para proteção do manancial;
- educação ambiental;
- políticas de captação de recursos para
investimento em tratamento de esgotos sanitários;
- política de gestão integrada de recurso hídrico
(sociedade, poder público, usuários).
TRABALHO COMPLETO
Caso haja interesse do texto completo deste trabalho, é
possível encontrá-lo na biblioteca da CORSAN.