Water quality, pollutant loads, and multivariate analysis of the effects of sewage discharges into urban streams of Southeast Brazil

Abstract

Water demand, pollution, and climate change threaten water security in industrialized and urbanized regions worldwide, especially in developing countries. Investments in massive infrastructure have often not met the water needs of the population, requiring water resource managers to adopt new approaches, such as decentralized and regionalized management at the micro-basin scale. However, little is known about the impact of anthropogenic activities on the water quality and vulnerability of streams that cross urban areas and feed into the main rivers and reservoirs supplying cities and industrial regions. The main goals of this research were to evaluate the water quality, pollutant loads, and effect of untreated sewage discharges in streams of the Piracicaba river basin, in the municipality of Americana, Southeast Brazil. The water quality parameters evaluated were as follows: pH, dissolved oxygen, electrical conductivity, biochemical oxygen demand, inorganic phosphorus, total phosphorus, total nitrogen, real colour, turbidity, total dissolved solids, metals (Ba, Cr, Cu, Ni, Pb, Cd, and Zn), total coliforms, and Escherichia coli. Descriptive statistics and multivariate analyses were performed. The results revealed chemical and biological degradation of the water resources, and vulnerability of the urban streams due to the release of untreated sewage into these waterways. The findings indicate the need for an immediate implementation of policies to monitor and control discharges of industrial effluents into the sewage collection systems, as well as discharges of sewage into rainwater drainage systems, together with the maintenance of green spaces.

Avaliação da qualidade ambiental de corpos hídricos urbanos utilizando análise multivariada

“…O teste KMO resultou no coeficiente 0.74, demonstrando que os dados amostrais de qualidade de água, caso não haja redundâncias, podem ser estudados com análise fatorial (MAO; MO; GUO, 2013; GUMBO; DZAGA; NETHENGWE, 2016;MEDEIROS et al, 2017).…”

“…No presente caso, ambos os critérios sugeridos são utilizados. Acompanhando Liu, Lin e Kuo (2003), Guedes et al (2012), Rocha e Costa (2015) e Medeiros et al (2017), considerou-se que uma variável é fortemente associada a um componente quando tem uma carga maior que 0,7 e razoavelmente associada com carga maior que 0,5, com isso, como é possível verificar na Tabela 3, apenas os dois primeiros componentes apresentam fortes associações, havendo associações moderadas no terceiro componente, sendo assim, apenas esses componentes foram apresentados na Tabela 3 e postos em discussão.…”

“…O primeiro componente (33,4% da variância total) foi associado fortemente com pH e turbidez, indicando que essas variáveis são as mais significativas na definição da qualidade da água, e associado moderadamente aos coliformes termotolerantes e resíduo total (SILVA et al, 2013;JABEEN et al, 2014;GUMBO;DZAGA;NETHENGWE, 2016;MEDEIROS et al, 2017). O segundo componente (32,5%) foi fortemente associado à DBO 5, fósforo e oxigênio dissolvido, e moderadamente com clorofila-a e nitrogênio, e pode ser interpretado como a influência de fontes de poluição que depositam nutrientes nos corpos hídricos e geram eutrofização (JABEEN et al, 2014;MEDEIROS et al, 2017). Aumento na DBO 5 é provocado por despejos de origem predominantemente orgânica, induzindo ao completo esgotamento do oxigênio na água, provocando o desaparecimento de peixes e outras formas de vida aquática, assim como um aumento da microflora, que interfere no equilíbrio da vida aquática (CETESB, 2016).…”

“…), em 1940 a população do campo era de 68,8% e, em 2014, apresenta um quadro oposto, com 85,2%, da população concentrada em áreas urbanas. A urbanização gera impactos ao ambiente, por potencializar a desigualdade social, por provocar carência de habitação, desemprego, problemas de higiene e de saneamento básico, e, em situações extremas, é capaz de tornar a paisagem urbana ambientalmente degradada nos meios físico, biótico e antrópico (GALFI et al, 2016;MEDEIROS et al, 2017).…”

“…A degradação de corpos hídricos devido à urbanização e industrialização tem sido estudada utilizando ferramentas estatísticas da análise multivariada em diversos países, como Brasil (DANIEL et al, 2002;SILVA et al, 2013;MEDEIROS et al, 2017), Colômbia (SANDOVAL et al 2014, Estados Unidos da América (O'NEILL et al, 2013;GHOLIZADEH;MELESSE;REDDI, 2016), África do Sul (GUMBO; DZAGA; NETHENGWE, 2016), Portugal (GOMES et al, 2014), Índia (JABEEN et al, 2014, Turquia (BILGIN, 2015) e Suécia (GALFI et al, 2016).…”