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DIAGNÓSTICO DA TEMPERATURA DAS ÁGUAS DOS
PRINCIPAIS RIOS DE BLUMENAU, SC
WATER TEMPERATURE DIAGNOSIS OF THE MOST
IMPORTANT BLUMENAU STREAMS
Claudete Massuchin Percebon^1 André Virmond Lima Bittencourt 2 Ernani F. da Rosa Filho^2
RESUMO
Durante o período de junho de 2000 a agosto de 2002, foi desenvolvido um estudo de avaliação térmica das águas dos principais rios do município de Blumenau, Estado de Santa Catarina. Considerando que a temperatura das águas é um dos mais importantes índices para definir a qualidade dos rios, fez-se uma análise geral dos prováveis efeitos ambientais e antrópicos que possam afetá-la. Dentre tais fatores foram estudados: insolação, cobertura vegetal, a existência ou não de mata ciliar, poluição térmica, temperatura ambiente, dire- ção e intensidade dos ventos, aspectos geotérmicos, topografia e substrato geológico drenado. Foi tomada a medida da temperatura das águas dos rios, e do ar, junto a pontos de coleta pré-definidos, em número de dois a quatro, em função da extensão dos rios estudados. Os resultados das temperaturas obtidos foram confronta- dos com outras variáveis ambientais da região na época do estudo. Tal diagnóstico mostrou que a resposta térmica dos rios é a assinatura das condições do meio e da preservação ambiental. Também, que a definição do perfil térmico de um rio é uma ferramenta importante nos trabalhos de monitoramento de águas superficiais. Trata-se de uma opção não onerosa, que não exige grandes aparatos e é relativamente fácil de ser implementada. Palavras-chave : temperatura da água, parâmetros de qualidade de água, Blumenau - Brasil.
1 Mestranda em Geologia Ambiental - Universidade Federal do Paraná. 2 Laboratório de Pesquisas Hidrogeológicas (LPH), Departamento de Geologia – Universidade Federal do Paraná.
ABSTRACT
From June 2000 to August 2002, a study of thermal analysis of the main streams in the city of Blumenau, Santa Catarina State, South of Brazil, was carried out. Considering the water temperature as an index defining the water quality, a general diagnosis of the probable effects from ambience and antropics factors about this parameter was accomplished. Among the environmental factors connected with surface water temperature, the following factors were studied: insolation, vegetal cover and riparian zone, thermal pollution, environment temperature, direction and intensity of wind, geothermic, topographic and drained geological substrate aspects. The temperature of water and air in preestablished locations was measured. Due to the extension of the streams, it was defined from two to four sample sites for each stream. The results of the temperatures obtained in the research were matched with other environmental variables of the area. This diagnosis showed that the thermal answer of the streams is a function of the situation of the environment as well as its preservation. It has also been demonstrated that the thermal profile of a stream is an important tool in monitoring the quality of surface waters. It is a low price option, which does no require sophisticated equipments. Besides it, is relatively easy to be implemented in the water quality control works. Key-words : water temperature, water quality parameters, Blumenau - Brazil
INTRODUÇÃO
A temperatura é um dos padrões, ou caracterís- ticas organolépticas, de qualidade das águas, atrelada à sensibilidade dos organismos vivos, que tornam uma água atraente ou não para o consumo, assim como a transparência, sabor, odor e aparência. Na análise das águas, portanto, a temperatura é um dos fatores físicos mais expressivos a ser determinado (Ramalho 1977). Quando a alteração da temperatura de um corpo hídrico é tão significativa a ponto de alterar a sua qualidade, a mes- ma passa a ser caracterizada como poluição térmica. A água apresenta uma excepcional habilidade de armazenar calor, isso faz com que um rio, depois de aquecido, volte muito lentamente a sua temperatura natural. A poluição térmica de várias fontes, também pode apresentar efeito cumulativo (Branco 1981). O aquecimento das águas dos rios pode ter ori- gem em processos naturais, como os geotérmicos, va- riações sazonais da temperatura ambiente e da insola- ção, e da redução de vazão. Também advém de pro- cessos antrópicos diretos, como a descarga de efluentes com temperatura diferente do corpo receptor, pelo calor liberado na oxidação de carga poluente lançada; ou in- diretamente, pelo represamento das águas e desmata- mentos na área de drenagem. Dentre os fatores ambientais e efeitos tecno- gênicos, aos quais estão submetidos os principais rios da região de Blumenau, e que pudessem oferecer al- gum efeito sobre as oscilações da temperatura de suas águas superficiais, foram considerados: poluição térmi- ca, temperatura do ambiente, presença ou ausência de cobertura vegetal, nebulosidade, densidade topográfi- ca, insolação, direção de ventos, aspectos geotérmicos
e substrato drenado. O objetivo principal desse artigo é apresentar a resposta da temperatura das águas de tais rios às diferentes condições a que estão sujeitos. Dese- ja-se, também, mostrar que o uso desse simples diag- nóstico pode ser traduzido em informações interessan- tes nos trabalhos de planejamento e monitoramento de qualidade de águas superficiais.
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
Considera-se a temperatura como a quantidade de calor existente num corpo, termodinamicamente em equilíbrio. Conforme enfatiza Odum (1988), a energia radi- ante que atinge a superfície da Terra é de 2 cal/cm^2 / min. Num dia claro de verão, sem nuvens, a quantidade máxima dessa luz solar, que pode atingir a superfície da Terra, é de 67 % desse valor. Ainda, dessa energia: 10 % é radiação ultravioleta; 45 % é luz visível e 45 % infravermelho. Ainda, do total de radiação recebida pela Terra, 31 % retornam refletidos para o espaço como albedo planetário, ou refletância. A cobertura de nuvens, a água e a vegetação al- teram ainda mais essa distribuição espectral. Em terre- no ondulado ou montanhoso as vertentes orientadas para o sul recebem menos radiação solar, e, aquelas orientadas para o norte, mais do que as superfícies ho- rizontais. O albedo das águas superficiais varia com o ângulo de incidência da radiação solar. Esse, quanto menor, maior a percentagem de refletância. As nuvens, principalmente aquelas das camadas mais baixas, con- trolam a emissão de radiação de longo comprimento de onda no período da noite, ou seja o Infravermelho, e também a entrada da radiação de curto comprimento,
de abastecimento público para a Alemanha e Comuni- dade Européia é de 25°C e para o Canadá apenas 15°C. Para o Brasil, segundo as Portarias 1469 ou a 36 (Brasil
- não existe um valor definido, apenas para o lan- çamento de efluentes em corpos hídricos o limite fixado é de até 40°C (Santa Catarina 1981, Conama 1984/91). A temperatura, no entanto, é universalmente im- portante, sendo muitas vezes, um fator limitante à vida. Também o efeito estimulante da oscilação da tempera- tura das regiões temperadas, pode ser aceito como um princípio ecológico positivo e bem definido (Odum 1988). Um rio pode ter uma água mais fria ou mais quen- te e estar em equilíbrio ecológico. Também isso pode ser bom ou ruim dependendo do uso de suas águas, seja a exigência de águas frias para um projeto de cria- ção de trutas, ou de águas quentes na instalação de uma estância hidrotermal.
MATERIAL E MÉTODOS
O dados hidrotérmicos que embasaram esta aná- lise foram levantados nos principais rios da área muni- cipal de Blumenau (531 km^2 ), localizada próxima ao li- toral de Santa Catarina, no sul do Brasil, conforme a figura 01. Os corpos hídricos que tiveram suas tempe- raturas avaliadas foram: Garcia, Fortaleza, Itoupava, da Velha, Itajaí-Açú e do Testo e, para o caso desses dois últimos, apenas os trechos pertencentes ao município fizeram parte desse estudo. A micro-região estudada pode ter seu clima clas- sificado, de modo geral, como subtropical úmido, em todas as estações, com verões quentes e longos (cfa), segundo a classificação de Köppen. De acordo com a classificação de Thorthwaite seria úmido, com tempe- ratura média entre 18°C e 20°C (mesotérmico) e com chuvas adequadas em todas as estações (B 2 B’ 3 ra’).
Figura 1 - Mapa de Localização. Site map.
(Beltrame 1994, Santa Catarina 1986, Santa Catarina 1991, Santa Catarina 1997). A temperatura média geral ambiente de Blumenau, para o período de maio/2000 a setembro /2001, foi de 21,4°C. A rede de drenagem de Blumenau se compõe de bacias com características muito diferentes entre si. São vários tipos de solos e litologias, vários níveis de cober- tura vegetal; topografia ora muito acidentada, ora repre- sentada por aluviões ou áreas mais planas; regiões com elevada densidade de uso do solo e, outras, de baixa ocupação urbana. Os tributários do rio Itajaí-Açú, da área estudada, apresentam-se, na maior parte do tempo, com uma lâmina líquida em torno de 0,50 m, contrastando com o próprio, um rio de médio a grande porte. Ao longo rios estudados foram definidos dezoito pontos para tomada das temperaturas da água e do ar. Esse trabalho utilizou os dados de temperatura do pro- jeto Índice de Qualidade das Águas, desenvolvido pela Fundação do Meio Ambiente - FAEMA, da Prefeitura Municipal de Blumenau (FAEMA 2001, FAEMA 2002, FAEMA 2003-em preparação,PMB 2000). O levantamen- to feito corresponde ao período de junho/2000 a agos- to/2002. Utilizou-se um termômetro de Álcool com es- cala de –10°C a 110°C. Tomou-se a temperatura do ar, à sombra e, imediatamente após, a temperatura da água colhida em balde coletor de vinte litros. Para a análise da temperatura ambiente e pluviosidade no período estudado foram utilizados, tam- bém, os dados climáticos obtidos da estação mete- reológica do Instituto de Pesquisas Ambientais - IPA da Fundação Universidade Regional de Blumenau - FURB (FURB 2002, FURB 2003).
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Nas tabelas 1 e 2 são colocados os resultados das temperaturas, respectivamente, das águas dos rios e do ar. Na tabela 3 tem-se os valores: médio, máximo e mínimo, obtidos. Na figura 2, estão os dezoito pontos de coleta, que foram georeferenciados, bem como a distribuição das médias de temperatura obtidas em cada um deles e sua intensidade. A temperatura média geral das águas entre to- dos os rios de Blumenau, no período avaliado, foi de 20,5°C. O maior valor médio, entre os pontos analisa- dos, foi do de número quatorze, do rio da Velha, em sua foz, com 29,8°C. O menor nas águas das nascentes do rio Itoupava, do ponto oito, com 8,8°C. O rio que se mostrou, em média, com a maior temperatura, foi o Itajaí-Açú, com de 21,3°C. Seu gran- de volume de água propicia o armazenamento de calor e pouca flutuação na temperatura. O trecho blume-
nauense do rio, de cerca de 28 Km, entre seus pontos à entrada e saída da cidade (15 e 16), apesar das contri- buições de poluentes, recebidas diretamente, ou atra- vés de seus tributários, mostra características térmicas similares em toda sua extensão. Por outro lado, o fato de exibir a maior média geral, permite concluir, também, que o mesmo recebe uma carga térmica significativa. Dos afluentes do rio Itajaí-Açú, o rio mais aqueci- do, cujas águas têm média geral de 21,1°C, é o rio do Testo. Também os rios Itoupava e Fortaleza, em toda sua extensão, mostram águas com valores médios de temperatura acima de 20,0°C. As águas da foz dos rios da Velha e Garcia se apresentam bastante poluídas, inclusive de cor escura, e mostram temperaturas médias significativas. Ambos, de suas nascentes até seu encontro com o Itajaí-Açú, exibem gradientes térmicos positivos. Esse crescimen- to na temperatura de suas águas chega a 8,5°C para o rio da Velha e 3,8°C para o rio Garcia. Esse incremento térmico está associado à descarga de poluentes, espe- cialmente de esgotos sanitários, à medida que tais cor- pos hídricos escoam pelas áreas mais densamente po- voadas do município. As águas, da maioria dos tributários do rio Itajaí- Açú dentro do Município de Blumenau, apresentam flutuações significativas de temperatura com as esta- ções do ano. Isso é mais evidente nos rios da região norte do município. No Itoupava, por exemplo, para um mesmo ponto, considerando a medidas feitas no inver- no e verão, ou seja, num intervalo de cinco meses ape- nas, tem-se águas com uma diferença de 18,7°C. Esse efeito pode ter ação nociva ou estimulante sobre a biota local e esse é um fato que ainda merece ser mais bem avaliado. De modo geral, o alinhamento orográfico na re- gião de Blumenau apresenta direção predominante NW- SE, ou seja, a área recebe média radiação solar. Toda a região se caracteriza por vales profundos em forma de “v”, especialmente a região sul do município. Assim sen- do, segundo Von Hertwig (1991), a amplitude de tempe- raturas é maior em vales encaixados entre montanhas, pois o ar, aquecido durante o dia, tende a sair do vale durante a noite. As águas mais frias pertencem ao rio Garcia, com média geral de 19,2°C. Suas nascentes, aqui represen- tadas pelo ponto um, encontram-se em local ainda pro- tegido por vegetação densa (Comitê do Rio Itajaí Açu 2003, Mata Atlântica do Vale do Itajaí 2003) e compor- tando poucas atividades antrópicas. Da mesma forma o rio percorre uma área de topografia acidentada (San- tos 2000), com inclinação de vertentes pouco favorá- veis a insolação.
Tabela 2 - Temperatura do ar junto aos pontos de coleta dos principais rios de Blumenau (ºC).
Air temperature next to the sample points of the main Blumenau streams
( o^ C).
- Dado não disponível.FONTE: FAEMA (2001), FAEMA (2002), FAEMA (2003-em elaboração).
Figura 2 - Mapa de localização dos pontos de coleta, para cada rio estudado e temperatura média correspondente. Site map with the streams sampling points and respective temperature average. FONTES: PMB (2000), IBGE (1974), IBGE (1991).
fonte (amostra 3), nas duas oportunidades, apresentou temperatura superior à da água do rio, e sempre igual à temperatura ambiente. Comparando-se a temperatura da água com a do rio a montante e jusante dessa fonte, nota-se um pequeno aumento da mesma. Os resulta- dos sugerem a possibilidade de algum hidrotermalismo no local, mesmo que em baixo grau (Hamza 1978). O substrato geológico dessa região exibe muitos falhamentos (DNPM 1983) e pode haver contribuição de águas aquecidas do subsolo. Essa observação, em- bora pontual, talvez ocorra em outros trechos desse rio, ou nos demais da região. Esse pode ser um dos fatores que contribuem para as características térmicas obser- vadas nesses rios. Um estudo conduzido, com maior densidade de medidas térmicas, e, também com a me- dição das vazões, tanto do rio como das fontes alimentadoras, elucidaria melhor tal hipótese. Comparou-se a temperatura das águas, segun- do os pontos amostrados e dias de coleta, com os da- dos de nebulosidade e ventos predominantes, dos perí- odos matutinos. Para o rio Itajaí-Açu e o rio do Testo, das 23 amostragens, em 9 delas, ou seja, cerca de 40% dos casos, houve a simultaneidade do aumento da tem- peratura das águas com a queda da nebulosidade. Nos demais rios também foi observado esse fato, embora com menor intensidade.
A figura 3 mostra o levantamento dos ventos pre- dominantes no período do estudo. Apesar de não ser, absolutamente, conclusivo o estudo feito com relação ao efeito dos ventos sobre a temperatura das águas superficiais estudadas, os resultados parecem indicar, especialmente para o rio Itajaí-Açu, que ventos de dire- ção NW aquecem suas águas, enquanto ventos de di- reção NE, reduzem sua temperatura. Também, como esperado, a ausência de ventos, ou ventos calmos, de- monstram algum efeito sobre o aumento da temperatu- ra de suas águas.
CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
Esse estudo, desenvolvido na região de Blumenau permitiu avaliar a temperatura das águas de diferentes rios, expostos a várias condições e fatores. Também representa uma análise das prováveis correlações da resposta térmica das águas a tais variáveis. O estudo da temperatura das águas desses rios mostrou indícios de que as características do substrato rochoso podem ser um dos fatores responsáveis pelo aumento da temperatura das águas superficiais. Em especial aquelas que escoam sobre rochas máficas. Também os rios de áreas mais abertas, ou seja, sem mata ciliar significativa, que percorrem áreas de
Tabela 4 - Avaliação de hidrotermalismo junto ao ponto oito do rio Itoupava. Hydrothermal evaluation next to the point eight of the Itoupava stream.
OBS: TAG – Temperatura da Água TAMB – Temperatura Ambiente
topografia mais plana, e se apresentam com pequena lâmina líquida, mostram-se com águas mais aquecidas. A área exposta dos rios Fortaleza e Itoupava, especial- mente o ponto nove desse último rio, ilustram esse fato. Contrariamente, constatou-se a importância da cober- tura vegetal, e também da vegetação ribeirinha, para o controle da temperatura das águas superficiais. Um bom exemplo são as águas mais frescas das nascentes dos rios Garcia e da Velha. Da mesma forma a topografia e o alinhamento orográfico estão diretamente ligados aos níveis de in- solação recebidos pelas águas superficiais. Os trechos dos rios estudados, cujos pontos exi- biram a temperatura mais elevada, são também aque- les que recebem a maior carga de poluentes advinda dos esgotos sanitários. Isso é mais evidente para o rio da Velha em seus pontos treze e quatorze. Nesse estudo não ficou clara a contribuição da ele- vação da temperatura exclusivamente por atividades in- dustriais. No entanto, para os rios que já mostram algu- ma predisposição para águas mais aquecidas, isso de- veria ser levado em consideração nos licenciamentos de atividades que pudessem lhes imputar qualquer poluição térmica. Esse é assunto concreto em países da Europa e da América do Norte. No Brasil não existe um quadro similar divulgado, embora se conheçam efluentes térmi- cos, como os das refinarias de açúcar e termoelétricas, que devido à elevada temperatura, podem alterar grave-
mente a qualidade dos corpos receptores. Como ainda não foram realizados trabalhos con- sistentes de medida da vazão dos corpos hídricos ava- liados, com exceção do rio Itajaí-Açu, e alguns dados de escoamento dos rios Garcia e Itoupava, não foi pos- sível utilizar esse parâmetro no estudo realizado, o que, se disponibilizado, acrescentaria maior esclarecimento na análise feita. Seriam muito importantes trabalhos fu- turos envolvendo o estabelecimento das vazões dos rios dessa região. O fato do rio Itajaí-Açú exibir a maior média de temperatura entre os rios é um fato preocupante, pois, significa que o mesmo recebeu uma carga térmica mui- to expressiva. Da mesma forma significa que essa car- ga se conservou, no seu trajeto dentro de Blumenau, ou foi mantida por outras contribuições ao longo de seu percurso no município. Isso tudo, apesar de sua capa- cidade de assimilação ser muito maior que os demais, em função do seu porte avantajado. Com a análise desenvolvida pode-se concluir que a resposta térmica da água de um rio é, na verdade, a somatória de diferentes efeitos de fatores ambientais e antrópicos a que esse rio, ou sua bacia, está sujeito. Por outro lado, estudando a evolução da tempe- ratura ao longo da extensão de alguns rios, pode-se apurar que cada rio tem seu próprio perfil térmico. Por- tanto, embora expostos a fatores comuns, cada rio se comporta como uma entidade própria. Em alguns ca-
Figura 3 - Predominância de ventos em Blumenau no período de maio de 2000 a setembro de 2002 (FURB 2002, FURB 2003). The prevailing Blumenau winds during may/2000 to sep/2002 (FURB 2002, FURB 2003).
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Recebido em 23 jun. 2003 Aceito em 16 ago. 2004
