Eutrofização
Curso: Teoria e Métodos em Limnologia
EPAMIG, 29 de Janeiro a 1 de fevereiro, 2008
Prof. José Fernandes Bezerra Neto
Prof. Ricardo Motta Pinto Coelho
Tópicos importantes
• Qualidade da água
• Eutrofização
• Estado trófico
Conceitos básicos
A produtividade de um lago, indicada pela produção de biomassa
algal, é uma classificação muito utilizada na análise da qualidade
de água
Terminologia 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
Menos produtivo
•EUTROFIZAÇÃO NATURAL
Pensava-se que havia uma
ontogenia natural dos lagos
Mais produtivo
Eutrofização 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 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 poluição
Efluentes
domésticos
Fontes pontuais de poluição
Efluentes
industriais
Fontes pontuais de poluição
Efluentes
provenientes de
criatórios intensivos
Poluição difusa:
- água de chuva urbana
- run off de campos agrícolas
•
De ruas, jardins, prédios e construções
•
Óleos e graxas, sais, excrementos
animais, nutrientes, sedimentos
http://www.planthealth.gov.mt/pest03.JPG
http://lakeaccess.org/la
kedata/lawnfertilizer/st
udydesign.htm
http://www.lanl.gov/orgs/pa/News/ParkingClosed.jpg
http://www.mqtinfo.org/media/planningeduc/runoff_1.jpg
Poluição difusa: fonte agrícola
Nutrientes, sedimentos, pesticidas, herbicidas
http://www.ers.usda.gov/Briefing/biotechnology/Images/b94c3886.jpg
http://www.iird.vic.gov.au/Web/ORR/ORR.nsf/ImageLooku
p/Graphics4/$file/spraying.gif
http://biology.usgs.gov/s+t/SNT/images/wu108f08.jpg
http://www.usda.gov/oc/photo/b93c3671.jpg
Principais fontes de nutrientes: sumário
Sistema natural
Efluentes domésticos
Fitoplâncton = algas flutuantes
Nutrientes limitantes (N e P)
A decomposição do fitoplâncton consome oxigênio
O2
Poluição orgânica
O2
decomposição
Estado trófico
Oligotrófico
Eutrófico
Hipereutrófico
•O índice de estado
trófico de Mesotrófico
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
80
75
70
E
65
IET
60
55
M
50
45
Fósforo total
Clorofila-a
40
O
0
t/0
se
o/
00
0
ag
l/0
ju
00
n/
0
ju
/0
0
r/0
m
ai
0
ab
ar
/0
0
m
v/
0
fe
00
n/
ja
99
z/
9
de
v/
9
no
t/9
ou
se
t/9
9
9
35
Variação mensal do estado trófico da Lagoa do Nado
segundo o IET de Carlson (1977) para o fósforo total e
Respostas de algumas variáveis químicas ao aumento da
produtividade
NH4+
H2S
Fe+2
Estado trófico
O2
PO4-3
Oligotrófico
Alta
(maioria)
Baixa
Baixa
Ausente Ausente
Mesotrófico
Baixa
anoxia
parcial
Baixa
Alta se
anóxico
Moderado
alto se
anóxico
Presente
Ausente
se
anóxico
Eutrófico
Anóxico
Alta
Alta
Alta
(ferroso)
Alta
Eutrofização e qualidade da água
Eutrofização – Excesso de nutrientes e de matéria orgânica
(fertilizantes) levando a um excessivo crescimento algal e a uma
incapacidade do sistema em processar (circular) toda a biomassa
gerada nesse processo (desequilíbrio).
D. Schindler 1974
Lago ELA 226
Oligotrófico
Eutrófico
Eutrofização - Impactos sobre a qualidade da água
(alguns deles)
• Excesso de algas: escumas, cianobactérias
tóxicas,gosto / odor / cheiro
• Depleção de O2; perda de
habitats de peixes
• Perda de transparência (prof.Secchi); perda estética;
• Excesso de macrófitas flutuantes; favorecimento de
espécies exóticas; desestabilização dos sedimentos
• impacto na pesca
Eutrofização - Impactos sobre a qualidade da água
(alguns mais)
• 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
Transparência da água – claro vs turvo
Prof. 5 m & secchi >5 m
Transparência da água – claro vs turvo
Reservatório da Pampulha (Belo Horizonte):
Colapso Ecológico e Expansão Urbana Desordenada
Surface: 2.1 Km2
Volume: 12 mio m3
Shoreline: 18 Km
Max Depth: 17 m
Mean depth: 5 m
Res. Time: 200 days
•Fonte: http://www.icb.ufmg.br/~rmpc/
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.
RIBEIRÃO DAS NEVES
G
E F
F
D
C
CONTAGEM
C
•Fonte: http://www.icb.ufmg.br/~rmpc/
H
O reservatório da Pampulha
sofreu uma grande
degradação ambiental a partir
de 1970. Inicialmente, notouse 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/
12000
T
P&N
H
4
10000
8000
400
TP(ppb)
6000
4000
200
N-NH 4 [ppb]
T
o
ta
lp
h
o
sp
h
o
ru
s(6
m
)
A
m
m
onium(6m
)
600
2000
0
1/1/2093
0
1/1/2094
1/1/2095
1/1/2096
1/1/2097
1/1/2098
1/1/2099
1993-1998
-1 ]
450
200
S
ecchi&C
ond.
C
onductivity(6m
)
S
ecchi
400
160
350
120
300
250
80
200
40
150
93
Secchi[m]
Cond[uS.cm
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 clorofilaa. 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.
0
94
95
96
97
98
99
1993-1998
2
0
2
0
0
C
hl-a&P
O
C
P
O
C(1
m
)
1
5
1
5
0
-1 ]
-1 ]
C
h
lo
ro
p
h
yll-a(1
m
)
POC[mg.l
5
0
5
0
•Fonte: http://www.icb.ufmg.br/~rmpc/
Fig.1
0
9
4
9
4
9
5
9
5
9
6
9
6
1994-1998
9
7
9
7
9
8
9
8
9
9
Chl-a[ug.l
1
0
0
1
0
extinto
extinto
Zooplâncton da
Pampulha:
Houve muitas espécies
que não resitstiram ao
incremento da
eutrofização.
extinto
extinto
•Fonte: http://www.icb.ufmg.br/~rmpc/
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 - 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).
De onde vêm a poluição e o excesso de nutrientes limitantes que
chegam na Pampulha ?
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.
Figura – Balanço de massa de fósforo na Pampulha (de
Torres & Pinto-Coelho, submetido).
•Fonte: http://www.icb.ufmg.br/~rmpc/
Para onde vão os nutrientes que chegam na represa da Pampulha ?
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.
Figura - “Compartimentação” biótica do fósforo na represa da Pampulha.
Mensurações
•Fonte: http://www.icb.ufmg.br/~rmpc/
Eutrofização e as cianobactérias
Florações de cianobactérias
É um problema constante para o abastecimento público
no Brasil:
• Reservatórios – principais capitais
• Rios
• Lagos/ lagoas
• Águas subterrâneas
Aumento da eutrofização nos
ambientes aquáticos
decréscimo da diversidade do
fitoplâncton
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
Reservatório de Iraí
Paraná – região sul do Brasil
Reservatório da Pampulha – BH/MG
•Fonte: http://www.icb.ufmg.br/~rmpc/