boletim-eutrofização

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tem um número superior de pontos monitorados, até 8 pontos, cerca de 20açudes, e os demais apenas 1 ponto, sempre na zona lacustre dos açudes,nas proximidades da barragem (os pontos utilizados para classificar o estadotróficos dos açudes são aqueles próximo à barragem);

■ são analisados fósforo total, nitrogênio total, clorofila-a e contagem eidentificação de fitoplâncton.

3. CONSIDERAÇÕES TÉCNICAS

Os primeiros dados de qualidade de água produzidos pela Cogerh datam de 1998,desde então a análise dos resultados têm mostrado que para avaliar o estado trófico dosaçudes não é suficiente apenas determinar o índice de estado trófico, em decorrência dosseguintes motivos:

● originalmente os índices de estado tróficos foram criados para climas temperados,por exemplo índice de Carlson (1977), posteriormente foram adaptados para climastropicais, por exemplo, a adaptação de Toledo (1983), entretanto a quase totalidade

do território cearense está localizado em clima semiárido;● a eutrofização acontece em decorrência da carga de nutrientes aos reservatórios,

sendo que estes nutrientes tanto podem estar na coluna de água, quanto retidos nasplantas aquáticas presentes no espelho d’água, sendo que a quase totalidade dosíndices avaliam o estado trófico apenas na coluna d’água;

● incertezas decorrentes de: a) qualidade dos resultados tanto em decorrência dotrabalho de campo, quanto de laboratório (A Cogerh tem procurado manter suasequipes treinadas/avaliadas e incluído como exigência de contrato a realização deensaios de proficiência e ensaios intralaboratoriais, ainda assim está sujeito à umaincerteza); b) se a amostragem realizada é mesmo representativa da massa de águaarmazenada no açude no momento da coleta.

SPERLING (1994) e CEBALLOS (1995) afirmam que as classificações tróficas

utilizadas atualmente dão uma visão genérica da tipologia de um corpo d’água, sendonecessário para uma caracterização mais completa, a utilização de critérios sanitários,ecológicos e de produtividade primária.

Em decorrência do exposto e da busca pela classificação trófica de cada campanhaque reflita as reais condições de cada açude é que foi empregado diversas informações.Estas informações empregadas tanto serviram para definir o estado trófico em umdeterminado momento quanto para validar, nunca perdendo de vista a evolução temporalde cada açude.

Para determinar o estado trófico e para validar os resultados foi levado emconsideração os seguintes aspectos:

1. índice de estado trófico de Carlson, adaptado por Toledo;2. nutriente limitante;3. contagem de cianobactérias;4. intensidade de plantas aquáticas presentes no espelho d’água;5. volume armazenado no açude; e6. observações das gerências regionais.

3.1 Índice de estado trófico de Carlson, adaptado por Toledo São inúmeros os trabalhos técnicos e científicos que têm empregado o Índice de

estado trófico desenvolvido por Carlson, com ou sem a adaptação de Toledo, para

classificar as águas de açudes localizados no Nordeste Brasileiro. Dentre estes inúmerostrabalhos podemos citar os seguintes: ALMEIDA et alli (2009), DUARTE (1999), DUARTE et



alli (1998), LUNA (2008), VILAR (2009), BARBOSA et alli (2006), ARAÚJO JÚNIOR (2009), ANTONELLO (2006).

O Índice do Estado Trófico tem por finalidade classificar corpos hídricos emdiferentes graus de trofia, ou seja, avalia a qualidade da água quanto ao enriquecimento por nutrientes.

Originalmente Carlson (1977) desenvolveu um índice que define o estado trófico(IET) segundo a concentração de biomassa, avaliada através das medidas de transparênciado disco de Secchi.

Através de análise de regressão, utilizando as medidas de transparência contraclorofila-a e fósforo total, Carlson determinou as equações de IET para clorofila-a e para ofósforo total.

As medidas de clorofila-a são tomadas de amostras coletadas próximo à superfíciedo corpo hídrico. Verifica-se ainda que o fósforo total se correlaciona bem com atransparência, quando este elemento é o fator limitante principal. Esta correlação nãoexiste quando a luz ou temperatura limitam a atividade fotossintética.

Posteriormente Toledo (1983), através de análise estatística por regressão, alterouas expressões originais, desenvolvidas por Carlson (1977), para adequá-las aos ambientes

subtropicais. A seguir são apresentadas as equações empregadas para o cálculo do Índice do

Estado Trófico, desenvolvido por Carlson e adaptado por Toledo, referentes asconcentrações de fósforo total (pt) e clorofila-a (cl@).

e

A tabela 1 apresenta os limites adotados para classificar o estado trófico, com base

nas concentrações de fósforo total (mg/L) e clorofila-a (µg/L). As corpos hídricosclassificados como oligotróficos tem suas águas com uma melhor qualidade, enquanto queos corpos hídricos classificados como hipereutróficos tem uma qualidade de água pior. Tabela 1 - Limites para diferentes níveis de estado trófico, segundo o sistema declassificação proposto por Toledo (1990).

Nesse índice, os resultados correspondentes ao fósforo, IET (pt), devem ser

entendidos como uma medida do potencial de eutrofização, já que este nutriente atuacomo o agente causador do processo. A avaliação correspondente à clorofila-a, IET(cl@), por sua vez, deve ser considerada como uma medida da resposta do corpo hídricoao agente causador, indicando de forma adequada o nível de crescimento de algas quetem lugar em suas águas. Assim quando houve a disponibilidade das informações, comdados consistentes tanto de fósforo total quanto de clorofila-a, foi adotado a média dos doisíndices, englobando, de forma satisfatória, a causa e o efeito do processo.

Na ausência de dados de um dos parâmetros, clorofila-a ou fósforo total, o IET foicalculado com o parâmetro disponível, sendo que para definir o estado trófico do açude



na respectiva campanha, sempre se buscou validar o resultado com os demais aspectosconsiderados (itens 3.1 até 3.6).

3.2 Nutriente limitante

A utilização de um nutriente por um organismo obedece a "Lei do Mínimo",

estabelecida por Liebig. Essa lei estabelece que o crescimento de um organismo é limitadopela substância disponível nas quantidades mínimas relativas às suas necessidades paracrescimento e reprodução.

Von Sperling (2000), descreveu que a relação entre as concentrações de nitrogênioe de fósforo permite concluir sobre a ocorrência do nutriente limitante no processo deeutrofização. Esta relação é obtida a partir da estequiometria, que leva em consideração asconcentrações de nitrogênio e fósforo em mol ( para transformar em mol é preciso dividir asconcentrações em mg/L pelas respectivas massa atômicas, 14 o nitrogênio e 31 o fósforo).

Conforme exposto anteriormente, um dos condicionantes para se aplicar o IET (pt) éque o fósforo seja o nutriente limitante.

A determinação do nutriente limitante é feita considerando-se que a demanda daalga é equivalente a distribuição de nutrientes na sua biomassa. A constituição da biomassaalgal é normalmente derivada da chamada relação de Redfield (C106H118O45N16P), o quevale dizer que as algas, em média, demanda 16 vezes mais nitrogênio do que fósforo. Se arelação N:P for consideravelmente superior a 16 há indicação de que o fósforo é o nutrientelimitante (VON SPERLIN, 2000). Da mesma forma podemos considerar que se a relaçãoN:P for consideravelmente inferior à 16 o nitrogênio será o nutriente limitante.

No estudo desenvolvido por LAMPARELLI (2004), foi considerado comoconsideravelmente inferior a relação 10:1 (por exemplo: 9,9:1), abaixo do qual o nitrogênioé o fator limitante, ou seja uma folga de 6:1 para atingir 16:1. Usando a mesma regrafoi considerado 22:1 como o valor consideravelmente superior, a partir do qual existe a

limitação por fósforo. No intervalo entre 10:1 e 22:1 pode acontecer de ambos os nutrientesestarem em concentração limitante ou outros fatores estarem limitando a produção primária,como, por exemplo, temperatura ou radiação solar.

Para a definição do nutriente limitante, predominante no período estudado (1/1/2008-30/6/2011) foram avaliados 435 resultados.

Para facilitar a avaliação da distribuição dos dados foi empregado a técnica dospercentis, que ordena os resultados e associa ao valor 0 o menor resultado e ao valor 1 omaior resultado, estando os resultados apresentados na figura 1 e na tabela 2.



Figura 1 - Distribuição da relação N:P segundo a técnica dos percentis. Tabela 2 - Alguns valores da relação N:P segundo a técnica dos percentis.

Pelos resultados constantes na tabela 1 pode-se observar que 14% dos dadosindicaram o nitrogênio como o nutriente limitante e 65% indicaram o fósforo como o

nutriente limitante, ou seja, predominantemente o fósforo tem-se mostrado o nutrientelimitante para a evolução da eutrofização.

Em corpos hídricos que recebem descargas de esgotos, situação comum emnosso país (mas que não é comum aos açudes cearenses monitorados a existência deesgotos domésticos lançando diretamente no espelho d’água, com raras exceções), existemfortes evidências de que, ao contrário do que é usualmente aceito, o nitrogênio, e não ofósforo, tem assumido o papel de nutriente limitante na eutrofização de ambientes aquáticotropicais. Isto deve-se ao fato de que a relação média N:P nos esgotos domésticos,que constituem a principal fonte de eutrofização, é de 8, ou seja, bastante inferior àrelação encontrada na biomassa das algas, contribuindo para reduzir a relação N:P (VONSPERLING, 2000).

3.3 Contagem de cianobactérias

A predominância de cianobactérias sobre as demais espécies, combinada com oreduzido número de espécies, são importantes indicadores do estado trófico de um corpohídrico lêntico.

Os resultados de qualidade de água, produzidos pela Rede de Monitoramento daCogerh, indicam que o estado trófico de um determinado açude, inserido nas condiçõesambientais reinantes do território cearense, está diretamente relacionado com a contagemde cianobactérias. Quanto maior for a contagem, maior será tendência de haver um avançona eutrofização.

Levando em consideração o fato exposto é que foi empregado a contagem decianobactérias para validar a classe trófica, bem como para preencher falhas, tantodecorrentes da ausência de dados quanto de dados duvidosos.



Para obter a indicação do estado trófico, com base na contagem de cianobactérias,foi aplicado tratamento estatístico através do método de correlação de Pearson. Destaforma, se buscou correlacionar o índice de estado trófico obtido com base na concentraçãode clorofila-a com o aferido pela contagem.

A Figura 2 apresenta a correlação linear de Pearson para os dados trabalhados.

Figura 2 - Correlação linear de Pearson para a relação entre clorofila-a (µg/L) e contagemde cianobactérias (células/mL).

A relação apresentada entre os teores de clorofila @ e a contagem decianobactérias foi estatisticamente significativa (p<0,01), demonstrando forte interaçãopositiva entre o comportamento das duas variáveis testadas.

Considerando a relação direta entre os parâmetros monitorados foi avaliada aclassificação trófica implementada pelo número de cianobactérias presentes no corpohídrico, de acordo com os intervalos de classe propostos no cãlculo do IAP - Índice dequalidade de águas brutas para fins de abastecimento público (CETESB, 2011).

A tabela 3 apresenta os intervalos da contagem de cianobactérias associadas àsrespectivas classes tróficas propostas. Tabela 3 - Limites para diferentes níveis de estado trófico, segundo a contagem decianobactérias.



Fonte: Adaptado de Cetesb (2011).

Para avaliar a qualidade dos intervalos da contagem foi empregado o métodoestatístico Analyses of Variance - ANOVA de Kruskall-Wallis, uma vez que o pressupostode variância idênticas não foi atendido para o conjunto de dados agrupados em cada classe

trófica. A significância entre os grupos, de acordo com os intervalos considerados, foitestada pelo método de Dunn, pois é mais conservador e retifica o valor da significância deacordo com o número de amostras. Os resultados são apresentados na Figura 3.

Figura 3 - Teste ANOVA Kruskal-Wallis para avaliação das médias entre postos.

O valor encontrado pelo teste foi altamente significativo (p=0,0001), resultando emdiferenças consideráveis entre os grupos de dados propostos. A comparação múltipla entreos grupos também apresentou diferenças significativas (p<0,05), demonstrando que avariância dos dados pertencente a cada classe trófica proposta pelo número decianobactérias foi suficiente para caracterizá-los distintamente. Como esperado asdiferenças obtidas aumentaram conforme se cresceu no estado trófico, permanecendo amaior alteração entre as classes Oligotrófica e Hipereutrófica.

Se aplicarmos a mesma metodologia empregada para o grupo de dados dispostosem classes seguindo agora os critérios definidos por Toledo (1990), encontramosresultados semelhantes, com excessão da comparação múltipla entre os grupos que acusadiferenças não relevantes entre as classes Oligotrófico e Mesotrófico. Esta fato, em umaanálise mais global, demonstra a eficiência da metodologia em classificar ambientes sobreos efeitos do processo de eutrofização (floração de cianobactérias), se mostrando maissensível em relação ao IET de Toledo, especialmente para ambientes poucos eutrofizados.No entanto, o estudo não pretende substituí-la, mas sim utilizá-la como método devalidação e complementação dos valores de nutrientes perdidos durante o monitoramento,o que foi observado com satisfação para os resultados obtidos.

3.4 Intensidade de plantas aquáticas presentes no espelho d’água

As plantas aquáticas tem a capacidade de reter nos seu tecidos nutrientes que



antes estavam disponíveis na coluna de água ou no sedimento, de acordo com as suascaracterísticas.

Em decorrência deste fato, a intensidade da presença de plantas aquáticas pode ser o fator determinante na definição do estado trófico vigente no ponto amostrado.

Nas visitas a campo as equipes da Cogerh observam a ocorrência e a intensidadeda presença de plantas aquáticas no espelho de água, o que também é empregado paraavaliar o estado trófico dos açudes.

3.5 Volume armazenado no açude

A experiência obtida, analisando dados relacionados com o estado trófico dereservatórios, tem mostrado que na medida que um determinado açude tem seu volume deágua armazenada reduzido, principalmente pela ação da evaporação, há uma deterioraçãoda qualidade das águas. Observa-se também que na grande maioria das situações, quandoum determinado açude está com volume armazenado abaixo de 20 % de sua capacidade, aqualidade de suas águas estão bastante deterioradas.

Este volume armazenado tem a capacidade de dar uma boa indicação daintensidade da renovação da massa de água armazenada. A figura 4 ilustra os fatoresenvolvidos na renovação da massa de água.

Figura 4 - Fatores envolvidos na renovação da massa de água

A renovação da massa de água é um fator relevante na evolução da qualidade daágua, ao mesmo tempo que é um fator em que pouco se pode atuar para modifica-lo, por

ser bastante relacionado com as condições ambientais, o que torna praticamente umacaracterística de cada reservatório.Como exemplo do efeito da renovação da massa de água, que sempre está

relacionado à frequência e a intensidades das sangrias, podemos analisar os açudes Acaraú Mirim, localizado no município de Massapê, e Poço da Pedra, localizado nomunicípio de Campos Sales, que tem capacidade de armazenamento de 52 milhões demetros cúbicos. Ambas sede municipais encontram-se a montante, bastante próximas aosrespectivos espelho de água.

Os ecossistemas dos dois referidos açudes apresentam similaridades em relação aouso e ocupação dos solos de sua bacias hidrográficas, se diferenciando por no período de13 anos (1999-2011) terem sangrado em 12 e 1 destes anos, respectivamente, sendo que

as águas do açude Acaraú Mirim tem destacadamente uma qualidade melhor que do açudePoço da Pedra.



Uma forma bastante interessante de se quantificar a renovação da massa de água éatravés da estimativa do tempo de residência hidráulica. Ao longo do tempo quanto maior amédia do tempo de residência, menor será a intensidade de renovação da massa de água.

Através da estimativa do tempo de residência pode-se ter uma indicação do tempomédio de permanência da massa de água. Os resultados obtidos pela Cogerh indicam

que há uma tendência à deterioração da qualidade da água, na medida que o tempo deresidência é ampliado. A figura 5 exemplifica a relação entre a evolução da cota, que reflete o volume

armazenado, e o tempo de residência de um determinado açude, no caso o açudePentecoste.

Figura 5 - Evolução da cota e do tempo de residência do açude Pentecoste

3.6 Observações das gerências regionais

Tendo em vista que as gerências regionais da Cogerh realizam trabalhos de campo

relacionados à coleta de amostras de água nos reservatórios sob sua responsabilidade,bem como para com os usuários das águas servidas por estes açudes, podemos inferir queesta proximidade permite que os técnicos e a instituição detenham grande conhecimentodas condições ambientais a que cada açude está submetido.

Este acompanhamento subsidia, portanto, o monitoramento in loco da evolução dosaspectos de qualidade de água do corpo hídrico gerenciado, bem como dos fatores queinfluenciam esta qualidade, tais como, a intensidade da ocorrência de gado no seu entorno,a intensidade de tratamento que está sendo exigida para tornar a água potável, a floraçãoexcessiva de macrófitas aquáticas, mudanças aparentes na cor da água, o lançamento deefluentes e resíduos na bacia hídrica do açude, etc.



4. CONSIDERAÇÕES FINAIS

São diversos os fatores que caracterizam o estado trófico de um reservatório,

conforme pode ser visto na tabela 4, e a experiência que a Cogerh tem acumulado nosúltimos anos tem mostrado, conforme descrito nas considerações técnicas expostasanteriormente, que a definição do estado trófico não se resume ao simples emprego deuma equação, é preciso ter uma visão mais abrangente para classificar o estado trófico deuma forma mais precisa. Tabela 4 - Características de reservatórios para diferentes níveis de trofia

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