O que é Índice de Qualidade da Água – IQA e como Calculá-lo no Excel?

Sabemos que dependendo do local e das condições de sua origem, a água pode apresentar qualidades variáveis.

O suprimento de água de boa qualidade (que se enquadre nos padrões de potabilidade) é fundamental para o desenvolvimento econômico, qualidade de vida e para a sustentabilidade.

No entanto, a exploração dos  recursos naturais de forma não sustentável acarreta na sua escassez e contaminação.

Isso intensificou ainda mais o monitoramento e fiscalização dos corpos hídricos, de forma a promover planos, projetos ou ações que visem a recuperação ambiental deles.

Durante os monitoramentos, o profissional avalia aspectos e parâmetros de qualidade de água por meio do Índice de Qualidade da ÁguaIQA.

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Mas afinal o que é o IQA, qual sua importância e como calculá-lo?

Índice de Qualidade da Água – IQA e sua Importância

O Índice de Qualidade da Água – IQA foi criado pela National Sanitation Foundation– NSF em 1970, nos Estados Unidos, vindo a ser  adotado em 1975 pela Companhia Ambiental do Estado de São Paulo – CETESB e mais tarde pelos outros estados brasileiros (com exceção de Santa Catarina).

Vale salientar que o IQA é hoje um dos principais índices de qualidade da água utilizado no país.

Esse índice, foi criado com o intuito de avaliar a qualidade da água bruta visando o seu uso para abastecimento público (após o tratamento), onde os parâmetros utilizados no cálculo são, em sua maioria, indicadores de contaminações causadas pelo lançamento indevido de esgoto doméstico.

Ao todo, são avaliados nove parâmetros com seus respectivos pesos (w), são eles: variação da temperatura da água, pH, oxigênio dissolvido (OD), resíduo total (ou sólidos totais), demanda bioquímica de oxigênio (DBO), coliformes termotolerantes, nitrogênio total, fósforo total e turbidez.

Como o foco avaliar a qualidade da água para abastecimento público, ou seja, após o tratamento, a interpretação dos resultados leva em consideração este uso, por exemplo, um valor baixo de IQA irá indicar má qualidade da água para abastecimento (consumo humano).

No entanto, nada impede que esta aguá seja utilizada em usos menos exigentes, como é o caso da navegação ou geração de energia.

Como Calcular o IQA?

O cálculo do IQA é realizado por meio do produto ponderado dos nove parâmetros com base na equação apresentada abaixo:

Fórmula do IQA.

O IQA da equação refere-se ao Índice de Qualidade da Água, um número entre 0 a 100. Conforme Cetesb (2003), esse valor (0 a 100) é classificado em faixas que variam entre os estados brasileiros.

Faixas de IQA, Fonte: CETESB, 2003.

Já o qi refere-se a qualidade do parâmetro i (listados anteriormente), recebendo um número entre 0 e 100, valor este que é obtido por meio do gráfico de cada parâmetro, em função de sua concentração.

A figura abaixo com os gráficos de cada parâmetro representam o qi de cada um deles.

Gráfico de qualidade em função de sua concentração.
Gráfico de qualidade em função de sua concentração. Fonte: ANA, 2004.

Já a variável wi refere-se ao peso correspondente ao parâmetro i, definido em função da sua importância para o estabelecimento da qualidade global da água (número entre 0 e 1), ou seja:

Somatório dos pesos.

Vale destacar que o n representado na equação acima, refere-se ao número de parâmetros que entram no cálculo do IQA.

A perguntar agora é “Como calcular o IQA de forma simples e rápida apenas inserindo os dados da amostra de água?”.

Criando sua planilha de IQA no Excel

Com o Microsoft Excel aberto, iremos criar uma planilha com os seguintes dados:

  • Nome do Parâmetro;
  • Valor Obtido (Ou resultado da amostra);
  • qi; e
  • w.

Nela, iremos inserir os nove parâmetros utilizados para calcular o IQA e os pesos (w). Lembrando  que o w é um valor constante e foi retirado da planilha já apresentada.

No final, sua tabela ficará como a tabela apresentada abaixo.

Tabela para cálculo do IQA.

Já para o calcular  o qi, foi necessário retirar os valores dos gráficos de cada parâmetro (apresentado na postagem). Esses dados foram necessários para encontrar a equação e então calcular o qi, automaticamente, e posteriormente encontrar o IQA.

As equações apresentadas a seguir estão no formato do Excel, ou seja, em cada célula do Excel, você irá inserir a equação do determinado parâmetro.

A equação utilizada para representar os dados do gráfico para o  parâmetro oxigênio dissolvido foi a da curva gaussiana. A equação utilizada foi:

qOD = 100*exp(-(((OD-100)^2)/2*(0.025^2)))

Obs: Para esse exemplo consideramos apenas a equação da curva gaussiana, no entanto, para um valor mais preciso é necessário utilizar duas equações para este calculo. Uma para valores menores que 100 e outra para valores maiores que 100.

Para o cálculo do parâmetro coliformes termotolerantes, utilizou-se a equação logarítmica gerada no gráfico de dispersão do Excel (linha de tendência), conforme apresentada abaixo:

qCT= -8.723*ln(x)+88.714

Outro parâmetro que utilizou a equação da curva gaussiana, foi o pH. A equação utilizada foi:

qpH = 93*exp(-(((pH-7.5)^2)/2*(0.652^2)))

O gráfico gerado com os valores do parâmetro DBO5.20, gerou a seguinte equação logaritmica:

qDOB.5.20 = -30.1*ln(x)+103.45

A equação da curva gaussiana também foi aplicada para o parâmetro variação da temperatura da água, gerando a equação descrita abaixo:

qTA = 92*exp(-(((TA-0)^2)/2*(0.25^2)))

A equação encontrada para o parâmetro nitrogênio total foi a equação logarítmica apresentada logo abaixo:

qNT = -20.8*ln(x)+93.092

Para o fósforo total, encontrou-se a seguinte equação logarítmica:

qFT = -15.49*ln(x)+37.202

A equação logarítmica encontrada para a turbidez foi:

qT=-26.45*ln(x)+136.37

E para o cálculo do último parâmetro, resíduos totais, utilizou-se também a equação da curva gaussiana, por meio da equação:

qRT=80*exp(-(((RT-50)^2)/2*(0.003^2)))

Agora, iremos inserir os valores obtidos. Os valores obtidos referem-se aos valores que foram coletados em campo (ou recebidos do laboratório).

Com o valor obtido inserido e as equações devidamente inseridas na coluna qi, a tabela ficará assim:

Resultado do qi.

Agora, com o Excel ainda aberto, iremos calcular o IQA. Lembrando que a equação para calcular o IQA é a seguinte:

Equação para calculo do IQA.

No Excel, a equação para o cálculo do IQA fica desta forma:

IQA = (qiOD^wOD)* (qiCT^wCT)*(qipH^wpH)*(qiDBO5.20^wDBO5.20)* (qiTA^wTA)* (qiNT^wNT)* (qiFT^wFT)*(qiT^wT)*(qiRT^wRT)

Ao final, nosso IQA resultou em um valor de 52, que de acordo com a tabela (aqui apresentado) é um IQA considerado Bom (beirando o Aceitável), conforme classificação dos estados da BA; GO; ES; MS e SP variando entre 52-79.

Vale destacar que os valores obtidos inseridos na tabela para cada parâmetro são valores fictícios para este exemplo.

Caso você tenha ficado com alguma dúvida quanto aos cálculos e equações utilizadas, comente logo abaixo da postagem.

Texto: Blog 2engenheiros

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