RESUMO A presença de cianobactérias e cianotoxinas em reservatórios no estado de São Paulo constitui um desafio para produção de água potável. Sete reservatórios utilizados para abastecimento público, monitorados pela Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB), foram analisados em relação a cianobactérias, microcistina e indicadores de contaminação fecal entre 2011 e 2015. Calcularam-se porcentagens de não conformidade com padrões de qualidade. Os resultados evidenciaram a presença de cianobactérias e microcistina (máximo de 22,4 g.L-1), além de conflitos com os padrões da Resolução CONAMA nº 357/2005 (BRASIL, 2005), o que reforça a importância de investimentos em coleta e tratamento de esgotos sanitários. É discutida a necessidade de maior integração entre as leis e resoluções que versam sobre qualidade da água, além do melhor planejamento dos recursos hídricos, com foco em metas progressivas de melhoria da qualidade da água.

ABSTRACT The occurrence of cyanobacteria and cyanotoxins in reservoirs in São Paulo State is a challenge to the production of drinking water. Seven reservoirs used for public supply and monitored by CETESB, were analyzed regarding cyanobacteria, microcystin and indicators of fecal contamination between 2011-2015. The percentages of non-compliance with water quality standards were calculated. Results highlighted the presence of cyanobacteria and microcystin (maximum of 22.4 µg/L), as well as conflicts with the standards provided by CONAMA Resolution No. 357/2005 (BRASIL, 2005), which reinforces the importance of investments in sanitary sewage collection and treatment. The need for greater integration between laws and resolutions on issues related to water quality were also discussed, as well as better planning of water resources, focusing on progressive goals for water quality improvement.

RESUMO Análises integradas dos aspectos qualitativos e quantitativos de ambientes aquáticos robustecem a tomada de decisão, que se vincula ao gerenciamento dos recursos hídricos e à promoção dos serviços ecossistêmicos. Contudo, as possíveis vantagens desta integração ainda esbarram em aspectos básicos, como elevadas incertezas devido ao monitoramento parcial e não sincronizado entre vazões e concentrações. A escassez de dados tem limitado a fiel representação mais acurada de um regime hidrológico, este sujeito aos potenciais efeitos de uso de solo e do tamanho das bacias de drenagem. O objetivo da presente pesquisa foi apresentar uma discussão inicial sobre as vantagens da análise integrada de dados quali-quantitativos dos recursos hídricos. Para isso, em diferentes regimes de vazões específicas (L.s-1.km-2), foram avaliadas cargas de fósforo total (FT, t.dia-1.km-2) e coliformes termotolerantes (CT, UFC.dia-1.km-2) em rios com diferentes áreas de drenagem (27-26.500 km2) e usos do solo. Tais cargas foram comparadas com as cargas específicas admissíveis para essas variáveis, estimadas com base em vazões médias de longo período e padrões de qualidade. Dessa forma, a partir da compilação de dados de 2001-2013, buscou-se contribuir para a análise quali-quantitativa das águas superficiais, focando a discussão dos resultados em limiares críticos de duração e cargas e vazões críticas. Os resultados evidenciaram a existência de significativos intervalos de tempo com conflitos entre as cargas específicas admissíveis e observadas. Essa incompatibilidade variou entre 10 e 100% da duração do regime para o FT, e entre 25 e 100% para os CT, com situação mais crítica observada nos rios com menores áreas de drenagem. As cargas críticas variaram entre 1 10 -4 e 8 10-3 t.dia-1.km-2 (FT) e 1 10 -2 e 1 10-1 UFC.dia-1.km-2 (CT). Embora com um número de dados relativamente limitado (Ntotal=1.402), as expressivas variações das vazões e das cargas críticas evidenciam a necessidade de uma reflexão sobre como essa dinâmica afetaria a metodologia tradicional para estimativa de vazões ecológicas, hoje baseada em abordagem, quase exclusivamente, quantitativa.

ABSTRACT Integrated analyses of the qualitative and quantitative aspects of aquatic ecosystems play an important role in decision making, which is linked to water resources management and promotion of ecosystem services. However, the possible advantages of such integration are still hampered by basic aspects, such as high uncertainties due to the partial and non-synchronized monitoring of discharges and observed concentrations of water quality variables. The lack of data has been limiting the adequate representation of a more accurate hydrological regime, which is in turn possibly affected by the potential effects of land use and size of drainage areas. The aim of this research was to discuss the advantages of the integrated analysis of qualitative and quantitative data from water bodies. Under different specific discharge regimes (L.s -1.km-2), we assessed the total phosphorus (TP, t.day-1 .km-2) and thermotolerant coliforms’ (TC, CFU.day-1.km -2) specific loads in rivers with different drainage areas (27-26,500 km 2) and land uses. We compared such loads with the admissible specific loads for these variables, which were estimated based on long-term average discharges and water quality guidelines (i.e., Brazilian environmental standards). Based on data from 2001-2013, we sought to contribute to the qualitative and quantitative analysis of surface waters, focusing on the discussion of the results on critical thresholds of duration and critical loads and discharges. The results showed the existence of significant time intervals with conflicts between the specific admissible and observed loads. This non-compliance varied between 10 and 100% of the duration of the regime for TP, and between 25 and 100% for TC, with a more critical situation observed in rivers with smaller drainage areas. The critical loads ranged from 1 10-4 to 8 10-3 t.day-1.km-2 (TP) and 1 10-2 to 1 10-1 CFU.day-1.km-2 (TC). Although a relatively limited dataset was considered (total N=1,402), the significant variations in discharges and critical loads highlighted the need for considering how these dynamics would affect the traditional methodology for estimating ecological flows, whose current approach is almost exclusively quantitative.

RESUMO As microcistinas (MC), que estão entre as cianotoxinas mais encontradas em florações de cianobactérias, não são eficientemente removidas pelas tecnologias do ciclo completo de tratamento de água. Como barreira adicional para sua remoção, destaca-se o processo de adsorção com carvão ativado granular (CAG). Esta pesquisa comparou a eficiência de remoção de MC-LR por sete CAG produzidos a partir de diferentes matérias-primas, analisando as propriedades das amostras: umidade, teor de cinzas, pH e características texturais. Inicialmente, os resultados indicaram que as propriedades dos CAG foram influenciadas pelo material de origem, assim como pelo método de produção. Nos ensaios de adsorção, o modelo de Langmuir indicou que, em quatro horas, com dosagem de 100 mg.L-1, o CAG de linhito (CGLIN) apresentou a maior capacidade de remoção (97,2%) de MC-LR (Co: 115,1 µg.L-1), com qe,máx de 10,6 mg.g-1. O volume de mesoporos influenciou significativamente a capacidade adsortiva de MC dos carvões avaliados (r=0,98, Pearson). Esses resultados podem oferecer subsídios para a aplicação do processo de adsorção de MC-LR em estações de tratamento de água (ETA) para a minimização de intoxicações por água contaminada.

ABSTRACT Microcystins (MC), which are among the cyanotoxins more commonly found in cyanobacterial blooms, are not efficiently removed by full-cycle water treatment technologies. As an additional barrier, there is the adsorption process with granular activated carbon (GAC). This research compared the efficiency of MC-LR removal by seven GACs produced from different raw materials, analyzing these samples’ properties: moisture, ash content, pH and textural characteristics. Initially, the results indicated that the GAC properties were influenced by the source material, as well as by the production method. In the adsorption assays, the Langmuir model indicated that in 4h, with 100 mg.L-1 dosage, the granular activated carbon of lignite (CGLIN) had the highest MC-LR (Co: 115.1 µg.L-1) removal capacity (97.2%), with qe,max of 10.6 mg.g-1. The volume of mesopores significantly influenced the adsorption capacity of microcystin by the evaluated GACs (r=0.98, Pearson). These results can support the application of the MC-LR adsorption process in water treatment plants to minimize intoxication with contaminated water.

A Resolução CONAMA 357/2005 estabeleceu condições de qualidade para o enquadramento dos sistemas aquáticos no Brasil. Essa pesquisa avaliou os níveis de não conformidade entre a qualidade de rios e reservatórios do estado de São Paulo e o seu enquadramento para algumas variáveis. Foram analisados dados (n=43.897) de fósforo total, oxigênio dissolvido, nitrato, turbidez e Demanda Bioquímica de Oxigênio de 360 pontos amostrais nas 22 UGRHIs (Unidades de Gerenciamento de Recursos Hídricos) de SP. A situação se apresentou mais crítica para o fósforo total e o oxigênio dissolvido, sobretudo nas UGRHIs industriais. Entre 2005 e 2009, não houve melhoria significativa em relação aos resultados desconformes para algumas variáveis. Há necessidade de investimentos no tratamento de esgotos em nível terciário e de medidas para atenuar a geração de cargas difusas.

The CONAMA Framework Resolution 357/2005 fixed the conditions for establishing water quality categories in Brazilian aquatic systems. We assessed the levels of non-conformity among the water quality in rivers and reservoirs from São Paulo State (SP, Brazil) and their framework. We analyzed data (n=43,897) from total phosphorus, dissolved oxygen, nitrate, turbidity and Biochemical Oxygen Demand of 360 sampling sites within the 22 UGRHI (Water Resources Management Units) in SP from 2005 to 2009. The situation was unsatisfactory for total phosphorus and dissolved oxygen, mainly in the industrial UGRHI. There was no significant water quality improvement in relation to some of the studied variables within these five years, which indicates the need for directing investments on tertiary domestic wastewater treatment and mitigation of non-point pollution loads.

A garantia dos usos múltiplos da água, dos serviços ambientais e do equilíbrio ecológico depende de uma combinação adequada entre aspectos quantitativos e qualitativos dos rios. A presente pesquisa descreve aplicações de uma nova abordagem das curvas de permanência de vazões, que foram associadas a curvas de frequência acumulada de qualidade da água. Foram compilados dados de fósforo total (2005 a 2009) e vazão média mensal (1959 a 2003) dos rios Paraíba do Sul e Sorocaba para ilustrar o conceito. A integração entre as curvas de quantidade e qualidade se mostrou desejável por oferecer subsídios a concessões de outorga, à cobrança pelo uso da água, ao monitoramento ambiental e ao enquadramento dos cursos de água. Outro aspecto positivo é que essas curvas podem incorporar variações no clima e no uso e ocupação do solo, o que permite o estabelecimento de cenários ambientais.

The security of the different water uses, environmental services and ecological balance depends upon a well-weighted combination between quantitative and qualitative aspects in rivers. This research describes applications of a new approach of the frequency curves for discharge, which were associated with frequency curves for water quality. Data on total phosphorus (2005 to 2009) and monthly average flow (1959 to 2003) from the Paraíba do Sul and Sorocaba Rivers were compiled to further illustrate the concept. The integration between the curves of water quantity and quality was considered desirable as it can aid in the planning of water concessions, charging for water uses, environmental monitoring and establishment of water quality standards and framework. Moreover, these curves can accommodate variations in climate and land use, allowing the establishment of environmental scenarios

A análise dos grupos funcionais fitoplanctônicos em sistemas aquáticos pode oferecer subsídios à conciliação dos usos múltiplos. Essa pesquisa investigou a variação sazonal desses grupos no reservatório de Itupararanga (SP). Quatro braços foram amostrados para determinação de temperatura da água, pH, Radiação Solar Fotossinteticamente Ativa Subaquática (RSFA), turbidez, fósforo total, nitrato e sólidos suspensos totais (SST), além da contagem e identificação do fitoplâncton e análise de dados meteorológicos. O estudo, realizado em agosto e outubro de 2009 e fevereiro de 2010, sugeriu variação sazonal dos grupos fitoplanctônicos (p*<0,05), com predominância de organismos Sn, X1, M e F (inverno), X1, Y, F e K (primavera) e X1, J, K e W2 (verão). No inverno e na primavera, as principais variáveis que influenciaram a abundância dos grupos foram SST (7,4 a 48,1 mg L-1) e turbidez (7 a 96 UT). No verão, foram determinantes pH (7,7 a 9,8), temperatura (27,8 a 29, 1 ºC) e RSFA (>1.000 µE m-2 s-1). Em face à significativa variabilidade ambiental dos braços do reservatório, pela influência dos rios tributários, e à predominância de grupos fitoplanctônicos característicos de ambientes eutróficos, recomenda-se seu contínuo monitoramento para evitar prejuízos aos usos do sistema aquático, sobretudo para abastecimento e recreação.

The assessment of phytoplankton functional groups may help water resource management, considering the multiple uses of this resource type. This research investigated the seasonal variation of these groups in the Itupararanga Reservoir (SP, Brazil). Four arms of the reservoir were sampled to determine the water temperature, pH, underwater Photosynthetically Active Radiation (PAR), turbidity, total phosphorus, nitrate and total suspended solids (TSS), besides qualitative and quantitative aspects of the phytoplankton community and meteorological data. The study was carried out in August and October 2009, and in February 2010, and suggested there is seasonal variation of phytoplankton groups (p*<0.05), with the predominance of organisms Sn, X1, M and F (winter), X1, Y, F and K (spring) and X1, J, K and W2 (summer). The main variables that influenced the abundance of groups in the winter and in the spring were TSS (7.4 to 48.1 mg L-1) and turbidity (7 to 96 UT). Temperature (27.8 to 29.1 ºC), pH (from 7.7 to 9.8) and PAR (>1000 µE m-2 s-1) were relevant in the summer. Considering the environmental variability of the arms of the reservoir (derived from the influence of tributaries), and the dominance of phytoplankton groups typical of eutrophic environments, we recommend continuous monitoring of this area so that different water uses can continue, particularly for supply and recreation.

Embora relativamente comuns no Brasil, programas de monitoramento da qualidade da água frequentemente não transformam os resultados em elementos que norteiem o poder público para a recuperação dos sistemas aquáticos. Assim, a presente pesquisa teve por objetivo discutir a utilização das curvas probabilísticas de incompatibilidade da qualidade da água com o enquadramento legal dos corpos de água como ferramenta complementar ao monitoramento. As probabilidades de inconformidade com a resolução CONAMA 357/05 (Classe 2) para o rio Pariquera-Açu (SP) em 2007 foram de 35, 8, 44, 1, 0, 0 e 0%, respectivamente para oxigênio dissolvido, turbidez, fósforo, nitrogênio amoniacal, nitrito, nitrato e clorofila-a. Concluiu-se que o grau de condensação de informações gerado pelas curvas probabilísticas representa uma contribuição para a gestão da qualidade de água.

Although relatively common in Brazil, water quality monitoring programs usually do not organize the results in a way that they are able to guide local authorities for reclamation of aquatic systems. Therefore, this research aimed to discuss the use of probabilistic curves of water quality incompatibility with Brazilian legal framework of water bodies as a complementary tool for monitoring. The incompatibility probabilities with CONAMA 357/05 (framework for Class 2) for Pariquera-Açu river (São Paulo, Brazil) were 35, 8, 44, 1, 0, 0 and 0%, respectively, for dissolved oxygen, turbidity, phosphorus, nitrogen-ammonia, nitrite, nitrate and chlorophyll-a. We concluded that the condensation level of information achieved by probabilistic curves represents an important contribution for management of quality of the water.