Sustentabilidade Hidroambiental de nascentes na bacia hidrográfica do rio Gramame no estado da Paraíba, Brasil

Hydro-Environmental Sustainability of the Gramame river basin headwaters in Paraiba State, Brazil

O entendimento do fenômeno da ocorrência e da degradação de nascentes de rios que abastecem as zonas rurais e urbanas envolve conhecimentos das áreas de geologia, geomorfologia, hidrologia, solos e vegetação, o que justifica as diversas definições e os tipos de surgência. Conforme Cabral da Silva et al. (2011) alguns pesquisadores consideram-nas como do tipo pontual, distribuídas ou difusas, outras apresentam um enfoque puramente hidrológico.

Fatores como a supressão da vegetação, as atividades agropecuárias e o uso inadequado do solo potencializam o processo de degradação de nascentes e dos rios e riachos, propriamente ditos, e interferem na qualidade e quantidade da água de uma bacia hidrográfica. Também, a inaptidão do ambiente, a compactação e o preparo impróprio do solo, a monocultura, a irrigação inadequada, o superpastejo e a cobertura de solo insuficiente degradam áreas de nascentes (KOBIYAMA et al., 2008).

O Relatório de Desenvolvimento Humano elaborado pelo Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento (PNUD) em 2006 destacava que, em diversas partes do mundo, consideráveis reservas de água doce estão sendo degradadas (PNUD, 2006). O desmatamento, a retirada de matas ciliares, a prática de agricultura irrigada com o uso de agrotóxico e a pecuária sem apoio técnico, aliados à expansão da zona urbana, os resíduos doméstico e industrial lançados de forma inadequada no meio ambiente foram apontados como causas principais dessa degradação.

Esse cenário hidroambiental de crescente escassez no suprimento de água de qualidade satisfatória e em quantidade adequada requer dos planejadores sociais e tomadores de decisão a busca por estratégias, em especial da gestão dos usos da água para o consumo humano, de modo a não provocar problemas de disponibilidade para as futuras gerações. Essas estratégias devem ser pautadas na recuperação e preservação dos corpos hídricos, em especial das nascentes, pois, segundo Tundisi (2003), as ações do homem que interferem nos ciclos naturais e na disponibilidade de água de boa qualidade têm comprometido à sustentabilidade dos recursos hídricos. As nascentes têm sido objeto de estudo de vários pesquisadores no Brasil e em âmbito internacional desde o início do século XXI, como se observa em Soares et al. (2010), Ferreira et al. (2009), Menezes et al. (2009), Ferreira et al. (2011), Cabral da Silva et al. (2011), Koperski et al. (2011), Bruins et al. (2012), Fry et al. (2012), Mora et al. (2013) entre outros.

A ideia de sustentabilidade hidroambiental foi definida por Vieira (1996), como a gestão integrada de recursos hídricos de uma região na abrangência de vários aspectos como o ciclo hidrológico, em suas fases superficial, subterrânea e aérea; os usos múltiplos da água; o inter-relacionamento dos sistemas naturais e sociais; a interdependência dos componentes econômicos, sociais, ambientais e políticas de desenvolvimento que, na contemporaneidade, encontram-se qualificados no desenvolvimento sustentável.

Dessa forma, avaliar níveis de sustentabilidade é fazer um juízo de valor sobre o estado dos atributos do meio (como água, solo e ar) com relação à sua influência ou à sua capacidade de atender às condições necessárias para a vida num determinado espaço e tempo. Para essa avaliação, vários parâmetros e variáveis têm sido apontados na literatura como influentes no desempenho de sistemas hídricos e ambientais – os chamados indicadores (XU et al., 2005; FORTINI et al., 2006; FELD et al., 2007; EEA, 2009; MAGALHÃES JÚNIOR, 2010; SINGH et al., 2009 e 2010). Segundo Vieira e Studart (2009), não parece haver dificuldade em apontar indicadores, mas sim, em agregá-los em um único parâmetro – índice –, capaz de traduzir numericamente uma situação e indicar, ao tomador de decisão, o sentido da sustentabilidade da região.

Então, o desenvolvimento de índices de sustentabilidade hidroambiental tem recebido atenção crescente, conforme os estudos de Vieira (1996), Guimarães (2008), Martins e Cândido (2008), Vieira e Studart (2009), Magalhães Júnior (2010) e Carvalho e Curi (2013). Além destes, outros estudos sobre indicadores e índices de sustentabilidade foram realizados por cientistas e grupos acadêmicos como Hammond et al. (1995), Lindenmayer et al. (2000), Junk (2000), Swart et al. (2002), Xu et al. (2005), Fortini et al. (2006), Feld et al. (2007), EEA (2009), Singh et al. (2009; 2010), Feld et al. (2009; 2010), Santos (2010) e Castello (2011).

Porém, a metodologia para cálculo de um índice de sustentabilidade desenvolvida por Calório (1997) e aperfeiçoada por Daniel (2001), apresenta de forma simples e resumida, mas, suficiente para representar toda a coleção de indicadores levantados em um sistema hídrico por meio da confecção de gráficos tipo radar. Daniel (2001), concluiu que essa metodologia gera índices que apontam o nível do desempenho da sustentabilidade ambiental e suas tendências, além de orientar a tomada de decisões quanto ao uso e ocupação de áreas agroflorestais e, que os gráficos tipo radar se apresentam como uma boa opção para ilustração didática do framework de indicadores e índices.

De acordo com Callado (2010), o desenvolvimento de métodos que relacionam a construção de frameworks, que são o arcabouço para organizar, escolher e medir indicadores de sustentabilidade, é influenciado pela Comissão de Desenvolvimento Sustentável (CDS) das Nações Unidas e pela Organização para Cooperação e Desenvolvimento Econômico (OECD). Segundo Cândido (2004) e Bellen (2006), dentre as metodologias aceitas em estudos de sustentabilidade ambiental estão três sistemas de indicadores: Barômetro da Sustentabilidade (Barometer of Sustainability), Painel da Sustentabilidade (Dashboard of Sustainability) e Pegada Ecológica (Ecological Footprint Method).

Outros modelos, como o sugerido pelo World Resources Institute (WRI), sistematizam as informações ambientais para torná-las de fácil compreensão ao público (OECD, 1994). Esses modelos adotam a forma de Pressão-Estado-Resposta que tem como objetivos apresentar as questões ambientais de forma que respondam as seguintes indagações: i) o que está acontecendo com o meio ambiente e com a base de recursos naturais?; ii) por que está acontecendo?; e iii) o que está sendo feito para reverter as pressões?

Neste contexto e, considerando a importância de nascentes na formação de rios e riachos, este estudo objetivou a construção de indicadores, apresentados em dimensões (Social, Econômica, Ambiental e Institucional), para determinar o índice de sustentabilidade hidroambiental de áreas em torno de nascentes da bacia hidrográfica do rio Gramame, estado da Paraíba, Nordeste do Brasil. Esta bacia hidrográfica é responsável por cerca de 70% do abastecimento de água da Grande João Pessoa, que compreende os municípios de João Pessoa (capital do Estado), Cabedelo, Bayeux e parte de Santa Rita e das cidades de Pedras de Fogo e Conde (PDRH, 2001), além de várias comunidades rurais ribeirinhas.

A bacia hidrográfica do rio Gramame (BHRG) possui uma área de drenagem de, aproximadamente, 589,1 km² e está localizada entre as latitudes 7º 11’ e 7º 23’ Sul e as longitudes 34º 48’ e 35º 10’ Oeste, na região litorânea sul do estado da Paraíba, região Nordeste do Brasil. Abrange parte dos municípios de Alhandra, Cruz do Espírito Santo, João Pessoa, Santa Rita, São Miguel de Taipu, Conde e Pedras de Fogo, estes dois últimos com sedes administrativas dentro do espaço territorial da bacia hidrográfica. O principal curso d’água é o rio Gramame, com extensão de 54,3 km, cujos afluentes mais importantes são os rios Mumbaba, Mamuaba e Água Boa. A alteração do regime de fluxo da água devido ao uso crescente e sem controle do solo para a agricultura é identificada como uma das principais causas da degradação ambiental na bacia hidrográfica.

Registram-se conflitos entre a atividade de pesca e a industrial nessa região em decorrência da qualidade da água. Com relação à disponibilidade hídrica destacam-se, entre os conflitos mais notáveis, os que envolvem a demanda de água para a irrigação e o abastecimento humano. Tudo isso ocorre por causa da ocorrência de múltiplos usos de água, como agricultura irrigada, indústria, lazer, piscicultura, dessedentação de animais e abastecimento público (PARAÍBA, 2000). Além do mais, de acordo com Coelho (2011), cerca de 50% da área da bacia hidrográfica do rio Gramame são ocupadas por culturas da cana-de-açúcar e abacaxi onde são aplicados, de forma inadequada e/ou indiscriminada, fertilizantes sintéticos e agrotóxicos (inseticidas, fungicidas e herbicidas). Dessa forma, nascentes de importantes rios como o Gramame, estão em estado de degradação crescente pela ação antrópica.

A área de estudo localiza-se no alto curso da bacia hidrográfica do rio Gramame, no município de Pedras de Fogo (Figura 1), e envolve quatro (04) importantes nascentes do rio Gramame: Cabelão (9.181.918m N e 266.560m E, em coordenadas UTM, SAD 69, Zona 25, Hemisfério Sul), Cacimba da Rosa (9.181.542m N e 265.632m E), Nova Aurora (9.182.495m N e 263.233m E) e Fazendinha (9.192.080m N e 262.473m E).

Estas nascentes foram selecionadas por serem de fácil acesso e representativas para a formação do rio Gramame, sendo duas situadas em áreas periurbanas, onde as atividades urbanas e rurais se misturam (Cabelão e Cacimba da Rosa) e duas localizadas na zona rural, em assentamentos agrícolas do Instituto Nacional de Colonização e Reforma Agrária/Incra (Nova Aurora e Fazendinha).

Os pilares metodológicos para atingir os objetivos deste estudo foram de caráter exploratório e descritivo. Assim, como dados primários, foram levantadas as características e as experiências da população que utiliza a água produzida pelas nascentes, por meio de incursões ao campo e aplicação de questionário semi estruturado. A análise dos dados obtidos teve abordagem quali-quantitativa.

Os parâmetros de qualidade da água cor, cloretos, nitrato, amônia, DBO e coliformes termotolerantes, foram analisados nos laboratórios da Universidade Federal da Paraíba (UFPB), conforme métodos especificados em Standard Methods for the Examination of Waterand Waste Water, editado pela American Public Health Association APHA et al. (2012).

Dados secundários, referentes aos setores censitários do município de Pedras de Fogo/PB, foram extraídos do banco de informações, disponibilizado pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística – IBGE (IBGE, 2011) e tabulados em uma planilha do Excel.

Considerando-se a localização das nascentes verificou-se que um ou mais setores censitários do município exerciam influência direta sobre elas. Dessa forma, extraíram-se as informações da base de dados do IBGE (2011) que serviram para a análise do cenário da sustentabilidade em cada uma das nascentes.

Os dados primários obtidos, os resultados das análises de qualidade da água, as informações disponibilizadas nos setores censitários (IGBE, 2011) e os resultados do diagnóstico ambiental (FILGUEIRA, 2012) foram utilizados para construção do quadro com 20 indicadores para compor o Índice de Sustentabilidade Hidroambiental (ISH) de áreas em torno das nascentes Cabelão, Cacimba da Rosa, Nova Aurora e Fazendinha, conforme o Quadro 1. Do total de 20 indicadores, 5 compõem a dimensão social, 3 a econômica, 8 a ambiental e 4 a institucional.

Considerando-se o método desenvolvido por Calório (1997) e aperfeiçoado por Daniel (2001), citados no referencial teórico e recomendados pelos organismos internacionais e nacionais apresenta-se, a seguir, a composição do sistema de indicadores para avaliação da sustentabilidade hidroambiental de áreas em torno de nascentes da bacia hidrográfica do rio Gramame/PB.

De posse dos indicadores e subindicadores por dimensões, foram atribuídos pesos com variação entre 0 e 1, conforme o nível de desempenho de cada um. Dessa forma, quanto mais próximo do peso igual a 1, mais sustentável o indicador em sua dimensão. Segundo Magalhães Júnior (2010), a atribuição de pesos pode seguir vários critérios e técnicas estatísticas, contudo, nem sempre é possível a utilização dessa recomendação sem que se incorporem níveis de subjetividade na avaliação. Têm-se como exemplo os parâmetros de qualidade da água que, quanto mais distantes dos padrões recomendados pela legislação receberam pesos próximos de 0 a 0,25. A Tabela 1 ilustra o corolário atribuído para todos os indicadores das dimensões analisados.

A determinação do Índice de Sustentabilidade Hidroambiental (ISH) proposto para as nascentes seguiu uma sequência de cálculo, utilizando-se de equações matemáticas, distribuídas em seis passos como descritos:

ü 1^o Passo

Inicialmente, foi necessário padronizar todas as dimensões dos indicadores. Esse procedimento foi realizado para eliminar os efeitos de escalas e de unidades de medida, uma vez que elas se referem a indicadores diferentes. Esse procedimento assegurou que cada variável empregada no cálculo do ISH tivesse o mesmo peso relativo. Para tanto, os dados foram lançados na planilha eletrônica que calculou a média e o desvio padrão das dimensões (social, econômica, ambiental e institucional) de todos os indicadores, utilizando-se a Equação 1.

Onde:

vp_n: valor padronizado do indicador;

x_n: dimensão real do indicador;

: valor médio de todos os indicadores;

S: desvio-padrão de todos os indicadores;

5 = constante para eliminar valores negativos ou iguais a zero.

ü 2^o Passo

Nessa etapa calcula-se o ângulo formado por dois indicadores adjacentes. Utiliza-se para tanto, a Equação trigonométrica 2.

Onde:

α: ângulo formado entre os eixos do gráfico radar, em radianos;

N: número de indicadores estudados;

π: valor de pi, adimensional.

ü 3^o Passo

De acordo com Daniel (2001), é necessário, também, conhecer as áreas dos triângulos formados no gráfico tipo radar. Dois lados do triângulo têm medidas iguais à dimensão padronizada de indicadores adjacentes. Porém, é preciso determinar o terceiro lado para que seja possível o cálculo da área do triângulo. Esse lado desconhecido é calculado a partir da Equação 3.

Onde:

d_n: lado desconhecido do triângulo;

vp_n: dimensão padronizado do indicador n;

vp_n+1: dimensão padronizado do indicador n+1;

cosα = cosseno do ângulo α formado entre os eixos.

ü 4^o Passo

Após conhecer os três lados do triangulo calcula-se o semiperímetro que serve de ferramenta para o cálculo da área. O semiperímetro é obtido a partir da Equação 4.

Onde:

P_n: semiperímetro do triângulo;

vp_n: dimensão padronizada do indicador n;

vp_n+1: dimensão padronizada do indicador n+1;

d_n: lado desconhecido do triângulo.

ü 5^o Passo

Após todos os cálculos, a área do triângulo é, então, calculada conforme a Equação 5. Esse procedimento é executado para todos os triângulos/dimensões.

Onde:

S_n: área do triângulo;

p_n: semiperímetro do triângulo;

vp_n: dimensão padronizada do indicador n;

vp_n+1: dimensão padronizada do indicador n+1;

d_n: lado desconhecido do triângulo.

ü 6^o Passo

Ao final, as áreas dos triângulos são somadas para a obtenção do ISH, calculado a partir da Equação 6, a seguir:

Onde:

ISH: Índice de Sustentabilidade Hidroambiental;

N: número de indicadores;

Sn: área dos triângulos.

As equações foram programadas em uma planilha eletrônica do Excel para receber as informações e gerar os gráficos tipos radar. Assim, para se obter o ISH somaram-se as áreas de todos os triângulos do gráfico tipo radar de cada área das nascentes estudadas.

ü Dimensão Social

A Tabela 2 apresenta o desempenho dos indicadores que compuseram a dimensão social estudada. Observa-se que, no geral, os indicadores de densidade populacional, de densidade domiciliar e de escolaridade apresentaram os melhores desempenhos nas áreas em torno das nascentes demonstrando uma situação intermediária até uma condição de sustentabilidade. Exceção ocorreu para a nascente Cabelão que se apresentou insustentável no quesito densidade populacional. Já o indicador doenças de veiculação hídrica apresentou uma condição de insustentabilidade, nas nascentes Cacimba da Rosa e Cabelão até a sustentabilidade em Nova Aurora. Contudo, constatou-se que o indicador Hospitais/PSF (Programa de Saúde da Família) apresentou o pior desempenho, para todas as áreas deste estudo, o que interfere na qualidade de vida da população envolvida.

Pelo resultado do cálculo da média simples envolvendo todos os indicadores da dimensão social e também pelo maior valor obtido para a área do triângulo, pode-se inferir que a nascente Nova Aurora é quase sustentável para essa dimensão.

ü Dimensão Econômica

Com relação à dimensão econômica, verifica-se pela Tabela 3 que os seus três indicadores: renda familiar, acesso a crédito e produção apresentaram desempenho satisfatório em, praticamente, todas as nascentes, caracterizando uma condição intermediária até a sustentabilidade. Apenas o indicador renda familiar da área da nascente Fazendinha apresentou-se como insustentável.

Observando-se o resultado do cálculo da média simples envolvendo todos os indicadores da dimensão social e também o maior valor obtido para a área do triângulo, verifica-se que, também nessa dimensão, a nascente Nova Aurora foi a que apresentou melhor desempenho, ou seja, sustentável.

ü Dimensão Ambiental

A Tabela 4 ilustra o corolário e os cálculos para todos os indicadores e subindicadores da dimensão ambiental analisados. Observa-se que, o indicador de qualidade da água e seus subindicadores apresentaram desempenho que índica uma situação que variou de intermediária a sustentável, na área das nascentes estudadas, pois, os parâmetros cor, amônia, DBO estiveram abaixo dos limites máximos permitidos pela Resolução do Conselho Nacional de Meio Ambiente (CONAMA) n^o 357/2005, para águas de classes I e II. Por outro lado, o subindicador nitrato, mostrou baixo desempenho e, por isto, insustentável para a água das nascentes Cacimba da Rosa e Cabelão.

Em termos de produção de água, a nascente Cacimba da Rosa é sustentável, pois, apresenta uma maior vazão. As demais têm uma sustentabilidade intermediária. Com relação à precipitação, verifica-se que todas as áreas apresentaram sustentabilidade no desempenho deste indicador.

Quanto ao saneamento, os indicadores e subindicadores apresentaram problemas relacionados a sustentabilidade ambiental nas áreas das nascentes Nova Aurora e Fazendinha, visto que não há infraestrutura local para os serviços de coleta de resíduos sólidos, de esgotamento sanitário e de abastecimento de água. Por outro lado, para as áreas em torno das nascentes periurbanas Cacimba da Rosa e Cabelão o subindicador coleta de resíduos sólidos apresentou-se como sustentável e atende ao setor censitário analisado. Já os outros subindicadores abastecimento de água e esgotamento sanitário, o setor de influência a essas nascentes revelaram-se, em geral, variando de quase sustentável a uma situação intermediária, menos para o serviço de esgotamento sanitário na área de abrangência da nascente Cacimba da Rosa que apresentou uma situação de insustentabilidade.

Com relação ao indicador vegetação, a flora nativa se faz bem presente na área do entorno da nascente Fazendinha, estando, também, em melhor estado de conservação de exemplares florestais. Contudo, as áreas das nascentes Cacimba da Rosa, Cabelão e Nova Aurora apresentaram sustentabilidade intermediária, haja vista à degradação ambiental observada, decorrente de práticas agrícolas incontroladas e da supressão de exemplares da flora local.

ü Dimensão Institucional

Os indicadores da dimensão institucional apresentaram comportamento igual entre as nascentes estudadas, ou seja, condição de insustentabilidade nas áreas de influencia. Exceção ocorreu, no entanto, para o indicador participação associativa, que revelou bom desempenho em todas as nascentes. A Tabela 5 apresenta o corolário e os índices ponderados, calculados para todos os indicadores da dimensão institucional.

A avaliação da sustentabilidade hidroambiental das áreas estudadas é um processo complexo e multidimensional, visto a gama de informações e abrangência de variáveis. As propostas metodológicas de Calório (1997) e Daniel (2001) para áreas de nascentes são uma inovação e necessitam validar os resultados com a reaplicação do método por outras pesquisas científicas para que, dessa forma, possam ser adotadas como ferramentas de mensuração da sustentabilidade para os órgãos de controle ambiental da Paraíba e outros estados da Federação.

O sistema de indicadores utilizado neste estudo deve embasar as tomadas de decisões para melhorar a sustentabilidade hidroambiental das nascentes e ser reaplicado para acompanhamento do seu desempenho. Além disso, entende-se que a metodologia utilizada nesta pesquisa, deve ser testada para medir o nível de sustentabilidade hidroambiental em outras áreas de nascentes como também, em comunidades que praticam agricultura familiar.

Apesar das dificuldades de se colecionar dados e agrupar as informações de variáveis das quatro dimensões estudadas, pode-se inferir que os resultados são satisfatórios e representam a realidade local e devem ser utilizados para a gestão das áreas em torno das nascentes pesquisadas.

À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Capes pela bolsa acadêmica concedida ao primeiro autor. Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – CNPq pelo apoio financeiro concedido ao projeto de pesquisa “Análise do potencial de ações integradas para a restauração das funções ecológicas nas nascentes do rio Gramame (PB), sob a influência de unidades rurais de produção familiar”.