Qualidade das águas subterrâneas e superficial da comunidade de

Qualidade das águas subterrâneas e superficial da comunidade de Barro
Vermelho, município de Aurora, Ceará, para fins de irrigação
Thiago Alves Guedes, José Rêmulo Cruz dos Santos, Anny Kariny Feitosa1 e Dijauma Honório Nogueira
1
Instituto Federal do Ceará
[email protected])
–
IFCE,
Campus
Iguatu
([email protected];
[email protected];
[email protected];
Resumo - A utilização da irrigação é fundamental para a sobrevivência no homem, constituindo um papel essencial na produção de
alimentos nos dias de hoje. Em regiões semiáridas como o Ceará, é de grande relevância o manejo e conservação de seus recursos
hídricos. Com isso, o presente trabalho tem como objetivo avaliar a qualidade de águas subterrâneas e superficial para fins de
irrigação da comunidade de Barro Vermelho, Aurora, Ceará. As análises foram conduzidas no Laboratório de Água, Solos e Tecidos
Vegetais, do Instituto Federal do Ceará campus Iguatu, de acordo com a metodologia descrita por EMBRAPA (1997), cujos
parâmetros analisados foram cálcio (Ca2+), magnésio (Mg2+), cloreto (Cl-), sódio (Na+), potássio (K+), carbonato (CO3), bicarbonato
(HCO3 ), sulfúrico (SO4 ), potencial hidrogeniônico (pH), condutividade elétrica (CE), a relação de adsorção de sódio normal e
corrigida (RAS, RAS°) proposta por Ayers e Westcot (1999). Utilizou-se o software Qualigraf para realizar a classificação das amostras
através do diagrama de United States Department of Agricultural (USDA), University of California Commitee of Consultants (UCCC) e
o de Piper.
Palavras-chave: irrigação, qualidade de águas, manejo, semiárido.
Quality of waters underground and surface of Barro Vermelho community, Aurora
municipality, Ceará state, for irrigation purposes
Abstract - The use of irrigation is essential for survival in man, being an essential role in food production today. In semi-arid regions
such as Ceará state, is highly relevant management and conservation of water resources. Thus, this study had as objective to
evaluate the quality of groundwater and surface water for irrigation of Barro Vermelho community, Aurora, Ceará state. Analyses
were conducted in the Water Laboratory, Soil and Plant Tissue, the Federal Institute of Ceará campus Iguatu, according to the
2+
2+
methodology described per EMBRAPA (1997), whose parameters analyzed were calcium (Ca ), magnesium (Mg ), chloride (Cl),
sodium (Na +), potassium (K +), carbonate (CO 3), bicarbonate (HCO3-), sulfuric acid (SO4-), hydrogen potential (pH), electrical
conductivity (EC), the normal and corrected relation of sodium adsorption (RAS, RAS °) proposed per Ayers and Westcot (1999). It
was utilized the Qualigraf software to perform the classification of samples using the diagram of United States Department of
Agricultural (USDA), University of California Commitee of Consultants (UCCC) and the of Piper.
Keywords: irrigation, water quality, management, semiarid region.
Introdução
A técnica de irrigação desempenha um
importante papel em algumas regiões do planeta,
onde as precipitações são irregulares. Seu papel é
ampliar a produção agrícola e a produção
alimentícia. Devido o desenvolvimento sustentável
com uso de recursos naturais há um grande aumento
da demanda dos recursos hídricos já que as áreas
irrigadas se expandiram ocasionando uma série de
preocupações (Reis et al., 2011). As águas utilizadas
para irrigação, mesmo quando apresenta baixos
teores de sais, quando não manejado corretamente,
pode ser um dos fatores importante no
comprometimento do solo ocasionando impactos
negativos na agricultura irrigada (Andrade et
al.,2006).
Segundo (Queiroz et al., 2010), é importante
conhecer a qualidade dos recursos hídricos de uma
bacia pois é uma ferramenta de suma importância
possibilita conhecer as condições da bacia
hidrográfica como um todo. Há dois processos que
alteram a qualidade da água: processo natural que
são os sais presentes no solo, caracterizado por ser
lento e gradual, e o processo antropogênico, que
quase sempre são induzidos rapidamente causados
por diferentes fontes, tais como, fontes pontuais que
os poluentes são lançados em pontos específicos dos
corpos d’água de forma individualizada, e por meio
de fontes difusas, que são aquelas que os poluentes
atingem os corpos d´água de modo aleatório, tais
como, efluentes domésticos, industriais ou
originários das atividades agrícolas (Toledo &
Nicolella, 2002; Marotta et al., 2008). De acordo com
Mendonça e Leitão (2008), o problema da qualidade
dos recursos hídricos é um dos mais graves da
sociedade contemporânea.
Tecnol. & Ciên. Agropec., João Pessoa, v.10, n.3, p.37-44, maio 2016
37
Ao avaliar a qualidade das águas superficiais, deve
se empregar métodos de compreensão fácil para que
a informação possa ser transmitida aos usuários
deste recurso. O uso de índices de qualidade de água
tem sido uma alternativa para acompanhar as
alterações na qualidade de água ao longo de uma
bacia hidrográfica ou do tempo, sejam elas de
origem antrópica ou natural (Donadio; Galbiatti;
Paula, 2005; Lopes et al., 2008).
Portanto, o objetivo deste trabalho é avaliar a
qualidade da água utilizada para fins de irrigação,
proveniente de três poços tubulares e do rio Salgado
na comunidade de Barro Vermelho, Aurora, Ceará.
alteração química e/ou biológica. As análises foram
realizadas no Laboratório de análises de Solos, Água
e Tecidos Vegetais do Instituto Federal de Educação,
Ciência e Tecnologia do Ceará – IFCE Campus Iguatu.
Nesta pesquisa os seguintes atributos físicoquímicos foram avaliados: Ca2+ (mmolc L-1), Mg2+
(mmolc L-1), Na+ (mmolc L-1), K+ (mmolc L-1), Cl(mmolc L-1), CO3 2- (mmolc L-1), HCO3- (mmolc L-1),
SO42- (mmolc L-1), CE (dS m-1), RAS e RASº proposta
por Ayers e Westcot (1999) que foram calculadas
utilizando as equações 1 e 2.
Equação 1
Material e Métodos
O presente trabalho foi efetuado na bacia do rio
Salgado no estado do Ceará, latitude de 6° 56’ 33”
Sul, longitude de 38° 58’ 03” Oeste e altitude de
283,0 m, pertencente ao município de Aurora,
distando 358,0 km, em linha reta, da capital. O clima
da região segundo a classificação de Köppen é o Aw
Tropical Quente Semiárido, e temperatura média
mensal entre 26° a 28°C. A precipitação media anual
é de 884,9 mm, concentrada entre os meses de
fevereiro a abril (IPECE, 2014). O solo da região é
classificado como Litólicos e Podzólico VermelhoAmarelo, sua vegetação é Caatinga Arbustiva Densa,
Caatinga Arbustiva Aberta e Floresta Caducifólia
Espinhosa (IPECE, 2014).
As coletas foram realizadas no dia 22 de março de
2015, em quatro pontos amostrais na comunidade
de Barro Vermelho, Aurora, sendo eles três poços
tubulares e um rio (P1, P2, P3 e R1),
respectivamente. O primeiro ponto localizou-se em
área irrigada por aspersão, com cultivo de pastagem,
tendo com dimensão 2 ha. O segundo ponto
localizou-se em área irrigada por aspersão, com
cultivo de pastagem, numa área de 1 ha. O terceiro
ponto localizou-se em área de irrigação por
inundação, com cultivo de frutíferas, numa área de
0,5 ha. E o rio engloba toda a área irrigada, que tanto
é utilizada para irrigação de pastagem como para
irrigação de frutíferas.
No ato da coleta, cada amostra recebeu um
número de identificação e posteriormente, foram
acondicionadas em garrafas plásticas de 1.000 mL.
Antes de preencher os recipientes houve a tríplice
lavagem com a própria água para evitar
contaminação e erros viciosos. As mesmas ficaram
mantidas em geladeira para evitar qualquer
38 Tecnol. & Ciên. Agropec., João Pessoa, v.10, n.3, p.37-44, maio 2016
Equação 2
onde:
RAS e RAS° = Relação de adsorção de sódio;
Na - Concentração de sódio na água, em mmolc L-1;
Ca - Concentração de cálcio na água em mmolc L-1;
Ca° - Concentração de cálcio na água, corrigida pela
relação HCO3-/Ca (mmolc L-1) e CEa (dS.m-1);
Mg - Concentração de magnésio na água, expressa
em mmolc L-1.
As determinações de cálcio + magnésio (Ca 2+ +
Mg2+) e de cloreto (Cl-) foram obtidos por titulação
com a solução padrão de EDTA a 0,01M e solução
padrão de nitrato de prata (AgNO3) a 0,0141N,
respectivamente. O sulfato (SO42-) foi determinado
espectrofotometricamente, o sódio (Na+) e potássio
(K+) solúveis foram determinados no fotômetro de
emissão de chama. O bicarbonato (HCO3-) e
carbonato (CO32-) foram obtidos por titulação com
solução padrão de ácido sulfúrico (H2SO4) a 0,02 N e
a condutividade elétrica (CE) foi obtida com um
condutivímetro de bancada. Em seguida a
classificação das águas para fins de irrigação foi
obtida pelo diagrama de United States Department
of Agricultural (USDA), University of California
Commitee of Consultants (UCCC) e o de Piper através
do SOFTWARE QUALIGRAF.
Resultados e Discussão
Os resultados de pH obtidos com as análises das
amostras estiveram nos níveis de normalidade
segundo Ayers e Wescot (1991), que apresentaram
respectivamente a determinação do pH consiste na
medida da atividade do íon H+ no meio, sendo
expresso em uma escala que varia de 0 a 14 como
mostra a Tabela 1. Nota-se que os valores de pH nos
poços e rio não apresentaram diferença significativa.
O poço 1 foi constatado o maior valor de pH (7,63)
enquanto que o do rio foi constatado o menor valor
(7,55).
Os valores de pH analisados ficaram na faixa entre
7 e 8, o que caracteriza uma água neutra próxima à
alcalina. De acordo com Libânio (2005), águas
naturais de superfície apresentam pH entre 6,0 e 8,5,
considerado por ele, um intervalo ótimo para a
manutenção da vida aquática. Valores semelhantes
foram encontrados por Leal et al. (2009) estudando
as águas subterrâneas do município de Teresina, no
estado do Piauí.
Tabela 1. Indicadores químicos de qualidade de águas superficiais e subterrânea da comunidade de Barro
Vermelho em Aurora no estado do Ceará.
Ponto de
Amostragem
CE
SDT
µS.cm-1
mg.L-1
P1
P2
P3
R1
677
671
627
246
440,1
436,2
407,6
159,9
pH
7,63
7,57
7,56
7,55
Percebe-se que os valores da condutividade
elétrica no P1 677 µS.cm-1, P2 671 µS.cm-1, P3 627
µS.cm-1 e R1 246 µS.cm-1apresentaram valores de
baixa salinidade, segundo Ayers e Wescot (1999),
sendo enquadradas com nenhum risco de salinização
(C1 < 0,7 dS m-1). Entretanto, segundo Richard
(1954), tanto o P1, P2 e P3 se enquadram na classe
C2, media salinidade (valores entre 0,25 - 0,75 dS m1
), já o R1 está classificado como C1, baixar
salinidade (valores entre 0 – 0,25 dS m-1).
Quando a relação RAS e CE apresentam teores
baixos, pode provocar problemas de infiltração no
solo, criando uma camada semipermeável logo
abaixo da superfície. Segundo Barros et al. (2004)
para realizar a recuperação de solos salinos é
necessária a aplicação de gesso, sendo que as
granulométricas mais finas (0,5-0,3 mm e < 0,3 mm),
apresentaram melhor desempenho na lixiviação dos
sais e na consequente redução na relação de
adsorção de sódio (RAS) do extrato de saturação.
Segundo a resolução do CONAMA (2005), impõe
limite de Sólidos Dissolvidos Totais (SDT) de no
máximo 500 mg/L. Nenhum valor ultrapassou esse
padrão, indicando que as águas do rio e dos poços
são águas doces (SDT < 500 mg/L). O maior valor
obtido foi de 440,1 mg/L, no P1. Segundo Fonseca
(2002), verifica-se uma relação entre a média dos
valores da condutividade e a média de SDT. O
acréscimo de um corresponde ao acréscimo de outro
RAS
1,33
5,95
7,86
2,54
RASo
1,02
5,36
6,50
2,45
Classificação para Irrigação
(USDA)
(UCCC)
C2 S1
C2 S1
C2 S2
C1 S1
C1 S2
C1 S2
C1 S2
C1 S2
e vice-versa, para o decréscimo. Desta forma, podese dizer que a condutividade é diretamente
proporcional à concentração de SDT.
Os íons Na+ e o Cl- apresentaram valores de P1
1,16 mmolc.L-1 e 0,65 mmolc.L-1, P2 4,76 mmolc.L-1 e
1,89 mmolc.L-1, P3 4,97 mmolc.L-1 e 2,11 mmolc.L-1 e
R1 3,25 mmolc.L-1 e 2,48 mmolc.L-1 respectivamente
como mostra a Tabela 2. O P1 não apresentou risco
para irrigação segundo as recomendações de Ayers e
Wescot (1999), já o P2, P3 e R1 apresentou os
maiores teores de Na+, encontrados acima do limite
estabelecido para uso na irrigação que é de 3 mmol c
L-1, com moderado risco de toxidade às plantas.
Para o íon HCO3 os valores apresentados foi de P1
0,74 mmolc L-1, P2 2,05 mmolc.L-1, P3 1,83 mmolc.L-1
e R1 1,66 mmolc.L-1. O P1 por sua vez, não é
preocupante, pois, de acordo com Ayers e Westcot
(1999), valores inferiores a 1,5 mmolc L-1 expressam
águas com baixo grau de restrição para uso na
agricultura irrigada. Já os resultados de P2, P3 e R1
apresentaram valores superiores ao limite máximo
permitido. Ainda de acordo com Ayers e Westcot
(1999), quando são utilizadas águas para irrigação
com elevados teores de bicarbonatos pode ocorrer
precipitação de cálcio, na forma de carbonato de
cálcio, o que pode ocasionar incrustações em
tubulações de irrigação (Arraes et al., 2009).
Tecnol. & Ciên. Agropec., João Pessoa, v.10, n.3, p.37-44, maio 2016
39
Tabela 2. Indicadores químicos de qualidade de águas superficiais e subterrânea da comunidade de Barro
Vermelho em Aurora no estado do Ceará.
Ponto de
Amostragem
P1
P2
P3
R1
Limite para
Irrigação
Na+
Cl
HCO3
SO4
Ca+2 + Mg+2
K+
mmolc L-1
1,16
4,76
4,97
3,25
0,65
1,89
2,11
2,48
0,74
2,05
1,83
1,66
0,05
0,05
0,13
0,04
1,52
1,28
0,80
3,28
0,22
0,08
0,11
0,22
>3
>3
>1,5
>10
>5
-
O Ca+2 + Mg+2 apresentaram valores de P1 1,52
mmolc.L-1, P2 1,28 mmolc.L-1, P3 0,80 mmolc.L-1, e
R1 3,28 mmolc.L-1, respectivamente inferiores ao
limite para irrigação estabelecido por Ayres e
Westcot (1999). A correlação de uma baixa
concentração de cálcio mais magnésio em conjunto
com uma elevada concentração de sódio pode
acarretar problemas com relação à estruturação do
solo, dificultando nos processos de infiltração
(Mantovani et al, 2006).
O valor de K+ obtido foi de 0,22 mmolc L-1 para o
P1, 0,087 mmolc.L-1 para o P2, 0,11mmolc L-1 para o
P3 e 0,22 mmolc L-1 para o R1. Os níveis de potássio
normais nas águas de irrigação ficam entre 0 e
0,052mmolc.L-1, estando as águas acima dos padrões
estipulados para irrigação. Os maiores níveis de K+
foram encontrados no P1 e R1 onde predominam as
pastagens que são sempre adubadas no momento de
sua implantação (adubação de fundação). Resultados
semelhantes foram encontrados por Gonçalves et al
(2005), estudando a qualidade da água do Arroio
Lino.
Poço 1
Poço 2
Poço 3
Rio
Figura 1. Classificação das águas superficiais e subterrânea da comunidade de Barro Vermelho em Aurora no estado do
Ceará de acordo com o diagrama proposto pelo United States Department of Agricultural – USDA (Richards, 1954).
40 Tecnol. & Ciên. Agropec., João Pessoa, v.10, n.3, p.37-44, maio 2016
De acordo com o diagrama de classificação de
água para irrigação do USDA (Richards, 1954) como
mostra na figura 2. Observa-se que o R1 está
classificado como C1S1 (baixo risco de salinidade e
sodicidade), isso significa que a água do rio esta
habilitada para a irrigação de diversas culturas, com
pouco risco de atingir níveis de salinidade e
sodicidade trocável. Resultados semelhantes
também foram observador por Figueredo Júnior et
al. (2013) avaliando a qualidade das águas do Distrito
de Irrigação Tabuleiros Litorâneos do Piauí – DITALPI.
Já o P1e P2 está classificado como C2S1 (médio risco
de salinidade e baixo risco de sodicidade), podendo
ser usada para a irrigação, com pouca probabilidade
do solo ter níveis perigosos de sodicidade. E o P3
como C2S2 (médio risco de salinidade e médio risco
de sodicidade), disponível para a irrigação, no
entanto as águas com médio risco de sodicidade e
médio risco de salinidade devem-se ter precauções a
mais com o solo para que não apresente risco de
permeabilidade (GHEYI et al., 2010). Essa variação
pode ser atribuída ao regime irregular das chuvas,
característica muito comum no semiárido
nordestino.
A classificação das águas para irrigação de acordo
o diagrama do UCCC (Ayers e Westcot, 1999) pode
ser verificada na Figura 3. Conforme o diagrama de
classificação de agua para irrigação, as águas
superficiais e subterrâneas foram classificadas
quanto ao risco de salinidade e sodicidade de acordo
(Ayers e Westcot, 1999). De acordo com os riscos
conjuntos de salinidade e sodicidade pela
classificação do UCCC, as águas superficiais e
subterrâneas foram classificadas como C1S2
(nenhum risco de salinidade e moderado risco de
sodicidade), sendo disponível para irrigação,
podendo apresentar problemas de infiltração no solo
causado pelo efeito da sodicidade, pois todas as
amostras de acordo com UCCC, estar classificada
como moderado risco de sodicidade. Águas
classificadas como nenhum risco de salinidade e
moderado risco de sodicidade de acordo com Ayers e
Westcot (1999) no Ceará também foram observadas
por Vasconcelos et al. (2009) avaliando a qualidade
da água utilizada para irrigação da bacia do baixo
Acaraú, Ceará e por Barroso et al. (2011) avaliando a
qualidade da água para irrigação na região Centro Sul
no Estado do Ceará.
Poço 1
Poço 2
Poço 3
Rio
Figura 2. Classificação das águas superficiais e subterrânea da comunidade de Barro Vermelho em Aurora no
estado do Ceará de acordo com o diagrama proposto pelo University of California Commitee of Consultants –
UCCC (Ayers e Westcot, 1999).
Tecnol. & Ciên. Agropec., João Pessoa, v.10, n.3, p.37-44, maio 2016
41
A Figura 3 apresenta o Diagrama de Piper para os
parâmetros analisados. Quanto aos cátions, a maior
parte das amostras se enquadra na classe de Águas
Sódicas (P2, P3 e R1), enquanto que o P1 foi
classificado como Água Mista. Com relação aos
ânions, verifica-se que o P3 e R1 das águas se
apresentam como Cloretadas, P1 e P2 como
Bicarbonatadas. De acordo com a classificação geral
o P1 está classificado como bicarbonatadas cálcicas
ou magnesianas, P2 bicarbonatadas sódicas, P3 e R1
sulfatadas ou cloretadas sódicas, onde o sódio
prevaleceu sobre os demais cátions enquanto que o
cloreto e o bicarbonato mantiveram iguais sobre os
demais ânions. Meireles (2007) estudando a
dinâmica qualitativa das águas superficiais da bacia
do Acaraú encontrou predomínio de águas sódicas
em vários pontos ao longo de bacia do Acaraú.
Contudo vale ressaltar que, de modo geral, as águas
subterrâneas possuem mais restrições em relação às
superficiais no que desrespeito a irrigação nas
diversas culturas, devido à concentração de sais
tender a ser mais elevada.
Poço 1
Poço 2
Poço 3
Rio
Figura 3. Diagrama de Piper para a classificação das águas superficiais e subterrâneas da comunidade de Barro
Vermelho em Aurora no estado do Ceará.
Conclusões
1. Quanto aos atributos químicos, não houve
restrição para irrigação, com exceção dos íons Sódio
(Na+) e Bicarbonato (HCO3-), pois ultrapassaram os
limites estabelecidos.
2. Os resultados mostraram que de acordo com o
diagrama do USDA as águas superficiais e
subterrâneas foram classificadas como C1S1, C2S1 e
C2S2, sendo que sua maioria está como C2S1.
42 Tecnol. & Ciên. Agropec., João Pessoa, v.10, n.3, p.37-44, maio 2016
Porém, de acordo com o UCCC, todos os pontos
foram classificados como C1S2 apresentando
nenhum risco de salinidade e moderado risco de
sodicidade, podendo causar problemas de infiltração
no solo por sodicidade;
3. De acordo com o diagrama de Piper, houve
predominância da classe de águas cloretadas sódicas,
mostrando a predominância do sódio em relação aos
demais íons.
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