guia - nacional - coleta - 2012

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As combinações entre essas variáveis não permitem formular planos padrões. Cada caso deve ser estudado individualmente, sendo que os parâmetros e critérios mais empregados incluem os estabelecidos na legislação vigente.

A formulação dos programas requer ainda definições relativas aos seguintes fatores:

• Variabilidade espacial: de maneira geral, os corpos de água superficiais apresentam variações quanto às concentrações dos seus constituintes nos diferentes pontos de uma seção transversal, bem como ao longo do eixo longitudinal de deslocamento. Há ainda uma variação no eixo vertical, a qual é mais pronunciada em corpos d’água mais profundos.

• Variação temporal: A concentração dos constituintes de um corpo d’água pode ainda variar ao longo do tempo, num mesmo ponto, de forma aleatória ou cíclica em função das características das contribuições recebidas ou das variáveis meteorológicas. Em zonas estuarinas, por exemplo, a influência das marés provoca de forma cíclica profundas alterações nas características dessas águas.

Para o estabelecimento do local, momento e frequência de coleta das amostras, deve-se definir previamente se o estudo visa a obter uma característica média, valores máximos ou mínimos, ou a caracterização instantânea de um ponto do corpo receptor. A melhor solução técnica

37planejamento de amostragem seria o uso de monitores automáticos que registram continuamente as alterações da qualidade do corpo de água (ver Capítulo 9). Na impossibilidade de utilização dessa metodologia devido ao custo elevado e não-aplicabilidade para todas as variáveis, deve-se definir a frequência e o momento da coleta, com base em informações e dados disponíveis ou, sempre que possível, com a realização de levantamento preliminar.

Os planos de amostragem baseados em considerações subjetivas, ou simplesmente na capacidade de amostragem e analítica do laboratório, poderão gerar resultados não representativos, por não considerarem a variabilidade espacial e temporal.

Para ilustrar estas considerações, são apresentados dois gráficos hipotéticos, representando a variação temporal da concentração de um dado parâmetro (Figura 3). O primeiro gráfico (A) representa uma variação aleatória resultante, por exemplo, de lançamentos descontínuos ou do efeito de lixiviação de escoamento superficial provocado por chuvas. O segundo gráfico (B) simula uma variação cíclica resultante, por exemplo, de lançamentos de esgotos domésticos, variações sazonais de temperatura ou chuvas, variação diária de insolação ou temperatura, ou de lançamentos descontínuos, porém cíclicos.

A intensidade dessas variações pode ser reduzida, por exemplo, à medida que o ponto de amostragem se afasta do ponto de lançamento. Portanto, para o estabelecimento do instante e da frequência de coleta de amostras, deve-se conhecer a variabilidade temporal de cada parâmetro, por local de amostragem. A partir do perfil dessa variabili-

Figura 3. Efeito da variabilidade temporal na estimativa quantitativa da concentração de uma dada variável: (A) Variações aleatórias; (B) Variações aleatórias e cíclicas. Legenda: (–) resultados obtidos por monitoramento automático continuo; (–) média dos resultados obtidos com o monitoramento automático; (.) concentrações obtidas por coletas instantâneas.

38Guia NacioNal De coleta e Preservação De amostras dade é possível estabelecer o programa de amostragem e o número de amostras que devem ser tomadas. Quanto maior o número de amostras investigadas, melhor será o conhecimento da variabilidade e, consequentemente, da estimativa do impacto ambiental.

O tamanho da amostra pode ser determinado com base em cálculos estatísticos, supondo-se uma distribuição normal da variável de qualidade e amostras aleatórias e independentes. Nessas condições, pode- -se aplicar a seguinte fórmula:

Equação 1 n = número de amostras a serem coletadas; t = fator da distribuição t de Student para (n – 1) graus de liber- dade e determinado limite de confiança, geralmente entre 90 e 9%. Para a primeira estimativa, usar o valor de t para s = estimativa do desvio padrão da característica medida; I = incerteza desejada.

α = nível de significância

Exemplo de aplicação: Para se estimar a média anual de cloreto com uma incerteza de 5 mg/L Cl, com 95% de confiança, supondo-se s = 10 mg/L, já conhecido por meio de estudos preliminares:

Para a primeira estimativa

Da tabela de distribuição t de Student temos: t= 1,960 Portanto: n = (1,960 x 10/5)2 = 15,4 ou n = 16 amostras. Recalculando para (n – 1) graus de liberdade (n – 1) = 15

Da tabela temos: t = 2,131 Finalmente: n = (2,131 x 10/5)2 = 18,2 ou n = 19 amostras.

39planejamento de amostragem

Quando o objetivo de um programa é avaliar concentrações médias de uma dada variável dentro de um dado período (geralmente 24 horas), pode-se, em alguns casos, reduzir o número das amostras necessárias ao ensaio, pela obtenção de amostras compostas, formadas pela mistura de alíquotas individuais apropriadas. Para a retirada dessas alíquotas pode-se empregar amostradores automáticos programáveis. As amostras compostas são úteis quando se deseja obter a qualidade média de um corpo de água não homogêneo. Nesse caso, são retiradas alíquotas em vários pontos e profundidades do corpo de água, reunindo-se todas em uma única amostra. A desvantagem de se compor uma amostra é que pode se perder a associação com as demais variáveis de caracterização do corpo d’água ou efluente, que foram coletadas pontualmente.

Para a tomada de amostras compostas, os seguintes cuidados devem ser observados:

• Não podem ser empregadas para a determinação de variáveis que se alterem durante a manipulação das alíquotas; é o caso do oxigênio dissolvido, pH, dióxido de carbono livre, microrganismos, metais dissolvidos, compostos voláteis e óleos e graxas.

• Deve-se obedecer às recomendações relativas ao prazo máximo entre a retirada da alíquota e o início da análise no laboratório. No caso da DBO, por exemplo, quando se quer formar uma amostra composta de 24 horas, ao ser retirada a última alíquota o prazo já expirou para as primeiras.

• É importante considerar a possibilidade de se tomarem alíquotas individuais proporcionais às vazões do corpo de água no instante da coleta, quando se deseja estimar cargas poluidoras, especialmente em escoamentos que apresentem variações sensíveis de vazão ao longo do período de amostragem, tanto para o ambiente aquático como para efluentes.

2.1.4 Informações sobre a Área de Influência O planejamento adequado envolve a obtenção de informações preliminares sobre a área de influência do corpo d’água a ser amostrado, como:

• Levantamento de estudos já realizados no local que contribuam com informações sobre as características da área de estudo e as principais atividades poluidoras na bacia, que podem influir na qua-

40Guia NacioNal De coleta e Preservação De amostras lidade das águas, tais como: indústria, agricultura, mineração, zonas urbanas, etc., a fim de estabelecer os locais de amostragem;

• Elaboração de croqui com a localização dos possíveis pontos de coleta;

• Visita à área de estudo para georreferenciamento dos locais de coleta por meio de GPS (“Global Position System”), levantamento fotográfico com as características locais e contato com as pessoas do local a fim de se obter dados adicionais que confirmem ou esclareçam os dados preliminares levantados (lançamentos de lixo, resíduos industriais ou domésticos no corpo de água ou nas suas margens, e outras informações);

• Verificação das vias de acessos, bem como a situação das mesmas, tempo necessário para a realização dos trabalhos, disponibilidade de apoio local para armazenamento e transporte de material de coleta e amostras, colocação da embarcação (como marinas, clubes etc.), avaliando possíveis limitações ou interferências.

2.1.5 Local e Pontos de Coleta Muitas vezes os objetivos determinam os locais e pontos de coleta. Por exemplo, quando se quer avaliar a eficiência de uma unidade de tratamento (industrial ou de esgoto), necessariamente é preciso amostrar o afluente e o efluente dessa estação. Entretanto, quando os objetivos estabelecidos apontam apenas para uma indicação geral, como o efeito de um efluente na qualidade de água de um rio ou a avaliação da qualidade da água potável distribuída para a população, é necessário selecionar cuidadosamente os locais de amostragem.

2.1.5.1 Água Bruta É preciso considerar que todo corpo d’água é heterogêneo e que, seja qual for o local de amostragem, este não é representativo de todo o sistema1 em estudo.

Por esse motivo, devem ser selecionados locais adequados às necessidades de informação de cada programa. Entre os fatores responsáveis pela heterogeneidade de um corpo d’agua podemos citar:

1 A palavra sistema é usada para representar bacias hidrográficas, cursos de água, rios, lagos, reservatórios, estações de tratamento e sistemas de distribuição, entre outros.

41planejamento de amostragem a) Estratificação térmica vertical, decorrente de variação da temperatura ao longo da coluna d’água e do encontro de massa de água; b) Zona de mistura, formada por dois ou mais tipos de águas que estão em processo de mistura (rio logo a jusante da descarga de um efluente ou tributário) (Figura 4), sendo que a coleta deve ser realizada após a completa mistura (Fig. 4, trecho A-A); c) Distribuição heterogênea de determinadas substâncias ou organismos em um sistema hídrico homogêneo. Isso ocorre quando os materiais não dissolvidos, com densidade diferente da água, tendem a ficar heterogeneamente distribuídos (por exemplo, o óleo tende a flutuar na superfície da água, enquanto os sólidos em suspensão tendem a se depositar) ou quando ocorrem reações químicas ou biológicas na coluna d’água, como o crescimento de algas nas camadas superiores em função da penetração de luz, com as consequentes mudanças no pH e concentração de oxigênio dissolvido.

Figura 4. Representação esquemática da mistura de um efluente com o rio: Vista Superior – dispersão lateral do efluente; Corte Lateral – dispersão vertical e lateral do efluente.

42Guia NacioNal De coleta e Preservação De amostras

Quando não se conhece detalhadamente um determinado sistema, é recomendável realizar uma investigação preliminar, de preferência com base em um planejamento estatístico, a fim de avaliar o seu grau de heterogeneidade. Testes rápidos de campo, como condutividade elétrica, temperatura e oxigênio dissolvido, podem ser úteis para essa finalidade, bem como o uso de equipamentos que permitem medição contínua. O uso de técnicas de traçadores, como corantes ou materiais radioativos, tem se mostrado útil no estudo dos processos de mistura nos corpos de água. Contudo, no planejamento desses testes preliminares é necessário lembrar que o grau de heterogeneidade pode depender do tipo de ensaio em questão; por isso, essa avaliação deve ser feita com base em mais de um ensaio.

O grau de heterogeneidade deverá ser avaliado para se verificar como as características de qualidade oscilam no espaço e no tempo.

Em geral não se deve retirar amostras próximas às margens de rios, canais e no ponto de lançamento de despejos, exceto quando essas regiões são de interesse específico, pois a qualidade, em tais pontos, geralmente não é representativa de todo o corpo d’água. No caso da contribuição dos tributários (afluentes), é importante acompanhar a qualidade de suas águas, e como ela afeta o corpo principal, por meio da coleta de amostras em ponto próximo da sua desembocadura (foz) ou de acordo com o objetivo do trabalho.

Quando se deseja acompanhar a qualidade da água de um corpo hídrico, a longo prazo, o posicionamento do local de amostragem, deve levar em consideração a existência de lançamentos de efluentes líquidos industriais e/ou domésticos, bem como a presença de afluentes na área de influência do ponto de amostragem, pois estes podem alterar a qualidade da água do corpo.

Caso haja este tipo de situação, o local de monitoramento deve estar situado após a mistura completa do referido lançamento, seja ele contínuo ou intermitente (Fig. 5). Para isto deve-se conhecer as vazões do lançamento e as do rio, e o regime de escoamento para determinar o local onde a mistura é completa. Desse modo obtêm-se uma amostra de água representativa daquele ponto do rio.

43planejamento de amostragem

Às vezes, os locais de amostragem podem ser escolhidos erroneamente, mais pela conveniência do que por sua adaptação a uma amostragem representativa. As pontes, por exemplo, são usadas para amostragem em rios devido à sua acessibilidade, mas nem sempre são os locais mais apropriados, pois sua presença pode interferir ou alterar fatores básicos do corpo d’água. Entretanto, esta pode ser uma opção quando o local adequado de amostragem for totalmente inviável.

2.1.5.2 Água Tratada O princípio que orienta a amostragem é o de que as características da água são modificadas em seu percurso nos sistemas e nas soluções alternativas de abastecimento de água. Essas variações necessitam ser conhecidas, pois fornecem importantes elementos para: (1) subsidiar a avaliação do risco ao consumidor; (2) permitir a correção do problema específico de contaminação, bem como os problemas operacionais geradores da anomalia.

Para o controle de qualidade da água para consumo humano devem ser considerados na definição dos pontos e locais de coleta: (i) o monitoramento operacional para avaliar o desempenho das medidas de controle nas diversas etapas de tratamento, desde a captação no manancial até o consumidor, e (i) o monitoramento para garantir que o processo de tratamento como um todo esteja operando de forma segura (verificação).

No estabelecimento da frequência de amostragem para um monitoramento mais global da água de consumo humano existe a necessidade de se realizar um balanço dos benefícios e custos de se obter um número maior de informações. O número de amostras e a frequência de amostragem são geralmente baseados na população abastecida ou no volume de água distribuído, para refletir o risco à população. A frequência de análises para os parâmetros individuais irá também depender da

Figura 5. Variação da qualidade de um corpo d’água considerando a distância do ponto de lançamento de descarga: (A) Local de amostragem próximo à descarga; (B) Posição intermediária do local de amostragem; (C) Local de amostragem distante da descarga.

44Guia NacioNal De coleta e Preservação De amostras variabilidade da qualidade. Requer-se uma maior frequência de análise dos parâmetros microbiológicos do que dos físico-químicos, isso porque episódios curtos de contaminação microbiológica podem levar facilmente a surtos de doenças gastrointestinais nos consumidores, enquanto episódios de contaminação química, que poderiam constituir um risco agudo à saúde, são raros (WHO, 2011).

No Capítulo 7 encontram-se detalhes sobre os procedimentos para o planejamento e execução de amostragem de águas de consumo humano.

2.1.5.3 Sedimento A seleção dos pontos de coleta de sedimento deve considerar, além do objetivo do estudo, os tipos de ambiente, os locais de lançamento da carga de poluentes e os padrões de vazão, velocidade e sentido da corrente. Muitos estudos de sedimento aplicam a abordagem que utiliza um ponto ou condições de referência dentro de uma determinada região ou bacia hidrográfica. O ponto de referência corresponde a um ambiente livre da ação antrópica ou o menos impactado dentro da área de estudo. É fundamental que as características físicas, geológicas e hidrológicas, entre os pontos a serem comparados sejam compatíveis. Assim, dados como granulometria, teor de matéria orgânica e umidade do sedimento, tipo e grau de preservação da cobertura vegetal da margem, tipo de hábitat amostrado e ordem do rio devem ser similares entre o ponto de referência e os pontos a serem diagnosticados. São definidas as condições consideradas ideais, estabelecendo-se valor ou faixa de valor, para cada parâmetro, que seria esperado em um ambiente preservado.

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