ESTUDO DAS VARIAÇÕES SAZONAIS E ESPACIAIS DOS ÍONS DOMINANTES NA ÁGUA E NO SEDIMENTO DA REPRESA DE IBITINGA (SÃO PAULO, BRASIL 21°45’S E 48°50’W)^*

SEASONAL AND SPATIAL VARIANTIONS STUDY OF MAJOR IONS IN WATER AND SEDIMENT OF IBITINGA RESERVOIR (SÃO PAULO BRAZIL 21°45’S AND 48°50’W)

RESUMO

As variações sazonais e espaciais dos íons dominantes na água e sedimento da represa de Ibitinga foram estudadas no período de outubro/89 a novembro/90. Foram coletadas mensalmente, amostras na superfície, meio e fundo da coluna d’água da represa, em 3 estações de coleta (E-1, E-2 e E-3); incluiu-se também duas estações na foz dos Rios Jacaré Pepira (EJP) e Jacaré Guaçu (EJG). Para os pontos E-1 e E-2, em todo o período de estudo, a ordem de dominância dos cátions foi Na⁺ > Ca⁺ > K⁺ > Mg⁺ e, apenas E-2, no período seco, apresentou uma inversão entre Mg⁺ e K⁺ (Na⁺ > Ca⁺ > Mg⁺ > K⁺). Durante todo o período, a ordem aniônica foi HCO₃^-> SO₄⁼ > Cl^-, para a represa. Já o sedimento apresentou dominância de Ca⁺⁺ >Mg⁺⁺ e os Rios Jacaré Pepira e Jacaré Guaçu apresentaram dominância de Mg > Ca > K > Na, no período chuvoso e Ca⁺ > Mg⁺ > K⁺ > Na⁺ , no período seco, sendo que ambos os rios apresentaram dominância de Cl^- sobre SO₄⁼ em todo o período de estudo.Os dados demonstraram (p < 0,05) que o conteúdo iônico da represa foi determinado principalmente pela entrada do Rio Tietê, sendo secundário o papel do regime de chuvas e dos rios tributários. As águas de Ibitinga possuem conteúdo total de cargas iônicas duas vezes maior que o encontrado para as águas da América Latina, (período chuvoso Tz+: E1 = 26,0 mg/L; E-2 = 31,3 mg/L; E-331,3 mg/L e TzE-1 = 69,7 mg/L; E-2 = 68,8 mg/L; E-3 = 77,9mg/L e período seco – Tz=: E-1 = 23,4 mg/L; 23,5 mg/L; 21,9 mg/L e Tz-: E-1 = 60,3mg/L; E-2 = 54,6 mg/ L; E-3 = 56,7 mg/L) e a a domiância do íon Na+ sugere uma contribuição antrópica, através de efluentes dométicos e indutriais, e uma perda progressiva da qualidade da água desta represa.

PALAVRAS-CHAVE
Reservatório; tropical; íons dominantes; qualidade da água; sedimento

ABSTRACT

SEASONAL AND SPATIAL VARIANTIONS STUDY OF MAJOR IONS IN WATER AND SEDIMENT OF IBITINGA RESERVOIR (SÃO PAULO BRAZIL 21°45’S AND 48°50’W).

Seasonal and spatial variations in water and sediment of Ibitinga Reservoir was studied from October/89 to November/90, an entire seasonal cycle. Water samples from superficial, middle and bottom column were collected monthly, at 3 sample stations (E-1, E-2 and E-3); including two stations in Jacaré Pepira (EJP) and Jacaré Guaçu (EJG) outfall rivers. At the E-1 and E-2 stations, in the whole period, the cation dominant order was Na⁺ > Ca⁺> K⁺ >Mg⁺, and only in E-2, in the dry period, this order was inverted (Na⁺> Ca⁺⁺> Mg⁺⁺ >K⁺). The anion order was HCO₃^-> SO₄⁼ > Cl^- for reservoir stations for the whole period. In relation to sediment, in Ibitinga Reservoir the dominant order was Ca⁺ >Mg⁺ during the 4 whole period. Jacaré Pepira and Jacaré Guaçú rivers had the dominance of Mg > Ca > K > Na, in the rainy period, and Ca⁺ > Mg⁺ > K⁺ > Na⁺, in the dry period. In relation to ionic dominance, for both rivers, Cl^-was superior to SO ⁼ during the whole period. According to the results, the reservoir ionic content was determined mainly by the Tietê River entrance, and the rain regulation and the tributary rivers were secondary. The Ibitinga Reservoir's water had ionic content double that of Latin America waters, (rain period Tz+: E1 = 26.0 mg/L; E-2 = 31.3 mg/L; E-3 = 31.3 mg/L and TzE-1 = 69.7 mg/L; E-2 = 68.8 mg/L; E-3 = 77.9 mg/L and dry period – Tz=: E-1 = 23.4 mg/L; 23.5 mg/L; 21.9 mg/L and Tz-: E-1 = 60.3mg/L; E-2 = 54.6 mg/L; E-3 = 56.7 mg/L) and the dominant Na⁺ ion suggests an anthropic contribution, through domestic and industrial effluents, and a progressive water quality losts in this reservoir.

KEY WORDS
Reservoir; tropical; major ions; water quality; sediment

INTRODUÇÃO

O conteúdo iônico das águas superficiais é determinado principalmente pelos cátions Ca⁺⁺, Mg⁺⁺, Na⁺ e K⁺ e pelos ânions HCO₃^-, SO₄⁼ e Cl^-, sendo que a variação e composição desses íons na água é influenciada pelo ambiente terrestre, pelo clima, pelo intercâmbio entre água e sedimento e pelas atividades humanas (PAYNE, 1986). Em lagos abertos, a composição química da água e sedimento é regida, em grande parte, pelos fluxos de entrada procedentes da bacia de drenagem. Os mecanismos básicos que regulam a concentração desses íons em água são a mineralização das rochas, a precipitação atmosférica e os processos de evapotranspiração (VIERIA & ESTEVES, 2002; MAIER et al., 1996).

Através do conteúdo iônico, pode-se classificar as águas naturais como moles, caracterizadas por baixo conteúdo iônico, geralmente proveniente da drenagem de rochas ígneas, e águas duras, que contêm grande quantidade de metais alcalinos terrosos dissolvidos, provenientes de depósitos calcáreos (WETZEL, 1981).

Os cátions dominantes, assim como outros nutrientes, desempenham papel importante em processos fisiológicos de organismos aquáticos tais como: crescimento, formação e metabolismo de substâncias, transporte de íons para os meios intra e extra celulares e estruturação de organelas (HENRY, 1986). POR & LOPES (1994) afirmam que, mesmo em águas muito diluídas, não há evidências concretas de que os íons dominantes possam apresentar-se em concentrações tão baixas que cheguem a limitar a produção dos organismos, exceto para alguns moluscos e crustáceos, para os quais o cálcio é um elemento indispensável.

O conhecimento do conteúdo e composição química da água e sedimento de sistemas aquáticos é fundamental para a compreensão dos processos físicos, químicos e biológicos que neles ocorrem, e que refletem também a maior ou menor importância geoquímica frente às alterações ambientais devidas ao uso e ocupação da bacia hidrográfica (MAIER, 1987).

Deste modo, o presente trabalho visa contribuir para a preservação da qualidade da água da Represa de Ibitinga, analisando as possíveis influências das variações espaciais, sazonais e humana sobre os íons dominantes, presentes na água e no sedimento; verificando também o efeito da entrada dos Rios Jacaré Pepira e Jacaré Guaçu na represa.

Área de estudo

A Represa de Ibitinga (Fig. 1) é a terceira de uma série de barragens do Médio rio Tietê. Encontra-se na unidade geomorfológica conhecida como Planalto Ocidental Paulista, cujo relevo é suave, com leve caimento de leste para oeste, formando uma extensa plataforma suavizada, nivelada em cotas próximas a 500 m (PONÇANO et al., 1981). A drenagem do Planalto Ocidental é efetuada por rios formadores da Bacia do Paraná, principalmente, os grandes rios paulistas: Paranapanema, Tietê e Grande.

Fig. 1
Mapa de localização geográfica do Reservatório de Ibitinga e das estações de coleta: E-1, E-2, E-3 e EJP (Rio Jacaré Pepira) e EJG (Rio Jacaré Guaçú).

Ocidental Paulista, cujo relevo é suave, com leve caimento de leste para oeste, formando uma extensa plataforma suavizada, nivelada em cotas próximas a 500 m (PONÇANO et al., 1981). A drenagem do Planalto Ocidental é efetuada por rios formadores da Bacia do Paraná, principalmente, os grandes rios paulistas: Paranapanema, Tietê e Grande.

Segundo BISTRICHI et al.(1981), o Planalto Ocidental Paulista faz parte da Bacia Sedimentar do Paraná, onde ocorrem os seguintes grupos geológicos: Formação Pirambóia, Formação Botucatu, Formação Serra Geral e Formação Adamantina, sendo esta última, predominante na região da Represa de Ibitinga. A Formação Adamantina é constituida de depósitos fluviais, com predomínio de arenitos finos, podendo apresentar cimentação carbonática, com forte tendência para a erosão.

Originalmente, o solo do Planalto Ociental era recoberto por Mata Atlântica de diferentes gradações, nas vertentes e encostas e por vegetação típica de cerrados nas regiões mais baixas. Hoje, os biomas naturais se encontram restringidos a pequenas manchas de cerrado e vegetação mais densa nas encostas de alguns morrotes. No Rio Jacaré Pepira, a mata ciliar encontra-se bem preservada. Já no Rio Jacaré Guaçu e nas margens da Represa de Ibitinga, a vegetação original deu lugar ao cultivo predominante de cana de açúcar (CLARO, 1981; VIEIRA, 1996).

MATERIAL E MÉTODOS

No período de outubro/89 a novembro/90, obedecendo a um ciclo sazonal completo, foram coletadas mensalmente, amostras na superfície, meio e fundo da coluna d’água do reservatório de Ibitinga, em 3 estações de coleta: E-1, localizada a montante da foz do Rio Jacaré Pepira; E-2, entre a foz dos Rios Jacaré Pepira e Jacaré Guaçú e E-3, a jusante da foz do Rio Jacaré Guaçú (Fig. 1). Incluíram-se também duas estações de coleta, uma a montante da foz do Rio Jacaré Pepira e outra a montante da foz do Rio Jacaré Guaçú. Apenas nas estações de coleta do reservatório foram coletadas amostras de sedimento.

Para coleta, análise e preservação das amostras de água, foram obedecidas as metodologias descritas em GOLTERMAN et al. (1978) e AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION (1985). Os sólidos totais em suspensão (STS) foram determinados por gravimetria. A dureza total (D. Total) e a alcalinidade, foram determinadas por titulometria. No Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA), foram determanados os teores de Cl^-, SO₄⁼, SiO₂, por espectrometria com injeção em fluxo e Ca⁺⁺, Mg⁺⁺, Na⁺ K⁺, em espectrofotômetro de absorção atômica. Os teores de CO₂ total, CO₂ livre e HCO₃^- foram obtido por cálculo segundo MACHERETH et al. (1989). Os resultados foram expressos em mg/L. A condutividade elétrica (CE), determinada com auxílio do condutivímetro Digimed, foi expressa em μS/cm. O limite de detecção dos métodos foi de 0,001 mg/L (ppm).

O sedimento foi coletado com o auxilio de uma draga de Ekman. A determinação Ca⁺⁺, Mg⁺⁺, Na⁺ K⁺, Si foi realizada através de abertura com HCl/ H₂ClO₄/ HF (AGEMIAN & CHAU, 1976). Todas as amostras foram analisadas em um espectrofotômetro de absorção atômica, juntamente com o material certificado de referência MESS (INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY, 1979), a fim de se garantir a exatidão dos resultados. O limite de detecção dos métodos foi de 0,01 mg/kg (ppm).

O estudo do clima regional foi baseado nos regimes pluviométrico e térmico e na evapotranspiração, a partir de dados obtidos no DAEE (Departamento de Águas e Energia Elétrica de São Paulo). O balanço hídrico correspondente ao período de estudo (out./89 a nov./90) foi calculado segundo método de THORNTHWAITE (1948) e os resultados apresentados na forma de gráfico.

Para análise e interpretação dos resultados foram calculadas as médias, desvio padrão e medianas, por período sazonal para todas as variáveis analisadas na água e no sedimento (BUSSAB & MORETTIN, 1987). Para facilitar a comparação entre as proporções dos íons dominantes na água do reservatório, utilizou-se os valores medianos para a elaboração do diagrama de concentração em meq/L, segundo Maucha (modificado por BROCH & YAKE, 1969). Utilizou-se também a relação entre os íons monovalentes/divalentes (M/D), divalentes/divalentes (D/D) e monovalentes/monovalentes (M/M) em meq/L. As ordens catiônica e aniônica foram estabelecidas segundo as porcentagens de cada íon frente ao total de cátions (Tz+) e ânions (Tz-) correspondentes (MAIER, et al. 1996; VIEIRA, 1996). Para verificar a existência de padrão de variação espacial e sazonal nos íons dominantes nos compartimentos sedimento e água da represa e dos Rios Jacaré Pepira e Jacaré guaçú, foram feitos clusters a partir das médias obtidas, segundo NETER et al. (1996), utilizando-se o conceito de distância euclidiana.

RESULTADOS

A análise do balanço hídrico demonstrou que o clima teve um comportamento esperado para a região, apresentando uma estação chuvosa quente de outubro/89 a março/90 e uma estação de estiagem fria de abril/90 a setembro/90. Registrou-se um déficit hídrico no solo em outubro/89, sendo que em novembro/89 houve reposição de água. De dezembero/89 a fevereiro/90, foram registradas as maiores precipitações pluviométricas, evapotrasnpiração potencial e retirada de água do solo. O mês de junho/90 foi o mais seco, com menor evapotranspiração (Fig. 2).

Fig. 2
Balanço hídrico regional, segundo THORNTHWAITE (1948), a partir de dados da estação meteorológica DAEE de Ibitinga. P = precipitação Pluviométrica), ER = Evapotranspiração Real e EP = Evapotanspiração Potencial.

Na água da Represa de Ibitinga, as medianas de STS, CE, Na⁺, K⁺, Cl^-, SO₄⁼ e SiO₂ foram mais elevadas no período chuvoso do que no período seco, para todos os pontos de coleta. Dureza total, Ca⁺⁺ Mg⁺⁺, CO₂ e HCO₃^- não apresentaram um padrão sazonal definido. Em relação à distribuição espacial, o ponto E-1 (próximo à barragem) apresentou valores medianos (próximo à barragem) apresentou valores medianos excetuando-se Ca⁺⁺, Na⁺ e SO₄⁼, que foram pouco mais elevadas no ponto E-2 (próximo à foz do Rio Jacaré Pepira) (Tabela 1).

Tabela 1
Medianas das variáveis analisadas na água da Represa de Ibitinga, nos períodos chuvoso (10/89 a 03/90) e seco (04/90 a 09/90), em 3 estações de coleta (E-1, E-2 e E-3) na superfície (S) meio (M) e no fundo (F) da coluna d’água.

	Período chuvoso												Período seco
	E-1				E-2				E-3				E-1				E-2				E-3
	S	M	F		S	M	F		S	M	F		S	M	F		S	M	F		S	M	F
STS1 (mg/L)	7,0	8,5	9,2		5,1	5,7	6,1		5,7	5,9	3,9		5,8	6,6	12,6		3,6	4,8	4,9		3,2	3,6	7,8
C.E.2 (μS/cm)	158	150	144		151	154	156		145	149	154		136	139	138		141	135	139		125	126	126
Alcal.3 (mg/L)	34,9	37,2	37,2		34,9	36,0	35,5		34,9	34,9	37,8		36,5	34,4	34,4		32,6	31,3	32,6		33,3	33,3	32,3
D. Total4 (mg/L)	32,0	34,0	34,0		31,8	33,7	36,6		29,5	34,6	30,0		36,0	34,0	34,0		35,0	36,0	36,0		33,0	34,0	32,0
CO2 Total (mg/L)	30,9	35,1	35,7		34,3	33,9	33,4		33,5	33,0	34,2		34,9	37,7	33,0		27,6	32,4	37,4		32,2	34,4	30,9
HCO3- (mg/L)	41,9	45,3	45,3		42,4	43,8	42,9		42,5	42,5	45,8		44,3	41,9	41,8		35,7	36,8	39,7		40,6	40,4	38,1
Ca2+ (mg/L)	8,7	8,6	8,7		9,5	8,8	9,6		8,6	8,1	9,4		8,1	8,3	9,7		8,9	8,9	9,7		8,1	8,9	8,1
Mg2+ (mg/L)	2,7	3,0	2,9		2,4	2,6	3,6		2,5	2,9	1,7		3,2	3,3	3,2		3,4	3,9	2,9		3,4	2,4	2,9
Na+ (mg/L)	13,7	10,5	10,4		12,9	15,1	15,3		10,0	13,5	13,9		8,6	8,6	8,8		8,1	8,0	8,2		7,3	7,5	8,1
K+ (mg/L)	4,0	4,0	3,9		3,8	4,1	4,1		3,6	3,8	3,8		3,3	3,3	3,2		3,4	3,4	4,0		3,5	3,4	3,3
Cl- (mg/L)	12,8	12,5	12,8		11,6	12,8	11,6		9,9	11,4	12,0		9,1	9,1	9,0		8,9	8,3	8,6		7,8	7,8	7,8
SiO2 (mg/L)	1,1	1,0	1,1		1,0	0,9	1,2		1,4	1,1	1,0		4,4	3,8	3,7		2,1	1,7	1,8		1,7	1,6	1,9
SO42- (mg/L)	13,1	11,6	11,1		14,8	14,3	14,1		10,4	13,0	13,6		8,9	9,3	9,5		8,8	9,2	9,2		8,5	9,0	8,1

• ¹
  sólidos totais em suspensão;
• ²
  condutividade elétrica;
• ³
  alcalinidade;
• ⁴
  dureza total.

No período seco, apenas a condutividade elétrica, dureza total, Ca⁺⁺, Mg⁺⁺, K⁺ foram mais elevados no ponto E-2, as demais variáveis apresentaram seus maiores valores no ponto E-1 e, em geral, o ponto E-3 (próximo à foz do Rio Jacaré Guaçu) apresentou os menores valores, durante o período de estudo. Não foi verificada variação pronunciada das medianas na coluna dágua sendo que, em geral, o fundo apresentou os maiores valores no período chuvoso para os 3 pontos e, no período seco, a superfície dos pontos E-1 e E-2 apresentou os maiores valores (Tabela 1).

As variáveis estudadas para o sedimento apresentaram-se em uma magnitude muito superior àquelas observadas para a água da represa. No sedimento de E-1, Ca^-, Mg^-, K^- apresentaram valores medianos maiores no período seco. Já o Na⁺ apresentou valores medianos maiores no período chuvoso. O sedimento do ponto E-2 apresentou valores medianos maiores que E-1 e E-3 no período de chuva. No sedimento de E-3, os maiores valores medianos, para todas as variáveis analisadas, ocorreram no período seco (Tabela 2).

Tabela 2
Medianas das variáveis analisadas no sedimento da Represa de Ibitinga, nos períodos chuvoso (10/89 a 03/90) e seco (04/90 a 09/90), em 3 estações de coleta (E-1, E-2 e E-3).

	Período chuvoso				Período seco
	E-1	E-2	E-3		E-1	E-2	E-3
Ca2+ (mg/L)	931	2051	1151		1638	1687	1226
Mg2+ (mg/L)	375	655	313		604	346	328
Na+ (mg/L)	124	147	109		43	108	116
K+ (mg/L)	63	157	103		111	98	122

De um modo geral, os valores medianos dos parâmetros analisados na água da represa foram superiores aos encontrados na dos Rios Jacaré Pepira e Jacaré Guaçu, excetuando-se os valores de STS. Para o Rio Jacaré Pepira, no período de chuva ocorreram os maiores valores de STS, Ca⁺⁺, Mg⁺⁺,K⁺, Cl^- e SO₄⁼, sendo que os valores de Na⁺ não apresentaram variações sazonais e os de SiO₂ foram mais elevado no perído seco. Já o Rio Jacaré Guaçu, apresentou valores medianos mais elevados de STS, Ca⁺⁺, Mg⁺⁺, SO₄⁼ no período chuvoso e, de Na⁺, K⁺, Cl^- e SiO₂, no período seco (Tabela 3).

Tabela 3
Medianas das variáveis analisadas na água dos rios Jacaré Pepira (EJP) e Jacaré Guaçu (EJG) calculadas para os períodos chuvoso (out./89 à mar./90) e seco (abr./90 à set./90).

	Período chuvoso			Período seco
	EJP	EJG		EJP	EJG
STS (mg/L)	8,8	11,9		11,9	11,6
Ca+ (mg/L)	4,4	4,8		3,5	4,2
Mg+ (mg/L)	4,6	4,9		2,0	2,1
Na+ (mg/L)	1,3	2,0		1,3	3,1
K+ (mg/L)	1,8	1,8		1,4	2,1
Cl- (mg/L)	1,9	2,0		0,7	2,4
SO4= (mg/L)	1,7	2,5		<0,002	1,6
SiO2 (mg/L)	6,7	6,9		6,9	7,2

Na água da represa, no período chuvoso, ocorreram os maiores valores totais de cátions (Tz+ = 31,3) no ponto E-2 e, em E-1, os maiores de ânions (Tz^- = 69,7). No período seco os valores de Tz+ e Tz- foram acentuadamente menores que no período chuvoso, nos 3 pontos de amostragem. Já no sedimento os maiores valores de Tz+ ocorreram no períoldo seco para E-1 e E-3 e, no período chuvoso para E-2. Na estação chuvosa, nos três pontos de coleta da represa a dominância na água foi Na⁺ > Ca ⁺⁺ > K⁺ > Mg⁺⁺. No período seco, os pontos E-1 e E-3 mantiveram a mesma ordem de dominância, porém E-2 apresentou dominância de Mg⁺⁺ sobre o K⁺. Para os pontos E-2 e E-3 a ordem aniônica foi HCO₃^- > SO₄⁼ > Cl^-, tanto para o período chuvoso quanto para o seco, enquanto E-1 apresentou dominância de Cl^- sobre o SO₄⁼ (Tabela 4).

Tabela 4
Total de cargas positivas (Tz+) e negativas (Tz-) (mg/L) e ordem iônica encontrada por período sazonal, para a Represa de Ibitinga.

	Período Chuvoso					Período Seco
Pontos	Tz+	Tz-	Ordem	Ordem		Tz+	Tz-	Ordem	Ordem
			catiônica	aniônica				catiônica	aniônica
E-1	26,0	69,7	Na > Ca > K > Mg	HCO3 > Cl > SO4		23,4	60,3	Na > Ca > K > Mg	HCO3 > SO4 > Cl
E-2	31,3	68,8	Na > Ca > K > Mg	HCO3 > SO4 > Cl		23,5	54,6	Na > Ca > Mg>K	HCO3 > SO4 > Cl
E-3	28,4	77,9	Na > Ca > K > Mg	HCO3> SO4>Cl		21,9	56,7	Na>Ca>K>Mg	HCO3> SO4>Cl
Sed.E-1	1493	-	Ca > Mg > Na > K	-		2396	-	Ca > Mg > K > Na	-
Sed.E-2	3010	-	Ca > Mg > K > Na	-		2239	-	Ca>Mg>Na>K	-
Sed.E-3	1676	-	Ca > Mg > Na > K	-		1792	-	Ca > Mg > K > Na	-
EJP	12,1	3,6	Mg > Ca > K > Na	Cl> SO4		8,2	0,7	Ca > Mg > K > Na	Cl> SO4
EJG	13,6	4,5	Mg>Ca>K>Na	SO4>Cl		11,5	4,0	Ca > Na > Mg = K	Cl> SO4

No sedimento a ordem de dominância foi Ca⁺⁺ > Mg⁺⁺ > K⁺ > Na⁺, durante o período de estudo. Os Rios Jacaré Pepira e Jacaré Guaçu apresentaram no período chuvoso a ordem Mg⁺⁺> Ca⁺⁺> K⁺> Na⁺⁺. No período seco, apenas o Rio Jacaré Pepira manteve esta ordem. Quanto aos ânions o Rio Jacaré Pepira apresentou Cl^- > SO₄⁼ durante todo o período de estudo, já o Rio Jacaré Guaçu apresentou dominância de SO₄⁼ no período chuvoso e de Cl^- no período seco (Tabela 4).

Fig. 3
Comparação entre as concentrações iônicas da Represa de Ibitinga, o Rio Jacaré Pepira (TAKINO & MAIER 1986) e as Represas do Tietê (MAIER & TAKINO, 1985), através do diagrama iônico de Maucha (modificado por BROCH & YAKE, 1969). Escala 1 mm² = 0,004 meq/L.

Os Rios Jacaré Pepira e Jacaré Guaçu apresentaram salinidade menor que a da Represa de Ibitinga. Os maiores valores foram encontrados no período chuvoso e tiveram como maiores contribuidores os cátions, embora não tenha sido determinado o HCO₃^- para ambos os rios (Tabela 4).

A Figura 3 mostra o diagrama iônico de Maucha (modificado por BROCH & YAKE, 1969), para a água da Represa de Ibitinga, comparada com a do Rio Jacaré Pepira e de outras represas da Bacia do Alto Tietê. Verificou-se a dominância de HCO₃^-, Na⁺ e Ca⁺⁺ para a Represa de Ibitinga. Para o Rio Jacaré Pepira, por sua vez, observou-se dominância de HCO₃^- e Ca⁺⁺. Já para as represas Rio das Pedras e Rio Grande a dominância é de Cl^- e Na⁺ e a de Pedreira HCO₃^- e Na⁺. O Total iônico da água, mostrado através do diâmetro da circunferência do diagrama, monstraram que as Represas do Alto Tietê, apresentaram-se em uma magnitude muito maior que o encontrado para Ibitinga e o Rio Jacaré Pepira, evidenciando uma maior contribuição dos efluentes domésticos para o total iônico no Alto Tietê.

Tabela 5
Proporção iônica, calculada para a água e o sedimento da Represa de Ibitinga (E-1, E-2 e E-3) e para a água dos Rios Jacaré Pepira (EJP) e Jacaré Guaçu (EJG).

Local	(Na + K)		(Na + K)		(Na + K)		Ca		K		SO4
	(Ca+Mg)		Ca		Mg		Mg		Na		Cl
E-1 -2,425	1,6		1,6		3,6		2,3		2,7		1,1
E-2 -2,572	1,1		1,5		4,6		3,0		2,7		1,3
E-3 -2,326	1,1		1,5		4,6		3,1		2,6		1,0
Sedimento E-1	0,1		0,2		0,4		2,8		0,7		-
Sedimento E-2	0,1		0,2		0,6		3,4		1,1		-
Sedimento E-3	0,1		0,2		0,5		2,6		0,9		-
EJP	0,4		0,7		0,9		1,2		0,9		1,2
EJG	0,6		1,0		1,2		1,2		1,2		1,2

Fig. 4
Dendrograma de correlação entre os compartimentos água e sedimento do reservatório e a água dos Rios Jacaré Pepira (JP) e Jacaré Guacú (JG), calculados para os íons dominantes, durante o período estudado. (A- Periodo chuvoso; B- Período Seco; C- sedimento da represa e rios). (p < 0,05).

Através do dendrograma de correlação (Fig. 4), observa-se que a composição iônica da água da represa não foi influenciada pelas entradas dos Rios Jacaré Pepira e Jacaré Guaçu e que os pontos E-2 e E-3 estiveram mais correlacionados entre si (P < 0,05). Apenas a água do fundo do ponto E-1 esteve mais correlacionada com os demais pontos, durante todo o período. Quanto ao sedimento, os pontos E-1 e E-2 apresentaram-se mais correlacionados no período seco, e os pontos E-2 e E-3, no período chuvoso (P < 0,05).

DISCUSSÃO

Alcalinidade e STS, silício, condutividade elétrica

O Reservatório de Ibitinga encontra-se em uma região onde o solo é bastante arenoso e com poucos depósitos naturais de calcáreo (BISTRICHI et al., (1981). VIEIRA & ESTEVES (2002) encontraram neste reservatório valores de pH próximo à neutralidade, para o mesmo período de estudo, atribuindo estas concentrações e sua pequena variação aos altos valores de alcalinidade da águas, sugerindo que o pH poderia estar sendo regulaldo pelo sistema de CO₂ - HCO₃ - CO₃, uma vez que a alcalinidade teve uma variação temporal semelhante a este.

A Represa de Ibitinga está cercada por áreas de interbaciais e de microbaciais, apresentando inúmeros rios de primeira ordem. Nessas regiões a agricultura cobre praticamente todo o solo. Como a calagem de solos ácidos é uma prática comum na área, pode estar havendo uma contribuição de calcáreo para a água do reservatório, através do escoamento superficial e da lixiviação do solo. O que pode estar acarretando na elevação dos valores de alcalinidade, como observado no período chuvoso.

A capacidade de transporte dos sistemas de drenagem de uma bacia, constitue um dos processos que melhor explica o comportamento dos sólidos totais ou dissolvidos em sistemas aquáticos. A qualidade, o tipo e a origem dos sólidos em suspensão na água são fortemente influenciados pelo clima, pelo relevo e pela geologia da bacia de drenagem (WHITTON, 1975; TEIXEIRA et al., 2000), assim como pela ação do homem sobre as mesmas.

Os sólidos em suspensão constituem um dos maiores transportadores de nutrientes e poluentes, contribuindo para o enriquecimento de ambientes aquáticos. A proporção relativa entre os componentes orgânico e inorgânico transportados pelos rios na forma de sólidos em suspensão, ainda não é totalmente conhecida. Entre os componentes inorgânicos, o silte, pode ter considerável capacidade de troca iônica e de transportar compostos químicos a ele adsorvidos (PAYNE, 1986).

Os sólidos em suspensão contribuem para o aumento da temperatura, pois absorvem a energia da radiação solar que chega aos corpos d’água. Esta elevação da temperatura da água diminui a viscosidade do meio, facilitanto o afundamento dos sólidos em suspensão, principalmente, do silte. HYNES (1970) afirmou que o silte afunda duas vezes mais rápido a 23° C que a 0° C.

Provavelmente, os altos valores de STS em E-1, sejam devidos a influência da água do Rio Tietê, a montante desta estação. Os Rios Jacaré Pepira e Jacaré Guaçu também apresentaram valores elevados, principalmente, no período chuvoso, o que deve ter contribuído para os valores esperados, principalmente em E-2, que se localiza entre a fóz dos dois rios e E-3, a jusante desses rios.

Segundo HAPPEY (1970), a maior contribuição de nutrientes para um lago, não chega através dos rios tributários, mas sim da difusão por turbulência, a partir de depósitos de silte no sedimento. A difusão do material depositado no sedimento de Ibitinga pode ser um fator de contribuição para a elevação dos valores de STS, uma vez que este reservatório foi considerado turbulento por VIEIRA et al. (2002), VIEIRA (1996) e TUNDISI (1981).

A principal fonte natural de silício para as águas naturais, advem da degradação de minerais ricos em silicatos de alumínio. Nos ecossistemas aquáticos, o silicato reage com o CO₂ dissolvido formando carbonato de silício (WETZEL, 1981, 1991). O uso inapropriado dos solos pode aumentar a concentração de sílica nos corpos d’água, através do escoamento superficial, devido principalmente ao desmatamento e a práticas de mineração.

Vários organismos aquáticos apresentam estruturas silicificadas, como por exemplo, as diatomáceas. Toda sua estrutura celular está envolvida em carapaça composta de silício. Assim, em função de sua densidade, as diatomáceas podem alterar grandemente a concentração de silica na água (MARGALEF, 1983).

Em Ibitinga e em seus tributários, os teores de silício também parecem estar relacionados com a sazonalidade, pois no período de estiagem observaram-se os maiores valores. Provavelmente o menor volume de água, a drenagem mais lenta, além da decomposição de material orgânico dissolvido na água e a produção primária do fitoplancton produziram CO₂ dissolvido, aumentando assim a reatividade e a solubilidade do silício, elevando seus teores na água, durante o período seco. Em relação à variação espacial, independente da época do ano, a concentração de silício aumentou de montante para jusante, ou seja, do ponto E-1 para o ponto E-3.

Através dos valores de condutividade elétrica podem ser inferidas importantes informações sobre os ecossistemas aquáticos, tais como o metabolismo do sistema e a magnitude da concentração iônica, pois os íons mais diretamente responsáveis pela condutividade elétrica são também considerados dominantes (GOLTERMAN, 1975). O pH e a temperatura influenciam diretamente os valores de condutividade elétrica, enquanto que nitrato, nitrito e os ortofosfatos têm pouca influência. Estes valores são considerados como um bom indicador de fontes poluidoras, assim como de fenômenos ligados ao processo de autodepuração (ESTEVES, 1998).

Em Ibitinga, os valores de condutividade elétrica refletem mais a concentração de íons dominantes, uma vez que os valores de nutrientes, tais como NH₃, NO₂, NO₃, não foram considerados altos em trabalho realizado no mesmo período por VIEIRA (1996). A condutividade elétrica e o STS apresentaram valores elevados no período chuvoso, principalmente nos pontos E-1 e E-2, sendo que este é o período corresponde a reposição de água (outubro/novembro/89 e outubro/90) e excedente hídrico no solo (dezembro/abril/90 e novembro/90), segundo o balanço hídrico regional. Tais eventos reforçam a hipótese de que a prepresa de Ibitinga recebe contribuição importante de material vindos da bacia de drenagem à montante.

Os íons dominantes (Ca⁺⁺, Mg⁺⁺, NA⁺, K⁺, HCO₃^-, SO₄⁼ e Cl^-)

A diferença na composição das águas mundiais, com relação ao conteúdo iônico, refere-se basicamente às concentrações de Ca⁺⁺, HCO₃^- e Na⁺. Na América do Sul e Austrália, por exemplo, a água é pobre nesses íons e a ordem de dominância para os cátions geralmente é Ca⁺⁺ > Na⁺ > Mg⁺⁺ > K⁺, e para os ânions Cl^- > SO₄⁼ > HCO₃^-, comuns à drenagem de rochas ígneas (GIBBS, 1970).

WETZEL (1981, 1991) mostra que a tendência mundial obedece à ordem Ca⁺⁺ > Mg⁺⁺ > Na⁺ > K⁺. Na água de Ibitinga, essa ordem foi encontrada apenas no sedimento de fundo. Esse autor cita, ainda, que o SO₄⁼ ocupa o segundo lugar na ordem dos ânions. A ordem de dominância na represa de Ibitinga não apresentou a tendência esperada para águas da América do Sul, pois o Na⁺ foi dominante sobre o Ca⁺⁺. Quanto aos ânions, a dominância foi do HCO₃^-, seguida pelo SO₄⁼ e Cl^-.

A estação E-1 mostrou-se a mais rica em cátions dominantes, no período chuvoso e, apesar dos Rios Jacaré Pepira e Jacaré Guaçu, também apresentarem os maiores valores neste período, a análise de cluster demonstrou que a água dos rios não exerce influência sobre a da represa. Porém, segundo o diagrama de Maucha, a água do Tietê, à montante de Ibitinga, pode ser apontada como um fator de alteração da concentração e ordem iônica desta represa.

A ordem de dominância para cátions, encontrada na Represa de Ibitinga, foi à mesma observada por TAKINO & MAIER (1986) para as represas Riacho Grande, Rio das Pedras e Pedreira (Fig. 3), sendo a mesma encontrada para os demais reservatórios do Estado de São Paulo. No entanto, a concentração total de íons transportados pelas represas do Alto Tietê estão numa magnitude de grandeza muto superiora que a encontrada para Ibitinga e seus principais afluentes. Com relação aos ânions, em Riacho Grande e Rio das Pedras, a dominancia foi de Cl^-, seguida de HCO₃^-. A dominância de Na⁺ e Cl^- na água, pode estar relacionada ao aporte de efluentes doméstico no corpo aquático. Provavelmente, a influência do aporte de efluentes nas represas do Alto Tietê seja minimizada ao longo do rio até chegar ao Médio Tietê devido à série de barramentos que age na decantação de materiais transportados rio abaixo e a própria capacidade de autodepuração que o Rio Tietê possui.

Quanto ao sedimento da Represa de Ibitinga, a dominância foi de Ca⁺⁺ e Mg⁺⁺, enquanto a água apresentou dominâcia de Na⁺. No entanto, o íon Na⁺ forma sais mais solúveis em água, enquanto o Ca⁺⁺ e Mg⁺⁺ formam sais menos solúveis, o que, provavelmente, justificaria a abumdância dos cátions divalentes no sedimento e monovalentes na água.

Para os Rios Jacaré Pepira e Jacaré Guaçu a ordem de dominãcia foi, no período seco, Ca⁺⁺ > Mg⁺⁺ > Na⁺> K⁺ e, no período chuvoso, a dominância foi do íon Mg⁺⁺ sobre o Ca⁺⁺. MAIER et al. (1986), encontraram a mesma ordem de dominância na água do Rio Jacaré Pepira e BONETO (1976) na água do Rio Paraná. Segundo estes autores, a contribuição das rochas foi o fator principal para a dominância dos cátions bivalentes na água, tendo como fatores secundários o clima e a interferência antrópica.

Muitos autores consideram como salinidade total da água a soma dos cátions e ânions dominantes, o que, em média mundial, representa cerca de 120 mg/L, variando consideravelmente de continente para continente, de acordo com a litologia da região (TALLING & TALLING, 1965; MAIER 1983). Águas mundiais com salinidade de 120 mg/L apresentam um conteúdo de cátions de 1,425 meq/L e de ânions de 1,428 meq/L, havendo, portanto um equilíbrio entre cargas negativas e positivas (WETZEL, 1981).

BONETO (1976), estudando rios da Bacia do Paraná e MAIER et al. (1986) estudando a Bacia do Jacaré Pepira, encontraram conteúdo de cátions duas vezes menor que o de ânions. O mesmo repetiu-se no Reservatório de Ibitinga. O Rio Tietê pertence à Bacia do Rio Paraná, e grande parte dessa bacia, no Estado de São Paulo, drena rochas basálticas e areníticas. Águas superficiais, que drenam formações ígneas possuem alta concentração de sílica e são tipicamente "moles", portanto pobres em Ca⁺⁺ e Mg⁺⁺.

A salinidade total de Ibitinga foi superior a média encontrada por HUTCHINSON (1957) (50 mg/L) para águas pobres em íons. O íon que mais contribuiu para o aumento da salinidade total foi o bicarbonato. Além das contribuições naturais, o escoamento superficial da água das chuvas em solos fertilizados e o despejo de esgoto doméstico e industrial, podem introduzir nas águas superficiais, quantidades adicionais consideráveis de sais de cálcio.

MAIER et al. (1986) demonstraram através do diagrama de Maucha que a concentração iônica do Rio Jacaré Pepira é baixa, sendo o cátion dominante foi o cálcio e o sódio ocupou o terceiro lugar na ordem, corroborando os valores encontrados no presente estudo. Já os diagramas de Maucha, construídos para reservatórios que recebem efluentes domésticos e industriais da Grande São Paulo, mostram uma dominância acentuada de sódio e de cloro atribuída a fatores antropogênicos (MAIER & TAKINO, 1985), reforçando a hipótese de que a maior contribuição para o incremento de íons dominantes para Ibitinga seria o Alto Tietê, uma vez que a pressão de ocupação do rio neste trecho, é a maior de toda a bacia, tendo como maior exemplo de ocupação a Cidade de São Paulo.

A capacidade do sedimento em acumular compostos, torna este compartimento um dos mais importantes meios de avaliação do nível da contaminação e da saúde de ambientes lênticos. Boa parte dos compostos que se depositam no sedimento, ou não são liberados para a água ou o são muito lentamente (ESTEVES, 1998). A contribuição do sedimento para o incremento de íons dominantes para a água provavelmente obedeça aos mesmos mecanismos conhecidos para os nutrientes, como por exemplo, circulação da coluna d’água, altas temperaturas, morfometria do reservatório e ambiente químico favorável.

Em Ibitinga, no entanto, o sedimento não contribuiu na dominância de Na+ na água em detrimento dos demais cátions, pois a solubilidade do NaCl (presente em efluentes dométicos) em água é muito alta, o que além de explicar a posição do Na+ na ordem de dominância no sedimento, ainda afasta a hipótese deste compartimento estar contribuindo para sua dominância na água da represa, reforçando, ainda, a influência do Tietê à montante da mesma.

Assim como a relação carbono nitrogênio (C/N), as relações monovalente/divalente (M/D), monovalente/monovalente (M/M) e divalente/ divalente (D/D) entre os íons dominantes, também são importantes para o desenvolvimento da comunidade aquática, pois determinam, entre outros fatores, a saúde dos ecossitemas onde a mesma está inserida. Geralmente, estas relações apresentam variações relacionadas com o estado de poluição e/ou à proximidade do mar (MAIER et al., 1996). A relação de (Na⁺ + K⁺)/(Ca⁺⁺ + Mg⁺⁺) pode ser alta na foz de rios, como por exemplo, na foz do Rio Ribeira de Iguape (TAKINO & MAIER, 1987) devido à proximidade com o mar.

No entanto, os valores encontrados para a água da represa de Ibitinga, principalmente, no ponto E-1 são semelhantes aos encontrados para o Ribeira de Iguape, sendo ainda elevados quando comparados com os valores encontrados para os Rios Jacaré Pepira e Jacaré Guaçu. A relação (Na⁺ + K⁺)/Ca⁺⁺, cujos valores elevados podem caracterizar ambientes poluídos, apresentou-se em Ibitinga, com valores intermediários entre as represas do Alto Tietê (TAKINO & MAIER, 1986) e o Rio Ribeira de Iguape. Quanto à relação (Na⁺ + K⁺)/Mg⁺⁺, verificou-se uma disparidade entre os valores apresentados em ambientes poluídos e não poluídos. As represas do Alto Tietê estudadas por TAKINO & MAIER (1986) e que apresentam graves problemas de poluição, tiveram valores superiores a 10, enquanto a represa de Ibitinga, considerada como poluída, os Rios Jacaré Pepira, bastante preservado, Jacaré Gauçu e Ribeira de Iguape, ambos com problemas de poluição, apresentaram valores inferiores a 5, sendo que os pontos E-2 e E-3 de Ibitinga apresentaram os maiores valores (4,6).

Existe uma similaridade na relação K⁺/Na⁺ quanto à origem destes íons na água, quanto à influência marítima e a contaminação por esgoto doméstico. No caso de Ibitinga, esta relação foi bastante baixa, devido à dominância de íons Na⁺ na água, o que aponta para uma possível contribuição de efluentes domésticos na concentração desse íon em Ibitinga. Levandose em conta que o Ponto 1 apresentou o menor valor na relação M/M e que a região onde se localiza a represa é menos povoada (CESP, 1977) que o rio Tietê à montante de Ibitinga, é possível que a maior contribuição de íons de Na⁺ para Ibitinga, venha de fato do próprio rio Tietê.

Em um estudo sobre 17 represas do Estado de São Paulo, os ambientes menos contaminados por efluentes domésticos apresentaram valores de Ca⁺⁺/ Mg⁺⁺ inferiores a dois, e de SO₄⁼/Cl^- inferiores a um e, em ambientes mais contaminados, esta relação foi de aproximadamente 2. Já nas represas do Complexo Billings a relação Ca⁺⁺/Mg⁺⁺ foi superior a 3 (TAKINO & MAIER, 1986). Em Ibitinga, os valores da relação Ca⁺⁺/Mg⁺⁺ foi maior que dois no ponto E-1 e superior a três nos pontos E-2 e E-3. Quanto a relação SO₄⁼/Cl^-, Ibitinga apresentou valores superiores a 1 nos pontos E-1 e E-3. Tais valores nas relações entre os cátions e os ânions podem estar evidenciando perda na qualidade da água devido ao aporte de efluentes, embora o reservatório possa ainda ser considerado como mesotrófico (VIEIRA et al., 2002).

CONCLUSÕES

O conteúdo iônico da represa foi determinado principalmente pela entrada do Rio Tietê, sendo secundário o papel do regime de chuvas, da litologia da bacia de drenagem e dos rios tributários. As águas de Ibitinga possuem conteúdo total de cargas iônicas duas vezes maior que o encontrado para as águas da América Latina, sendo que a domiância do íon Na⁺ sugere uma contribuição antrópica, através de efluentes dométicos e indutriais, e uma perda progressiva da qualidade da água desta represa.

AGRADECIMENTOS

Ao CNPq (Conselho Nacional de Pesquisa), Instituto de Pesca da APTA (Agência de Pesquisa e Tecnologia do Agronegócio), CENA-USP (Centro de Energia Nuclear na Agricultura - Universidade de São Paulo); Instituto de Biociências - USP e ao CEA-USP (Centro de Estatística Aplicada).

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  Órgão financiador: CNPq - Processo Nº 122615/89-7

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  24 Jun 2022
• Data do Fascículo
  Oct-Dec 2005

Histórico

• Recebido
  31 Out 2005
• Aceito
  28 Dez 2005