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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.

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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 águaQualidade da água EutrofizaçãoEutrofização Estado tróficoEstado 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 Pensava-se que havia uma ontogenia natural dos lagos Milhares de anos Menos produtivo Mais produtivo EUTROFIZAÇÃO NATURAL

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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 A B :A 0 e A 0 :V Conversão de lago para pântano Escala de tempo > 10 3 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

11 Efluentes provenientes de criatórios intensivos

12 Poluição difusa: - água de chuva urbana - run off de campos agrícolas kedata/lawnfertilizer/st udydesign.htm De ruas, jardins, prédios e construçõesDe ruas, jardins, prédios e construções Óleos e graxas, sais, excrementos animais, nutrientes, sedimentosÓleos e graxas, sais, excrementos animais, nutrientes, sedimentos

13 Nutrientes, sedimentos, pesticidas, herbicidas p/Graphics4/$file/spraying.gif Poluição difusa: fonte agrícola

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 O2O2

19 decomposição O2O2 Poluição orgânica

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21 Estado trófico 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 OligotróficoMesotróficoEutróficoHipereutrófico

22 Variação mensal do estado trófico da Lagoa do Nado segundo o IET de Carlson (1977) para o fósforo total e clorofila-a. 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 O2O2O2O2 PO 4 -3 NH 4 + H2SH2SH2SH2S Fe +2 (ferroso) OligotróficoAlta(maioria)BaixaBaixaAusenteAusente Mesotrófico Baixa anoxia parcial Baixa Alta se anóxico Moderado alto se anóxico Ausente Presente se anóxico EutróficoAnóxicoAltaAltaAltaAlta

24 Eutrofização e qualidade da água

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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).

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

28 Excesso de algas: escumas, cianobactérias tóxicas,gosto / odor / cheiro Excesso de macrófitas flutuantes; favorecimento de espécies exóticas; desestabilização dos sedimentos Perda de transparência (prof.Secchi); perda estética; Eutrofização - Impactos sobre a qualidade da água (alguns deles) Depleção de O 2 ; perda de habitats de peixes impacto na pesca

29 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 O 2 no fundo:aumento da concentração de nutrientes Eutrofização - Impactos sobre a qualidade da água (alguns mais)

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

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32 Reservatório da Pampulha (Belo Horizonte): Colapso Ecológico e Expansão Urbana Desordenada Surface: 2.1 Km 2 Volume: 12 mio m 3 Shoreline: 18 Km Max Depth: 17 m Mean depth: 5 m Res. Time: 200 days Fonte:

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

38 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). 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.

39 Figura – Balanço de massa de fósforo na Pampulha (de Torres & Pinto-Coelho, submetido). 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. De onde vêm a poluição e o excesso de nutrientes limitantes que chegam na Pampulha ? Fonte:

40 Figura - Compartimentação biótica do fósforo na represa da Pampulha. Mensurações 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. Para onde vão os nutrientes que chegam na represa da Pampulha ? Fonte:

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

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

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

44 Florações de cianobactérias em águas de abastecimento público

45 Floração de Microcystis em uma lagoa costeira

46 Paraná – região sul do Brasil Reservatório de Iraí

47 Reservatório da Pampulha – BH/MG Fonte:

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