PRODUTIVIDADE PRIM ÁRIA DA LAG OA D E ES TABI LI ZAÇÃO DA ESTAÇÃO DE
TRATAM ENTO DE ES GO TO DO PARQUE ATHEN EU, GOI ÂNIA-GO
Daniela da Silva Porto Cavalcante1
Antônio Pasqualetto2
Carlos Roberto Alves dos Santos3
Resumo: o presente estudo foi realizado no Estado de Goiás, no município de Goiânia, na Estação
de Tratamento de Esgoto do Parque Atheneu no período de setembro a novembro de 2001. Esta
pesquisa determinou a produtividade primária e variáveis físico-químicas: oxigênio dissolvido,
transparência, condutividade, temperatura, pH, alcalinidade e dióxido de carbono, e compararando
a metodologia tradicional com modificações introduzidas no ensaio. Os resultados obtidos pela
comparação dos dados no ensaio de produtividade, demonstraram que a modificação introduzida no
experimento foi significativa (p<0,005) levando a resultados totalmente diferentes daqueles obtidos
pelo método tradicional, enquanto que a determinação da produtividade primária revelou-se baixa.
Palavras-chave: Produtividade primária, lagoa de estabilização.
Abstract: this study was realizaded in Goias’s estate, in Goiania’s municipe, in the tratament of
sewer stacion of the Parque Atheneu during the months of september and November in 2001. This
search determinated the primary produce and some variables physical chemistry: dissolve
oxygenate, transparency, conductivity, temperature, pH, alkalinity and dioxide of carone and the
objetive was to determine the primary produce in the estabilisation lagoon and compare the
traditional method with the modifications introduced in the experiment. The results gets by
comparison in the produce experiment show that the modification put in the experiment was
significant (p<0,005), haven results so much differents that the others get in the traditional method,
but the determination of the primary produce was lower.
Key-word: Primary produce, estabilisation lagoon
1
Bióloga formada pela Universidade Católica de Goiás.
Engenheiro Agrônomo, Dr., Universidade Católica de Goiás- UCG e Centro Federal de Educação Tecnológica CEFETGO, rua 16, no. 108, centro, 74015-020, Goiãnia, GO, (62) 2250668, [email protected]
3
Biólogo, Saneamento de Goias S A., Av. Fued Sebba nº 570, Jardim Goiás, 74805100 Goiania, GO - Brasil
fone: (62) 2433300 Ramal: 295, E-mail: [email protected]
2
INTRODUÇÃO
Os sistemas de lagoas de estabilização constituem-se na forma mais simples para o
tratamento dos esgotos, ocorrendo diversas variantes destas unidades com diferentes níveis de
simplicidade operacional e requisitos de área, tendo como principal objetivo a remoção de matéria
carbonácea sendo ainda o processo mais indicados para regiões tropicais (VON SPERLING, 1996).
Segundo Uehara (1989), as lagoas de estabilização são habitadas por vários tipos de
organismos vivos, dentre eles se destacam as bactérias e as algas. As bactérias decompõem as
substâncias orgânicas complexas dos esgotos tais como carboidratos, proteínas e gorduras em
matéria solúvel. Já as algas são responsáveis pela remoção de nutrientes tais como nitrogênio,
fósforo e carbono, para satisfazer suas próprias necessidades nutricionais. Porém, a principal função
das algas nas lagoas é produzir oxigênio para a realização dos processos de decomposição aeróbica
da matéria orgânica. O oxigênio resultante serve para a sua demanda respiratória e de outros
organismos envolvidos na estabilização na camada fótica.
Esteves (1988), afirma que as algas exercem fundamental papel na produt ividade primária,
sendo este um processo complexo que envolve fatores abióticos (radiação solar, temperatura e
nutrientes) e bióticos (taxa de reprodução e herbivoria), que inibem ou estimulam, sendo que os
primeiros fatores abióticos exercem influência direta sobre o processso fotossintético. Este autor
complementa ainda que a radiação solar influencia na produtividade fitoplanctônica
agindo
diretamente sobre a taxa de fotossíntese e contribuindo na determinação de profundidade da zona
eufótica já a temperatura atua diretamente na fisiologia dos organismos e indiretamente alterando a
distribuição de nutrientes na zona eufótica. A disponibilidade de nutrientes é um fator importante,
pois pode limitar o crescimento fitoplanctônico, apresentando os esgotos domésticos abundância
destes elementos nutricionais, sendo as necessidades para o crescimento das algas no processo
biológico satisfatórias (UEHARA, 1989).
Dentre os métodos de determinação da produtividade primária descritos por Clesceri et al
(1992), o método do oxigênio e de Gran (SCHWOERBEL, 1975) permite através dos teores deste
gás dissolvido na água, estimar a produtividade primária nos ecossistemas aquáticos, sendo de fácil
execução e não exigindo equipamentos altamente sofisticados.
Não há registros de trabalhos no estado de Goiás, com produtividade primária em lagoas de
estabilização, apenas o trabalho de Santana (1994) no lago do Bosque dos Buritis e para o Brasil
tem-se os trabalhos de Pedrosa & Resende (2000), Araujo & Pinto-Coelho (1998) e Henry et al.
(1998).
Este estudo teve por objetivo principal determinar a produtividade primária na lagoa
facultativa da Estação de Tratamento do Parque Atheneu, e secundário, comparar a metodologia
1
tradicional com modificações introduzidas no ensaio, bem como também verificar a associação
entre as variáveis físico-químicas mensuradas no experimento.
MATERIAL E MÉTODOS
Área de estudo
O Experimento foi realizado na cidade de Goiânia, na Estação de Tratamento de Esgoto
(E.T.E.) Doméstico do Parque Atheneu, localizado entre os paralelos 16°43 11” e meridianos 49º
09’ 59,9’’, na fazenda Vau das Pombas. A estação foi inaugurada em dezembro de 1984,tendo
sido ampliada em 1994 visando atender uma população estimada em 45.000 habitantes,que
compreende os bairros Parque Atheneu, das Laranjeiras, Santa Cruz, Jardim Bela Vista, da Luz,
Vitória, Conjunto Anhanguera, Fabiana e Bairro Santo Antônio (SANEAGO, 2000a).
Segundo a SANEAGO (2000a), 83,7% dos habitantes destes bairros vem sendo atendidos,
além disso também recebe uma cota de seis caminhões limpa fossas por dia, com um capacidade
média aproximada de 8 m3 cada um, apresentando uma eficiência na remoção de carga orgânica
final superior a 90%.
O sistema de tratamento de esgoto do Parque Atheneu é constituído de redes coletoras,
interceptores, emissários, estação elevatória do esgoto bruto com posterior tratamento por lagoas de
estabilização, tendo como finalidade reduzir através de tratamento secundário a carga poluidora a
ser lançada no Rio Meia Ponte.
A Estação de Tratamento de Esgoto é composta de um canal de chegada do esgoto bruto,
com gradeamento grosso e médio, e por três lagoas em série, com forma trapezoidal, sendo uma
anaeróbia, e duas facultativas com duas entradas e três saídas cada uma. Na tabela 1 estão dos dados
de projeto das lagoas de estabilização da E.T.E.
Tabela 1- Caracterização das lagoas de estabilização da Estação de Tratamento do Parque Atheneu,
Goiânia-GO.
Parâmetro
LAGOAS
1-Anaeróbia
2-Facultativa
3-Facultativa
Área espelho (ha)
1,00
2,71
2,90
Profundidade (m)
3,50
3,00
2,26
Temperatura detenção (dias)
6,70
15,70
12,60
2
Estação de amostragem
A estação de amostragem foi a área próximo a saída da lagoa facultativa 2 desta unidade de
tratamento.
Variáveis abióticas
Foram analisadas algumas variáveis abióticas: a)transparência com disco de secchi (TRNm), b) Oxigênio dissolvido (OD-mg.L-1 O2 ) com um oxímetro modelo DM 4 Digimed, c)
condutividade (CDN-µS.cm-1 )- condutivímetro modelo 44600 Hach, d) temperatura do esgoto
(TEG-ºC)- condutivímetro modelo 44600 Hach, e) potencial hidrogeniônico (pH)- medidor de pH
portátil Hach, f) alcalinidade total (ALC-mg.L-1 CaCO3 )-método de neutralização pelo H2 SO4 ,
g)dióxido de carbono (CO2- mg.L-1 CO2 livre)-determinado pela fórmula de Tillman (Compahia
Estadual de Tecnologia de Saneamento e Controle de Poluição das águas,CETESB, 1979). Todas
essas medições foram realizadas no local, e/ou no laboratório da ETE Parque Atheneu conforme
descrito por Clesceri et al (1992).
Ensaio de produtividade primária
O ensaio de produtividade primária (Clesceri et a.l.,1992) foi executado dentro da zona
eufótica, adotando um tempo de incubação (30 minutos) sugerido por SANEAGO (2000b). A
amostra foi coletada com uma garrafa coletora de profundidade, sendo transferida para um balde de
polietileno com aproximadamente 7 litros, e imediatamente inoculado nos frascos de DBO, em
seguida realizada as medições das variáveis abióticas.
O ensaio de produtividade foi realizado como descrito por Clesceri et al. (1992), sendo
empregado triplicata de frascos, ou seja, três repetições,sendo os locais de coleta, dentro da lagoa
na profundidade da zona eufótica (ensaio 1, anexo 2) fora da lagoa exposto diretamente a luz
solar(ensaio2, anexo 3 ) e fora da lagoa dentro de um vasilhame com água de torneira(ensaio 3,
anexo 3) . Os frascos foram identificados com os números da repetição e com letras sendo I –inicial,
para a determinação do oxigênio inicial, P -preto, para a determinação do oxigênio após o período
de incubação no frasco coberto com papel alumínio e T- transparente, para a determinação do
oxigênio dissolvido após o período de incubação no frasco sem o papel alumínio.
Para o cálculo da produtividade (oxigênio de fotossíntese) e respiração foram empregados as
seguintes fórmulas:
Produtividade líquida mg.L-1 O2 = T-I
Respiração mg.L-1 O2 = I-P
Produtividade bruta mg.L-1 O2 = T-P
3
Análise dos dados
Os dados foram submetidos a estatística descritiva - Média, Máximo, Mínimo e de
dispersão, além do Desvio Padrão (Sounis, 1975),(Tabela 3, em anexo), sendo utilizado para
comparar as metodologias a análise de variância- ANOVA uma via (Sokal & Rolf,1981) com o
nível de significância p<0,05 e a Correlação de Pearson (Sounis, 1975), para medir o grau de
associação entre as variáveis físico-químicas mensuradas no experimento. Para a execução das
análises estatísticas foi empregado o programa SYSTAT (Wilkinson, 1990).
RESULTADOS E DISCUSSÃO
De acordo com a figura 1, a temperatura médio do esgoto(c°) no ensaio 2, para os frascos
pretos e transparentes, foi mais elevada em comparação com os outros ensaios realizados (1 e 3). O
resultado pode ser justificado, visto sua exposição direta a radiação solar em comparação com os
Temperatura média do esgoto ºC
outros ensaios.
29,00
28,50
28,00
27,50
27,00
26,50
1
26,00
3
2
25,50
25,00
24,50
24,00
INICIAL
PRETO
TRANSPARENTE
FRASCOS
Figura 1 - Dados médios da temperatura do esgoto no ensaio nº 1 nº2 e nº3
na E.T.E Parque Atheneu.
A quantidade de oxigênio dissolvido no ensaio 2 e 3 do frasco transparente (figura 2), foi
mais elevado em comparação com outros ensaios.
Conforme a tabela 2 tal efeito se deve à ação de radiação solar, na estimulação do metabolismo das
algas.
Pelos requisitos de produtividade primária da lagoa notou-se que há baixa produção de
oxigênio, sugerindo consumo expressivo deste gás naquele ecossistema.
4
3,50
3,00
mg/L O2
2,50
2,00
1
1,50
2
1,00
3
0,50
0,00
INICIAL
PRETO
TRANSPARENTE
FRASCOS
Figura 2 -Dados médios do Oxigênio dissolvido do esgoto no ensaio nº
1 , nº2 e nº 3 na E.T.E Parque Atheneu.
Branco (1986), menciona que a produtividade primária pode ser definida em sentido amplo,
como a sua capacidade de alimentar organismos, isto é, a sua riqueza em nutrientes que possibilitem
a vida e a reprodução de organismos aquáticos.
Conforme os dados de Silva (1977), a produtividade primária média do Parque Atheneu, variou de
0,0 a 2,9 mg/CO2 comparados com valores registrados de 3,4 a 16,7 mg/CO2 , pelo autor apresentouse baixa.
Observou-se que o potencial hidrogênico, dos ensaios 1 e 2 dos três frascos foram mais
expressivos do que para o ensaio 3.(Figura 3)
Silva (1977) menciona que os organismos presentes no tratamento biológico dos esgotos são
exigentes em relação ao pH. Normalmente, se inibem em pH menor que 6,0 e superior a 9,0.
Neste estudo o pH esteve dentro da faixa adequada a vida aquática encontrada em lagoas de
estabilização.
7,15
7,10
pH
7,05
1
7,00
2
6,95
3
6,90
6,85
6,80
INICIAL
PRETO
TRANSPARENTE
FRASCOS
Figura 3 -Dados médios do pH do esgoto no ensaio n°1 n°2 e n°3
na E.T.E Parque Atheneu.
5
Na figura 4 a alcalinidade no ensaio 1 apresentou-se com os menores valores registrados, em
comparação com o ensaio 2 e 3. Sugerindo influência indireta da temperatura no sistema ácidocarbônico-carbonato.
A alcalinidade é devida à presença de carbonatos, bicarbonatos e hidróxidos de metais alcalinos e
alcalino-terrosos. (HAMMER, 1979)
Esta característica nos esgotos domésticos é expressiva em decorrência da presença de
detergentes e sabão comum, (BRAILE & CAVALCANTE 1979). O que foi corroborado pelos
registros neste trabalho.
262
260
uS/cm
258
256
1
254
2
252
3
250
248
246
INICIAL
PRETO
TRANSPARENTE
Frascos
Figura 4 - Dados médios da Alcalinidade do esgoto no ensaio
n°1, n°2 e n°3 na E.T.E Parque Atheneu
A condutividade na figura 5 apresentou-se mais baixa apenas para o frasco transparente
evidenciando-se uma menor atividade iônica.
No frasco transparente houve uma baixa dispersão com valores máximo, médio e mínimo
coincidentes, já os frascos iniciais e pretos houve uma certa dispersão com resultados próximos.
A condutividade elétrica expressa a capacidade de uma solução conduzir a corrente elétrica
no meio aquoso, sendo uma função direta da concentração de íons presentes, que elevam o seu teor
na proporção da concentração iônica da solução. (Esteves, 1988).
A variabilidade química existente característica da matéria inorgânica dos esgotos
domésticos é o aspecto que mais influencia na condutividade. Jordão (1995). Os registros
verificados demonstram uma elevada condutividade, confirmando o mencionado Jordão.
6
776,00
774,00
US/cm
772,00
770,00
1
2
768,00
3
766,00
764,00
INICIAL
PRETO
TRANSPARENTE
FRASCOS
Figura 5 -Dados médios do CDN do esgoto no ensaio n°1 , n°2 e n°3
na ETE Parque Atheneu
O dióxido de carbono livre na figura 6, apresentou mais expressivo no frasco preto em
comparação com os outros frascos, a atividade de respiração é a esperada nestes recipientes o que
sugere uma maior produção de CO2 do que O2 .
90,00
80,00
70,00
mg/L
60,00
50,00
1
40,00
2
3
30,00
20,00
10,00
0,00
INICIAL
PRETO
TRANSPARENTE
FRASCOS
Figura 6- Dados do CO2 do esgoto no ensaio n°1, n°2 e n°3 na E.T.E
Parque Atheneu.
A transparência da lagoa em todo o experimento foi baixa evidenciando a limitação de luz neste
ecossistema aquático.
7
Tabela 2 – Coeficientes de correlação de Pearson dos dados físico-químicos nos ensaios no 1, no 2 e
no 3 na ETE Parque Atheneu. Valores em negrito apresentaram um p significativo < ou = a 0,05.
TEG
OD
pH
CDN
ALC
TEG
1,000
OD
0,286
1,000
pH
-0,148
0,078
1,000
CDN
-0,082
0,121
0,062
1,000
ALC
-0,013
0,018
0,652
0,042
1,000
CO2
0,166
-0,040
-0,971
-0,064
0,532
CO2
0,000
As associações verificadas entre a alcalinidade total, o dióxido de carbono e pH,
evidenciaram atividades químicas do sistema ácido carbônico-carbonato, o qual regula as variações
da concentração hidrogeniônica nos ecossistemas aquáticos, evidenciado pelos processos de
respiração e produção de O2 pelas algas, o qual proporciona um deslocamento do equilíbrio químico
das substâncias envolvidas neste sistema tampão. Elevações da concentração de bicarbonatos
(ALC) esteve associado com reduções nos níveis de CO2 e conseqüente elevação do pH.
Para a temperatura do esgoto as correlações obtidas apesar de baixa segundo Rugg (Sounis,
1975) foram significativas, sendo diretamente proporcional com os teores de CO2 e OD e
inversamente com o pH evidenciando as atividades biológicas dos organismos, da respiração e
produção de oxigênio pela fotossíntese.
O teste de ANOVA (n=72 F=5,3 p=0,007) aplicado aos dados de produtividade primária
obtida pelos três ensaios realizados na ETE Parque Atheneu, demonstrou que as modificações
introduzidas (ensaio 2 e 3) proporcionaram significativas diferenças nos resultados de produtividade
em comparação com o ensaio 1.
CONCLUSÃO
- A lagoa facultativa 2 da Estação de Tratamento do Parque Atheneu, apresentou uma baixa
produtividade primária.
- A modificação introduzida no experimento foi significativa levando a resultados
totalmente diferentes daqueles obtidos pelo método tradicional.
- Houve associação da temperatura do esgoto com o oxigênio dissolvido, pH e CO2 .
- O pH mostrou-se mais significativo com a alcalinidade e o CO2 , e a alcalinidade com o
CO2 .
8
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9
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10