Dissertação de mestrado “Ciclo Urbano da Água” realizada por Cátia Duarte na Universidade do Algarve | Águas do Algarve

Dissertação de mestrado “Ciclo Urbano da Água” realizada por Cátia Duarte na Universidade do Algarve

Avaliação do teor de metais de transição em efluentes urbanos tratados na região do Algarve, tendo em vista o seu impacte ambiental

O principal objetivo deste trabalho foi avaliar a qualidade das águas residuais urbanas tratadas, em termos do seu teor em metais de transição, tendo em vista o seu impacte ambiental e para possíveis aplicações económicas dos efluentes de seis estações de tratamento de águas residuais urbanas distribuídas ao longo da região do Algarve.

Para cumprir tal objetivo foi implementado e validado um método para determinação em Águas Residuais dos metais Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn e V usando um espectrofotómetro de emissão atómica em plasma (ICP-OES) acoplado a um nebulizador ultrassónico. As amostras colhidas foram previamente submetidas a um processo de digestão ácida (HNO3) num digestor Micro-ondas de vasos fechados com pressão controlada e posteriormente analisadas no laboratório no método implementado.

Foi feita a compilação de um histórico de resultados durante, um período de tempo de sete meses, que resultou na recolha de 84 amostras. Após o estudo realizado verificou-se que a maioria dos metais de transição em estudo não está quantificável. No entanto, foi possível identificar e quantificar a presença de um elemento comum, o Zinco, no efluente tratado de todas as ETAR. 

Desde a sua origem, quer seja subterrânea ou superficial, após o tratamento para posterior consumo humano, os níveis de metais pesados são rigorosamente controlados de modo a cumprir com a legislação em vigor (Decreto-Lei n.º306/2007, 2007). No entanto, a atividade humana, em conjunto com o rápido crescimento, predominantemente em zonas costeiras, leva a que a qualidade da água à medida que vai avançando no seu ciclo urbano, se deteriore, chegando às Estações de tratamento de águas residuais urbanas com uma carga elevada de substâncias poluentes (SST, carga microbiana e metais pesados) o que pode ter consequências graves para os ecossistemas aquáticos e saúde humana. As Estações de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) têm que apresentar níveis de eficiência de remoção destas substâncias de modo a cumprir o normativo de descarga, sempre com o intuito de preservar e não colocar em causa o meio recetor para o qual é descarregado o efluente tratado. A preservação do meio ambiente é um dos grandes objetivos para as entidades gestoras das ETAR. O cumprimento do objetivo anteriormente referido exige um esforço político, técnico e financeiro elevado, associado a uma criteriosa análise das soluções técnicas de drenagem e tratamento das águas residuais urbanas, que a diversidade das situações impõe. A nível dos metais pesados, tendo em conta o seu potencial teor de toxicidade, bioacumulação e persistência no meio ambiente, controlar/quantificar os valores dos metais pesados à saída das ETAR é um passo que tem que ser tido em conta para os gestores destas entidades. A possibilidade da reutilização das águas residuais urbanas tratadas como fonte alternativa de água também serve como uma ferramenta para a tomada de decisão na medida de avaliar se é necessário implementar/melhorar o tipo de tratamento que está a ser realizado na ETAR. Sabe-se que o Algarve é uma zona caraterizada pelo seu forte carater turístico. É importante avaliar e analisar todo um conjunto de fatores que caraterizam a água residual urbana que chega à ETAR, tanto a nível da sua composição como a nível da sua concentração. Outro fator bastante importante e de destaque é a possibilidade da reutilização destas águas residuais urbanas, mediante a sua qualidade, com o intuito de uma gestão sustentável dos recursos hídricos, para a rega de espaços verdes ou até mesmo na agricultura. O impacte que advém se os níveis de metais pesados não forem criteriosamente analisados e reduzidos ao mínimo possível, seria bastante negativo para a saúde pública e para o meio ambiente. A entrada antrópica de metais pesados, particularmente a partir do rápido desenvolvimento económico nas zonas costeiras, pode causar graves crises ambientais nos ecossistemas aquáticos. Os metais que se acumulam nos sedimentos podem ser novamente libertados para a coluna de água, sendo que uma vez absorvido por organismos aquáticos, os metais podem ser convertidos em complexos orgânicos mais tóxicos que pode não só representar um risco para os organismos aquáticos, mas também pode causar problemas de saúde humana a longo prazo e podem até danificar o ecossistema.

Este trabalho teve como objetivo a implementação e validação de um método analítico para a determinação do teor dos metais de transição Cádmio, Níquel, Crómio, Cobre, Chumbo, Zinco e Vanádio nos efluentes tratados de seis ETAR que têm que responder ao Protocolo de Registo de Emissões e Transferências de Poluentes da região Algarvia. O principal objetivo do Registo de Emissões e transferências de Poluentes (PRTR) é a criação de uma plataforma comum de acesso público à informação sobre emissões e transferências industriais (e equiparadas). O PRTR estabelece assim a obrigatoriedade de comunicação de informação, em base anual, de emissões de poluentes e a transferência de poluentes e resíduos para fora dos estabelecimentos. Após a determinação analítica do teor dos metais de transição em estudo, em conjunto com os volumes do caudal tratado por cada ETAR ao longo do tempo, é possível calcular os valores emitidos por cada ETAR para o meio ambiente e comparar com os limites impostos pelo PRTR. No caso dos elementos em estudo temos os seguintes limites: 5kg/ano para o cádmio e os seus compostos; 50kg/ano para o crómio e os seus compostos; 50kg/ano para o cobre e os seus compostos; 20kg/ano para o níquel e os seus compostos; 20kg/ano para o chumbo e os seus compostos e 100kg/ano para o zinco e os seus compostos. Para a determinação destes valores é necessário cruzar a informação obtida dos resultados analíticos fiáveis e o volume do caudal tratado e posteriormente descarregado por cada ETAR. Caso se verifique algum incumprimento é necessário a comunicação e proceder a alterações no tratamento com vista a minimizar as emissões desses poluentes para o meio ambiente.

As amostras recolhidas foram analisadas e determinou-se o seu teor em metais de transição, de modo a avaliar se existiam inputs deste metais no meio ambiente por intermédio da ação antropogénica. Os resultados obtidos também foram cruzados com outros parâmetros dos efluentes tratados e fez-se uma comparação com os valores exigidos por lei de modo a verificar se é possível a reutilização destes efluentes tratados, e se essa reutilização não coloca em causa o meio ambiente e saúde pública. 

Relativamente à validação do método, foram avaliados os seguintes pontos, para cada um dos 7 elementos em estudo:

  • Análise de possíveis interferentes espectrais;
  • Limiares analíticos (Detecção e Quantificação);
  • Gama de Trabalho;
  • Linearidade;
  • Sensibilidade;
  • Seletividade;
  • Repetibilidade;
  • Incertezas;
  • Método de Adição Padrão;
  • Intervalos de Confiança.

Após a implementação e validação do método, as amostras recolhidas das 6 ETAR incluídas no PRTR da região algarvia, foram analisadas no laboratório. Aos resultados obtidos para os metais, completou-se o estudo com outros parâmetros que nos dão informação sobre a qualidade do efluente tratado obtido em cada ETAR. Esta informação foi reunida com amostras recolhidas durante 7 meses, desde Novembro de 2015 a Maio de 2016.

Na figura seguinte encontram os resultados obtidos para os seguintes parâmetros: pH, Salinidade, Sólidos Suspensos Totais (SST), Condutividade elétrica e os metais em estudo, Cádmio, Crómio, Cobre, Chumbo, Níquel, Zinco e Vanádio, da ETAR de Vila Real de Santo António. Os resultados foram dispostos num gráfico de modo a visualizar o comportamento de todos os parâmetros analisados ao longo do tempo. 

Figura 1 - Gráfico com os parâmetros pH, Salinidade, SST e Zn analisados de novembro de 2015 a maio de 2016, para a ETAR de Vila Real de Santo António.

Foi feito o mesmo tratamento para as restantes ETAR em estudo, nomeadamente Albufeira Poente, Vilamoura, Lagos, Companheira e Vale Faro.

Avaliando o teor dos metais no efluente tratado das ETAR, foi possível verificar que se nos próximos 2 anos os resultados se mantiverem inferiores ao limite de quantificação, a periodicidade de monitorização poderá ser reduzida, no âmbito do PRTR. A periocidade mínima é semestral e sempre que exista um histórico de três anos consecutivos com valores abaixo do limite de quantificação, a entidade gestora poderá:

- Considerar como zero a carga rejeitada dos poluentes em causa;

- Alargar a periodicidade de monitorização para 2 medições de 3 em 3 anos (trianual) dos poluentes em causa.

Sempre que seja detetado um valor acima do limite de quantificação a periodicidade de monitorização volta ao mínimo de duas amostras compostas de 24 h, por ano, por um período de 3 anos, de modo a ser possível verificar a condição inicial (histórico de 3 anos consecutivos com valores abaixo do LQ). Esta situação verifica-se com o Zinco, que apresenta valores quantificáveis em todas as ETAR do estudo. Relativamente à possibilidade de reutilizar o efluente tratado das ETAR em estudo, por exemplo, para a rega é importante salientar que a nível dos metais em estudo não apresentam problema, pois a maioria encontra-se inferior ao limite de quantificação do método implementado, logo encontram-se bastante inferiores aos valores estabelecidos na legislação. No caso do Zinco é que é importante salientar que os resultados obtidos se encontram inferiores ao VMR pela legislação que é de 2,0mg/L Zn. Só para concentrações superiores é que a utilização de ART para a rega de culturas poderia ser tóxica. No caso dos outros parâmetros analisados (pH, SST, Condutividade e Salinidade) é que é possível verificar que os efluentes tratados das 6 ETAR diferem significativamente. As ETAR de Lagos e Companheira têm uma condutividade elétrica/salinidade superior às restantes ETAR o que pode indicar que exista intrusão salina. Nestas duas ETAR também se verifica uma maior quantidade de SST comparativamente às restantes ETAR. Provavelmente devido a estes dois parâmetros podemos concluir que o efluente tratado destas ETAR apresenta algumas restrições para serem utilizados na rega de culturas ou de espaços verdes. As restantes ETAR apresentam concentrações dos parâmetros bem mais baixos do que nas ETAR da Companheira e Lagos. O efluente tratado das restantes ETAR desde que acompanhado com outras análises, nomeadamente parâmetros microbiológicos, CQO, CBO5, entre outros, podem ser reutilizados para a rega de espaços verdes e culturas.