A rede monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I.P.: análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias

A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espáciotemporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias Fábio Emanuel Sá Rocha Oliveira Pinto Mestrado em Ciências e Tecnologia do Ambiente Departamento de Geociências, Ambiente e Ordenamento do Território 2012 Orientador Nuno Formigo, Professor Auxiliar, Faculdade de Ciências da Universidade do Porto Coorientadora Manuela Silva, Chefe da Divisão de Monitorização e Informação, Agência Portuguesa do Ambiente – ARH Norte Extraído de: http://cduarmamar.com.sapo.pt/Douro%20011.jpg Todas as correções determinadas pelo júri, e só essas, foram efetuadas. O Presidente do Júri, Porto, ______/______/_________ FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias ii Agradecimentos Agradeço ao Professor António Guerreiro de Brito e ao Eng.º Pimenta Machado, que me disponibilizaram todos os meios necessários à realização deste estágio, ao Eng.º Arnaldo Machado pela preocupação e sentido humano demonstrado, à Dr.ª Manuela Silva pela amizade e enorme ajuda prestada, a todos os colaboradores do Departamento de Planeamento, Informação e Comunicação (DPIC) com quem tive oportunidade de trabalhar, com um especial agradecimento ao Eng.º Vitorino José, às Drs.ª Helena Valentim, Inês Correia, Dora Barros e Eng.ª Susana Sá, ao Eng.º João Mamede e aos Técnicos Marianela Campos e Gaspar Chaves pela imensa amizade demonstrada e por me facilitarem e explicitarem toda a metodologia de trabalho do laboratório e da ARH do Norte, I. P., além de me transmitirem conhecimentos essenciais, facilitadores de uma melhor aprendizagem. Uma palavra de reconhecimento e estima ao meu orientador e professor, o Dr.º Nuno Formigo, pois sem ele e sem o seu incansável trabalho e extrema dedicação ao longo destes anos, não seria possível o desenvolvimento deste tão útil estágio. Agradeço também a todos os professores que passaram pela minha vida académica ao longo destes anos, nomeadamente ao Dr.º António Guerner Dias pelos conhecimentos transmitidos, assim como, pela possibilidade de ingresso como estagiário na ARH do Norte, I. P. À minha família, nomeadamente, aos meus pais, que me apoiaram sempre nesta fase importante da minha vida e do meu percurso académico. À minha namorada, Patrícia Azevedo, com quem partilhei momentos e histórias do tempo de estágio, agradeço o apoio, compreensão e dedicação atenta. Aos meus amigos mais próximos, porque me apoiam e pela sua amizade que me sabe tão bem experimentar. Aos meus colegas de curso, pela partilha de experiências, conhecimentos e técnicas, uma mais-valia para o enriquecimento indiscutível desta minha vida pessoal e académica. FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias iii Resumo A complexidade intrínseca à gestão dos recursos hídricos requer instrumentos de planeamento que apoiem as decisões. Com efeito, no âmbito nacional, a legislação aplicável à monitorização da qualidade da água é essencialmente constituída pelo Decreto-Lei n.º 236/98, de 1 de agosto. A nível comunitário destaca-se a Diretiva 2000/60/CE, de 23 de outubro de 2000, designada por Diretiva-Quadro da Água (DQA). A ARH Norte I.P., instituição responsável pela coordenação do planeamento de recursos hídricos e pelos sistemas de monitorização da qualidade da água na região Norte de Portugal, conta com o Laboratório de Águas onde se efetuam determinações analíticas físico-químicas e microbiológicas fundamentais na gestão dos recursos hídricos da sua área de jurisdição. O trabalho consistiu na determinação de parâmetros como os cloretos, carência bioquímica de oxigénio (CBO5) por dois métodos distintos, oxidabilidade, carência química de oxigénio (CQO), pH, condutividade, sólidos suspensos totais (SST) e coliformes fecais e totais. A etapa seguinte resumiu-se, essencialmente, à seleção das sub-bacias a analisar. Assim, foram selecionadas as sub-bacias do Lima, Ave, Sabor, Tua e Paiva. Seguidamente, após a escolha das estações em articulação com os tipos de amostragem, foram elaborados mapas relativos a cada sub-bacia e estações de amostragem estudadas, assim como a análise das suas características principais. A fase final da metodologia e o objetivo principal do trabalho consistiu no tratamento e introdução dos dados no programa Statistica®, possibilitando uma análise estatística espácio-temporal emparelhada por sub-bacia através de diagramas “caixa-de-bigodes”, bem como uma análise geral por sub-bacia através de gráficos de análise dos componentes principais e correlações. Em geral, os resultados e conclusões obtidas permitem aferir que as subbacias do Lima, Ave e Tua apresentam parâmetros que merecem alguma atenção na sua monitorização, essencialmente por pressões antropogénicas junto de grandes aglomerados populacionais e industriais. Já as sub-bacias do Sabor e Paiva evidenciam resultados/parâmetros em melhores condições que os anteriores, possivelmente pela menor quantidade/qualidade dos dados obtidos. Palavras-Chave: Diretiva-Quadro da Água (DQA), rede de monitorização, qualidade da água, ARH Norte, I. P., parâmetros, sub-bacias, análise estatística espáciotemporal. FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias iv Abstract The intrinsic complexity of water resources management requires planning tools that support decisions. In fact, at the national level, the legislation applicable to the monitoring of water quality is essentially constituted by Decree-Law n. 236/98 of 1 August. In a Community context, there is the 2000/60/CE Directive of 23 October 2000, known as the Water Framework Directive (WFD). The ARH Norte I.P., responsible institution for coordinating the planning of water resources and systems for monitoring water quality in the northern region of Portugal, relies on the Waters Laboratory to perform physicochemical and microbiological analytical determinations, fundamental in the management of water resources in its area of jurisdiction. The work consisted in determining parameters such as chlorides, biochemical oxygen demand (BOD5) by two different methods, oxidizability, chemical oxygen demand (COD), pH, conductivity, total suspended solids (TSS) and total and fecal coliforms. The next step summed up essentially to the selection of sub-basins to analyze. Therefore, we selected the sub-basins of Lima, Ave, Sabor, Tua and Paiva. Then, after the choice of stations in conjunction with the types of sampling, maps were prepared concerning each sub-basin and sampling stations studied, as well as analysis of their main characteristics. The final phase of the methodology and the main objective of the study consisted in the treatment and entering data into the Statistica®, providing a spatiotemporal statistical analysis matched by sub-basin through diagrams box-andwhisker plots as well as an overview per sub-basin through graphs of principal component analysis and correlations. In general, the results and conclusions obtained allow us to understand the subbasins of Lima, Ave and Tua show parameters which deserve some attention in its monitoring, mainly by anthropogenic pressures from large population and industrial centers. The sub-basins of Sabor and Paiva show results/parameters in better conditions than the previous, possibly because of the smaller quantity/quality of the data obtained. Keywords: Water Framework Directive (WFD), network monitoring, water quality, ARH Norte I. P., parameters, sub-basins, spatiotemporal statistical analysis. FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias v Índice 1. Introdução .............................................................................................................. 1 1.1. Enquadramento legal ...................................................................................... 1 1.2. Qualidade da água ......................................................................................... 4 1.3. ARH do Norte, I. P. ......................................................................................... 6 1.4. Laboratório de Águas ..................................................................................... 8 1.5. Rede de Monitorização ................................................................................. 12 1.6. Parâmetros determinados ............................................................................. 16 2. Metodologia ......................................................................................................... 30 2.1. Trabalho laboratorial ..................................................................................... 30 2.2. Seleção de pontos e características das sub-bacias ..................................... 36 2.3. Tratamento estatístico dos dados ................................................................. 51 3. Apresentação e discussão de resultados ............................................................. 54 3.1. Sub-bacia do Lima ........................................................................................ 55 3.2. Sub-bacia do Ave ......................................................................................... 65 3.3. Sub-bacia do Sabor ...................................................................................... 78 3.4. Sub-bacia do Tua ......................................................................................... 88 3.5. Sub-bacia do Paiva ....................................................................................... 99 4. Conclusão .......................................................................................................... 107 5. Referências bibliográficas .................................................................................. 109 Anexo I – Pontos de amostragem ............................................................................. 113 FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias vi Índice de figuras Fig. 1 – Sala de ensaios físico-químicos gerais .......................................................... 10 Fig. 2 – Autoclave para esterilização de material ........................................................ 10 Fig. 3 – Sala de pesagens .......................................................................................... 11 Fig. 4 – Sala de ensaios físico-químicos com um autoanalisador ............................... 11 Fig. 5 – Sala de receção e conservação de amostras ................................................. 12 Fig. 6 – Determinação de cloretos pelo método argentométrico ................................. 30 Fig. 7 – Estufa a 20 ± 1°C para incubar na obscuridade as amostras durante 5 dias .. 31 Fig. 8 – Aparelho SP100 para a determinação do CBO5 por método potenciométrico 31 Fig. 9 – Precipitado de hidróxido de manganês (II) e acidificação da solução – método de Winkler ................................................................................................................... 32 Fig. 10 – Ebulição durante 10 minutos em meio ácido para a determinação da oxidabilidade ............................................................................................................... 32 Fig. 11 – Titulação da solução com permanganato de potássio até leve coloração rósea para a determinação da oxidabilidade ............................................................... 33 Fig. 12 – Cuvetes com as soluções das amostras de água para a determinação do CQO ........................................................................................................................... 33 Fig. 13 – Aquecimento das cuvetes no reator para a determinação do CQO .............. 34 Fig. 14 – Titulador automático para a determinação do pH ......................................... 34 Fig. 15 – Titulador automático para a determinação da condutividade ........................ 35 Fig. 16 – Filtração, secagem na estufa e arrefecimento no exsicador para posterior pesagem de SST ........................................................................................................ 35 Fig. 17 – Rampa de filtração e membrana colocada sobre o meio de cultura ............. 36 Fig. 18 – Mapa geral de todas as sub-bacias e estações de amostragem analisadas 39 Fig. 19 – Mapa relativo às estações de amostragem analisadas na sub-bacia do Lima ................................................................................................................................... 42 Fig. 20 – Mapa relativo às estações de amostragem analisadas na sub-bacia do Ave 44 Fig. 21 – Mapa relativo às estações de amostragem analisadas na sub-bacia do Sabor ................................................................................................................................... 46 Fig. 22 – Mapa relativo às estações de amostragem analisadas na sub-bacia do Tua 48 Fig. 23 – Mapa relativo às estações de amostragem analisadas na sub-bacia do Paiva ................................................................................................................................... 50 Fig. 24 – Diagrama “caixa-de-bigodes” ....................................................................... 53 Fig. 25 – Legenda dos diagramas de “caixa-de-bigodes” a seguir apresentados ........ 54 Fig. 26 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro CBO5 da sub-bacia do Lima no espaço e no tempo ..................................................................................................... 55 FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias vii Fig. 27 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro condutividade da sub-bacia do Lima no espaço e no tempo ........................................................................................ 56 Fig. 28 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro CQO da sub-bacia do Lima no espaço e no tempo ..................................................................................................... 57 Fig. 29 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro O2 dissolvido da sub-bacia do Lima no espaço e no tempo ........................................................................................ 58 Fig. 30 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro oxidabilidade da sub-bacia do Lima no espaço e no tempo ........................................................................................ 59 Fig. 31 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro pH da sub-bacia do Lima no espaço e no tempo ..................................................................................................... 60 Fig. 32 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro SST da sub-bacia do Lima no espaço e no tempo ..................................................................................................... 61 Fig. 33 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro temperatura da sub-bacia do Lima no espaço e no tempo ........................................................................................ 62 Fig. 34 – Análise de componentes principais relativa à sub-bacia do Lima ................. 63 Fig. 35 – Análise de componentes principais relativa à sub-bacia do Lima ................. 63 Fig. 36 – Tabela de correlações relativa à sub-bacia do Lima ..................................... 64 Fig. 37 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro CBO5 da sub-bacia do Ave no espaço e no tempo ..................................................................................................... 65 Fig. 38 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro condutividade da sub-bacia do Ave no espaço e no tempo ......................................................................................... 66 Fig. 39 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro CQO da sub-bacia do Ave no espaço e no tempo ..................................................................................................... 67 Fig. 40 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro O2 dissolvido da sub-bacia do Ave no espaço e no tempo ......................................................................................... 68 Fig. 41 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro oxidabilidade da sub-bacia do Ave no espaço e no tempo ......................................................................................... 69 Fig. 42 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro pH da sub-bacia do Ave no espaço e no tempo ..................................................................................................... 70 Fig. 43 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro SST da sub-bacia do Ave no espaço e no tempo ..................................................................................................... 71 Fig. 44 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro temperatura da sub-bacia do Ave no espaço e no tempo ................................................................................................ 72 Fig. 45 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro coliformes fecais da sub-bacia do Ave no espaço e no tempo ......................................................................................... 73 Fig. 46 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro coliformes totais da sub-bacia do Ave no espaço e no tempo ......................................................................................... 74 FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias viii Fig. 47 – Análise de componentes principais relativa à sub-bacia do Ave ................... 75 Fig. 48 – Análise de componentes principais relativa à sub-bacia do Ave ................... 75 Fig. 49 - Análise de componentes principais (tratada) relativa à sub-bacia do Ave ..... 76 Fig. 50 – Tabela de correlações relativa à sub-bacia do Ave ...................................... 76 Fig. 51 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro CBO5 da sub-bacia do Sabor no espaço e no tempo ..................................................................................................... 78 Fig. 52 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro condutividade da sub-bacia do Sabor no espaço e no tempo ...................................................................................... 79 Fig. 53 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro CQO da sub-bacia do Sabor no espaço e no tempo ..................................................................................................... 80 Fig. 54 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro O2 dissolvido da sub-bacia do Sabor no espaço e no tempo ...................................................................................... 81 Fig. 55 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro oxidabilidade da sub-bacia do Sabor no espaço e no tempo ...................................................................................... 82 Fig. 56 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro pH da sub-bacia do Sabor no espaço e no tempo ..................................................................................................... 83 Fig. 57 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro SST da sub-bacia do Sabor no espaço e no tempo ..................................................................................................... 84 Fig. 58 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro temperatura da sub-bacia do Sabor no espaço e no tempo ...................................................................................... 85 Fig. 59 – Análise de componentes principais relativa à sub-bacia do Sabor ............... 86 Fig. 60 - Análise de componentes principais relativa à sub-bacia do Sabor ................ 86 Fig. 61 – Tabela de correlações relativa à sub-bacia do Sabor ................................... 87 Fig. 62 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro CBO5 da sub-bacia do Tua no espaço e no tempo ..................................................................................................... 88 Fig. 63 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro condutividade da sub-bacia do Tua no espaço e no tempo ......................................................................................... 89 Fig. 64 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro CQO da sub-bacia do Tua no espaço e no tempo ..................................................................................................... 90 Fig. 65 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro O2 dissolvido da sub-bacia do Tua no espaço e no tempo ......................................................................................... 91 Fig. 66 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro oxidabilidade da sub-bacia do Tua no espaço e no tempo ......................................................................................... 92 Fig. 67 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro pH da sub-bacia do Tua no espaço e no tempo ..................................................................................................... 93 Fig. 68 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro SST da sub-bacia do Tua no espaço e no tempo ..................................................................................................... 94 FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 4 das insuficiências do regime anterior. Por vários anos, de facto, pouco mais se adiantou no desenvolvimento da política da água, para além da adoção das chamadas Directivas-filhas derivadas das antecedentes, como por exemplo, a Diretiva do Tratamento Urbano de Resíduos Líquidos, a Diretiva Nitratos ou a Diretiva das Substâncias Perigosas. A ausência de iniciativas normativas de raíz não significou, contudo, falta de reflexão sobre o estado das coisas, mas antes uma progressiva consciencialização das deficiências da legislação anterior. c) Terceira fase – apesar dos progressos realizados, esta fase também se caraterizou por soluções incompletas e falhas no estabelecimento de um regime jurídico-comunitário de conjunto para a ampla problemática da água. Acresce que a legislação derivada da primeira fase havia, entretanto, perdido atualidade com o decurso do tempo, o que aumentava um panorama de falta de cumprimento da legislação comunitária da água. Tudo se conjugava, portanto, para a imposição da necessidade de uma reforma estrutural de fundo da política comunitária da água. Assim, a DQA surge como um documento de unidade no que diz respeito à política de gestão dos recursos hídricos. Por um lado, pela apreensão da unidade fundamental do ciclo hidrológico e da relação ecológica dos elementos que nele interagem – águas de diversos tipos, ecossistemas terrestres, clima. A Diretiva-Quadro assume a necessidade de os tratar em conjunto e não isoladamente, o que afirma o seu sentido inovador, integrado e reformista, contrastando com a abordagem setorial da anterior legislação. Por outro, a DQA procura também constituir-se como o instrumento jurídico único que define o quadro normativo fundamental harmonioso e coerente, transparente e eficaz capaz de contribuir para um duplo objetivo de uma política comunitária que proteja as águas e que garanta a sua utilização sustentável (Henriques et al., 2000). Com a aprovação da DQA em articulação com a legislação nacional, a monitorização dos ecossistemas aquáticos abandonou a abordagem clássica da água como recurso, passando a encará-la como suporte dos ecossistemas. 1.2. Qualidade da água A água é um recurso indispensável para a humanidade, mas também para os outros organismos e para a manutenção das funções e da integridade dos ecossistemas. É um elemento fundamental para o desenvolvimento sustentável dos países, pelo que a falta de água ou a falta de água com qualidade diminuem a FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 5 qualidade de vida das populações. Devido ao aumento da população humana as necessidades de água têm vindo a aumentar. No entanto, as atividades humanas direta ou indiretamente podem diminuir a qualidade da água, tornando-a imprópria para determinados fins, ou seja, podem diminuir a quantidade de água com qualidade para ser utilizada nalgumas atividades. Como mencionado anteriormente, na União Europeia a legislação regula a gestão das águas superficiais, designadamente as águas interiores, de transição e costeiras, e das águas subterrâneas, de forma a: a) Evitar a continuidade da degradação, proteger e melhorar o estado dos ecossistemas aquáticos e também dos ecossistemas terrestres e zonas húmidas diretamente dependentes dos ecossistemas aquáticos, no que respeita às suas necessidades de água; b) Promover uma utilização sustentável de água, baseada numa proteção a longo prazo dos recursos hídricos disponíveis; c) Obter uma proteção reforçada e uma melhoria do ambiente aquático, nomeadamente através de medidas específicas para a redução gradual e a cessação ou eliminação por fases das descargas, das emissões e perdas de substâncias prioritárias; d) Assegurar a redução gradual da poluição das águas subterrâneas e evitar o agravamento da sua poluição; e) Mitigar os efeitos das inundações e das secas; f) Assegurar o fornecimento em quantidade suficiente de água de origem superficial e subterrânea de boa qualidade, conforme necessário para uma utilização sustentável, equilibrada e equitativa da água; g) Proteger as águas marinhas, incluindo as territoriais; h) Assegurar o cumprimento dos objetivos dos acordos internacionais pertinentes, incluindo os que se destinam à prevenção e eliminação da poluição no ambiente marinho. O conceito de qualidade da água é relativo, já que depende do uso a que se destina ou do objetivo do seu utilizador. Assim, a qualidade da água pode ser definida, para fins específicos, como o conjunto de características físicas, químicas e biológicas adequadas à sua utilização para determinado uso. Para cada uso da água é pois necessário estabelecer as exigências relativas à sua qualidade, isto é, definir parâmetros de qualidade e estabelecer os seus valores-limite. Os limites paramétricos estabelecidos na legislação são principalmente desenvolvidos para a prevenção da ocorrência de surtos sanitários, fornecendo uma informação limitada sobre a proteção do ambiente e da saúde. Os limites paramétricos FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 6 podem definir-se como: a concentração de uma substância ou organismo que não representa um perigo significativo para a saúde de um número significativo de utilizadores; as condições nas quais a exposição a essa substância ou organismo não são prováveis; ou uma combinação de ambos. Assim, são normalmente impostos na legislação dois limites paramétricos, o valor máximo recomendável (VMR) e o valor máximo admissível (VMA). O VMR é o valor de norma de qualidade que não deverá ser excedido e garante a manutenção da saúde do consumidor e a cobertura das suas necessidades alimentares. O VMA é o valor da norma de qualidade que não pode mesmo ser excedido (Abelho, 2010). 1.3. ARH do Norte, I. P. A Lei n.º 58/2005, de 29 de dezembro (Lei da Água), transpondo para direito nacional a Diretiva n.º 2000/60/CE, do Parlamento Europeu e do Conselho, de 23 de outubro e estabelecendo as bases e o quadro institucional para a gestão sustentável das águas criou cinco Administrações de Região Hidrográfica (ARH, I. P.) e determinou as respetivas atribuições e competências a nível da gestão das águas e da respetiva área territorial. Consagrou ainda a região hidrográfica como unidade principal de planeamento e gestão das águas, tendo por base a bacia hidrográfica como estrutura territorial. Por outro lado, o Decreto-Lei nº. 208/2007, de 29 de maio definiu a missão e atribuições das ARH, I. P. Assim, com a sua entrada em vigor, as ARH, I. P., passam a exercer as competências praticadas pelas Comissões de Coordenação e Desenvolvimento Regional (CCDR), criadas pelo Decreto-Lei n.º 134/2007, de 27 de abril, em matéria de recursos hídricos, nomeadamente no que se refere ao exercício das competências de fiscalização e licenciamento. De acordo com o mesmo Decreto-Lei, a ARH do Norte, I. P., é um instituto público periférico integrado na administração indireta do Estado, prosseguindo atribuições do Ministério do Ambiente, do Ordenamento do Território e do Desenvolvimento Regional (MAOTDR), tendo como missão proteger e valorizar as componentes ambientais das águas, bem como proceder à gestão sustentável dos recursos hídricos no âmbito da respetiva circunscrição territorial de atuação. Deste modo, e conforme estipulado no artigo 1.º da Portaria n.º 393/2008, de 5 de junho, a Administração de Região Hidrográfica do Norte, I. P. (ARH do Norte, I. P.) sucede à CCDR-Norte no domínio dos recursos hídricos em todas as posições jurídicas por ela tituladas. A portaria n.º 394/2008, de 5 de junho, no desenvolvimento do Decreto-Lei n.º 208/2007, de 29 de maio, aprova os estatutos da Administração da FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 7 Região Hidrográfica do Norte, I. P., com efeitos a 1 de Julho de 2008 e determina a sua estrutura e organização interna. A ARH do Norte, I. P., assume como visão consagrar a água como elemento focal catalisador da sustentabilidade local e regional. Esta visão integra a proteção dos valores ecológicos da água com usos económicos ajustados, num quadro de atuação que potencie a água como um capital estratégico, passível de favorecer a competitividade nacional e assegurar o desenvolvimento humano. A missão da ARH do Norte, I. P. desenvolve-se num quadro estratégico de regulação ambiental e está focada na proteção das componentes ambientais das águas e na valorização dos recursos hídricos, tal como consagrado na Lei da Água e no Decreto-Lei nº. 208/2007, de 29 de maio. No cumprimento da sua missão, a ARH do Norte, I. P. reconhece que a água representa uma significativa valia económica e social pelo que, face à vulnerabilidade dos ecossistemas aquáticos e terrestres associados, segue um conjunto de princípios de planeamento, de princípios económicos e de princípios ambientais. São atribuições da ARH do Norte, I. P.: a) Elaborar e executar os Planos de Gestão de Bacias Hidrográficas e os Planos Específicos de Gestão das Águas e definir e aplicar os programas de medidas; b) Decidir sobre a emissão e emitir os títulos de utilização dos recursos hídricos e fiscalizar o cumprimento da sua aplicação; c) Realizar a análise das características da respetiva Região Hidrográfica e das incidências das atividades humanas sobre o estado das águas, bem como elaborar a análise económica das utilizações das águas e promover a requalificação dos recursos hídricos e a sistematização fluvial; d) Elaborar os Planos de Ordenamento da Orla Costeira e os Planos de Ordenamento dos Estuários na área da sua jurisdição e elaborar ou colaborar na elaboração dos Planos de Ordenamento de Albufeiras de Águas Públicas; e) Estabelecer na região hidrográfica a rede de monitorização da qualidade da água e elaborar e aplicar o respetivo programa de monitorização de acordo com os procedimentos e a metodologia definidos pela Autoridade Nacional da Água; f) Aplicar o regime económico e financeiro nas bacias hidrográficas na sua área de jurisdição, ficar por estimativa o valor económico da utilização sem título, pronunciar-se sobre os montantes da taxa de recursos hídricos, arrecadar as taxas e aplicar a parte que lhe cabe na gestão das águas das respetivas bacias ou regiões hidrográficas; FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 8 g) Elaborar o registo das zonas protegidas e identificar as zonas de captação destinadas a água para consumo humano; h) Prosseguir as demais atribuições referidas na Lei da Água e respetiva legislação complementar (ARH Norte, 2012). Atualmente, o Decreto-Lei n.º 7/2012, de 17 de janeiro, aprovou a Lei Orgânica do Ministério da Agricultura, do Mar, do Ambiente e do Ordenamento do Território (MAMAOT) e instituiu a Agência Portuguesa do Ambiente, I. P. (APA, I. P.). Assim, de acordo com o Decreto-Lei nº 56/2012, de 12 de março (Lei Orgânica da APA, I. P.), este instituto resulta da fusão da Agência Portuguesa do Ambiente, do Instituto da Água, I. P., das Administrações de Região Hidrográfica, I. P., da Comissão para as Alterações Climáticas, da Comissão de Acompanhamento da Gestão de Resíduos e da Comissão de Planeamento de Emergência do Ambiente. Deste modo, as ARH, I.P. deixarão de ter autonomia e ficarão integradas na APA, I. P. A nova estrutura entrou em funcionamento em abril, contudo só depois de publicados os estatutos é que as ARH serão extintas, sendo que nessa altura deverão ser tomadas decisões quanto ao funcionamento e acreditação dos laboratórios da APA, I.P. 1.4. Laboratório de Águas O Laboratório de Águas da ARH do Norte, I. P. tem o seu enquadramento legal na Portaria 394/2008, de 5 de junho, no desenvolvimento do Decreto-Lei nº. 208/2007 de 29 de maio e insere-se na Divisão de Monitorização e Informação (DMI) do Departamento de Planeamento, Informação e Comunicação (DPIC). Tem atualmente as seguintes atribuições principais:  Atividades de garantia do Sistema de Gestão e atividades técnicas e metrológicas, com vista à manutenção da acreditação dos parâmetros físicoquímicos na área das águas naturais, segundo o referencial normativo NP EN ISO/IEC 17025:2005, nomeadamente: o Revisão de toda a documentação interna, designadamente o Manual de Gestão da Qualidade, procedimentos e impressos, e externa (normas, legislação, manuais, etc.) e respetiva divulgação, arquivo e armazenamento; o Elaboração do programa de auditorias internas e externas e participação direta na qualidade de auditado; o Gestão de trabalho não conforme, não conformidades e oportunidades de melhoria; o Implementação e validação de métodos de ensaios; FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 9 o Realização de ensaios e de todo o controlo interno da qualidade associado; o Validação de resultados e cálculo de incertezas; o Participação nos ensaios interlaboratoriais; o Realização das verificações internas de acordo com critérios definidos; o Gestão do equipamento: calendarizar e assegurar a calibração e manutenção dos equipamentos do Laboratório e avaliar certificados; o Gestão de stocks de reagentes e de material volumétrico. o Atividades diversas com vista à extensão da acreditação anteriormente referida a águas residuais;  Atividades preparatórias com vista à extensão do certificado anteriormente referido a parâmetros microbiológicos e a procedimentos de amostragem;  Preparação dos meios logísticos e coordenação do programa de colheitas de amostras de água na Região Norte, em articulação com as equipas dos SEPNA;  Determinações analíticas da qualidade das águas superficiais e subterrâneas, conforme o programa de monitorização da qualidade da água estabelecido em cada ano;  Monitorização da Zona Vulnerável do aquífero Esposende – Vila do Conde;  Recolha de amostras e caracterização analítica de águas residuais, no âmbito de ações de licenciamento e de fiscalização dos serviços, por solicitação da Policia Judiciária e do Tribunal;  Peritagens em processos de Contra Ordenação pelos Tribunais. De acordo com as suas competências, o Laboratório executa ensaios em amostras de águas naturais e residuais, com vista a dar cumprimento à legislação em vigor nesta matéria, nomeadamente o Decreto-Lei nº 236/98, de 1 de agosto e a Diretiva-Quadro da Água e ainda a solicitações de outros Departamentos da ARH do Norte, I. P. e de entidades externas, no âmbito das suas competências. Para além disto, o Laboratório realiza também outras ações que lhe são inerentes como, por exemplo, colheitas de amostras de águas, desenvolvimento e implementação de novas técnicas analíticas, participação em ações de formação (estágios, cursos, etc.) e participação em ensaios interlaboratoriais. A área total do Laboratório é de 150 m2 e inclui duas salas para ensaios físicoquímicos gerais (fig. 1) e lavagem e esterilização de material (fig. 2), uma sala de pesagens (fig. 3), uma sala para ensaios biológicos e microbiológicos, uma sala para ensaios físico-químicos com um autoanalisador (fig. 4), uma sala de receção e conservação de amostras (fig. 5) e um compartimento para armazenamento de FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 10 reagentes e materiais diversos. Neste contexto executa ensaios em duas áreas fundamentais: Química e Físico-Química, no Sector de Ensaios Físico-Químicos e Biologia, que inclui a Bacteriologia, no Sector de Ensaios de Microbiologia e Biologia (ARH Norte, 2012). Fig. 1 – Sala de ensaios físico-químicos gerais Fig. 2 – Autoclave para esterilização de material FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 11 Fig. 3 – Sala de pesagens Fig. 4 – Sala de ensaios físico-químicos com um autoanalisador FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 12 Fig. 5 – Sala de receção e conservação de amostras Relativamente aos parâmetros determinados no Laboratório de Águas em termos de análises físico-químicas e microbiológicas estes são divididos à partida por parâmetros acreditados e parâmetros não acreditados. O Laboratório obteve, em julho de 2006 a acreditação segundo a Norma de Referência NP EN ISO/IEC 17025, tendo-lhe sido atribuído o Certificado de Acreditação Nº LO376. O processo de acreditação do laboratório foi antecedido por obras profundas das instalações do mesmo e teve início em 2002, tendo sido suportado financeiramente por verbas comunitárias (ARH Norte, 2012). 1.5. Rede de Monitorização A implementação de uma rede de qualidade da água tem como objetivo principal constituir um sistema de monitorização que permita reunir o conjunto de elementos necessários para uma avaliação da qualidade dos recursos hídricos nacionais. De um modo geral, podem enunciar-se os seguintes objetivos para a rede de qualidade:  Classificação do meio hídrico em função dos usos;  Avaliação do estado de qualidade das águas doces superficiais;  Verificação do cumprimento do normativo nacional e comunitário; FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 13  Caraterização da qualidade da água nos rios transfronteiriços para verificação de acordos e convénios internacionais;  Controlo de qualidade das origens de água para abastecimento público;  Controlo das fontes de poluição pontuais e difusas mais significativas;  Avaliação da eficácia dos programas de redução da poluição;  Identificação de episódios de poluição;  Avaliação da carga poluente total descarregada;  Informação de base para o estabelecimento de modelos de qualidade. Para a implementação de uma rede de qualidade é necessário reunir a informação de base disponível, nomeadamente as fontes de poluição, a ocupação do solo, a pressão demográfica, os usos atuais e potenciais, a definição das zonas sensíveis, a classificação dos troços piscícolas e o estado da qualidade da água dos rios e albufeiras. Também a sistematização das várias estações de qualidade já existentes nas várias redes ou estudos deve ser contemplada e analisada (INAG, 2000). Assim, a monitorização a desenvolver segundo a Diretiva-Quadro da Água tem essencialmente duas finalidades: a avaliação do estado das águas (classificação e apresentação dos resultados) – monitorização de vigilância – e o diagnóstico de problemas (desenvolvimento de soluções e acompanhamento da evolução resultante dos programas de medidas aplicados) – monitorização operacional. Refira-se ainda que, em certos casos, pode ser necessário estabelecer uma monitorização de investigação. Os programas de monitorização das águas de superfície deverão ser estabelecidos por forma a permitirem a classificação do estado ecológico, ou quando aplicável do potencial ecológico, bem como do estado químico. Com base na análise das regiões de bacia hidrográfica e avaliação de impactes das atividades humanas sobre os meios hídricos cada Estado-membro deverá estabelecer os seus programas de monitorização. Para todos os programas de monitorização as frequências de amostragem estabelecidas devem permitir a obtenção de resultados com um nível aceitável de confiança e precisão. Assim, a monitorização deve ser programada com o objetivo de fornecer os dados necessários para a análise de fatores como a variabilidade dos parâmetros em condições naturais ou alteradas e a variabilidade sazonal dos mesmos. Pretende-se ainda garantir que os resultados da monitorização reflitam as alterações provocadas pela atividade humana (PNA, 1994). FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 20 fornecido pelo dicromato de potássio necessário para a oxidação das substâncias orgânicas (proteínas, glícidos, lípidos, etc.) presentes nas águas residuais. Dadas as condições de operação (temperatura), o poder oxidante do reagente (K2Cr2O7) e o emprego de um catalisador (Ag2SO4), os resultados são mais elevados que os obtidos com o permanganato de potássio. Contudo, em geral, os compostos nitrogenados assim como alguns núcleos aromáticos e algumas cadeias alifáticas podem escarparse à oxidação. As diferenças dos resultados obtidos pelo CQO e o CBO5 constituem uma indicação da importância das matérias contaminantes pouco ou nada biodegradáveis. A presença de iões cloreto de forte concentração pode conduzir a uma sobreavaliação do CQO. É importante eliminar esta interferência por adição de sulfato de mercúrio que conduz à formação de cloreto de mercúrio (II), solúvel e pouco oxidável. Outros compostos redutores oxidam-se com dicromato de potássio (Fe2+, S2-, etc.) e conduzem a valores de CQO por excesso. É preferível considerar o CQO como um indicador do teor de matéria orgânica oxidável e tentar limitar na medida do possível as interferências relacionadas com os compostos minerais. Isto acontece quando se deseja comparar os valores de CQO e CBO para determinar a amplitude de uma água à biodegradação. O teste de CQO é muito mais útil do que o teste de CBO para estimar as necessidades de oxigénio de certos efluentes industriais. É valioso para resíduos onde o teste de CBO não é aplicável, devido à presença de substâncias tóxicas, baixa taxa de oxidação ou outros fatores semelhantes. Com base nas comparações acima pode ser sugerido que os testes de CBO sejam aplicados para monitorização de longo prazo da água natural e os testes de CQO sejam aplicados para a análise rápida de amostras fortemente contaminadas, por exemplo efluentes industriais (Rodier et al., 2011). Para as águas superficiais destinadas à produção de água bruta para consumo humano, a legislação atual fixa um valor de referência de 30 mg/L de O2. O tratamento a aplicar é do tipo físico-químico, com descontaminação microbiana e refinamento (A3). Em termos de métodos analíticos de referência este Decreto-Lei estabelece o valor de 15 mg/L como limite de deteção. Oxigénio dissolvido O oxigénio, sempre presente na água, não é um elemento constitutivo. A sua solubilidade depende da temperatura, da pressão parcial da atmosfera e da salinidade. O oxigénio dissolvido conserva as suas propriedades oxidantes por uma reação puramente química ao oxidar compostos minerais (Fe2+, NH4+, NO2-) ou orgânicos, por FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 21 fenómenos bioquímicos (consumo do oxigénio por parte dos microrganismos para garantir a degradação dos constituintes da água), ou mesmo por reações eletroquímicas. O teor de oxigénio na água depende da origem da água: as águas superficiais podem conter quantidades relativamente importantes próximas da saturação. Pelo contrário, as águas profundas só contêm alguns miligramas por litro. A concentração de oxigénio dissolvido pode expressar-se pelo índice de saturação (em percentagem) relatando o valor medido à temperatura da água na concentração teórica de oxigénio dissolvido na água saturada no ar húmido à mesma temperatura e à mesma pressão. Teores inferiores a 80% da saturação podem implicar uma alteração organolética da água. A água saturada de ar, a 20ºC e sob pressão normal, contém 9,1 mg/L de oxigénio. As variações do teor de oxigénio são tão importantes como o valor do índice absoluto. Estas podem dever-se à presença de plantas e fenómenos de fotossíntese, matérias orgânicas oxidáveis, organismos e microrganismos aeróbios, assim como à alteração de trocas atmosféricas na interface (presença de gorduras, hidrocarbonetos, detergentes, etc.). Nos meios com escassa relação de renovação (lagos, retenções de barragens, baías, etc.), o teor de oxigénio dissolvido tende a diminuir com a profundidade e podem-se desenrolar fenómenos anaeróbios no fundo. Quando se aumenta a temperatura, o teor de oxigénio diminui devido à solubilidade mais baixa e também devido ao maior consumo por parte dos seres vivos e das bactérias que se multiplicam. Assim, pode favorecer-se a redução dos nitratos a nitritos e dos sulfatos a sulfuretos. Estas modificações podem implicar sabores e odores desagradáveis. Além disso, se o teor é inferior a 5 mg/L, dificilmente se formará a camada protetora nas canalizações metálicas e o anidrido carbónico livre de uma água não agressiva poderia causar a corrosão. Do ponto de vista industrial, a água das caldeiras de alta pressão não deve conter mais de 0,3 mg/L. A OMS recomenda que os níveis de oxigénio dissolvido se mantenham o mais próximo possível da saturação. Não propõe nenhum valor de referência com base em critérios de saúde. Por respeito à vida biológica em água doce, a legislação europeia exige níveis guia e valores obrigatórios recomendados segundo a classificação piscícola dos cursos de água. Em águas residuais, o oxigénio dissolvido é o fator que determina se as alterações biológicas são provocadas por organismos aeróbios ou anaeróbios. Assim, as medições de oxigénio dissolvido são vitais para a manutenção de condições FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 22 aeróbias em águas naturais que recebem matéria poluente e que em processo de tratamento aeróbio se destinam a purificar águas residuais domésticas e industriais. O teor de oxigénio dissolvido nos cursos de água é particularmente afetado pela quantidade de matéria orgânica presente. No entanto, para além da biodegradação da matéria orgânica, outros fenómenos influenciam o balanço de oxigénio, nomeadamente o re-arejamento, a oxidação de substâncias inorgânicas redutoras e a atividade respiratória ou fotossintética das espécies vivas presentes. Uma baixa concentração de oxigénio dissolvido na água provoca a decomposição anaeróbia da matéria orgânica com a libertação de gases, em especial de H2S, CO2 e CH4. Do ponto de vista do abastecimento público um elevado teor em oxigénio dissolvido significa, no que respeita a compostos orgânicos biodegradáveis, uma quantidade satisfatória. Além disso, evita a redução química e a subsequente lixiviação do ferro e do manganês, principalmente a partir dos sedimentos. Estes metais provocam gastos adicionais no tratamento e podem afetar o bem-estar dos consumidores. Por outro lado, o oxigénio dissolvido é necessário para a oxidação bioquímica da amónia, o que se traduz numa redução do consumo de cloro no processo de desinfeção. No entanto, a água na rede de distribuição deve conter pouco oxigénio dissolvido para minimizar os problemas de corrosão. Relativamente à vida aquática, pode dizer-se que é difícil estabelecer normas rígidas e universais já que as exigências dos peixes em matéria de oxigénio dependem da espécie considerada, da sua idade, atividade e estado nutricional, da temperatura, de concentração de outras substâncias em solução e outros fatores. Para um mesmo valor absoluto da concentração em oxigénio dissolvido, a percentagem de saturação diminuiu com a temperatura, enquanto a resistência fisiológica do peixe aumenta. Além disso, o fenómeno da fotossíntese pode provocar sobressaturação em oxigénio dissolvido, a qual, aliás, não representa dentro de certos limites, nenhum efeito nocivo sobre os organismos aquáticos. Pelo contrário, os teores baixos representam efeitos nefastos que podem traduzir-se em migrações, adaptações ou mortalidades em massa. O efeito letal das baixas concentrações em oxigénio dissolvido pode ser reforçado pela presença de substâncias tóxicas, como a amónia, cianetos, metais pesados, etc. Como limite desejável para garantir a preservação da população piscícola foi adotada a recomendação europeia para os ciprinídeos e salmonídeos. A concentração de oxigénio dissolvido também não constitui uma caraterística muito importante nas águas destinadas a recreio com contato direto. Mesmo assim, encontra-se na literatura referências abundantes relativamente a valores mínimos FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 23 desejáveis, o que é compreensível dados os efeitos intermediários nocivos (anaerobiose) que um abaixamento de concentração pode provocar (Rodier et al., 2011). Para as águas superficiais destinas à produção de água para consumo humano, a legislação atual (DL 236/98) indica limites de qualidade a respeitar para as águas segundo a sua qualidade e tratamento a aplicar (grupo A1 a A3). Para um tratamento mais avançado com uma etapa de refinamento incluído (A3) o valor de referência vai até 30% saturação de O2 e pode elevar-se até um máximo 70% saturação de O2 se for aplicado um tratamento físico simples seguido de uma desinfeção (grupo A1). Em termos de métodos analíticos de referência este DecretoLei estabelece o valor de 5% saturação de O2 como limite de deteção. pH O pH da água representa a sua acidez ou a sua alcalinidade. Com um pH 7 diz-se que a água é neutra, com um pH inferior a 7 diz-se que é ácida e com um pH superior a 7 que é básica. Dado o poder tampão da água e exceto no caso de descargas industriais, é raro que o pH seja uma contra-indicação para a potabilidade. É, portanto, um dos parâmetros mais importantes da qualidade da água e deve ser cuidadosamente monitorizado durante todas as operações de tratamento. O pH das águas naturais está relacionado com a natureza dos solos atravessados e varia em geral entre 7,2 e 7,6. Por outro lado, é entre estes dois valores que se situa em geral o pH das águas distribuídas às comunidades. Geralmente as águas muito calcárias têm um pH elevado e as provenientes de solos pobres em calcário ou sílicas têm um pH próximo de 7 e às vezes um pouco inferior (à volta de 6). É também o caso das zonas superiores de alguns fluxos de corrente quando não se desenvolveu uma mineralização suficiente. Na prática, as águas que têm um pH inferior a 6 ou superior a 8 são raras. Um pH superior a 8,5 só se encontra geralmente nas águas paradas (pântanos, lagoas, barragens), onde a reação iónica é influenciada pela fotossíntese da vegetação e pela natureza química dos fundos para compensar o balanço de carbono. O pH é um elemento importante para definir o caráter agressivo ou incrustante de uma água. Envolvidos nestes fenómenos complexos encontram-se outros parâmetros como a dureza, o dióxido de carbono, a alcalinidade e a temperatura. Um pH inferior a 7 pode conduzir, por exemplo, à corrosão dos metais das canalizações. Um pH elevado pode conduzir a depósitos incrustantes nos circuitos de distribuição. Também acima de pH 8 ocorre uma diminuição progressiva da eficácia da descontaminação microbiana pelo cloro. Por outro lado, a cloração diminui o pH. FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 24 Para a água destinada ao consumo humano, a OMS não fixa um valor determinado, mas salienta que um pH baixo pode representar problemas de corrosão e um pH elevado implicar problemas de gasto e maior consumo de sabão. Recomenda um pH inferior a 8 para uma boa desinfeção com cloro. As diretivas europeias exigem que a água não seja agressiva e indicam como valor-guia um pH entre 6,5 e 9,5 e lembram que os valores do pH não se aplicam à água engarrafada. O pH desempenha um papel importante nos tratamentos de floculação e coagulação. A correção das tendências agressivas da água efetua-se por ventilação, por adição de carbonato de cálcio ou por filtração. O valor de pH compatível com a vida dos peixes encontra-se entre 5 e 9. Contudo, para a maioria das espécies aquáticas, a zona de pH favorável situa-se entre 6 e 7,2. Para além dos problemas de contaminação química, as águas muito alcalinas podem apresentar populações ricas e diversificadas. Em águas naturais, o pH depende da sua origem, da natureza geológica do leito e da bacia. No que se refere a águas destinadas ao abastecimento público, o pH afeta o gosto, a eficiência dos processos de tratamento (coagulação e desinfeção) e o estado das canalizações (corrosão). A gama de pH aconselhável para a proteção da vida aquática é difícil de estabelecer já que depende de muitos fatores. Também em relação às águas de irrigação, ao valor ótimo de pH depende do tipo de cultura e das propriedades físico-químicas do solo. Os valores adotados devem entender-se, portanto, como aplicáveis na generalidade dos casos, podendo ser ajustados conforme as situações concretas (Rodier et al., 2011). Para as águas superficiais destinas à produção de água para consumo humano, a legislação atual (DL 236/98) indica limites de qualidade a respeitar para as águas segundo a sua qualidade e tratamento a aplicar (grupo A1 a A3). Para um tratamento físico simples seguido de uma desinfeção (grupo A1), os valores da escala de referência situam-se entre 6,5-8,5 e podem elevar-se até um máximo de 5,5-9,5 se o tratamento aplicado for ainda mais avançado e incluir uma etapa de refinamento (A3). Em termos de métodos analíticos de referência este Decreto-Lei não estabelece nenhum valor como limite de deteção. Temperatura A temperatura de uma água potável deveria ser inferior no verão e superior no inverno à temperatura do ar. Para que água potável seja refrescante a sua temperatura deve situar-se entre os 8 e 15ºC. Entre 20 e 25ºC apaga mal a sede. A título orientativo, as antigas diretivas europeias fixavam em 12ºC o valor-guia da temperatura da água destinada ao consumo humano e em 25ºC a temperatura que FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 25 não deveria ser ultrapassada. A OMS não recomenda nenhum valor específico. Na prática, a temperatura da água não tem influência direta sobre a saúde humana. Contudo, uma elevada temperatura (superior a 20ºC) favorece o desenvolvimento de microrganismos nas canalizações, ao mesmo tempo que pode intensificar os odores e sabores. Pelo contrário, uma temperatura inferior a 10ºC atrasa as reações químicas nos diversos tratamentos das águas. As águas subterrâneas cuja temperatura durante as estações é de 12 a 15ºC, são obviamente menos sensíveis às variações de temperatura que as águas superficiais cuja temperatura varia de 2 a 30ºC. Têm a vantagem de chegar à rede de distribuição a uma temperatura mais baixa, mas podem sobreaquecer mais tarde. No que se refere às descargas de águas quentes, a subida da temperatura é acompanhada de uma modificação da densidade que diminui quando a temperatura aumenta, uma redução da viscosidade, um aumento da evaporação e uma diminuição da solubilidade dos gases (oxigénio). Alguns destes efeitos podem ter uma ação benéfica. Assim, por exemplo, o aumento da temperatura favorece a auto-depuração e aumenta a velocidade de sedimentação o que pode ser interessante nas estações de tratamento. As descargas de águas quentes parecem favorecer o desenvolvimento de espécies microbianas patogénicas oportunistas em biofilmes que aderem sobre a parede interna das canalizações e que são responsáveis por numerosos episódios de contaminação das redes e consequentes epidemias. A poluição térmica está sobretudo associada à disseminação da água nas centrais termoelétricas e nucleares. Outras águas de arrefecimento, utilizadas num grande número de processos industriais, contribuem também para esta forma de poluição. As descargas térmicas afetam o ecossistema aquático, pois os animais e plantas têm a sua zona de preferência térmica e quaisquer alterações que se verifiquem interferem com o número de organismos e as espécies presentes. Aliás, do ponto de vista fisiológico, a temperatura é extremamente importante pois controla os ciclos reprodutores, os processos de digestão e as velocidades de respiração. A aclimatação a temperaturas mais elevadas é possível, sobretudo com os peixes, mas as variações rápidas podem provocar um “choque térmico” e causar a morte. Relativamente a outras características da temperatura da água pode referir-se o seguinte: o A oscilação da temperatura causa dificuldades no funcionamento das estações de tratamento, nomeadamente na dosagem de coagulante e desinfetante; o Para recreio, particularmente banho ou natação, as temperaturas confortáveis oscilam entre 20 e 30º, dependendo dos indivíduos e das condições climáticas exteriores; FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 26 o As sementes e plantas são sensíveis à temperatura das águas de irrigação, havendo limites máximos e mínimos que não devem ser ultrapassados. No que diz respeito aos critérios adotados, importa ainda esclarecer que na literatura consultada não se encontrou qualquer valor como limite permissível para a temperatura quando a água é utilizada para irrigação e do mesmo modo não se encontraram referências a limites máximos permissíveis quando a água é utilizada para recreio com contato direto, sendo adotados apenas limites desejáveis (Rodier et al., 2011). Para as águas superficiais destinas à produção de água para consumo humano, a legislação atual (DL 236/98) indica limites de qualidade a respeitar para as águas segundo a sua qualidade e tratamento a aplicar (grupo A1 a A3). Para todos estes tipos de tratamento os valores de referência para a temperatura situam-se entre 22 e 25ºC. Em termos de métodos analíticos de referência este Decreto-Lei não estabelece nenhum valor como limite de deteção. Condutividade A medida da condutividade permite avaliar de forma rápida e aproximada a mineralização global da água e seguir a sua evolução. Em geral, a condutividade aumenta de forma progressiva da superfície para o fundo nos cursos de água. A condutividade de uma água superficial é função da quantidade de sais minerais, eletrólitos fortes e fracos, dissolvidos normalmente em pequenas quantidades. Os sais dissolvidos são principalmente carbonatos, bicarbonatos, cloretos, sulfatos, fosfatos e, possivelmente, nitratos de cálcio, magnésio, sódio, potássio, com vestígios de ferro, manganésio e outras substâncias. O teor da concentração salina pode elevar-se por infiltração de águas marítimas ou por efluentes químicos de várias origens. As divergências são mais importantes quanto mais fraca for a mineralização inicial, em particular nas zonas com substrato ácido ou com subsolo silicioso. No caso da monitorização da distribuição de água potável o interesse deste método não reside numa única medida, mas sim numa série de determinações ou registos sem interrupção que permitam detetar as variações de composição que poderão indicar a chegada de água suscetível de estar contaminada. Nas águas superficiais e nas descargas de águas residuais podem-se produzir com rapidez durante o dia modificações importantes na condutividade, podendo-se admitir que a situação é particularmente anormal para além de 2000 µS/cm. As diretivas europeias relativas à qualidade das águas destinadas ao consumo humano indicam para a condutividade um valor-guia de 2500 µS/cm a 20ºC. No estudo de águas utilizadas para irrigação e produção de peixes, a salinidade é muitas FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 27 vezes expressa como condutividade elétrica específica, visto que esta constitui um método rápido para avaliar a concentração iónica da água. No entanto, deve ter-se em conta que mesmo nos casos em que a composição química da água é representada quase exclusivamente por sais minerais, isto é, eletrólitos fortes, a correlação entre esta e a condutividade elétrica específica, para várias águas, pode variar consideravelmente. Assim, o valor da condutividade deve ser entendido, simplesmente, como um índice aproximado do total de substâncias dissolvidas nos cursos de água. A alteração da mineralização, quer no que respeita à concentração total, quer à de sais individualizados de uma água vai provocar uma variação da pressão osmótica exercida sobre os organismos vivos do curso de água. Este facto pode conduzir à eliminação de algumas espécies. Para além deste efeito, elevadas concentrações de muitos tipos de poluentes exercem uma ação corrosiva ou tóxica. Uma condutividade da água superior a 1500 µS/cm pode-se considerar como uma água dificilmente utilizada em zonas de irrigação. Para utilizações industriais, a interpretação dos resultados deve ser feita em função de uma análise completa da água. É necessário ter presente, para o controlo das descargas industriais, que a condutividade só reflete uma mineralização global e não permite identificar os elementos químicos em questão (Rodier et al., 2011). A legislação portuguesa através do DL 236/98 integra este parâmetro nas referências de qualidade das águas doces superficiais destinadas à produção de água para consumo humano com um valor de 1000 µS/cm a 20ºC e não estabelece nenhum valor como limite de deteção Sólidos Suspensos Totais (SST) O teor e a composição mineral e orgânica das matérias em suspensão nas águas são muito variáveis dependendo dos cursos de água (areias, lodos, partículas orgânicas, plâncton, etc.). São função da natureza dos solos atravessados, da estação, da pluviosidade, das descargas, etc. Distinguem-se em matérias decantáveis que se separam da água por gravidade e das matérias coloidais, separáveis por coagulação. Em geral, as matérias em suspensão produzem-se na composição da água pelos seus efeitos de troca de iões ou adsorção, tanto sobre os elementos químicos como sobre os microrganismos. Em particular, as argilas e as partículas orgânicas ao terem uma ampla superfície de absorção constituem um suporte ideal para os iões, para as diferentes moléculas e para os agentes biológicos. Portanto, podem constituir um vetor para a penetração destes produtos no organismo. De facto, todos os cursos de água contêm matérias em suspensão em teores de alguns miligramas por litro e não apresentam grandes problemas. Excetuando os FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 28 períodos de inundação, o teor de matérias em suspensão é quase sempre inferior a 25 mg/L. Do ponto de vista piscícola, nos cursos de água normalmente localizados em zonas de grandes aglomerados populacionais pode-se considerar que a partir de 75 mg/L a situação é particularmente anormal. Para as populações de salmonídeos, geralmente admite-se que um teor superior a 10 mg/L é pouco favorável. Teores mais elevados podem impedir a penetração da luz, diminuir o oxigénio dissolvido, comprometer o desenvolvimento dos ovos, reduzir a existência de alimentação disponível e limitar o desenvolvimento ictiológico, criando desequilíbrios entre as diferentes espécies. A asfixia dos peixes, por tamponamento das brânquias, é muitas vezes a consequência de um elevado teor de matérias em suspensão, particularmente no momento de descarga periódica das barragens. No que respeita a águas de irrigação, os sólidos suspensos em concentração elevada podem formar à superfície dos terrenos uma crosta impeditiva do rearejamento do solo e da infiltração da água. Além disso, prejudicam os sistemas mecânicos de irrigação. Não se encontram, porém, na literatura limites para esta utilização. Os sólidos suspensos interferem com a utilização da água para recreio com contato direto, podendo torná-la imprópria para banho e natação (Rodier et al., 2011). Para as águas superficiais destinas à produção de água para consumo humano, a legislação atual (DL 236/98) indica limites de qualidade a respeitar para as águas segundo a sua qualidade e tratamento a aplicar. Apenas para um tratamento físico simples seguido de uma desinfeção (grupo A1) é indicado 25 mg/L de SST como valor de referência. Em termos de métodos analíticos de referência este Decreto-Lei não estabelece nenhum valor como limite de deteção. Coliformes (totais e fecais) Denominam-se de bactérias do grupo coliforme os bacilos gram-negativos, em forma de bastonetes, aeróbios ou anaeróbios facultativos que fermentam a lactose a 35-37ºC, produzindo ácido, gás e aldeídos num prazo de 24-48 horas. São também oxidase-negativos e não formam esporos. As bactérias coliformes são um grupo relativamente não prejudicial de microrganismos que vivem em grande número nos intestinos dos seres humanos e animais de sangue quente e frio. Elas auxiliam na digestão dos alimentos. Um subgrupo específico dessas bactérias são os coliformes fecais, dos quais o mais comum é a Escherichia coli. Esses organismos diferenciam-se no grupo de coliformes pela capacidade de crescer em temperaturas elevadas, para além de estarem associados apenas com o material fecal de animais de sangue quente. FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 29 A presença de coliformes indica que a água foi contaminada com material fecal do ser humano ou de outros animais. No momento em que isso ocorreu, a água pode ter sido contaminada por organismos patogénicos causadores de doenças que também podem existir no material fecal. Algumas doenças patogénicas causadas pela água incluem febre tifóide, gastroenterite viral e bacteriana e hepatite A. A presença de contaminação fecal é um indicador de que existe um possível risco para a saúde dos indivíduos expostos a essa água. Os coliformes podem ocorrer em águas como resultado do fluxo excessivo de esgoto doméstico ou fontes não identificáveis de detritos animais e humanos. A razão da escolha deste grupo de bactérias como indicador da qualidade das águas prende-se também pela facilidade de deteção e quantificação por técnicas simples e economicamente viáveis em qualquer tipo de água, por possuírem um elevado tempo de vida na água, por serem pouco exigentes em termos nutricionais e por serem mais resistentes à ação de agentes desinfetantes. Importa também conhecer a densidade de bactérias, tendo em vista que um aumento considerável da população bacteriana pode comprometer a deteção de organismos coliformes. Embora a maioria destas bactérias não seja patogénica, pode representar riscos para a saúde, como também, deteriorar a qualidade da água, provocando odores e sabores desagradáveis (Abelho, 2010). Para as águas superficiais destinadas à produção de água para consumo humano, a legislação atual (DL 236/98) indica limites de qualidade a respeitar para as águas segundo a sua qualidade e tratamento a aplicar (grupo A1 a A3). Em relação aos Coliformes totais, para um tratamento físico simples seguido de uma desinfeção (grupo A1), o valor de referência é de 50 UFC/100 ml e pode elevar-se até um máximo de 50000 UFC/100 ml se o tratamento aplicado for ainda mais avançado e incluir uma etapa de refinamento (A3). Em termos de métodos analíticos de referência este Decreto-Lei estabelece o valor de 5 UFC/100 ml para águas da classe A1 e 500 UFC/100 ml para águas das classes A2 e A3 como limites de deteção. No que diz respeito aos Coliformes fecais, para um tratamento físico simples seguido de uma desinfeção (grupo A1), o valor de referência é de 20 UFC/100 ml e pode elevar-se até um máximo de 20000 UFC/100 ml se o tratamento aplicado for ainda mais avançado e incluir uma etapa de refinamento (A3). Em termos de métodos analíticos de referência este Decreto-Lei estabelece o valor de 2 UFC/100 ml para águas da classe A1 e 200 UFC/100 ml para águas das classes A2 e A3 como limites de deteção. FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 36 Fig. 17 – Rampa de filtração e membrana colocada sobre o meio de cultura 2.2. Seleção de pontos e características das sub-bacias A etapa seguinte na metodologia de trabalho resumiu-se essencialmente à seleção das sub-bacias hidrográficas da região norte a analisar. Assim, foram selecionadas as sub-bacias do Lima, Ave e Douro, sendo que este último foi dividido nas sub-bacias do Sabor, Tua e Paiva. Estas sub-bacias foram selecionadas devido às suas caraterísticas, mas fundamentalmente pela grande uniformidade e harmonia existente nos dados, a fim de facilitar um melhor tratamento dos mesmos. Após a recolha, os dados foram tratados individualmente para uma melhor deteção de possíveis erros e lacunas existentes, alcançando assim uma das premissas principais do tratamento estatístico que é a qualidade dos dados, pois está diretamente relacionada com a qualidade dos resultados posteriormente obtidos. Seguidamente, após a seleção destas sub-bacias foram escolhidos os respetivos pontos de amostragem pertencentes a cada uma delas e com o auxílio do Microsoft Office Excel® os dados foram divididos em folhas por tipo de amostragem dentro de cada sub-bacia. O critério de escolha utilizado foi a existência de, pelo menos, um tipo de amostragem comum entre estações. Na sub-bacia do Lima os dados foram divididos em estações com tipos de amostragem referentes a:  Captação – Bertiandos (03F/03), S. João (03F/04) e Fonte Velha (03G/06);  Piscícola/DQA – Pontilhão de Celeirós (02G/01), Ponte Velha (02G/03), Ribeiro de Baixo (02H/51), Foz do Labruja (03F/05), Foz do Trovela (03F/07), Foz do Estorãos (03F/08) e Foz do Vade (03G/08). Na sub-bacia do Ave foram analisados os seguintes tipos de amostragem e respetivas estações: FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 37  Captação – Vieira do Minho (04I/50), Taipas (05G/06), Vizela-Santo Adrião (05H/02), Ferro (05H/03) e Golães (05H/04);  Impacte – Ponte Trofa (05F/03), Ponte Nova-Aves (05F/04), Santo Tirso (05G/07), Riba D’Ave (05G/08), Ponte EN204/Avidos (05G/09), Ponte Este/Arnoso (05F/07), Restaurante Azenha (05F/06), Ponte Brandão (05G/01) e Garfe (04H/01). Na sub-bacia do Sabor foram analisados os seguintes tipos de amostragem e respetivas estações:  Captação – Ponte Rio Maçãs (04R/03) e Oleirinhos (02Q/01);  DQA/CADC – Sabor-Sab1 (02Q/50). Na sub-bacia do Tua os dados foram divididos em estações com tipos de amostragem referentes a:  Captação – Ponte Vale de Telhas (04N/01), Quinta da Maravilha (04N/06), Frechas (05N/03) e Eixes (04N/05);  DQA/CADC – Ponte Couço (02P/02) e Ponte Stª. Rufina (02O/01). Na sub-bacia do Paiva foram analisados os seguintes tipos de amostragem e respetivas estações:  Captação/DQA – Castro Daire-Praia Fluvial (08J/01), Vidoeiro-Ermida (08J/52), Azenha (08K/01), Delobra (08J/02) e Ponte da Bateira (07H/04);  Piscícola – Castelo/Fornos (07H/05) e Fragas da Torre (08H/02). Foi ainda incluída uma folha denominada “Parâmetros Comuns” que corresponde à junção das estações existentes nas folhas anteriores por tipo de amostragem e uma conjugação do nome do curso de água abreviado e da data correspondente. Esta simplificação teve como principal objetivo a análise espacial dos dados para uma melhor interpretação e estudo dos mesmos. Na sub-bacia do Lima para as abreviaturas das estações de amostragem foi considerado o rio Lima (Li1, Li2 e Li3), o rio Vêz (Vêz), o rio Ázere (Áze), o rio Castro Laboreiro (CLa), o rio Labruja (Lab), o rio Trovela (Tro), o rio Estorãos (Est) e o rio Vade (Vad). Na sub-bacia do Ave para as abreviaturas das estações de amostragem foi considerada a ribeira de Cantelães (Cant), o rio Ave (Av1, Av2, Av3, Av4, Av5 e Av6), o rio Vizela (Viz1 e Viz2), o rio Ferro (Fe), o rio Pele (Pel1 e Pel2), o rio Este (Est) e o rio Selho (Sel). Na sub-bacia do Sabor para as abreviaturas das estações de amostragem foi considerado o rio Maçãs (Maç) e o rio Sabor (Sab1 e Sab2). FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 38 Na sub-bacia do Tua para as abreviaturas das estações de amostragem foi considerado o rio Rabaçal (Rab1, Rab2 e Rab3), o rio Tuela (Tue1 e Tue2) e o rio Tua (Tua). Na sub-bacia do Paiva para as abreviaturas das estações de amostragem foi considerado o rio Paiva (Pai1, Pai2, Pai3, Pai4 e Pai5), a ribeira da Carvalhosa (Carv) e o rio Paivô (Pvô). Em resumo, aos códigos das estações de amostragem definidos pelo INAG, I. P. e respetivos cursos de água foram atribuídos novos códigos para facilitar a perceção e a compreensão dos dados referentes a cada sub-bacia encontrando-se esta tabela esquemática no Anexo I deste relatório. É ainda de salientar que, em geral, o tempo de monitorização estudado foi de janeiro de 2011 a abril de 2012 (dezasseis meses). Assim, foi possível a elaboração de mapas relativos a cada sub-bacia e um mapa geral de todas as sub-bacias (fig. 18) e estações de amostragem estudadas, recorrendo ao programa de informação geográfica ArcView®, bem como o estudo e análise das suas características principais a seguir apresentadas. FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 39 Fig. 18 – Mapa geral de todas as sub-bacias e estações de amostragem analisadas FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 40 Sub-bacia do Lima A sub-bacia Lima, com 1213 km2 de área, é a maior sub-bacia da RH1, e apresenta uma densidade populacional de 114 hab./km2, abrangendo 12 concelhos: Arcos de Valdevez, Caminha, Melgaço, Monção, Montalegre, Paredes de Coura, Ponte da Barca, Ponte de Lima, Terras de Bouro, Viana do Castelo, Vila Nova de Cerveira e Vila Verde. A sub-bacia Lima abrange na sua quase totalidade os concelhos de Ponte da Barca e Arcos de Valdevez, abrangendo ainda mais de metade dos concelhos de Ponte de Lima e Viana do Castelo. Esta sub-bacia tem, como principal linha de água o rio Lima. O rio Lima, com cerca de 108 Km de extensão, é um rio internacional, que nasce na serra de S. Mamede, em Espanha, e desagua em Viana do Castelo (fig. 19). O clima é super-húmido (mesotérmico), com moderada falta de água no Verão e com uma pequena concentração térmica no Verão. A humidade relativa média mensal do ar ponderada varia na sub-bacia do Lima aproximadamente, entre 72% e 87%. A bacia hidrográfica do rio Lima é caraterizada por ser muito montanhosa, com fortes declives e com altitudes máximas próximas dos 1400 m. A faixa costeira é formada por uma planície litoral talhada em rocha, com cobertura dunar ocasional a Norte do rio Lima e em extensas áreas a Sul deste rio. Inclui uma costa rochosa baixa, com praias arenosas a cascalhentas ocasionais, de pequena dimensão, encastradas a semi-encastradas no troço entre o rio Minho e o rio Lima, e mais extensas, abertas a semi-encastradas no troço a sul do rio Lima. A sub-bacia do Lima ocupa uma área de cerca de 2470 km2, dos quais cerca de 1140 km2 (46%) em território português. A parte portuguesa é limitada a norte pelas sub-bacias do rio Minho, a leste pela região hidrográfica do Douro e a sul pelas sub-bacias dos rios Cávado e Neiva. Os seus principais afluentes são os rios Estorãos, Trovela, Vez, Vade e Castro Laboreiro. Em termos de necessidades de água para a indústria a sub-bacia do Lima apresenta valores elevados, quer em termos absolutos (84% das necessidades totais da Região), quer por unidade de área. O elevado valor das necessidades hídricas da sub-bacia Lima, devem-se ao facto de ser nesta sub-bacia que se localiza a fábrica da Portucel Viana, em Viana do Castelo, a que corresponde também à maior necessidade de água por setor de actividade. As necessidades de água estimadas para o setor do golfe, considerando o único campo de Golfe existente nesta região, ascendem a 0,12 hm3 em ano médio, ou seja, menos de 1% das necessidades totais. No que diz respeito à pesca profissional em águas interiores, foi identificado apenas um pesqueiro, na sub-bacia do Lima. FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 41 Na sub-bacia do rio Lima a maior contribuição para a formação das cheias excecionais provém do escoamento gerado na parte central da mesma. Tal facto deve-se não só às elevadas precipitações aí registadas, mas também à maior capacidade dessa zona para gerar escoamento superficial e à velocidade de propagação dos caudais em consequência da baixa permeabilidade e relevo acidentado. Em termos de poluição acidental destaca-se essencialmente a existência de cinco (5) instalações PCIP, uma (1) unidade de gestão de resíduos (aterro), vinte (20) unidades fitofarmacêuticas, trinta e duas (32) instalações de abastecimento de combustíveis e cinco (5) ETAR com população servida superior a 2000 habitantes (ARH Norte, 2011a). FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 42 Fig. 19 – Mapa relativo às estações de amostragem analisadas na sub-bacia do Lima FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 43 Sub-bacia do Ave A sub-bacia Ave tem 1391 km2 de área e uma densidade populacional de 488 hab./km2, abrangendo 19 concelhos: Barcelos, Braga, Cabeceiras de Basto, Celorico de Basto, Fafe, Felgueiras, Guimarães, Lousada, Maia, Montalegre, Paços de Ferreira, Póvoa do Lanhoso, Póvoa de Varzim, Santo Tirso, Trofa, Vieira do Minho, Vila do Conde, Vila Nova de Famalicão e Vizela. Destes, três (Vizela, Guimarães e Vila Nova de Famalicão) encontram-se totalmente inseridos na sub-bacia, e também o concelho de Fafe encontra-se integrado em mais de 90% da sua área. A principal linha de água desta sub-bacia é o rio Ave, que nasce na Serra da Cabreira e percorre 101 km até à foz, em Vila do Conde (fig. 20). Constata-se que a humidade relativa do ar média mensal ponderada, oscila aproximadamente, na sub-bacia do Ave entre 70 e 83%. A sub-bacia do Ave, com uma área de 1391 km2, tem como principal linha de água o rio Ave. Os seus principais afluentes são o rio Este que drena uma área de 247 km2 e o rio Vizela, que drena 342 km2. Na sub-bacia do Ave verifica-se que o principal afluente da margem direita, rio Este, apresenta um escoamento anual total na foz de 160 hm3, perfazendo 12% do volume de escoamento gerado na bacia hidrográfica do Ave. A sub-bacia onde as necessidades de água para indústria são mais elevadas é a sub-bacia do Ave, (68% das necessidades totais da região), apresentado igualmente um valor elevado das necessidades por unidade de área, o que se deve à forte presença da indústria têxtil nesta sub-bacia. Em relação à pecuária esta sub-bacia é a que apresenta as maiores necessidades de água do sector, representando cerca de 47% das necessidades totais. Já no setor da aquicultura e pescas existe uma truticultura, bem como seis concessões de pesca desportiva nesta sub-bacia. Na sub-bacia hidrográfica do Ave foram construídos vários aproveitamentos a maior parte fios de água puros, muito antigos e quase todos particulares. Pela diminuta capacidade de armazenamento e localização nas cabeceiras da bacia a sua influência no amortecimento das cheias é nula. Em termos de poluição acidental destaca-se essencialmente a existência de quarenta e cinco (45) instalações PCIP, sete (7) instalações SEVESO, sete (7) unidades de gestão de resíduos (aterros), quatro (4) minas, quarenta e oito (48) unidades fitofarmacêuticas, cento e cinquenta e duas (152) instalações de abastecimento de combustíveis e quinze (15) ETAR com população servida superior a 2000 habitantes (ARH Norte, 2011b). FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 44 Fig. 20 – Mapa relativo às estações de amostragem analisadas na sub-bacia do Ave FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 45 Sub-bacia do Sabor A sub-bacia Sabor tem 3 297 km2 de área e uma densidade populacional de 20 hab./km2 abrangendo 12 concelhos: Vinhais, Mirandela, Carrazeda de Ansiães, Freixo de Espada à Cinta, Miranda do Douro, Torre de Moncorvo, Macedo de Cavaleiros, Vila Flor, Mogadouro, Bragança, Alfândega da Fé e Vimioso. A principal linha de água desta sub-bacia, com aproximadamente 200 km, é o rio Sabor, que nasce em Espanha na província de Zamora e desagua no rio Douro, no distrito de Bragança (fig. 21). Em relação à climatologia da sub-bacia é de realçar a existência de temperaturas ligeiramente superiores à envolvente, nomeadamente a Sudeste de Vila Flor. A humidade relativa média anual na região é de 71%, sendo de salientar que numa faixa que se desenvolve de Oeste para Este, de Mirandela a Miranda do Douro é reduzida. Em termos hidrográficos, o Sabor é um afluente do Douro, pois tem uma bacia hidrográfica relativamente significativa face à dimensão da própria bacia do Douro. Pelas mesmas razões, destaca-se também o rio Maçãs, afluente do rio Sabor. A subbacia do Sabor é partilhada com Espanha. Na pecuária a sub-bacia do Sabor regista um valor significativo de 16% de necessidades de água do setor. O vale do rio Sabor apresenta-se como uma zona suscetível de provocar maiores taxas de erosão hídrica. Em contrapartida, o troço final apresenta uma tendência para se encontrar num estado de assoreamento. Em termos de poluição acidental destaca-se apenas a existência de dezasseis (16) minas (ARH Norte, 2011c). FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 52 A ideia central da análise baseia-se na redução do conjunto de dados a ser analisado, principalmente quando os dados são constituídos por grande número de variáveis inter-relacionadas. Procura-se redistribuir a variação nas variáveis (eixos originais) de forma a obter o conjunto ortogonal de eixos não-correlacionados. Essa redução é feita transformando-se o conjunto de variáveis originais num novo conjunto de variáveis que mantém, ao máximo, a variabilidade do conjunto. Isto é, com a menor perda possível de informação. Além disso, esta técnica permite o agrupamento de indivíduos similares mediante exames visuais, em dispersões gráficas no espaço bi ou tridimensional de fácil interpretação geométrica. Na prática, o algoritmo baseia-se na matriz de variância-covariância ou na matriz de correlação, donde são extraídos os auto-valores e os auto-vetores. A análise de componentes principais tem a finalidade de substituir um conjunto de variáveis correlacionadas por um conjunto de novas variáveis não correlacionadas, sendo essas combinações lineares das variáveis iniciais e colocadas em ordem decrescente pelas suas variâncias. As novas variáveis geradas denominam-se CP e possuem independência estatística e são não-correlacionadas. Isso significa que, se as variáveis originais não estão correlacionadas, a ACP não oferece nenhuma vantagem. Para a determinação das componentes principais é necessário calcular a matriz de variância-covariância ou a matriz de correlação encontrar os auto-valores e os auto-vetores e, por fim, escrever as combinações lineares, que serão as novas variáveis, denominadas de componentes principais, sendo que cada componente principal é uma combinação linear de todas as variáveis originais, independentes entre si e estimadas com o pressuposto de reter, em ordem de estimação e em termos da variação total contida nos dados iniciais (Vicini et al., 2005). Seguidamente, foram feitas correlações dos dados existentes por sub-bacias. Em teoria da probabilidade e estatística, correlação, também chamada de coeficiente de correlação, indica a força e a direção do relacionamento linear entre duas variáveis aleatórias. Acontece muitas vezes matrizes de dados ecológicos conterem descritores sem escala comum, por exemplo, quando algumas espécies são mais abundantes do que outras por ordens de grandeza ou quando os descritores têm diferentes dimensões físicas. No uso estatístico geral, correlação refere-se à medida da relação entre duas variáveis, embora correlação não implique causalidade. Neste sentido geral, existem vários coeficientes medindo o grau de correlação, adaptados à natureza dos dados. O mais conhecido é o coeficiente de correlação de Pearson, o qual é obtido dividindo a covariância de duas variáveis pelo produto de seus desvios padrão. Em geral, é possível mostrar que há pares de variáveis aleatórias com forte FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 53 dependência estatística e que, no entanto, apresentam correlação nula. Ambas as variáveis devem ser medidas numa escala contínua e ambas devem ser distribuídas normalmente (muitas vezes chamada de distribuição normal bivariada). Se estes pressupostos não se aplicarem a correlação de ordem de Spearman deve ser utilizada em vez da correlação de Pearson. Assim, a correlação é um método simples utilizado para analisar conjuntos de dados com mais de duas observações individuais e considera todas as comparações possíveis que possam ser feitas. Os pacotes estatísticos permitem fazer isso e produzem uma grande matriz de coeficientes de correlação usada para encontrar o maior número de dados positivos e negativos para posterior investigação. Por último, foram utilizados gráficos do tipo “caixa-de-bigodes” (box and whisker plots) para analisar a variação de cada parâmetro no tempo e no espaço por sub-bacias monitorizadas. Esta análise permite resumir dados onde não existam suposições de distribuição. Nestes diagramas representam-se graficamente o 1º e 3º quartis (que delimitam a caixa), representando a mediana no interior da caixa e unindo por duas linhas à caixa tanto o valor mínimo da maior concentração de dados como o valor máximo da maior concentração de dados. Para representar diagramas deste tipo é necessário, numa primeira fase, identificar se existem valores anormais, que não pertencem ao intervalo, no interior do qual se encontram contidos a maior parte dos dados, os denominados “outliers”. De modo a detectar a existência destes valores deve-se calcular os limites da caixa. Os outliers são representados no diagrama de caixa como pontos isolados (Dytham, 2011). Os valores extremos ou atípicos (“extremes”) são aqueles que se encontram fora dos limites. O esquema seguinte exemplifica de forma simples um diagrama de “caixa-de-bigodes” (fig. 24): Fig. 24 – Diagrama “caixa-de-bigodes” Assim, através desta metodologia de trabalho seguida foi possível uma análise exaustiva e pormenorizada dos dados recolhidos laboratorialmente e uma compreensão e perceção da importância dos mesmos na gestão de bacias hidrográficas da Região Norte de Portugal. FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 54 3. Apresentação e discussão de resultados A discussão e análise dos resultados obtidos ao longo deste estágio e, mais concretamente neste relatório serão apresentados e divididos por sub-bacias. Dentro de cada sub-bacia serão divididos em parâmetros monitorizados. Nas sub-bacias do Lima, Sabor e Tua os parâmetros investigados foram exatamente os mesmos, ou seja, o CBO5, CQO, condutividade, oxigénio dissolvido, oxidabilidade, pH, SST e temperatura. Na sub-bacia do Paiva apenas foram analisados o CBO5, oxigénio dissolvido, pH, SST e temperatura. Já na sub-bacia do Ave aos parâmetros estudados e enumerados anteriormente foram ainda acrescentados os coliformes fecais e coliformes totais. Assim, foi possível a realização de uma análise emparelhada por sub-bacia e por parâmetro no espaço e no tempo através dos diagramas “caixa-de-bigodes”, bem como uma análise geral por sub-bacia através dos diagramas anteriores e dos gráficos de análise dos componentes principais e correlações. De seguida, apresenta-se a legenda comum de todos os diagramas de “caixa-de-bigodes” abaixo analisados (fig. 25). Fig. 25 – Legenda dos diagramas de “caixa-de-bigodes” a seguir apresentados FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 55 No gráfico 1, o perfil da mediana não manifesta grandes alterações e os pontos no rio Lima (Li1, Li2 e Li3) apresentam valores de CBO5 mais elevados que os restantes, assim como o ponto localizado no rio Vêz. Entre outras, uma causa provável para este facto pode ser a localização junto às grandes cidades de Ponte de Lima e Viana do Castelo (elevado número de habitantes). No gráfico 2, o perfil da mediana apresenta algumas oscilações e os valores de CBO5 são mais elevados nos meses de Abr-11, Ago-11, Jan-12 e Fev-12. Comparando os dois gráficos, pode-se concluir que o valor máximo de CBO5 verificou-se em Abr-11 no ponto Li2, sendo que os dados disponíveis não permitem apontar uma causa possível para esta observação. 3.1. Sub-bacia do Lima CBO5 Fig. 26 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro CBO5 da sub-bacia do Lima no espaço e no tempo FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 56 No gráfico 1, o perfil da mediana manifesta apenas uma alteração significativa de condutividade no ponto localizado no rio Trovela. Entre outras, uma causa provável para este facto pode ser a localização deste afluente próximo de Ponte de Lima. No gráfico 2, o perfil da mediana não apresenta grandes oscilações, sendo que a diferença entre a mediana e o 3º quartil é elevada. Comparando os dois gráficos, pode-se concluir que o valor máximo de condutividade verificou-se em Jun-11 no ponto localizado no rio Trovela. Importa ainda salientar que em Mai-11 e Ago-11 nos pontos Li3 e Li1, respetivamente foram registados valores elevados talvez pela proximidade a cidades com maior número de habitantes da região. Condutividade Fig. 27 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro condutividade da sub-bacia do Lima no espaço e no tempo FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 57 No gráfico 1, o perfil da mediana não manifesta grandes alterações e os valores de CQO são quase todos muito baixos (próximos de zero), sendo que os dados disponíveis não permitem apontar uma causa possível para esta observação. No gráfico 2, o perfil da mediana apresenta pequenas oscilações e os valores de CQO são ligeiramente mais elevados nos meses de Jun-11 e Jan-12. Comparando os dois gráficos, pode-se concluir que no rio Estorãos verificou-se um valor extremo de CQO em Set-11 e no ponto Li1 localizado no rio Lima verificou-se a existência de “outliers” significativos em Fev-11 e Jun-11, sendo que os dados disponíveis não permitem apontar uma causa possível para estas observações. CQO Fig. 28 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro CQO da sub-bacia do Lima no espaço e no tempo FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 58 No gráfico 1, o perfil da mediana não manifesta grandes alterações e os pontos Li2 e Tro apresentam valores de O2 dissolvido menos elevados que os restantes. Entre outras, uma causa provável para este facto pode ser a localização junto às grandes cidades de Ponte de Lima e Viana do Castelo (elevado número de habitantes). No gráfico 2, o perfil da mediana apresenta grandes oscilações, sendo que se constata que nos meses de verão ocorre claramente um abaixamento na quantidade de O2 dissolvido, devido ao aumento natural de temperatura. Comparando os dois gráficos, pode-se concluir que os dados disponíveis não permitem apontar grandes causas possíveis para estas observações. O2 dissolvido Fig. 29 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro O2 dissolvido da sub-bacia do Lima no espaço e no tempo FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 59 No gráfico 1, o perfil da mediana manifesta algumas alterações, sendo que os pontos localizados no rio Lima apresentam valores de oxidabilidade ligeiramente mais elevados que os restantes. Entre outras, uma causa provável para este facto pode ser a localização junto às cidades de Ponte de Lima e Viana do Castelo (elevado número de habitantes). No gráfico 2, o perfil da mediana apresenta grandes oscilações, e constatase que após Jan-11 (valor máximo) ocorreu uma descida acentuada na oxidabilidade. Comparando os dois gráficos, pode-se concluir que em Li3 verificou-se a existência de um “outlier” significativo em Nov-11, sendo que os dados disponíveis não permitem apontar uma causa possível para estas observações. Oxidabilidade Fig. 30 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro oxidabilidade da sub-bacia do Lima no espaço e no tempo FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 60 Nos dois gráficos, os perfis são muito semelhantes e não apresentam alterações significativas. Comparando os dois gráficos, pode-se concluir que em Li2 verificou-se a existência de um valor extremo elevado de pH em Jan-11, assim como um valor extremo baixo de pH no mesmo mês. Pode-se ainda afirmar que os valores de pH são muito uniformes no espaço e no tempo e que os dados disponíveis não permitem apontar uma causa possível para estas observações. pH Fig. 31 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro pH da sub-bacia do Lima no espaço e no tempo FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 61 Nos dois gráficos, os perfis são muito semelhantes e não apresentam alterações significativas. Comparando os dois gráficos, pode-se concluir que em Li1 e Lab os limites superiores são elevados e ocorreram no mês de Fev-11. Verificou-se também a existência de um valor extremo elevado de SST na foz do Labruja no mês de Jan-11. Entre outras, uma causa provável para estas observações pode ser a ocorrência e a influência das águas da chuva no inverno para o aumento da quantidade de SST. SST Fig. 32 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro SST da sub-bacia do Lima no espaço e no tempo FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 68 No gráfico 1, o perfil da mediana não manifesta grandes alterações e os pontos Av2 e Est apresentam valores de O2 dissolvido menos elevados que os restantes. Entre outras, uma causa provável para este facto pode ser a localização junto às cidades com elevado número de habitantes. No gráfico 2, o perfil da mediana apresenta grandes oscilações, sendo que se constata que nos meses de verão ocorre claramente um abaixamento na quantidade de O2 dissolvido, devido ao aumento natural de temperatura. Comparando os dois gráficos, podese concluir que os dados disponíveis não permitem apontar grandes causas possíveis para estas observações. O2 dissolvido Fig. 40 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro O2 dissolvido da sub-bacia do Ave no espaço e no tempo FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 69 No gráfico 1, o perfil da mediana não manifesta grandes alterações, sendo que os pontos Av2, Av5 e Sel apresentam valores de oxidabilidade ligeiramente mais elevados que os restantes. Entre outras, uma causa provável para este facto pode ser a localização junto à foz do Ave e às cidades com elevado número de habitantes. No gráfico 2, o perfil da mediana não apresenta grandes oscilações, exceto em Out-11 e Nov-11. Comparando os dois gráficos, pode-se concluir que em Pel2 e Pel1 verificou-se a existência de valores extremos significativos Out-11 e Nov-11. Entre outras, uma causa provável para este facto pode ser a degradação do rio Selho e a localização destes pontos junto Santo Tirso e a Vila Nova de Famalicão. Oxidabilidade Fig. 41 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro oxidabilidade da sub-bacia do Ave no espaço e no tempo FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 70 No gráfico 1, o perfil da mediana manifesta algumas alterações, sendo que os pontos Cant e Av6 apresentam valores de pH significativamente mais baixos que os restantes. Entre outras, uma causa provável para este facto pode ser a localização junto à nascente do Ave e em locais predominantemente naturais. No gráfico 2, o perfil da mediana apresenta algumas oscilações, sendo de salientar valores baixos em Jan-11 e Nov-11. Comparando os dois gráficos, pode-se concluir que os valores baixos verificados em Cant ocorreram em Dez11 e verificou-se a existência de valores elevados (“outliers”) em Av5 no mês de Out-11. Entre outras, uma causa provável para este facto pode ser a proximidade deste ponto à foz do rio Ave. pH Fig. 42 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro pH da sub-bacia do Ave no espaço e no tempo FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 71 Nos dois gráficos, os perfis são muito semelhantes e não apresentam alterações significativas, exceto em Pel2 e Sel e nos meses de Jan-11 e Nov-11. Comparando os dois gráficos, pode-se concluir que se verificou a existência de valores extremos elevados de SST em Pel1 e Pel2 em Out-11 e em Av4 no mês de Nov-11. Entre outras, uma causa provável para este facto pode ser a degradação do rio Selho e a localização destes pontos junto a Santo Tirso e a Vila Nova de Famalicão. SST Fig. 43 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro SST da sub-bacia do Ave no espaço e no tempo FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 72 No gráfico 1, o perfil da mediana não manifesta grandes alterações no espaço, exceto em Av1, Av2 e Av3 onde se verifica um ligeiro aumento de temperatura. Entre outras, uma causa provável para este facto pode ser a localização em zonas de maiores temperaturas. No gráfico 2, o perfil da mediana apresenta grandes oscilações no tempo, sendo que se constata uma grande amplitude térmica. Comparando os dois gráficos, pode-se concluir que os pontos localizados no rio Ave (Av1, Av2, Av3) correspondem aos meses de Ago-11 e Set-11 (verão) onde se verificou maiores temperaturas. O facto de se ter verificado este ligeiro aumento de temperatura nestes pontos pode ajudar a explicar os resultados observados. Temperatura Fig. 44 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro temperatura da sub-bacia do Ave no espaço e no tempo FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 73 Nos dois gráficos, os perfis são muito semelhantes e não apresentam alterações significativas, exceto em Av5 e Sel. Comparando os dois gráficos, pode-se concluir que se verificou a existência de valores extremos elevados de CF em Av2, Pel2, Av5 e Sel em Set-11, Nov-11 e Abr-12. Entre outras, uma causa provável para este facto pode ser a degradação do rio Selho, a proximidade de alguns pontos da foz do Ave e a localização destes pontos junto a Santo Tirso e a Vila Nova de Famalicão. Coliformes fecais Fig. 45 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro coliformes fecais da sub-bacia do Ave no espaço e no tempo FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 74 Nos dois gráficos, os perfis são muito semelhantes e não apresentam alterações significativas, exceto em Sel e no mês de Nov-11. Comparando os dois gráficos, pode-se concluir que se verificou a existência de valores extremos elevados de CT em Av4 e Sel em Nov-11 e Abr-12, respetivamente. Entre outras, uma causa provável para este facto pode ser a degradação do rio Selho e a localização destes pontos junto a Santo Tirso e a Vila Nova de Famalicão. Coliformes totais Fig. 46 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro coliformes totais da sub-bacia do Ave no espaço e no tempo FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 75 Fig. 47 – Análise de componentes principais relativa à sub-bacia do Ave Fig. 48 – Análise de componentes principais relativa à sub-bacia do Ave FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 76 Fig. 49 - Análise de componentes principais (tratada) relativa à sub-bacia do Ave Fig. 50 – Tabela de correlações relativa à sub-bacia do Ave FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 77 Analisando as figuras 47 e 48 em simultâneo, pode-se afirmar que o gradiente observado no gráfico está relacionado com os parâmetros temperatura, pH, condutividade, oxidabilidade ou O2 dissolvido. Já o único valor extremo registado em Sel – Abr-12 está relacionado com o CQO, CBO5, CT, CF ou SST. Recorrendo à análise dos gráficos anteriores, pode-se concluir que o CBO5 é o parâmetro físico-químico e os CF e CT são os parâmetros microbiológicos responsáveis pelos valores extremos verificados em Sel – Abr-12. Em relação à figura 49, pode-se concluir que após a eliminação do ponto Sel – Abr-12 o gradiente observado ficou mais uniforme e sem valores extremos. No que diz respeito à figura 50, pode-se atestar que a grande maioria das variáveis apresentam correlações significativas entre si, exceto o CQO com a temperatura, o O2 dissolvido com os SST e os parâmetros microbiológicos, o CBO5 com a temperatura, a temperatura com os SST e os parâmetros microbiológicos, a condutividade com os SST e os parâmetros microbiológicos e os parâmetros microbiológicos entre si, sendo que a correlação existente entre temperatura e O2 dissolvido é negativa forte. FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 84 No gráfico 1, o perfil da mediana não manifesta grandes alterações e o ponto Sab1 apresenta valores de SST menos elevados que os restantes, sendo que os dados disponíveis não permitem apontar grandes causas possíveis para estas observações. No gráfico 2, o perfil da mediana apresenta grandes oscilações, sendo de salientar valores elevados em Jan-11, Fev-11, Abr-11 e Set-11. Comparando os dois gráficos, pode-se concluir que os valores baixos verificados em Sab2 ocorreram em Nov-11 e verificou-se um limite superior elevado em Sab1 associado aos meses de Fev-11, Abr-11 e Jul-11. Os dados disponíveis não permitem apontar grandes causas possíveis para estas observações. SST Fig. 57 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro SST da sub-bacia do Sabor no espaço e no tempo FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 85 No gráfico 1, o perfil da mediana não manifesta grandes alterações no espaço, sendo bastante uniforme no espaço. No gráfico 2, o perfil da mediana apresenta grandes oscilações no tempo, sendo que se constata uma grande amplitude térmica. Comparando os dois gráficos, pode-se concluir que nos meses de Jun-11 e Out-11 as temperaturas foram mais elevadas. Verificou-se também um limite superior ligeiramente elevado em Maç associado aos meses anteriormente referidos com temperaturas mais elevadas. Os dados disponíveis não permitem apontar grandes causas possíveis para estas observações. Temperatura Fig. 58 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro temperatura da sub-bacia do Sabor no espaço e no tempo FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 86 Fig. 59 – Análise de componentes principais relativa à sub-bacia do Sabor Fig. 60 - Análise de componentes principais relativa à sub-bacia do Sabor FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 87 Analisando as figuras 59 e 60 em simultâneo, pode-se afirmar que não se verifica um gradiente tão acentuado, não existindo valores extremos, mas sim uma grande uniformidade visível pela inexistência de parâmetros responsáveis pela dispersão de valores. Em relação à figura 61, pode-se concluir que a oxidabilidade com a temperatura e o CBO5, o O2 dissolvido com a temperatura e a condutividade, o CBO5 com a condutividade, o pH com a condutividade apresentam correlações significativas entre si, sendo que a correlação existente entre temperatura e O2 dissolvido é negativa forte. Fig. 61 – Tabela de correlações relativa à sub-bacia do Sabor FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 88 No gráfico 1, o perfil da mediana não manifesta grandes alterações e os pontos no Tua e Rab2 apresentam valores de CBO5 ligeiramente mais elevados que os restantes. Entre outras, uma causa provável para este facto pode ser a localização próxima da cidade de Mirandela com considerável número de habitantes. No gráfico 2, o perfil da mediana apresenta algumas oscilações e os valores de CBO5 são mais elevados em Out11. Comparando os dois gráficos, pode-se concluir que nos pontos Rab3 e Tue2 em Out-11 verificou-se a existência de um valor extremo elevado, assim como de um “outliers”. Entre outras, uma causa provável para este facto pode ser a localização próxima da fronteira com Espanha. 3.4. Sub-bacia do Tua CBO5 Fig. 62 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro CBO5 da sub-bacia do Tua no espaço e no tempo FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 89 No gráfico 1, o perfil da mediana manifesta apenas uma alteração significativa de condutividade nos pontos Tue1 e Tua. Os dados disponíveis não permitem apontar grandes causas possíveis para estas observações. No gráfico 2, o perfil da mediana apresenta pequenas oscilações, nomeadamente em Set-11 e Mar-12. Comparando os dois gráficos, pode-se concluir que o valor máximo de condutividade verificou-se em Mar-12 no ponto Tue1. Importa ainda salientar que em Set-11 e Out-11 nos pontos Tue1 e Tua, foram registados valores elevados (“outliers”), sendo que os dados disponíveis não permitem apontar grandes causas possíveis para estas observações. Condutividade Fig. 63 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro condutividade da sub-bacia do Tua no espaço e no tempo FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 90 No gráfico 1, o perfil da mediana manifesta algumas alterações, com valores ligeiramente elevados nos pontos Rab2 e Tue2. Entre outras, uma causa provável para este facto pode ser a localização próxima da cidade de Mirandela com considerável número de habitantes (Rab2). No gráfico 2, o perfil da mediana apresenta algumas oscilações e uma interrupção em Out-11 e Nov-11. Os valores são mais elevados nos meses de Mar12 e Abr-12, sendo que os dados disponíveis não permitem apontar uma causa para estas observações. Comparando os dois gráficos, pode-se concluir que em Tue1 e Rab2 verificaram-se extremos em Abr-11 e Mai-11, sendo que uma causa provável para este facto pode ser a localização próxima de Mirandela. CQO Fig. 64 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro CQO da sub-bacia do Tua no espaço e no tempo FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 91 No gráfico 1, o perfil da mediana não manifesta grandes alterações, exceto nos pontos Tue2 e Rab3 que apresentam valores de O2 dissolvido mais elevados que os restantes. Entre outras, uma causa provável para este facto pode ser a localização próxima da fronteira com Espanha. No gráfico 2, o perfil da mediana apresenta grandes oscilações, sendo que se constata que nos meses de verão ocorre claramente um abaixamento na quantidade de O2 dissolvido, devido ao aumento natural de temperatura. Comparando os dois gráficos, pode-se concluir que os dados disponíveis não permitem apontar grandes causas possíveis para estas observações. O2 dissolvido Fig. 65 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro O2 dissolvido da sub-bacia do Tua no espaço e no tempo FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 92 No gráfico 1, o perfil da mediana não manifesta grandes alterações, sendo que os valores encontram-se todos muito próximos, ou seja dados disponíveis não permitem apontar grandes causas possíveis para estas observações. No gráfico 2, o perfil da mediana não apresenta grandes oscilações, exceto em Out-11. Comparando os dois gráficos, pode-se concluir que em Rab2, Tue2 e Rab3 verificou-se a existência de valores extremos significativos Abr-11 e Out-11. Entre outras, uma causa provável para este facto pode ser a localização próxima de Mirandela (Rab2) e a proximidade da fronteira com Espanha (Tue2 e Rab3). Oxidabilidade Fig. 66 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro oxidabilidade da sub-bacia do Tua no espaço e no tempo FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 93 No gráfico 1, o perfil da mediana manifesta algumas alterações, sendo que os pontos Tue2 e Rab3 apresentam valores de pH significativamente mais baixos que os restantes. Entre outras, uma causa provável para este facto pode ser a localização próxima da fronteira com Espanha ou de locais predominantemente naturais. No gráfico 2, o perfil da mediana apresenta algumas oscilações, sendo de salientar valores baixos em Fev-11 e Nov-11. Comparando os dois gráficos, pode-se concluir que os valores mais baixos verificados em Rab3 ocorreram em Jan-12. Os dados disponíveis não permitem apontar grandes causas possíveis para estas observações. pH Fig. 67 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro pH da sub-bacia do Tua no espaço e no tempo FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 100 No gráfico 1, o perfil da mediana não manifesta grandes alterações, exceto nos pontos Carv e Pai3 que apresentam valores de O2 dissolvido ligeiramente mais elevados que os restantes. Entre outras, uma causa provável para este facto pode ser a localização próxima da foz do Paiva (Pai3) e a degradação da ribeira da Carvalhosa (Carv). No gráfico 2, o perfil da mediana apresenta grandes oscilações, sendo que se constata que nos meses de verão ocorre claramente um abaixamento na quantidade de O2 dissolvido, devido ao aumento natural de temperatura. Comparando os dois gráficos, pode-se concluir que os dados disponíveis não permitem apontar grandes causas possíveis para estas observações. O2 dissolvido Fig. 75 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro O2 dissolvido da sub-bacia do Paiva no espaço e no tempo FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 101 No gráfico 1, o perfil da mediana manifesta algumas alterações, sendo que os pontos Carv e Pvô apresentam valores de pH significativamente mais baixos que os restantes. Já em Pai4 o valor de pH atingiu o valor máximo. Entre outras, uma causa provável para este facto pode ser a localização junto à foz do rio Paiva (Pai4). No gráfico 2, o perfil da mediana apresenta algumas oscilações. Comparando os dois gráficos, pode-se concluir que os valores mais baixos verificados em Pvô ocorreram em Set-11 e os valores mais elevados verificados em Pai4 ocorreram em Mai-11. Os dados disponíveis não permitem apontar grandes causas possíveis para estas observações. pH Fig. 76 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro pH da sub-bacia do Paiva no espaço e no tempo FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 102 Nos dois gráficos, os perfis são muito semelhantes e não apresentam alterações significativas, exceto em Pai3 e Pai4 e nos meses de Fev-11, Mai-11 e Out-11. Comparando os dois gráficos, pode-se concluir que se verificou a existência de valores extremos elevados de SST em Pai4 em Set-11, Pai1 em Maio-11 e Dez-11. Os dados disponíveis não são suficientes para apontar grandes causas para estas observações, contudo, entre outras, uma causa provável para este facto pode ser a proximidade à foz do Paiva (Pai4). SST Fig. 77 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro SST da sub-bacia do Paiva no espaço e no tempo FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 103 No gráfico 1, o perfil da mediana não manifesta grandes alterações no espaço, exceto em Pai3, Pai4 e Pai5 onde se verifica um ligeiro aumento de temperatura. Entre outras, uma causa provável para este facto pode ser a localização em zonas de maiores temperaturas. No gráfico 2, o perfil da mediana apresenta grandes oscilações no tempo, sendo que se constata uma grande amplitude térmica. Comparando os dois gráficos, pode-se concluir que os pontos Pai3, Pai4 e Pai5 correspondem aos meses de Jun-11, Jul-11 e Set-11 (verão) onde se verificou maiores temperaturas. O facto de se ter verificado este ligeiro aumento de temperatura nestes pontos pode ajudar a explicar os resultados observados. Temperatura Fig. 78 – “Caixas-de-bigodes” relativas ao parâmetro temperatura da sub-bacia do Paiva no espaço e no tempo FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 104 Fig. 79 – Análise de componentes principais relativa à sub-bacia do Paiva Fig. 80 – Análise de componentes principais relativa à sub-bacia do Paiva FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 105 Fig. 81 - Análise de componentes principais (tratada) relativa à sub-bacia do Paiva Fig. 82 – Tabela de correlações relativa à sub-bacia do Paiva FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 106 Analisando as figuras 79 e 80 em simultâneo, pode-se afirmar que o gradiente observado no gráfico está relacionado com os parâmetros pH e SST. Já o único valor extremo registado em Pai4 – Set-11 está relacionado com o CBO5, temperatura e O2 dissolvido. Recorrendo à análise dos gráficos anteriores, podese concluir que os SST são os parâmetros responsáveis pelos valores extremos verificados em Pai4 – Set-11. Em relação à figura 81, pode-se que a oxidabilidade com a temperatura, o pH com a temperatura e SST e a temperatura com o O2 dissolvido e SST apresentam correlações significativas entre si, sendo que a correlação existente entre temperatura e O2 dissolvido é negativa forte. FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 107 4. Conclusão As redes de monitorização são estruturas dinâmicas, moldáveis de acordo com os objectivos pretendidos e em função do enquadramento legal vigente (Machado et al., 2010). Neste sentido, o planeamento e a gestão dos recursos hídricos exigem, antes de mais, um profundo conhecimento da região e da realidade da bacia hidrográfica em causa, assim como o acompanhamento da sua evolução espáciotemporal. Assim, este trabalho de recolha, tratamento e análise de dados permitiu um conhecimento profundo das estações, localização, características relativamente aos parâmetros em estudo de algumas sub-bacias hidrográficas da zona norte. Na sub-bacia do Lima o CBO5 e o CQO foram os parâmetros significativamente mais relevantes para possíveis alterações da qualidade da água. Entre outras, uma causa provável para este facto pode ser a localização junto às grandes cidades de Ponte de Lima e Viana do Castelo com um elevado número de habitantes. Na sub-bacia do Ave o CBO5 foi o parâmetro físico-químico significativamente mais relevante para possíveis alterações da qualidade da água. Entre outras, uma causa provável para este facto pode ser a localização próxima da foz e junto à cidade de Guimarães com elevado número de habitantes. Quanto aos parâmetros microbiológicos os CF e CT foram os mais relevantes nesta sub-bacia sendo que, uma causa provável para este facto pode ser a degradação do rio Selho, a proximidade de alguns pontos da foz do Ave e a localização destes pontos junto a Santo Tirso e a Vila Nova de Famalicão. Na sub-bacia do Sabor os dados disponíveis não permitem apontar grandes causas possíveis para alterações da qualidade da água. Na sub-bacia do Tua os SST e a oxidabilidade foram os parâmetros significativamente mais relevantes para possíveis alterações da qualidade da água. Os dados disponíveis não são suficientes para apontar grandes causas para estas observações, contudo entre outras, as causas prováveis para estes factos podem ser a relativa proximidade do parque de campismo e do aterro sanitário junto à cidade de Mirandela, assim como da proximidade do Complexo Agro-Industrial de Cachão (CAIC). Na sub-bacia do Paiva os SST foram os parâmetros significativamente mais relevantes para possíveis alterações da qualidade da água. Os dados disponíveis não são suficientes para apontar grandes causas para estas observações, contudo, entre outras, uma causa provável para este facto pode ser a proximidade da foz do Paiva. FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 108 Em geral, a análise espácio-temporal dos dados recolhidos em laboratório permite aferir que as sub-bacias do Lima, Ave e Tua apresentam parâmetros que merecem alguma atenção na sua monitorização. Estes problemas fazem-se sentir principalmente nos locais onde as pressões antropogénicas são maiores, isto é, em redor dos grandes aglomerados populacionais e industriais. Já as sub-bacias do Sabor e Paiva manifestam parâmetros em melhores condições que os anteriores, possivelmente pela menor quantidade/qualidade dos dados obtidos. A nível global, nos parâmetros físico-químicos e microbiológicos analisados registaram-se níveis de qualidade adequados aos respectivos usos. Esta avaliação é fundamental para conhecer o estado das massas de água, os seus pontos críticos, os pontos fortes, identificar as ameaças e as oportunidades de melhoria, contribuindo deste modo para melhorar a qualidade da água. Assim, os sistemas de monitorização a implementar devem permitir obter informação sobre os sistemas nas diferentes componentes, nomeadamente as componentes biológica e hidromorfológica, para além da componente físico-química, acompanhar a sua evolução espácio-temporal, adaptando-se sempre aos novos problemas e desafios que vão surgindo e conceder utilidade e importância aos pressupostos da Diretiva-Quadro da Água. Devem ainda ser equipados com as novas tecnologias de recolha de informação, permitindo a aquisição de dados de forma contínua, fiável e eficiente, conduzindo a uma maior facilidade de tratamento, armazenamento, processamento e análise da informação. Em suma, não sendo a gestão dos recursos hídricos um tema excessivamente complexo, requer ainda assim uma conjugação de experiências de campo, laboratório e científica para a concretização e funcionalidade dos desenhos das redes de monitorização da qualidade da água superficial (INAG, 2001). FCUP A rede de monitorização da qualidade da água da ARH Norte, I. P. : análise espácio-temporal dos dados obtidos em algumas sub-bacias 109 5. Referências bibliográficas  Abelho, M. (2010). Manual de Monitorização Microbiológica Ambiental – Qualidade Microbiológica da Água. Curso de Especialização Tecnológica em Qualidade Ambiental. Acedido em 2 de agosto de 2012, em http://www.esac.pt/Abelho/Monitor_ambiental/Manual%20parte%202.pdf;  Administração da Região Hidrográfica do Norte, I. P. – Laboratório de Águas (2012). Manual de Gestão da Qualidade. Edição 14. ARH-Norte. Porto;  Administração da Região Hidrográfica do Norte, I. P. (2009). Relatório do Estado da Qualidade da Água 2005 (REQual 2005) – Volumes I e II. ARH-Norte. Porto;  Administração da Região Hidrográfica do Norte, I. P. (2009). Relatório do Estado da Qualidade da Água 2006 (REQual 2006) – Volumes I e II. ARH-Norte. Porto;  Administração da Região Hidrográfica do Norte, I. P. (2009). Relatório do Estado da Qualidade da Água 2007 (REQual 2007) – Volumes I e II. ARH-Norte. Porto;  Administração da Região Hidrográfica do Norte, I. P. (2009). Relatório do Estado da Qualidade da Água 2008 (REQual 2008) – Volumes I e II. ARH-Norte. Porto;  Administração da Região Hidrográfica do Norte, I. P. (2009a). Relatório do Estado da Qualidade da Água 2009 (REQual 2009) – Volumes I e II. ARH-Norte. Porto;  Administração da Região Hidrográfica do Norte, I. P. (2011a). Plano de Gestão da Região Hidrográfica do Minho e Lima (RH1) – Relatório Técnico;  Administração da Região Hidrográfica do Norte, I. P. (2011b). Plano de Gestão da Região Hidrográfica do Cávado, Ave e Leça (RH2) – Relatório Técnico;  Administração da Região Hidrográfica do Norte, I. P. (2011c). Plano de Gestão da Região Hidrográfica do Douro (RH3) – Relatório Técnico;  Apontamentos diversos cedidos durante o período de estágio na Administração da Região Hidrográfica do Norte, I. P.;