Surgiu uma questão no meu trabalho: o rio Piracicaba está atendendo ao enquadramento!? De maneira bastante simplificada, o enquadramento é como se fosse “o rio que queremos”, ou seja, a definição de quais rios protegeremos e quais estamos dispostos a poluir (“em nome do progresso”). No Estado de São Paulo o enquadramento foi estabelecido em 1977, por meio do Decreto Estadual 10.755. Os rios são enquadrados em quadro classes, sendo a “Classe 1” para os rios mais limpos e a “Classe 4” com maior permissividade ao lançamento de efluentes/poluentes.
Além do Decreto Estadual, há a Resolução CONAMA 357/05, que indica o que pode ter na água (quais os parâmetros, poluentes, elementos químicos etc) e em quais quantidades! São tantos parâmetros e tantas amostras realizadas, que é natural um parâmetro ou outro apresentar desconformidade (ou seja, valores medidos acima dos valores máximos permitidos) em alguma amostra, realizada em algum momento pontual, sendo difícil mensurar o quanto um rio está desenquadrado num panorama geral, de longo prazo. É nesse cenário que se aplica o ICE!
Resumindo as Conformidades e Desconformidades
O Índice de Conformidade ao Enquadramento (ICE) busca indicar uma aderência das amostras realizadas em um período de tempo ao enquadramento definido para um corpo d’água, por meio de um conjunto de parâmetros. O índice foi desenvolvido no Canadá, pelo órgão ambiental que lá atua, e é utilizado até os dias de hoje em algumas províncias canadenses. Internacionalmente é conhecido por CCME Water Quality Index (a sigla CCME vem do Canadian Council of Ministers of the Environment).
Existem diversos trabalhos acadêmicos mostrando a aplicação desse índice no Canadá, Egito e Turquia. No Brasil o índice foi adotado em pesquisa realizada pelo Laboratório de Suporte a Tomada de Decisão (LabSid), vinculado ao Departamento de Hidráulica da Poli-USP, sendo discutida a Proposta de um Índice para Avaliação de Conformidade da Qualidade dos Corpos Hídricos ao Enquadramento, por Cristiane Araújo Amaro, em 2009 em sua dissertação de mestrado. Pinto e colaboradores (2016) fizeram a análise do enquadramento do rio São Francisco por meio desse índice.
Nas bacias hidrográficas dos rios Piracicaba, Capivari e Jundiaí o ICE foi aplicado quando da elaboração do Plano de Bacias, adotando cinco parâmetros: fósforo, nitrogênio, coliformes fecais, oxigênio dissolvido (OD), demanda bioquímica de oxigênio (DBO). O Plano também sintetizou o significado do ICE:
Simplificadamente, pode-se dizer que o ICE mede a distância entre a condição atual de um corpo d’água e a meta de qualidade estabelecida pelo Enquadramento (ANA, 2013). De acordo com ANA (2017), o Índice de Conformidade ao Enquadramento (ICE) pode auxiliar na avaliação do quanto se está aproximando ou distanciando dos objetivos de qualidade de água almejados no enquadramento e no processo de acompanhamento de medidas estabelecidas para o controle e mitigação da poluição, para que sejam feitos os devidos ajustes nessas ações.
De acordo com Amaro (2009), o ICE deve ser composto pelas variáveis mais relevantes para o local monitorado, porque a escolha inadequada de um poluente pode indicar erroneamente uma condição favorável ao corpo hídrico. Locais em que a utilização, por exemplo, de algum tipo de pesticida seja desprezível e a sua inclusão no cálculo pode superestimar o valor do índice, pois seus níveis sempre estarão abaixo dos padrões de qualidade.
O índice é composto por três componentes:
- Fator 1 Abrangência/Espaço: representa a abrangência das desconformidades, isto é, o número de variáveis que violaram os limites desejáveis pelo menos uma vez no período de observação
- Fator 2 Frequência: representa a porcentagem de vezes que a variável esteve em desconformidade em relação ao número de observações
- Fator 3 Amplitude: representa a quantidade pela qual o valor testado falhou, isto é, a diferença entre o valor observado e o valor desejado de acordo com o objetivo de qualidade da água.
Cálculos
A definição do CCME Water Quality Index é expressa, em geral, pela fórmula abaixo. Pequenas modificações foram feitas visando simplificar os cálculos e notações matemáticas, visto que na definição original o índice varia entre o número de 0 e 100 e, de acordo com as modificações que fiz, o índice passou a ser expresso em porcentagem, ou seja, variando entre 0 e 100%.
Os dados foram obtidos no Sistema Infoáguas, conforme apresentado anteriormente. O índice foi calculado usando o python. Foram adotando cinco parâmetros: fósforo, nitrogênio, oxigênio dissolvido (OD), demanda bioquímica de oxigênio (DBO) e Escherichia coli.
Optou-se por empregar o parâmetro E. coli ao invés dos coliformes fecais, adotados pelo Plano das Bacias PCJ, visto que a Decisão de Diretoria da CETESB nº 363/11 substituiu o parâmetro e, devido a esse fato, após 2011 o número de amostras de coliformes foi bastante reduzido.
Para o cálculo do Fator 1 é necessário calcular a proporção do número de variáveis (ou parâmetros) que obtiveram desconformidade em um dado período de tempo. No presente estudo, estou utilizando o intervalo de um ano.
Para o cálculo de F2 é necessário calcular a proporção do número de amostras desconformes (de todas os parâmetros empregados na análise) em um dado período de tempo.
Para o cálculo de F3, faz-se necessário calcular a soma normalizada das variações (snv), que representa a distância do valor máximo permitido (VMP) estabelecido em alguma normativa (por exemplo, Decreto Estadual 8.468/76, Resolução CONAMA 357/05, Decisão de Diretoria CETESB 363/11 etc). Inicialmente é necessário calcular, para cada amostra desconforme, quantas vezes ela se afastou do desejado (VMP), conforme fórmula abaixo.
Há parâmetros que a meta é que a amostra não ultrapasse um dado valor, seria algo como um valor mínimo permitido. Como exemplo temos o Oxigênio Dissolvido (OD) que quanto maior, mehor! De acordo com as normas, para rios de classe 2, o mínimo de OD deve ser de 5 mg/L. Para esse tipo de parâmetro, dever ser feita uma pequena modificação para definição da variação, conforme abaixo.
A soma normalizada das variações (snv) busca encontrar uma média da distância ao VMP por amostra, conforme abaixo:
Um pequeno ajuste é feito para não haver erros nos calculos, acrescentando um número insignificante no denominador do parâmetro F3.
Resultados
O resultado do cálculo do Índice de Conformidade ao Enquadramento (ICE) para o ponto de monitoramento no rio Piracicaba, na captação de água de abastecimento público em Americana PCAB02100, é apresentado abaixo. Conforme pode-se observar, desde o início do monitoramento realizado pela CETESB, a qualidade da água não mudou muito: continuou sempre ruim.
Referências
- Amaro, Cristiane Araújo. Proposta de um índice para avaliação de conformidade da qualidade dos corpos hídricos ao enquadramento. Dissertação de Mestrado. 2009.
- Pinto, C. C.; Soares, A. L. C.; Melo, L. D. V; Oliveira, S. M. A. C. Análise dos Valores do Índice de Conformidade ao Enquadramento no Baixo Rio das Velhas, situado na bacia hidrográfica do rio São Francisco. I Simpósio da Bacia Hidrográfica do Rio São Francisco - 5 a 9 de junho de 2016.
- Al-Mohammed, F.M., Al-Saadi, R.J.M., Al-Fawzy, A.M., Mohammed-Ali, S.H., Mutasher, A.A., Hommadi, A.H. (2021). The analysis of water quality using Canadian water quality index: Green belt Project/Kerbala-Iraq. International Journal of Design & Nature and Ecodynamics, Vol. 16, No. 1, pp. 91-98. https://doi.org/10.18280/ijdne.160112
- Fataei, E., Seyyedsharifi , A., Seiiedsafaviyan, T. & Nasrollahzadeh, S. (2013). Water quality assessment based on WQI and CWQI Indexes in Balikhlou River, Iran, Journal of Basic Applied Sciences Research, 3(3), pp. 263–269.
- Kafrawy, S. B.; Donia, N. S.; Mohamed, A. M. Water quality assessment based on CWQI and NDWI indices in Mariout Lake, Egypt. MOJ Ecology & Environmental Science. 2(5):224‒232, 2017
- Porto. Mônica. Enquadramento de Corpos Hídricos. Um Novo Desafio! Vamos enfrentá-lo? s/d. Disponível em: http://www.sigrh.sp.gov.br/public/uploads/documents/7498/apresentacao-monica-porto-sma-coordrh_mai08.pdf. Acesso em março/2022.
- Government of Newfoundland and Labrador - Canadian Water Quality Index
- YouTube: CCME Water Quality Index Calculation using MS-Excel, auxiliou na checagem de todos os cálculos, sendo o Excel uma ferramenta mais “visual”.