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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
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Tópicos importantesTópicos importantes
• Qualidade da águaQualidade da água• EutrofizaçãoEutrofização• Estado tróficoEstado trófico
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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
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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
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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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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
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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
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Fontes pontuais de Fontes pontuais de poluiçãopoluição
Efluentes Efluentes domésticosdomésticos
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Efluentes Efluentes industriaisindustriais
Fontes pontuais de poluição
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Fontes pontuais de Fontes pontuais de poluiçãopoluição
Efluentes provenientes de
criatórios intensivos
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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
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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
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Principais fontes de nutrientes: sumário
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Sistema naturalSistema natural
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Efluentes domésticosEfluentes domésticos
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Fitoplâncton = algas flutuantes
Nutrientes limitantes (N e P)
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A decomposição do fitoplâncton consome oxigênio
O2
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decomposição
O2
Poluição orgânica
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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
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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
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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
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Eutrofização e qualidade Eutrofização e qualidade da águada água
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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).
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Lago ELA 226
D. Schindler 1974
+C+N+P
+C+N
Oligotrófico
Eutrófico
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• 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
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• 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)
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Prof. 5 m & secchi >5 m
Transparência da água – claro vs turvo
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Transparência da água – claro vs turvoTransparência da água – claro vs turvo
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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/
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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/
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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/
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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/
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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/
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Zooplâncton da Pampulha:Houve muitas espécies que não resitstiram ao incremento da eutrofização.
extinto
extinto
extinto
extinto
•Fonte: http://www.icb.ufmg.br/~rmpc/
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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.
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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/
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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/
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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
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decréscimo da diversidade do fitoplâncton
Aumento da eutrofização nos Aumento da eutrofização nos ambientes aquáticosambientes aquáticos
maior ocorrência de florações de cianobactérias
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Outras condições importantes para o surgimento de florações:
- Tempo de retenção da água
- Estratificação da coluna d’água
- Regime de ventos
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Florações de cianobactérias em águas de abastecimento público
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Floração de Microcystis em uma lagoa costeira
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Paraná – região sul do Paraná – região sul do BrasilBrasil
Reservatório de IraíReservatório de Iraí
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Reservatório da Pampulha – BH/MG
•Fonte: http://www.icb.ufmg.br/~rmpc/
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