20.1.3: Mitigação da poluição da água

A poluição da água pode ser mitigada por meio de regulamentação, biorremediação e gerenciamento de bacias hidrográficas.

Regulamentação

Durante o início dos anos 1900, a rápida industrialização nos EUA resultou na poluição generalizada da água devido à descarga gratuita de resíduos nas águas superficiais. O rio Cuyahoga, no nordeste de Ohio, pegou fogo várias vezes, incluindo um famoso incêndio em 1969 que chamou a atenção do país (figura\(\PageIndex{a}\)). Em 1972, o Congresso aprovou uma das leis ambientais mais importantes da história dos EUA, a Lei Federal de Controle da Poluição da Água, que é mais comumente chamada de Lei da Água Limpa (CWA). O objetivo da Lei da Água Limpa e emendas posteriores é manter e restaurar a qualidade da água ou, em termos mais simples, tornar nossa água nadável e pescável. Tornou-se ilegal despejar poluição nas águas superficiais, a menos que houvesse permissão formal. O CWA regula a poluição de uma única fonte, como a da indústria ou de estações de tratamento de esgoto, estabelecendo padrões de poluição (níveis máximos de cada poluente que podem estar em corpos d'água ou liberados de cada vez). Como resultado, a qualidade da água dos Estados Unidos melhorou significativamente, mas ainda há mais trabalho a ser feito.

Figura\(\PageIndex{a}\): Rio Cuyahoga em chamas em 1969. Imagem da Agência de Proteção Ambiental da USEPA (domínio público).

Remediação

Remediação é o ato de limpar a contaminação. A remediação biológica (biorremediação) é uma técnica de gerenciamento de resíduos que envolve o uso de organismos como plantas, bactérias e fungos para remover ou neutralizar poluentes de um local contaminado. De acordo com a EPA dos Estados Unidos, a biorremediação é um “tratamento que usa organismos naturais para decompor substâncias perigosas em substâncias menos tóxicas ou não tóxicas”. Esse tipo de remediação geralmente é usado em produtos químicos orgânicos, mas também funciona na redução ou oxidação de produtos químicos inorgânicos, como o nitrato. A fitorremediação é um tipo de biorremediação que usa plantas para absorver os produtos químicos ao longo do tempo.

A biorremediação é amplamente usada para tratar esgoto humano e também para remover produtos químicos agrícolas (pesticidas e fertilizantes) que lixiviam do solo para as águas subterrâneas. Certos metais tóxicos, como compostos de selênio e arsênio, também podem ser removidos da água por biorremediação. O mercúrio é um exemplo de metal tóxico que pode ser removido de um ambiente por biorremediação. Várias espécies de bactérias podem realizar a biotransformação do mercúrio tóxico em formas não tóxicas. Essas bactérias, como a Pseudomonas aeruginosa, podem converter uma forma carregada de mercúrio (Hg ^{2 +}) em uma forma não carregada (Hg), que é menos tóxica para os humanos.

Provavelmente, um dos exemplos mais úteis e interessantes do uso de procariontes para fins de biorremediação é a limpeza de derramamentos de óleo. Para limpar esses derramamentos, a biorremediação é promovida pela adição de nutrientes inorgânicos que ajudam as bactérias já presentes no ambiente a crescer. As bactérias degradadoras de hidrocarbonetos se alimentam dos hidrocarbonetos na gotícula de óleo, quebrando-os em compostos inorgânicos. Algumas espécies, como Alcanivorax borkumensis, produzem surfactantes que quebram o óleo em gotículas, tornando-o mais acessível às bactérias que degradam o óleo. No caso de derramamentos de óleo no oceano, a biorremediação natural contínua tende a ocorrer, na medida em que há bactérias consumidoras de óleo no oceano antes do derramamento. Em condições ideais, foi relatado que até 80% dos componentes não voláteis (aqueles que não evaporam facilmente) do óleo podem ser degradados dentro de um ano após o derramamento. Pesquisadores modificaram geneticamente outras bactérias para consumir derivados de petróleo; de fato, o primeiro pedido de patente para um pedido de biorremediação nos EUA foi para uma bactéria geneticamente modificada que come óleo.

Figura\(\PageIndex{a}\): (a) Limpando o óleo após o derramamento da Exxon Valdez no Alasca (1989), os trabalhadores removeram o óleo das praias e depois usaram uma lança flutuante para encurralar o óleo, que finalmente foi retirado da superfície da água. Algumas espécies de bactérias são capazes de solubilizar e degradar o óleo. (b) Uma das consequências mais catastróficas dos derramamentos de óleo são os danos à fauna. (crédito a: modificação do trabalho pela NOAA; crédito b: modificação do trabalho de GOLUBENKOV, ONG: Saving Taman)

Existem várias vantagens de custo/eficiência na biorremediação, que podem ser empregadas em áreas inacessíveis sem escavação. Por exemplo, derramamentos de hidrocarbonetos (especificamente, derramamentos de óleo) ou certos solventes clorados podem contaminar as águas subterrâneas, o que pode ser mais fácil de tratar usando biorremediação do que as abordagens mais convencionais. Isso normalmente é muito mais barato do que a escavação seguida de descarte em outro lugar, incineração ou outras estratégias de tratamento externo. Também reduz ou elimina a necessidade de “bombear e tratar”, uma prática comum em locais onde os hidrocarbonetos contaminaram águas subterrâneas limpas. O uso de microrganismos para biorremediação de hidrocarbonetos também tem a vantagem de decompor os contaminantes no nível molecular, em vez de simplesmente dispersar quimicamente o contaminante.

A remediação química usa a introdução de produtos químicos para remover o contaminante ou torná-lo menos prejudicial. Um exemplo são as barreiras reativas, uma parede permeável no solo ou em um ponto de descarga que reage quimicamente com os contaminantes na água. Barreiras reativas feitas de calcário podem aumentar o pH da drenagem ácida da mina, tornando a água menos ácida e mais básica, o que remove os contaminantes dissolvidos por precipitação em uma forma sólida. A remediação física consiste em remover a água contaminada e tratá-la (também conhecida como bombear e tratar) com filtração ou descartá-la. Todas essas opções são tecnicamente complexas, caras e difíceis, com a remediação física normalmente sendo a mais cara.

Gestão de bacias hidrográficas

O gerenciamento da bacia hidrográfica envolve a redução de produtos químicos aplicados à terra na bacia hidrográfica (que drenará para um corpo de água) e o escoamento desses produtos químicos (figura\(\PageIndex{b-c}\)). Essa estratégia é mais eficaz para poluição de fontes não pontuais do que definir padrões de poluição (como faz o CWA) porque não exige que cada fonte de poluição seja identificada.

Figura\(\PageIndex{b}\): Embora algumas bacias hidrográficas sejam relativamente pequenas, outras abrangem milhares de milhas quadradas e podem conter riachos, rios, lagos, reservatórios e águas subterrâneas subjacentes que estão a centenas de quilômetros para o interior. Aqui é mostrada uma vista aérea da Baía de Drakes, parte da bacia hidrográfica Tomales-Drake, na Califórnia. Imagem e legenda (modificadas) de Brian Cluer, NOAA Fisheries West Coast Region, California Coastal Office (domínio público).

Figura\(\PageIndex{c}\): Diagrama de uma bacia hidrográfica, a área que drena para um corpo d'água. O limite da bacia de drenagem define as bordas da bacia hidrográfica. A precipitação cai na bacia hidrográfica. Alguns reentram na atmosfera por meio de evaporação ou evapotranspiração. A água se acumula em riachos menores, que drenam para um rio maior. Além disso, a água superficial pode entrar na bacia hidrográfica (entrada de água superficial) como água importada por tubulações ou canais. A água superficial sai da bacia hidrográfica (saída de águas superficiais) como a água é exportada pelos canais dos dutos. Da mesma forma, a entrada de água subterrânea entra no sistema e a saída de água subterrânea sai do sistema. A água subterrânea é armazenada no aquífero subterrâneo, e o lençol freático marca o nível superior da água subterrânea no aqüífero. Imagem de Healy, R.W., Winter, T.C., LaBaugh, J.W., e Franke, O.L., 2007,: Orçamentos da água: fundamentos para uma gestão eficaz dos recursos hídricos e do meio ambiente: Circular 1308 de Pesquisa Geológica dos EUA.

Manter ou restaurar áreas ribeirinhas (zonas ripárias) é fundamental para a gestão de bacias hidrográficas (figura\(\PageIndex{d}\)). São áreas de terra próximas o suficiente de um corpo d'água para serem afetadas por esse corpo de água, por exemplo, a exuberante região de vegetação ao redor de um rio. As áreas ribeirinhas fornecem muitos serviços ecossistêmicos que promovem a qualidade da água e limitam a poluição. A vegetação absorve nutrientes que, de outra forma, poderiam causar eutrofização. Também fornece sombra, mantendo a água fria e aumentando sua capacidade de reter oxigênio dissolvido. As raízes da vegetação se agarram ao solo, combatendo a erosão. Além disso, raízes e plantas de baixa altitude diminuem o fluxo de escoamento, promovendo a infiltração. Altas taxas de infiltração têm vários benefícios: (1) menos escoamento está disponível para levar poluição ao rio, lago ou baía, (2) os poluentes serão filtrados do escoamento à medida que ele penetra no solo e (3) os aquíferos são reabastecidos.

Figura\(\PageIndex{d}\): As áreas ribeirinhas reduzem a poluição da água absorvendo nutrientes, mantendo a água fria, limitando a erosão e promovendo a infiltração. Imagem de BLM (domínio público).

Os planos de manejo de bacias hidrográficas normalmente deixam vegetação ripária intacta diretamente adjacente a um corpo de água (figura\(\PageIndex{e}\)). Em seguida (afastando-se da água), poderia ser manejada a floresta seguida pela agricultura. A agricultura mais intensiva deve estar mais distante do corpo d'água, principalmente quando pesticidas e fertilizantes estão em uso.

Figura\(\PageIndex{e}\): Embora os amortecedores da floresta ripária sejam geralmente projetados principalmente para benefícios da qualidade da água, essas práticas também podem incluir espécies lenhosas que fornecem produtos como nozes, frutas e flores lenhosas decorativas. Estes são exemplos de produtos florestais não madeireiros. A zona 1, que fica mais próxima do rio, é uma floresta não gerenciada. A Zona 2 contém nozes ou árvores frutíferas e arbustos manejados. A Zona 3 contém flores e forbes lenhosos manejados. (Forbs são plantas não lenhosas, excluindo gramíneas.) Imagem e legenda do Centro Agroflorestal Nacional do USDA (domínio público).

Em áreas urbanas também pode ser cuidadosamente estruturado para limitar a poluição da água. Jardins de chuva próximos a edifícios são áreas com solo e vegetação que promovem a infiltração. O pavimento permeável, que permite a passagem da água, também promove a infiltração e reduz o escoamento, criando menos oportunidades para a água adquirir poluentes ao se lavar em uma rua suja.

Atribuição

Modificado por Melissa Ha a partir das seguintes fontes:

• Contaminação da água a partir de uma introdução à geologia, de Johnson et al. (licenciado sob CC-BY-NC-SA)
• Tratamento de água e biorremediação de biologia ambiental por Matthew R. Fisher (licenciado sob CC-BY)