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Grupo de Fósforo

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. EUTROFIZAÇÃO Fatores de influência.

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Grupo de Fósforo

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  1. Grupo de Fósforo SUBGRUPO AVALIAÇÃO DE IMPACTOS AMBIENTAIS

  2. EUTROFIZAÇÃO • A eutrofização é, hoje, um fenômeno que ocorre na maioria dos países. • É o enriquecimentode lagos e reservatórios com nutrientes para plantas, principalmente fósforo e nitrogênio.

  3. 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

  4. 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.

  5. FLORAÇÃO DE ALGASCaso 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.

  6. FLORAÇÃO DE ALGASCaso 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.

  7. FLORAÇÃO DE ALGASCaso 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?

  8. RELAÇÃO P-detergentes X EUTROFIZAÇÃO E SUAS CONSEQUÊNCIAS LUZ P-lixo P- fertilizantes P-excretas animais ESCOAMENTO SUPERFICIAL TEMPERATURA EUTROFIZAÇÃO CONSEQUÊNCIAS DA EUTROFIZAÇÃO CORPOS D´ÁGUA PARA ABASTECIMENTO ESGOTO DOMÉSTICO P-dejetos + P-detergentes

  9. pH da água Micronutrientes Alcalinidade da água Disponibilidade de luz Temperatura Condições hidrológicas Morfometria do reservatório EUTROFIZAÇÃO EUTROFIZAÇÃOFatores de influência • Fontes – Pontuais • Esgotos domésticos • Esgotos industriais Corpos D’água Corpos D’água • Nutrientes • Nitrogênio • Fósforo • Fontes - Não pontuais • Escoamento superficial • Transporte de solo • Intemperização de rocha

  10. EUTROFIZAÇÃOFator 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.

  11. EUTROFIZAÇÃONíveis 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.

  12. EPA (1974) OECD (1982) Rast & Holland (1988) Von Sperling (1994) ultraoligotrófico < 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 hipereutrófico > 100 > 100 > 100 METODOLOGIA DE AVALIAÇÃOÍndices de estado trófico Fósforo total (PPB)

  13. METODOLOGIA DE AVALIAÇÃOÍndice Probabilístico

  14. METODOLOGIA DE AVALIAÇÃOÍndice Morfoedáfico

  15. METODOLOGIA DE AVALIAÇÃO Índice Morfoedáfico

  16. METODOLOGIA DE AVALIAÇÃOLago 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.

  17. 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.

  18. 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).

  19. 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.

  20. 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

  21. A QUESTÃO DA BIODISPONIBILIDADE Fontes Pontuais Fontes não pontuais Parte é metabolizada pela biota Parte se agrega ao material particulado SEDIMENTOS

  22. FONTES DE FÓSFOROSituação 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

  23. FONTES DE FÓSFOROSituação 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)

  24. CONTRIBUIÇÃO DE FÓSFOROMédia Brasil - considerando todas as fontes 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

  25. 95% Para sabão em pó CONSUMO DE FÓSFORO STPP Ração animal Indústria alimentícia Indústria farmacêutica Fertilizantes

  26. MERCADO DE STPP • 5 % • Indústria de Papel • Indústria Cerâmica • Indústria Têxtil • Tratamento de Metais • Tratamento de Água • Outras Aplicações 95 % Detergentes em Pó Fonte: Copebrás / 2001

  27. 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 MERCADO DE DETERGENTES EM PÓ ESTIMATIVA PARA O BRASIL

  28. CONSUMO DE DETERGENTESComparativo Brasil Fonte: CSTEE 2003; * Nielsen 2001

  29. 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.

  30. SANEAMENTO NO BRASILÍndices 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 m3são tratados. (IBGE, 2000a)

  31. SANEAMENTO NO BRASILÍndices por Região Fonte: IBGE, 2000a

  32. 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

  33. SANEAMENTO NO BRASILExemplo 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

  34. SANEAMENTO NO BRASILExemplo 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

  35. RECICLAGEM DE FÓSFOROAlternativas • 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.

  36. RECICLAGEM DE FÓSFOROEstudos & 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).

  37. RECICLAGEM DE FÓSFOROEstudos & Tendências • “A reciclagemagrícola 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)

  38. 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).

  39. RECICLAGEM DE FÓSFORORegião 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: • 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;

  40. RECICLAGEM DE FÓSFORO Região Metropolitana de Curitiba • 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; • Os teores de metais pesados de todos os lotes de lodo reciclados na RMC foram significativamente inferiores aos limites normativos.

  41. RECICLAGEM DE FÓSFORO 40 bilhões de toneladas reserva de rocha fosfática • 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. 250 anos de demanda para uso 250 anos de demanda para uso

  42. 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.

  43. 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.

  44. RECICLAGEM DE FÓSFOROExemplos • 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.

  45. 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.

  46. 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);

  47. 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);

  48. 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).

  49. 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.

  50. DIRETRIZES PARA O GERENCIAMENTO DA EUTROFIZAÇÃO • As quatro seguintes estratégias, com diferentes prazos e propósitos, podem ser utilizadas para gerenciar a eutrofização: • das águas servidas, de modo a atingir um padrão aceitável para um uso específico; • manipulação das condições dentro do lago, ou reservatório, no sentido de melhorar os sintomas do problema; • controle das cargas nas fontes, como a remoção de fosfato e detergentes; • ações dentro dos mananciais e/ou dos corpos hídricos nas fontes que geram as causas dos problemas

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