Relações entre o uso do solo e a distribuição das concentrações de nitrato no aquífero urbano do município de Bauru, SP

Este trabalho analisou a contaminação por nitrato no Sistema Aquífero Bauru (SAB) na área urbana do município homônimo, relacionando sua ocorrência com a urbanização. A metodologia utilizada incluiu: i) cadastro e tratamento de dados hidroquímicos de 634 poços tubulares; ii) levantamento da evolução do esgotamento sanitário desde 1976 a 2022; iii) análise do uso e ocupação do solo; e iv) avaliação da evolução das concentrações de nitrato entre 1999 e 2022. A análise das concentrações recentes de nitrato em 151 amostras de águas subterrâneas, provenientes de 76 poços selecionados, permitiu identificar concentrações de até 23 mg/L N-NO3-, que se distribuem,sobretudo, na região central da cidade, ocupada entre 1910 e 1980, com esgotamento sanitário mais antigo (anterior a 1976) e densidade de ocupação urbana de média a alta. Tendências de aumento nos valores das medianas (Md) das concentrações de nitrato foram observadas, de 0,20 a 3,29 mg/L N-NO3-. As análises estatísticas entre as concentrações de nitrato, idades da mancha urbana e da rede de esgoto, densidade de ocupação urbana e profundidade dos poços mostraram que a urbanização e o saneamento controlam a presença desse contaminante no aquífero

Minimization of septic systems impacts on groundwater resources. Pilot study in Parelheiros - São Paulo (SP)

O escopo principal desse projeto foi o de criar um conjunto de ações integradas que permitissem minimizar os impactos de sistemas de saneamento in situ nos recursos hídricos subterrâneo. Sendo as fossas sépticas, mesmo as bem construídas, pouco efetivas onde há alta densidade populacional, foi desenvolvido e aplicado no loteamento Jardim Santo Antônio (situado na APA de Capivari-Monos, Parelheiros) um novo conceito de saneamento in situ: uma fossa alternativa melhorada com uso de barreiras reativas, que possibilitasse a degradação mais eficiente de nitrato e de microorganismos patogênicos. Para a degradação de microorganismos, o material reativo utilizado correspondeu ao BOF (Basic Oxygen Furnace - resíduo de altos fornos de fundição em siderúrgicas) e para a desnitrificação, a serragem. A barreira reativa para remoção de nitrato foi alvo de estudos desse projeto. Desenvolveu-se um questionário de avaliação de risco sanitário para uma área onde foram cadastrados 178 lotes, em um total de 218 poços e 182 fossas. A partir da análise dos dados por Cluster foi possível selecionar um conjunto de perguntas que estivessem mais relacionadas a riscos de contaminação por bactérias e nitrato. Observou-se que a relação entre as características de construção e operação dos poços pouco pode prever a contaminação por nitrato, o que evidencia que sua presença é de caráter regional, fruto de uma ocupação desordenada e densa. Em contrapartida, as perguntas tiveram maior relação com o parâmetro bactérias, o que implica em uma característica local (do poço em si). Antes da implantação da fossa alternativa melhorada, foram realizados experimentos de colunas de sedimentos em laboratório para se testar a eficiência de serragem na degradação de nitrato. Montaram-se 3 colunas: uma só com sedimentos da área, que correspondeu ao branco, e as outras duas com sedimentos e 10cm e 20cm de espessura de uma mistura de serragem (Cedrinho) com areia, respectivamente. Os resultados mostraram uma eficiência de degradação do nitrato de até 96,5% e 99,7% para as colunas de 10cm e 20cm. Foram instaladas duas fossas na área de estudo: a fossa alternativa melhorada com o uso de barreiras reativas (FA) e a fossa controle (FC), equivalente ao esgotamento usualmente empregado pela comunidade (ausência de materiais reativos). Na Fossa Alternativa, estruturada com as barreiras reativas contendo BOF (1m abaixo do tanque receptor do efluente) e serragem (abaixo do BOF, mas separada deste por 1m de pacote arenoso), é possível discriminar certos comportamentos ao longo de suas posições. O BOF que é rico em óxidos de cálcio e ferro confere ao efluente percolante uma condutividade elétrica mais acentuada e um pH muito básico, em torno de 12. Já a barreira com serragem caracterizou-se por concentrações de oxigênio dissolvido mais baixas e presença de C orgânico na forma dissolvida, condições necessárias para a ocorrência da desnitrificação do nitrato gerado perfil acima. No entanto, as concentrações de oxigênio não devem ter sido suficientemente baixas para uma maior eficiência na desnitrificação na barreira de serragem. Além disso, a eficiência pode ter sido comprometida pelo elevado pH que essa barreira foi submetida pelo efluente percolado antes no BOF, o que afetou a capacidade das bactérias desnitrificantes em suas reações metabólicas. Na Fossa Controle, os íons distribuíram-se ao longo do perfil de forma mais regular. A composição dessa fossa representa a fonte em si, com altas concentrações de N-amoniacal e de carbono orgânico dissolvido e baixas concentrações de oxigênio dissolvido. Para esse tipo de cenário, a nitrificação deve ocorrer na zona não-saturada abaixo da fossa, para que depois o nitrato possa alcançar o lençol freático.The main purpose of this project was to create a set of integrated actions that could minimize impacts of septic systems on groundwater resources. Since the septic tanks, even the well-constructed ones, are not effective on areas where the population density is high, an alternative latrine improved with reactive barriers was developed and applied in Jardim Santo Antônio settlement (Parelheiros, São Paulo, SP). In order to degrade the microorganisms, the reactive material was BOF (Basic Oxygen Furnace) slag from steel producer facilities, and in order to enhance the denitrification, the material of the reactive barrier was sawdust. The sawdust barrier was the main issue in this project. A risk assessment questionnaire was developed and it was applied to an area where 178 residences were evaluated, totalizing 218 water wells and 182 latrines. A Cluster Analysis was used to select the questions that would be related to the risk of contamination by bacteria or nitrate. It was observed that the inapropriated construction and operation of the wells are poorly related to the level of nitrate contamination, what suggests that the nitrate contamination is a more regional problem. On the other hand, it was found a good relationship between the level of bacteria contaminations and the characteristics of construction and operation of the wells, what suggests that this contamination has a local factor. Before the installation of the enhanced septic tank, soil columns breakthrough experiments were conducted in laboratory to test the efficiency of sawdust in nitrate removal. Three soil columns were set up: one filled only with sediments of Jardim Santo Antonio settlement, and another two with the same kind of sediments and sawdust layers introduced with 10cm and 20cm thickness. The results showed an efficiency of sawdust to denitrification of 96,5% and 99,7%, respectively. Two septic tanks were installed in the study area: the alternative latrine enhanced with reactive barriers (AL), and the control latrine (CL), equivalent to the usual tanks founded on the area. In AL, structured with reactive barriers containing BOF (1m below the wastewater tank) and sawdust (under the BOF layer, but first separate from it by 1m of sand package), it\'s possible to discern few parameter behaviors. BOF, which is rich in calcium oxides and iron oxides, incrises the electrical conductivity and the pH of the effluent (~12). The sawdust barrier, in its turn, was characterized by low concentration of dissolved oxygen and by the presence of dissolved organic carbon, essential conditions denitrification ocurrence. The denitrification efficiency of the sawdust barrier was affected by the high pH observed in the effluent that crossed the BOF barrier, which perturbed the denitrifying bacteria performance. In CL, the vertical distribution of the ions was more regular. The samples from this system presented high levels of ammonium and DOC and low values for dissolved oxygen. For this case, the nitrification must happen in the unsaturated zone bellow the tank, so the nitrate formed can reach the groundwater

Groundwater resources in the State of São Paulo (Brazil): the application of indicators

Indicators, for groundwater resources, have mostly been employed to define the present status and the degradation tendency, regarding both quantity (under- or overexploitation) and quality (natural and anthropic contamination). This work presents the application of indicators in order to draw a picture of the groundwater resources situation in the 22 Water Resource Management Units (WRMU) of the State of São Paulo. The seven Indicators (I1 to I7) applied provide a general overview of groundwater dependence (I1, I2), availability (I3, I4), and quality (I5, I6, I7). Considering public supply (Indicator 1), one observes that 9 WRMUs show high (>50% of the population supplied by groundwater), 6, intermediate (49-25%), and 7, low (Indicadores, para recursos hídricos subterrâneos, têm sido utilizados principalmente para a avaliação da situação atual e tendência de degradação, com relação tanto à quantidade (sub- ou super-exploração) como à qualidade (contaminações natural e antrópica). Neste sentido, este trabalho apresenta a aplicação de indicadores com o objetivo de obter um quadro geral da situação dos recursos hídricos nas 22 Unidades de Gerenciamento de Recursos Hídricos (UGRHI) do Estado de São Paulo. Foram aplicados 7 indicadores (I1 a I7) com o objetivo de fornecer uma visão geral com relação à dependência (I1 e I2), disponibilidade (I3 e I4), e qualidade (I5, I6 e I7) da água subterrânea. No que se refere ao abastecimento público (indicador 1), 9 UGRHIs apresentam alta ( > 50% da população é suprida por água subterrânea), 6, intermediária (49 a 25%) e 7, baixa ( < 24%) dependência do recurso hídrico subterrâneo. Os indicadores 3 e 4 mostram que o recurso ainda apresenta grande potencial para explotações adicionais na maioria das UGRHIs, no entanto há evidências de superexploração nas bacias do Alto Tietê, Turvo/Grande e Pardo e baixa disponibilidade nas bacias do Alto Tietê, Piracicaba/Capivari/Jundiaí, e Turvo/Grande. O indicador 5 (vulnerabilidade natural dos aqüíferos) aponta que as UGRHIs 2, 4, 8, 13, 14 e 18 a 22 (parte da área aflorante do Sistema Aqüífero Guarani) precisam ser mais cuidadosamente consideradas, principalmente quando grandes cargas contaminantes potenciais estiverem presentes. O indicador 6 revela que a qualidade natural das águas subterrâneas é de modo geral excelente, ainda que 3 UGRHIs necessitem de cuidados especiais especiais devido à sua contaminação por cromo e flúor. O indicador 7 mostra uma forte relação entre a ocorrência da contaminação das águas subterrâneas e densidade/tipo de ocupação territorial

Micropollutants

More than half of the human population currently lives in urban areas and according to the United Nations, cities will be the living space of an additional 2.5 billion people by the year 2050 (UN, 2015b). The proportion and speed of this urban growth increase the pressure on water resources, and this is often seen negatively. However, this challenge can also be a chance to substantially improve the quality of life in urban areas, if we consider how we want to live tomorrow and actively shape our future. As a group of interdisciplinary young scientists authoring the current science policy report, we agreed that we want to live in cities where sustainable, integrated watershed management guarantees public health and environmental safety. This requires sanitation and rainwater management, solutions for dealing with contaminants, such as micropollutants, as well as information flows and public involvement in water management. Integrated watershed management as part of urban planning takes into account interdisciplinary relationships and connects different sectors, for example city administration, health providers and water managers. It also ensures access to sustainable, adaptable, effective and resilient rain and wastewater management, which includes the specific needs of vulnerable groups. Such a rain and wastewater management considers water reuse as a possibility to increase the available water supply. A growing number and increasing concentration of micropollutants in the aquatic environment are a health risk. It is important to understand their fate and effects and to develop appropriate management strategies. In such decision-making processes, all aspects of water management should be included and local stakeholders involved. Moreover, comprehensive and optimized information flows improve the understanding of water-related problems and must be used to help communities to set priorities, take action and assume responsibilities. Education, capacity building and community engagement are particularly important for creating ownership, identification with water resources and environmental consciousness. Further research is needed in these areas to better understand challenges and chances of water management in growing urban areas and to develop scientifically based solutions. This scientific knowledge will build the basis for policy-making and implementation of actions in urban water management. In this way, we believe a better and more desirable urban environment can be achieved for future generations