ISSN: 2358-0259
FENOLOGIA DE FILTRO DE MACRÓFITAS FLUTUANTES EM
WETLAND CONSTRUÍDO PARA O TRATAMENTO DE EFLUENTE
DOMÉSTICO
Tainã Coelho Quevedo*
Universidade Feevale, Novo Hamburgo – RS, Brasil
Laboratório de Botânica
[email protected]
Mariana de Lima Paz
Universidade Feevale, Novo Hamburgo – RS, Brasil
Laboratório de Botânica
[email protected]
Daiane Trindade Costa
Universidade Feevale, Novo Hamburgo – RS, Brasil
Laboratório de Biotecnologia Vegetal
[email protected]
Günther Gehlen
Universidade Feevale, Novo Hamburgo – RS, Brasil
Programa de Pós-graduação em Qualidade Ambiental
[email protected]
Jairo Lizandro Schmitt
Universidade Feevale, Novo Hamburgo – RS, Brasil
Programa de Pós-graduação em Qualidade Ambiental
[email protected]
Resumo
Os wetlands construídos utilizados em tratamento de efluentes e possuem um moderado custo de
capital e baixo custo de energia e manutenção. A fenologia estuda a ocorrência de eventos
biológicos cíclicos em decorrência das mudanças climáticas. Os objetivos do estudo foram analisar
os eventos vegetativos e reprodutivos de Typha domingensis Pers., verificando a relação destes com
as variáveis climáticas, em uma Estação Experimental de Tratamento de Efluente Doméstico, Novo
Hamburgo, RS, Brasil. A estação utiliza uma tecnologia inovadora, consistindo em um Filtro de
Macrófitas Flutuantes (FMF). O monitoramento dos eventos fenológicos ocorreu durante 2014,
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observando as fenofases de renovação foliar, senescência foliar e fertilidade. Nos 12 meses de
monitoramento, as fenofases vegetativas ocorreram de modo constante. A população apresentou
uma única floração na primavera, tendo no mês seguinte, a formação de frutos imaturos,
caracterizando uma sazonalidade das fenofases reprodutivas. Nenhuma das fenofases apresentou
relação com temperatura, fotoperíodo e precipitação, sugerindo que outros fatores como os
nutrientes do meio e a adaptação à flutuabilidade podem possuir influência no comportamento
fenológico das plantas.
Palavras-chave: Estação de tratamento de esgoto. Monitoramento. Sazonalidade. Taboa. Typha
domingensis.
1 Introdução
O atual crescimento populacional acarreta em altos níveis de poluição no meio ambiente, de
forma que as consequências são observadas diretamente no solo, água e atmosfera. Esta poluição,
em geral, inclui metais e outras substâncias tóxicas ao ambiente e ao ser humano (PRASAD &
FREITAS, 2003). A poluição por metais e outros contaminantes pode levar à ocorrência de
alterações nos processos e estruturas celulares, e causar sérios desequilíbrios ambientais (ORTEGAVILLASANTE et al., 2007).
A disponibilidade de água doce é limitada mundialmente, sendo necessária sua preservação,
visto que os recursos hídricos são objetos de demanda crescente em razão da explosão demográfica
e do aumento das necessidades destes na agricultura e indústria (DERÍSIO, 2000). O tratamento de
esgoto é um dos maiores problemas ambientais, principalmente por não atender aos requisitos da
legislação e, assim, causar prejuízos ao meio ambiente (CIKOSKI, 2008). O efluente tratado deve
estar de acordo com os parâmetros da legislação vigente, de forma que ao ser lançado no meio
ambiente, não cause impactos (SPIRO & STIGLIANI, 2009). O efeito de um tratamento
inadequado do esgoto pode causar vários danos à saúde humana, em especial, a ocorrência de
doenças transmitidas por veiculação hídrica (BRAGA & HESPANHOL, 2002).
A fitorremediação utiliza plantas diferentes para extrair e estabilizar poluentes no meio
ambiente, apresentando alta credibilidade, bom desempenho e baixo custo (CHANDRA &
KULSHRESHTHA, 2004). Mas para que o sistema funcione, deve-se ter cuidado na seleção da
espécie vegetal, pois a mesma deve ser tolerante às grandes quantidades de poluentes, possuir um
alto índice de absorção para resistir às cargas de poluição (HEGAZI et al., 2011) e apresentar
tolerância ao alagamento contínuo (DAVIS, 1995). As macrófitas aquáticas, um conjunto de
plantas que crescem no meio aquático, em solos saturados ou alagados, tal como espécies de Typha
L., desempenham em geral papéis importantes na remoção de poluentes, além de possuírem um
rápido crescimento, estabilizam a superfície do leito pela formação de denso sistema radicular,
proporcionam um habitat para espécies de animais e agradável aspecto estético para as unidades de
tratamento (BRIX, 1994; 1997; REED et al., 1995; TANNER, 2001; U.S. EPA, 2000).
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Os Sistemas alagados construídos, ou wetlands construídos, visando o tratamento de
efluentes possuem como característica um moderado custo de capital e baixo custo de energia e
manutenção (MICHAEL JR., 2003). Existem poucos sistemas avaliados continuamente e por
maiores períodos de tempo, além disso, os parâmetros analisados e a metodologia utilizada não
possuem um padrão, tornando os dados de difícil comparação (VALENTIM, 2003).
O Brasil oferece condições climáticas ótimas para a implantação deste tipo de sistema e
apresenta notável carência no tratamento de esgoto (VALENTIM, 1999). A fenologia estuda a
ocorrência de eventos biológicos cíclicos em decorrência das mudanças climáticas, permitindo a
percepção dos processos relativos à dinâmica populacional, reprodução e regeneração das espécies
(LEE et al., 2009). Além disso, as variações de nutrientes do meio possuem influência na dinâmica
da comunidade de macrófitas aquáticas (ESTEVES, 1998).
Os objetivos do estudo foram analisar os eventos vegetativos e reprodutivos de Typha
domingensis Pers., verificando a relação destes com as variáveis climáticas e analisar a
sazonalidade dos eventos fenológicos, em uma Estação Experimental de Tratamento de Efluente
Doméstico (ETE), no município de Novo Hamburgo, RS, Brasil.
2 Material e métodos
2.1 Área de Estudo
O trabalho foi desenvolvido na Estação Experimental de Tratamento de Efluentes
Domésticos (ETE), no município de Novo Hamburgo, RS, entre as coordenadas geográficas
29°69’37.21”S e 51°10’21.22”O. A unidade possui 17m de comprimento por 17m de largura e
2,5m de profundidade e está em operação desde fevereiro de 2012.
A estação utiliza uma tecnologia inovadora, consistindo em um Filtro de Macrófitas
Flutuantes (FMF), o qual emprega o uso de balsas que permitem a flotação das plantas e sua
adaptação, formando um emaranhado de raízes flutuantes sobre a superfície da água. As plantas em
flutuação absorvem as impurezas e injetam oxigênio de forma natural no esgoto, além de
fornecerem uma grande superfície para a fixação de microrganismos que auxiliam no processo de
purificação, através do filtro de raízes.
O sistema de plantio e suporte de plantas em água maximiza as chances de sobrevivência,
permite a adaptação das plantas à flutuabilidade e possibilita o crescimento das plantas jovens para
formação do filtro. No entanto, a resposta das espécies do gênero Typha à lâmina d'água maior do
que 90 centímetros é relativamente desconhecida (SHARMA et al., 2008).
2.2 Material Biológico
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A planta selecionada é a Typha domingensis (Typhaceae), nativa do Brasil, apresenta em
geral de dois a três metros de comprimento (LORENZI, 1982). Esta espécie ocorre em grande
variedade de habitats aquáticos, possui fácil cultivo, propagação por semente, rizoma ou touceira,
rápido crescimento, capacidade de absorção de poluentes e distribuição cosmopolita, sendo
encontrada em ambos os hemisférios nas regiões temperadas e tropicais (JOLY, 1979).
Sua importância ecossistêmica refere-se a grande quantidade de matéria orgânica produzida
pela decomposição, e a participação da maior parte desta na teia alimentar de detritos (SANTOS &
ESTEVES, 2002; GONÇALVES et al., 2004). Além disso, ambientes com macrófitas aquáticas
fornecem aos macroinvertebrados proteção contra predadores, e fonte de alimento para organismos
raspadores, detritívoros e predadores que são fonte de alimento para aves (SHAFFER, 1998;
OERTLI & LACHAVANNE, 1995).
2.3 Monitoramento Fenológico
Foram selecionadas aleatoriamente dentro do tanque de tratamento seis unidades amostrais
de 1m², sendo demarcadas com o canos de PVC.
O monitoramento dos eventos fenológicos vegetativos e reprodutivos dos indivíduos das
unidades amostrais selecionadas ocorreu em intervalos mensais durante 12 meses (janeiro a
dezembro de 2014), observando as fenofases de renovação foliar, senescência foliar, floração e
frutificação. A intensidade dos eventos fenológicos foi estimada individualmente através de uma
escala intercalar semiquantitativa de cinco categorias (0 a 4), com intervalo de 25% entre elas
(FOURNIER, 1974), permitindo estimar a porcentagem de intensidade das fenofases em cada
unidade amostral. Para cada mês foi realizada a soma de todas as categorias de intensidade dada
para cada unidade amostral e dividiu-se pela soma máxima que a população poderia receber. O
índice de atividade, método qualitativo que verifica a presença e a ausência da fenofase, foi obtido
pela frequência dos indivíduos em cada fenofase.
2.4 Dados Climatológicos
Os dados de precipitação e temperatura foram obtidos do Instituto Nacional de Meteorologia
(INMET, 2014). A medida astronômica padrão para a latitude foi proveniente do anuário interativo
do Observatório Nacional (ON, 2014).
2.5 Análise Estatística
As intensidades foram submetidas ao teste de Shapiro-Wilk e como não atenderam ao
pressuposto de normalidade, foi aplicado o teste de correlação de postos de Spearman (rs), em nível
de significância de 5%, para verificar as relações entre os eventos fenológicos com precipitação,
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temperatura e média astronômica do comprimento do dia. As análises foram realizadas usando o
software estatístico BioEstat versão 5.3.
3 Resultados e discussão
De janeiro a dezembro de 2014, a precipitação acumulada foi de 2121mm e a média mensal
foi de 176,75mm (Fig.1). O mês mais chuvoso foi setembro (264,2mm) e o com menor precipitação
foi maio (83,8mm). A temperatura média anual foi de 20,6°C, sendo que a média do mês mais
quente ocorreu em janeiro (26,5°C), e a do mais frio foi em julho (14,9°C). O fotoperíodo variou de
10,24 horas (junho) a 14,04 (dezembro).
Figura 1 – Média astronômica mensal de comprimento do dia (fotoperíodo), precipitação e temperatura do período de
janeiro a dezembro de 2014, em Novo Hamburgo, RS, Brasil. As colunas indicam a precipitação e as linhas indicam a
temperatura. H: horas; Mm: milímetros; °C: Grau Celsius.
Fonte: INMET, 2014; ON, 2014.
Nos 12 meses de monitoramento, Typha domingensis apresentou renovação foliar de modo
constante, apresentando uma frequência máxima de ocorrência nas unidades amostrais, porém a
intensidade não ultrapassou 50% (Fig.2). Enquanto que, para indivíduos com folhas senescentes os
picos de intensidade foram em maio, julho, outubro e dezembro (63%). Com exceção de setembro
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(83%), as unidades amostrais apresentaram frequência máxima de senescência em todos os meses.
A população apresentou uma única floração ao longo dos 12 meses, acontecendo em outubro,
quando 33% das unidades amostrais possuíam inflorescências. Consequentemente, no mês seguinte,
o mesmo número de unidades amostrais apresentava a formação de frutos imaturos. As fenofases
reprodutivas apresentaram intensidade de 17% nos seus respectivos meses.
Figura 2 – Índice de atividade e de intensidade das fenofases de renovação foliar (A), senescência foliar (B), floração
(C) e frutificação (D) de Typha domingensis durante 12 meses de amostragem (janeiro a dezembro de 2014), em
Estação de Tratamento de Efluente Doméstico, Novo Hamburgo, RS, Brasil. (.........) Intensidade e (―) Atividade.
A
B
C
D
Fonte: Pesquisa de campo (2014).
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Em regiões de baixa sazonalidade do regime de chuvas, como a região do presente estudo,
as espécies não apresentam influência da precipitação sobre as variações fenológicas. Alvim (1964)
propôs que a relação da fenologia de plantas tropicais com o fotoperíodo tende a ser maior à medida
que ocorre o distanciamento da região equatorial. Apesar disso, nenhuma das fenofases vegetativas
ou reprodutivas de Typha domingensis apresentou relação com temperatura, fotoperíodo ou
precipitação (Tab.1). Contudo, as inflorescências surgiram após o mês de setembro, o qual possuiu
a maior precipitação com 264,2mm. Da mesma forma, o pico de intensidade de renovação foliar
ocorreu em dezembro, que possuiu o maior fotoperíodo (14,04 horas).
O fato de não ocorrer relação dos eventos fenológicos com os fatores climáticos é pouco
comum para angiospermas crescendo no sul do Brasil. Aide (1988) destacou que a pressão de
herbívoros, predadores e competidores, entre outros, são decisivos da fenologia vegetal, em lugares
com pouca sazonalidade climática, fato do presente estudo, já que existe a presença de plantas
invasoras na ETE. Borchert (1980) sugeriu que as mudanças ambientais são fatores secundários,
sendo que os processos cíclicos endógenos atuam primeiramente sobre a reprodução e crescimento
de espécies tropicais de plantas. Além disso, a dinâmica da comunidade de macrófitas aquáticas
apresenta variações de acordo com a disponibilidade de nutrientes do meio (ESTEVES, 1998), o
que pode possuir maior influência no local de estudo.
Tabela 1 – Correlações entre das variáveis fenológicas das unidades amostrais de Typha domingensis durante 12 meses
de amostragem (janeiro a dezembro de 2014) com a temperatura, fotoperíodo e precipitação, em Estação de Tratamento
de Efluente Doméstico, Novo Hamburgo.
Evento Fenológico
Temperatura
Fotoperíodo
Precipitação
Renovação Foliar
r=-0,10 e P=0,75
r=0,06 e P=0,84
r=0,17 e P=0,59
Senescência Foliar
r=-0,43 e P=0,15
r<0,01 e P=0,92
r=-0,32 e P=0,30
Floração
r=0,04 e P=0,89
r=0,1310 e P=0,68
r=0,13 e P=0,68
Frutificação
r=0,21 e P=0,49
r=-0,21 e P=0,49
r=0,30 e P=0,33
Fonte: Pesquisa de campo (2014).
As fenofases vegetativas foram contínuas ao longo do período e não evidenciaram
sazonalidade na população monitorada. As fenofases reprodutivas foram altamente sazonais e
concentraram-se na primavera. A frutificação e a floração ocorreram dentro do período esperado
para a espécie, a qual, de acordo com a literatura, floresce e frutifica de julho a fevereiro (REITZ,
1984).
O fato observado da baixa incidência de floração na população pode ser justificado pela
maior altura da lâmina de água, visto que ao se aumentar a profundidade, as plantas desenvolvem
folhas mais altas e diminui a ocorrência de floração, diminuindo também a alocação de biomassa
para rizomas e raízes (GRACE & WETZEL, 1982).
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4 Considerações finais
As plantas mostram-se bem adaptadas ao sistema FMF, e observações adicionais indicaram
que a multiplicação dos indivíduos está ocorrendo pela emissão de brotos laterais. Mediante os
resultados obtidos neste estudo, conclui-se que, temperatura, fotoperíodo e precipitação não são
bons preditores das fenofases de Typha domingensis crescendo em flutuação na ETE.
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