eutrofização curso: teoria e métodos em limnologia epamig, 29 de janeiro a 1 de fevereiro, 2008...

Eutrofização

Curso: Teoria e Métodos em LimnologiaEPAMIG, 29 de Janeiro a 1 de fevereiro, 2008

Prof. José Fernandes Bezerra Neto Prof. Ricardo Motta Pinto Coelho

Tópicos importantesTópicos importantes

• Qualidade da águaQualidade da água• EutrofizaçãoEutrofização• Estado tróficoEstado trófico

Conceitos Conceitos básicosbásicos

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

Terminologia do estado tróficoTerminologia 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

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

Eutrofização culturalEutrofização 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

Eutrofização – natural vs culturalEutrofização – 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

Fontes pontuais de Fontes pontuais de poluiçãopoluição

Efluentes Efluentes domésticosdomésticos

Efluentes Efluentes industriaisindustriais

Fontes pontuais de poluição

Fontes pontuais de Fontes pontuais de poluiçãopoluição

Efluentes provenientes de

criatórios intensivos

Poluição Poluição difusa: difusa: - água de chuva urbana- água de chuva urbana- run off de campos - run off de campos agrícolasagrícolas

http://www.lanl.gov/orgs/pa/News/ParkingClosed.jpg

http://www.planthealth.gov.mt/pest03.JPG

http://lakeaccess.org/lakedata/lawnfertilizer/studydesign.htm

http://www.mqtinfo.org/media/planningeduc/runoff_1.jpg

• De ruas, jardins, prédios e De ruas, jardins, prédios e construçõesconstruções • Óleos e graxas, sais, excrementos Óleos e graxas, sais, excrementos

animais, nutrientes, sedimentosanimais, nutrientes, sedimentos

Nutrientes, sedimentos, pesticidas, herbicidasNutrientes, sedimentos, pesticidas, herbicidas

http://www.usda.gov/oc/photo/b93c3671.jpg

http://biology.usgs.gov/s+t/SNT/images/wu108f08.jpghttp://www.ers.usda.gov/Briefing/biotechnology/Images/b94c3886.jpg

http://www.iird.vic.gov.au/Web/ORR/ORR.nsf/ImageLookup/Graphics4/$file/spraying.gif

Poluição difusa: fonte agrícolaPoluição difusa: fonte agrícola

Principais fontes de nutrientes: sumário

Sistema naturalSistema natural

Efluentes domésticosEfluentes domésticos

Fitoplâncton = algas flutuantes

Nutrientes limitantes (N e P)

A decomposição do fitoplâncton consome oxigênio

O2

decomposição

O2

Poluição orgânica

Estado trófico 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

Oligotrófico Mesotrófico Eutrófico Hipereutrófico

Variação mensal do estado trófico da Variação mensal do estado trófico da

Lagoa do Nado segundo o IET de Carlson Lagoa do Nado segundo o IET de Carlson

(1977) para o fósforo total e clorofila-(1977) para o fósforo total e clorofila-a.a.

set/9

9

out/9

9

nov/9

9

dez/9

9

jan/0

0

fev/0

0

mar

/00

abr/0

0

mai/

00

jun/0

0jul

/00

ago/

00

set/0

0

IET

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Fósforo totalClorofila-a

E

M

O

Respostas de algumas variáveis químicas Respostas de algumas variáveis químicas ao aumento da produtividadeao aumento da produtividade

Estado Estado tróficotrófico

OO22 POPO44-3-3 NHNH44

++ HH22SSFeFe+2+2

(ferroso)(ferroso)

OligotróficOligotróficoo

AltaAlta

(maiori(maioria)a)

BaixaBaixa BaixaBaixa AusenAusentete

AusentAusentee

MesotróficMesotróficoo

Baixa Baixa anoxia anoxia parcialparcial

Baixa Baixa

Alta se Alta se anóxicanóxic

oo

ModeradModerado alto se o alto se anóxicoanóxico

AusenAusentete

PresenPresente se te se

anóxicanóxicoo

EutróficoEutrófico AnóxicAnóxicoo

AltaAlta AltaAlta AltaAlta AltaAlta

Eutrofização e qualidade Eutrofização e qualidade da águada água

Eutrofização – Excesso de nutrientes e de matéria Eutrofização – Excesso de nutrientes e de matéria orgânica (fertilizantes) levando a um excessivo orgânica (fertilizantes) levando a um excessivo crescimento algal e a uma incapacidade do sistema crescimento algal e a uma incapacidade do sistema em processar (circular) toda a biomassa gerada em processar (circular) toda a biomassa gerada nesse processo (desequilíbrio). nesse processo (desequilíbrio).

Lago ELA 226

D. Schindler 1974

+C+N+P

+C+N

Oligotrófico

Eutrófico

• 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 Eutrofização - Impactos sobre a qualidade da água (alguns deles)qualidade da água (alguns deles)

• Depleção de O2; perda de habitats de peixes

• impacto na pesca

• 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

Eutrofização - Impactos sobre a Eutrofização - Impactos sobre a qualidade da água (alguns mais)qualidade da água (alguns mais)

Prof. 5 m & secchi >5 m

Transparência da água – claro vs turvo

Transparência da água – claro vs turvoTransparência da água – claro vs turvo

Reservatório da Pampulha (Belo Horizonte):Reservatório da Pampulha (Belo Horizonte):Colapso Ecológico e Expansão Urbana DesordenadaColapso Ecológico e Expansão Urbana Desordenada

Surface: 2.1 Km2

Volume: 12 mio m3

Shoreline: 18 KmMax Depth: 17 mMean depth: 5 mRes. Time: 200 days

•Fonte: http://www.icb.ufmg.br/~rmpc/

IH

B

AC

D

EF

GBELO HORIZONTERIBEIRÃO DAS NEVES

CONTAGEM

BETIM

CONTAGEM

BELO

SCALE 1:50.000

F

HORIZONTE

(VENDA NOVA)

C

A represa da Pampulha foi construída em 1938 e novamente reconstruída em 1954. 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: http://www.icb.ufmg.br/~rmpc/

O reservatório da Pampulha sofreu uma grande degradação ambiental a partir de 1970. 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: http://www.icb.ufmg.br/~rmpc/

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: http://www.icb.ufmg.br/~rmpc/

TP & NH4

1 9 9 3 -1 9 9 8

1 /1 /2093 1 /1 /2094 1 /1 /2095 1 /1 /2096 1 /1 /2097 1 /1 /2098 1 /1 /2099

TP

(pp

b)

0

200

400

600

N-N

H4

[ppb

]

0

20 00

40 00

60 00

80 00

10 000

12 000

T ota l phosphorus (6m )

A m m on ium (6m )

Secchi & Cond.

1993-1998

93 94 95 96 97 98 99

Con

d [u

S.c

m-1

]

15 0

20 0

25 0

30 0

35 0

40 0

45 0

Sec

chi [

m]

0

40

80

12 0

16 0

20 0C on ductiv ity (6m )

S e cch i

C h l-a & P O C

19 94 -199 8

94 94 95 95 96 96 97 97 98 98 99

PO

C [m

g.l

-1]

0

5

10

15

20

Chl

-a [u

g.l

-1]

0

50

100

150

200

POC (1m)

Chlorophyll-a (1m)

Fig. 1

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: http://www.icb.ufmg.br/~rmpc/

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

extinto

extinto

extinto

extinto

•Fonte: http://www.icb.ufmg.br/~rmpc/

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.

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: http://www.icb.ufmg.br/~rmpc/

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: http://www.icb.ufmg.br/~rmpc/

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

decréscimo da diversidade do fitoplâncton

Aumento da eutrofização nos Aumento da eutrofização nos ambientes aquáticosambientes aquáticos

maior ocorrência de florações de cianobactérias

Outras condições importantes para o surgimento de florações:

- Tempo de retenção da água

- Estratificação da coluna d’água

- Regime de ventos

Florações de cianobactérias em águas de abastecimento público

Floração de Microcystis em uma lagoa costeira

Paraná – região sul do Paraná – região sul do BrasilBrasil

Reservatório de IraíReservatório de Iraí

Reservatório da Pampulha – BH/MG

•Fonte: http://www.icb.ufmg.br/~rmpc/