Eutrofização Curso: Teoria e Métodos em Limnologia

Apresentação em tema: "Eutrofização Curso: Teoria e Métodos em Limnologia"— Transcrição da apresentação:

1 Eutrofização Curso: Teoria e Métodos em Limnologia
EPAMIG, 29 de Janeiro a 1 de fevereiro, 2008 Prof. José Fernandes Bezerra Neto Prof. Ricardo Motta Pinto Coelho

2 Tópicos importantes Qualidade da água Eutrofização Estado trófico

3 Conceitos básicos A produtividade de um lago, indicada pela produção de biomassa algal, é uma classificação muito utilizada na análise da qualidade de água

4 Terminologia do estado trófico
Oligotrófico – baixa concentração de nutrientes e produtividade; usualmente alta claridade Mesotrófico – moderada concentração de nutrientes, produtividade e claridade Eutrófico – alta concentração de nutrientes e produtividade; baixa claridade

5 Originalmente pensava-se que os lagos eram todos criados oligotróficos, mas tornavam-se eutróficos com o tempo Milhares de anos Menos produtivo EUTROFIZAÇÃO NATURAL Pensava-se que havia uma ontogenia natural dos lagos Mais produtivo

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7 Eutrofização cultural
Esta mudança no tempo no estado trófico pode ser verdade para alguns lagos, mas alguns já são produtivos naturalmente. Mas o ser humano tem alterado a produtividade dos corpos de água No final do século 19 e início do século 20 , tornou-se claro que alguns lagos estavam tornando-se eutróficos mais rápido do que originalmente previsto Lagos que tinham sido historicamente claros, estavam desenvolvendo grandes florações de algas e peixes estavam morrendo Eutrofização Cultural— Aumento na biomassa fitoplanctônica devido ao aumento da entrada de nutrientes (P) causada pelo homem

8 Eutrofização – natural vs cultural
Sedimentação natural por sedimentos minerais e orgânicos – levando a diminuição do Volume e a uma relação elevada AB:A0 e A0:V Conversão de lago para pântano Escala de tempo > 103 anos Irreversível Causado pelo homem pela entrada excessiva de nutrientes e o manejo pobre das práticas de uso do solo Qualidade da água degradada; perda dos usos benéficos Escala de tempo < décadas Reversível

9 Fontes pontuais de poluição
Efluentes domésticos

10 Efluentes industriais
Fontes pontuais de poluição Efluentes industriais

11 Fontes pontuais de poluição
Efluentes provenientes de criatórios intensivos

12 Poluição difusa: - água de chuva urbana - run off de campos agrícolas
De ruas, jardins, prédios e construções Óleos e graxas, sais, excrementos animais, nutrientes, sedimentos

13 Poluição difusa: fonte agrícola
Nutrientes, sedimentos, pesticidas, herbicidas

14 Principais fontes de nutrientes: sumário

15 Sistema natural

16 Efluentes domésticos

17 Fitoplâncton = algas flutuantes
Nutrientes limitantes (N e P)

18 A decomposição do fitoplâncton consome oxigênio

19 Poluição orgânica O2 decomposição

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21 Estado trófico Oligotrófico Mesotrófico Eutrófico Hipereutrófico O índice de estado trófico de Carlson (ITC) – mais amplamente utilizado baseado nas transformações log dos valores de Secchi (transparência da água), clor-a (biomassa algal) e fósforo total (PT) da zona eufótica Trophic State Indices (TSIs) are an attempt to provide a single quantitative index for the purpose of classifying and ranking lakes, most often from the standpoint of assessing water quality. In recent years the Carlson (1977) Index appears to have attained general acceptance in the limnological community as a reasonable approach to this problem. This is a measure of the trophic status of a body of water using several measures of water quality including: transparency or turbidity (using Secchi disk depth recordings), chlorophyll-a concentrations (algal biomass), and total phosphorus levels (usually the nutrient in shortest supply for algal growth). TSI ranges along a scale from that is based upon relationships between secchi depth and surface water concentrations of algal chlorophyll, and total phosphorus for a set of North American lakes. Its major assumptions is that suspended particulate material in the water controls secchi depth and that algal biomass is the major source of particulates; The lowest value of zero would correspond to a secchi depth of 64 meters (greater even than Crater Lake, Oregon and Lake Tahoe, CA/NV at its clearest back in the 1960's)! A value of 100 would correspond to a secchi of only 6.4 cm (less than 3 inches- yuck !). A set of equations were then derived to describe these relationships with higher values corresponding to increased fertility, that is, more eutrophic. An increase in TSI of 10 units corresponds to a halving of secchi depth and a doubling of phosphorus concentration.

22 Variação mensal do estado trófico da Lagoa do Nado segundo o IET de Carlson (1977) para o fósforo total e clorofila-a.

23 Respostas de algumas variáveis químicas ao aumento da produtividade
Estado trófico O2 PO4-3 NH4+ H2S Fe+2 (ferroso) Oligotrófico Alta (maioria) Baixa Ausente Mesotrófico Baixa anoxia parcial Alta se anóxico Moderado alto se anóxico Presente se anóxico Eutrófico Anóxico

24 Eutrofização e qualidade da água
Why Monitor Nutrients? Nutrients are chemical substances used for maintenance and growth that are critical for survival. Plants require a number of nutrients——carbon, nitrogen, phosphorus, oxygen, silica, magnesium, potassium, calcium, iron, zinc, and copper——to grow, reproduce, and ward off disease. Of these nutrients, nitrogen and phosphorus are of particular concern in estuaries for two reasons: they are two of the most important nutrients essential for the growth of aquatic plants; and the amount of these nutrients being delivered to estuaries has increased significantly.

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26 Eutrofização – Excesso de nutrientes e de matéria orgânica (fertilizantes) levando a um excessivo crescimento algal e a uma incapacidade do sistema em processar (circular) toda a biomassa gerada nesse processo (desequilíbrio). Eutrophication. Eutrophication is a fancy word for fertility leading to excessive plant growth in the lake. I’ve listed some of the common symptoms of eutrophication here. I won’t read them all to you, but take a look and ask yourself if this it what you’d like to see happen on the lakes in your community. Eutrophication occurs when a lake is overloaded with excess nutrients, particularly phosphorus (as we saw in the previous slide), {nitrogen can have similar results in some cases}. Don’t forget about nitrogen too! It can be important, especially in low nutrient lakes. Lawn fertilizer may be very high in N and it runs off easily – also high in road runoff. May affect shoreline veg species and suceptibility to nuiscance species.

27 D. Schindler 1974 Oligotrófico Eutrófico Lago ELA 226 +C +N +P +C +N

28 Eutrofização - Impactos sobre a qualidade da água (alguns deles)
Depleção de O2; perda de habitats de peixes Excesso de algas: escumas, cianobactérias tóxicas,gosto / odor / cheiro Perda de transparência (prof.Secchi); perda estética; Excesso de macrófitas flutuantes; favorecimento de espécies exóticas; desestabilização dos sedimentos impacto na pesca

29 Eutrofização - Impactos sobre a qualidade da água (alguns mais)
perda de macrófitas nativas por sombreamento causado pelo excesso de algas; perda de habitats de aves aquáticas; redução da linha da costa / aumento da erosão Baixa concentração O2 no fundo:aumento da concentração de nutrientes

30 Transparência da água – claro vs turvo
Prof. 5 m & secchi >5 m

31 Transparência da água – claro vs turvo

32 Reservatório da Pampulha (Belo Horizonte):
Colapso Ecológico e Expansão Urbana Desordenada Surface: 2.1 Km2 Volume: 12 mio m3 Shoreline: 18 Km Max Depth: 17 m Mean depth: 5 m Res. Time: 200 days Fonte:

33 Fonte: http://www.icb.ufmg.br/~rmpc/
A represa da Pampulha foi construída em 1938 e novamente reconstruída em A sua bacia conta com uma área de cerca de 97 km2 e extende-se pelos municípios de Belo Horizonte e Contagem, MG. A área original do espelho de água da represa era de 2,1 km2, com a acumulação de um volume de cerca de 11 milhões de m3. Os principais tributários da represa são: Mergulhão (A), Tijuco (B), Ressaca (C), Sarandi (C), Água Suja (D), Baraúnas (E), Córrego da AABB (F) e Córrego do Céu Azul (G). Cerca de 300 mil pessoas vivem nas suas diferentes sub-bacias. Fonte:

34 Fonte: http://www.icb.ufmg.br/~rmpc/
O reservatório da Pampulha sofreu uma grande degradação ambiental a partir de Inicialmente, notou-se uma perda da área inundada da represa devido ao assoreamento (foto). Em cerca de 20 anos, a represa perdeu cerca de 20% de seu volume acumulado. Numa segunda etapa, a população passou a sofrer os efeitos da eutrofização: super crescimento de macrófitas, algas, proliferação das tilápias e déficit permanente de oxigênio dissolvido. Finalmente, o acúmulo do lixo doméstico tornou-se um grande problema. Fonte:

35 Figura - Fotos áreas da lagoa nos anos 1984 (esq. ) e 1999 (dir
Figura - Fotos áreas da lagoa nos anos 1984 (esq.) e 1999 (dir.) com a identificação das áreas de assoreamento, As principais áreas assoreadas (amarelo) e inundadas (azul) na área alvo da DLD foram quantificadas através de um sistema SIG. Fonte:

36 O reservatório sofreu um notável aumento da eutrofização na década de noventa. A transparência da água decresceu, a condutividade elétrica aumentou assim como os valores das concentrações de amônio, fósforo total e clorofila-a. Os picos anuais observados para fatores tais como o fósforo total, a clorofila-a ou o íon de amônio enquadram o reservatório na categoria de hipereutrófico. Fonte:

37 extinto extinto Zooplâncton da Pampulha: Houve muitas espécies que não resitstiram ao incremento da eutrofização. extinto extinto Fonte:

38 A teoria ecológica moderna indica que apenas um elemento (limitante) regula os processos de produção e de consumo nos ecossistemas (Lei de Liebig). O fósforo é muitas vezes o fator limitante da produção primária em muitos ecossistemas aquáticos. Isso quer dizer que um pulso na concentração desse nutriente pode mudar toda a estrutura biótica do ambiente. Figura - Relação entre os pulsos de fósforo e o déficit de oxigênio (DBO), que é a base para os impactos causados pela dragagem de sedimentos na qualidade de água da represa (original).

39 De onde vêm a poluição e o excesso de nutrientes limitantes que chegam na Pampulha ?
Nossos estudos foram capazes de identificar os tributários que são os maiores poluidores do reservatório. O esquema ao lado demonstra que os ribeirões Ressaca/Sarandi são os principais responsáveis pela moior parte do aporte de fósforo que chega ao lago. Outros estudos indicam que o fósforo é o elemento limitante da produção primária nesse ambiente. Figura – Balanço de massa de fósforo na Pampulha (de Torres & Pinto-Coelho, submetido). Fonte:

40 Para onde vão os nutrientes que chegam na represa da Pampulha ?
Durante a década de 90, o grupo do laboratório de ecofisiologia de organismos planctônicos da UFMG realizou uma série de estudos objetivando conhecer os detalhes do complexo metabolismo de várias comunidades da represa, principalmente os organismos planctônicos. Determinamos, por exemplo, que o zooplâncton acumula e recicla grandes quantidades de fósforo no ambiente. Figura - “Compartimentação” biótica do fósforo na represa da Pampulha. Mensurações Fonte:

41 Eutrofização e as cianobactérias
Florações de cianobactérias É um problema constante para o abastecimento público no Brasil: Reservatórios – principais capitais Rios Lagos/ lagoas Águas subterrâneas

42 Aumento da eutrofização nos ambientes aquáticos
decréscimo da diversidade do fitoplâncton maior ocorrência de florações de cianobactérias

43 Outras condições importantes para o surgimento de florações:
- Tempo de retenção da água - Estratificação da coluna d’água - Regime de ventos

44 Florações de cianobactérias em águas de abastecimento público

45 Floração de Microcystis em uma lagoa costeira

46 Reservatório de Iraí Paraná – região sul do Brasil

47 Reservatório da Pampulha – BH/MG
Fonte:

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