REB Volume 7 (3): , 2014

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1 342 REB Volume 7 (3): , 2014 ISSN ÍNDICE DE ESTADO TRÓFICO (IET) E BIOLOGICAL MONITORING WORKING PARTY (BMWP): UMA ANÁLISE COMPARATIVA PARA AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA TROPHIC STATE INDEX (TSI) AND BIOLOGICAL MONITORING WORKING PARTY (BMWP): A COMPARATIVE ANALYSIS TO EVALUATE WATER QUALITY Israel Luz Cardoso 1 Maria Helena da Silva Andrade 2 Jonas de Sousa Correa 3 Adriana de Barros 4 1. Pós-graduando no mestrado em Zootecnia pela Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul. Contato: israelcardoso2008@hotmail.com 2. Docente Universidade Federal de Mato Grosso do Sul Campo Grande, Faculdade de Engenharia, Arquitetura e Urbanismo e Geografia FAENG. Contato: helena.andrade@ufms.br 3. Mestrado em Tecnologias Ambientais pela Universidade Federal de Mato Grosso do Sul. Contato: jonas_agua@hotmail.com 4. Técnica do Laboratório de Hidrologia Universidade Federal de Mato Grosso do Sul campus Aquidauana. Contato: labhidrologia@hotmail.com RESUMO Atualmente, questões ambientais relacionadas à qualidade da água vêm sendo uns dos principais focos de estudos, a fim de preservar e conservar os ecossistemas aquáticos. Desta forma propôs-se neste estudo avaliar a qualidade da água utilizando dois índices ambientais: físico-químico (Índice de Estado Trófico, IET) e outro, biológico (Biological Monitoring Working Party, BMWP). O estudo foi conduzido no Parque Municipal da Lagoa Comprida localizada na porção central da área urbana do município de Aquidauana/MS. As coletas foram realizadas trimestralmente, entre o mês de setembro de 2011 a maio de 2012, estabelecendo cinco pontos de coleta ao longo do corpo de água, distribuídas da seguinte forma: duas coletas na estação seca e duas na estação chuvosa. Observa-se uma relação intrínseca para o comportamento dos índices

2 343 limnológicos e biológicos utilizados na avaliação da qualidade da água, de tal forma que à medida que os parâmetros físicos-quimicos se alteram temos mudanças na comunidade biológicas de insetos aquáticos (R 2 =-0,62), setembro e maio IET (mesotrofico) BMWP 29 e 24, e dezembro a março IET (eutrofico) BMWP 10 e 12. Constatou-se que os índices ambientais apresentaram consonância na avaliação à degradação ambiental dos ecossistemas aquáticos, reforçando a importância dessas ferramentas para avaliação da qualidade da água. Palavras-chave: índices ambientais; limnologia; recursos hídricos urbanos. ABSTRACT Currently, environmental issues related to water quality have been one of the main studies focus, in order to preserve and conserve aquatic ecosystems. So, this study proposed to assess water quality using two environmental indices: physical-chemical (Trophic State Index, EIT) and other biological (Biological Monitoring Working Party, BMWP). The study was conducted at the Municipal Park of Lagoa Comprida located in the central portion of the urban area of Aquidauna / MS. The collections were sampled quarterly between September 2011 and May 2012, establishing five sampling points along the body of water, distributed as follows: two samples in the dry season and the rainy season two. There is a close relationship regarding behavior of limnological and biological indices used in the evaluation of water quality, such that as the physicalchemical parameters change have changes in biological community of aquatic insects (R2 = -0, 62), September and May EIT (mesotrophic) BMWP 29 and 24, and from December to March EIT (normal weight) BMWP 10 and 12. It was found that environmental indices showed consonance in assessing the environmental degradation of aquatic ecosystems, reinforcing the importance of these tools for assessing water quality. Keywords: environmental indicators; limnology; urban water resources INTRODUÇÃO No Brasil, são crescentes as preocupações com o acelerado processo de degradação dos ambientes aquáticos decorrente do intenso desenvolvimento urbano e industrial que por sua vez compromete o estado natural desses ecossistemas (BARBOSA et al., 2006). No corpo hídrico explorado, a qualidade da água é

3 344 diretamente proporcional à ocupação populacional da bacia a que esta inserida e ás atividades nela desenvolvida (MINELLA, 2005). Dentre as atividades antrópicas desenvolvida, Agostinho et al. (2005) reporta como principais fatores que compromete a integridade/qualidade de um ambiente aquático, a retirada da vegetação ripária, percolação de produtos de limpeza, emissão de efluentes tóxicos, poluentes orgânicos, barragens ou intervenção do leito, pesca predatória e contaminação inseridas pelas fossas absorventes. Dodson (2005) reporta que tal alteração é preocupante, principalmente porque se inviabiliza a utilização dessa água para a população e boa parte dos organismos que ali habitam. Frente ao exposto, Freire (2000) e Muller (1998) retratam que um dos critérios para entendimento de um ambiente aquático é o conhecimento espacial dos parâmetros limnológicos. Segundo Wetzel, (2001) os estudos limnológicos podem fornecer informações sobre a qualidade da água dos ecossistemas recurso hidrico. Dentre os fatores que integra a dinâmica do corpo hídrico a comunidade biológica também são utilizadas para mensurar os impactos ambientais no meio, De acordo CORTES et al., (2002) as análises biológicas avaliam os efeitos da poluição sobre a população habitantes do ambiente aquático. Assim, várias são as maneiras de se conhecer as condições da qualidade dos recursos hídricos: quimicamente, fisicamente, biologicamente ou ainda, conjugando-se dois ou mais aspectos citados anteriormente. A leitura da qualidade da água do recurso hídrico pode ser simplificada utilizando os índices ambientais. Segundo Gastaldini & Souza (1994), índices ambientais foram propostos visando resumir em números as variáveis analisadas, no intuito de possibilitar uma leitura da evolução da qualidade da água no tempo e no espaço, facilitando interpretações dos indicadores ambientais. Uma das vantagens de se utilizar variáveis reduzidas como os índices ambientais, é facilitar a comunicação com o público leigo, pelo fato de representar uma média de diversas variáveis em um único número, combinado de unidades de medidas diferentes (CESTEB, 2009). Nesse contexto, objetivou-se inferir sobre a qualidade hídrica do Parque Natural Municipal Urbano da Lagoa Comprida com base em dois índices ambientais: um físico e químico (Índice de Estado Trófico, IET) e outro, biológico (Biological Monitoring Working Party, BMWP). Além disso, propôs-se avaliar a possível relação entre os

4 345 índices escolhidos, verificando se os resultados obtidos com a aplicação do índice biológico possuem significativa ligação com os resultados obtidos através do índice limnológico. MATERIAL E MÉTODOS Área de estudos A Lagoa Comprida possui aproximadamente 1,5 km de comprimento em extensão e está localizada na área urbana do município de Aquidauana - MS, nas coordenadas geográficas ,10 S e ,61, possui uma vegetação remanescente e secundária do Cerrado em parte de suas margens (ALVES et al, 2013). Nomeada pela prefeitura municipal como Parque Natural Municipal da Lagoa Comprida através do Decreto nr. 089/2001 de 30/07/2001, possui cerca de 74,2074 ha distribuídos da seguinte forma: espelho d água: 26,8662 ha; área de lazer: 12,5100 ha; vegetação remanescente e secundária: 34,8300 ha (SILVA & JÓIA, 2001), sendo considerada uma das poucas áreas verdes contínuas presentes no perímetro urbano do município de aquidauana.

5 346 Figura 01. Parque Municipal da Lagoa Comprida, Aquidauana/MS. FONTE: Imagem Google Earth (Geoeye 2004/2010), Elaborada por Arruda, A. J., Procedimento das coletas Foram estabelecidos 05 (cinco) pontos de coleta (tabela 01) ao longo do corpo de água, sendo que estas aconteceram trimestralmente, entre o mês de setembro de 2011 e maio de As coletas foram distribuídas da seguinte forma: duas coletas na estação seca e duas na estação chuvosa

6 347 Tabela 01. Localização dos pontos de coleta de macroinvertebrados bentônicos na Lagoa Comprida, Aquidauana/MS. Pontos Localização Coordenadas A Margem Direita 20º' S 55º' W B Margem Esquerda 20º' S 55º' W C Nascente 20º' S 55º' W D Meio 20º' S 55º W E Foz 20º' S 55º' W Para a classificação do Índice de Estado Trófico (IET), utilizou-se o modelo Proposto por CARLSON (1977) modificado por TOLEDO JÚNIOR et al (1983), que, através de método estatístico baseado em regressão linear, alterou as expressões originais para adequá-las a ambientes subtropicais. IET(DS)= 10(6 - ln DS) ln2 IET(CHL)= 10(6 2,04 0,68lnCHL) ln2 ln48 IET(PT)= 10( 6 - PT ) ln2 Onde IET (DS) corresponde a variável transparência (disco de Secchi), IET (CHL) corresponde a variável clorofila, IET (PT) corresponde a variável fósforo total, e IETm a média aritmética ponderada (IETm) dos índices relativos ao disco de Secchi, fósforo total e clorofila-a,. IETm = IET DS + IET CHL + 3(IET PT ) 5 Para classificação do IET são adotados os critérios apresentados na Tabela 02. Tabela 02. Critérios de classificação tróficas de lagos tropicais por meio do Índice de Estado Trófico (IET) de Carlson (1977), modificado por Toledo Júnior et al (1983).

7 348 Estado Trófico Critério Oligotrófico IET 44 Mesotrófico 44 IET 54 Eutrófico IET 54 Para a classificação, aplicou-se o índice BMWP (Biological Monitoring Work Party), criado na Grã-Betanha em 1976 e modificado por JUNQUEIRA et al. (2000), atribuindo-se uma pontuação às famílias encontradas, num intervalo de 0 a 10, de acordo com o grau de tolerância. Metodologicamente, somam-se os valores obtidos por cada família, tendo-se, ao final, um valor para o local amostrado. Quanto maior for o valor obtido, em melhores condições se encontra o ambiente estudado (BUSS et al., 2003) Tabela 03. Tabela 03. Faixas de classificação do índice de qualidade de água BMWP modificado por JUNQUEIRA et al. (2000). Classe Qualidade Valor I Excelente >150 II Boa III Satisfatório IV Ruim V Péssimo < 19 Para verificar a existência de relação significativa entre o IETm e BMWP foi aplicado o método de regressão linear simples, através do programa estatístico R RESULTADOS E DISCUSSÕES Regime hidrológico: Precipitação No período de amostragem, a precipitação pluviométrica alcançou pico de mm no me de março. Os meses com menor volume de chuva foram Setembro 67.6 mm e Maio 35.0 mm, ambos os meses são períodos que marca o inicio (setembro) e o fim (Maio) da estação seca na cidade de Aquidauana.

8 Setembro Outubro Novenbro Dezembro Janeiro Fevereiro Março Abril Maio Figura 2. Regime hidrológico do município de Aquidauana no período de estudo da Lagoa Comprida. Dados obtidos do Cemtec - Centro de Monitoramento de Tempo, do Clima e dos Recursos Hídricos de MS. Variáveis físicas e químicas O resultado das variáveis limnologicas apresenta consonância com o regime pluviométrico da região, a concentração de oxigênio obteve os menores valores nos meses de dezembro e março aonde se cocentrou altos volumes de chuva, de acordo com resolução de CONAMA 357/05 seu valor indicado não é inferior a 5mg/L, esse valor pode ser observado nos meses com menor volume de chuva setembro e maio. O material em suspensão na água corresponde com os altos volumes de chuva registrados, segundo Tavares (2005) a presença de sólido em suspensão impede a penetração dos feixes de luz na água, reduzindo a fotossínteses da vegetação submersa e algas, assim podemos observar baixa concentração de clorofila-a nos períodos de maiores concentrações de material em suspensão. Relacionando os valores do fósforo com o regime pluviométrico, nota-se que o aumento da carga de nutriente nos períodos com maior volume de chuva dezembro e março. O fósforo, por sua vez, é mais frequentemente transportado junto com as partículas do solo e matéria orgânica no escoamento superficial após a precipitação (SIMÕES & CARDOSO, 2003). Segundo Bem (2009), a concentração de fósforo total pode ser

9 350 relacionada com estados de trofia de corpos aquáticos, sendo que sua concentração deve ser interpretada como potencial de eutrofização. Tabela 04. Média, desvio padrão e valores mínimos e máximos das variáveis limnológica nos meses estudados, Lagoa Comprida Aquidauana/MS. VARIAVEL Nitrogênio Total (mg/l -1 ) Setembro ,414±0,094 0,515-0,304 Dezembro ,933±0,107 1,119-0,875 Março ,756±0,066 1,814-1,683 Maio ,176±0,106 0,286-0,114 Fósforo Total (mg/l -1 ) 0,0152±0,007 0,028-0,01 0,0425±0,0086 0,0732-0,0357 0,0537±0,010 0,0709-0,0468 0,006±0,001 0,0086-0,0042 O 2 (dissolvido) (mg/l -1 ) 5,45±1,38 6,75-3,32 2,77±1,24 6,53-3,04 1,97±0,75 2,88-1,32 5,48±1,42 6,71-3,32 Condutividad e (μs/cm -1 ) 48,4±4, ,3±1,22 79,1-75,8 89,4± ,4 37±4,35 41,-30 ph 6,59±0,25 7,03-6,38 24,0 ±1,41 24,8-21,5 Temperatura (ºC) Material em Suspensão Total (mg/l -1 ) Clorofila a (μg/l -1 ) 0,007±0,0043 0,012-0,01 12,16±11,4 31,80-2,23 6,37±0,16 6,59-6,16 26,4±2,78 29,1-22,8 0,082±0,0041 0,014-0,004 7,25±0,78 55,24-6,69 6,64±0,09 6,71-6,54 29,4±0,11 29,5-29,4 0,0192±0,019 0,08-0,04 6,9±22,6 49,66-12,27 6,92±27 7,14-6,45 25,2±0,47 25,6-24,4 0,009±0,006 0,006-0,001 32,58±1,07 8,37-5,58 Na avaliação do índice de IET, considerou-se que o ambiente estudado assumiu comportamento distinto em seu grau de trofia durante as estações estudadas conforme demonstrado na Tabela 03. Tabela 05. Classificação do IET da Lagoa Comprida, Aquidauana/MS, pelo critério adotado por Carlson (1977), modificado por Toledo Júnior (1983).

10 351 Períodos IET (médio) Categoria Setembro/ Mesotrófico Dezembro/ Eutrófico Março/ Eutrófico Maio/ Mesotrófico A categoria mesotrófica foi registrada no período de menor concentração de chuva, como citado anteriormente os meses de setembro e março corresponde o período de seca da região observado no gráfico de precipitação. De acordo com WALT et al. (2007), os estados mesotróficos dos copos de água correspondem à produtividade intermediária (valores de nutrientes não estão influenciando na dinâmica do corpo hídrico), por apresentar concentração média de nutrientes. Já nos meses de dezembro e março o grau e trofia da lagoa foram elevados para eutrofico. Conforme Andrade (2008), ambientes aquáticos eutróficos apresentam quantidades excessivas de nutrientes que contribuem para a degradação do equilíbrio ecológico e na qualidade da água. Segundo Mansor, (2005) ambientes eutróficos apresentam alto nível de produtividade e são ricos em matéria orgânica e elementos minerais (nutrientes), tanto em suspensão quanto na região bentônica. Durante o período de coletas registrou-se 12 famílias de macroinvertebrados encontradas na lagoa, à aplicação do índice BMWP (adaptado) foi insatisfatória para a qualidade da água Tabela 06. Tabela 06. Táxons amostrados, densidade absoluta (ind), e cálculo do índice biótico BMWP (modificado) da Lagoa Comprida, Aquidauana/MS. Táxon Setembro 2011 Dezembro 2011 Março 2012 Maio 2012 Mollusca Gastropoda

11 352 Planorbiidae X - - X Annelida Hirudiniea Glossiphoniida e X X - X Arthropoda Insecta Chironomidae X X X X Ceratopogonid X - X - ae Diptera Culicidae X - X - Chaoboridae X X X X Tipulidae X Odonata Libellulidae - X - - Trichoptera Hydroptilidae X Ephemeroptera X Polymitarcyida e Caenidae X Hemíptera Corixidae X TOTAL BMWP Qualidade 29 Ruim 12 Péssimo 10 Péssim o 24 Péssim o No registro de distribuição da fauna de macroinvertebrados, o maior número de famílias encontrados no período com baixos índices pluviométrico setembro e março meses que caracteriza a estação seca, ao passo que no período chuvoso observou-se uma redução na fauna. Thomazi et al. (2008), em seu trabalho de sucessão ecológico sazonal de macroinvertebrado também registrou maiores índice de diversidade e riqueza no período de seca. Segundo Carvalho & Uieda, (2004) Esse fato pode estar relacionado a uma maior estabilidade dos fatores ambientais no período de seca favorecendo o desenvolvimento dos organismos. Desta forma, observa-se uma relação intrínseca para o comportamento dos índices limnológicos e biológicos utilizados na avaliação da qualidade da água, de tal forma que à medida que os parâmetros físicos-quimicos se alteram temos mudanças na

12 353 comunidade biológicas de insetos aquáticos. De acordo com Kleerekoper (1990), a estruturação ecológica dos ambientes aquáticos e a ocorrência e distribuição dos organismos correspondem aos fatores físicos e químicos do ambiente. Segundo Buss et al, (2003) os insetos aquáticos são capazes de detectar qualquer variação no ambiente e são extremamente úteis na complementação das medidas físico-químicos de avaliação da qualidade da água. Relacionando o cálculo das métricas biológicas com o grau de degradação ambiental, foi possível observar na regressão linear para avaliação/indicação da qualidade da água entre IETm e BMWP (R 2 =-0,62) (figura 03), de tal modo que o aumento nos valores do IETm interfere no BMWP. Figura 03. Regressão linear entre o Índice de Estado Trófico (Limnológico) e Biological Monitoring Work Party (Biológico), da Lagoa Comprida, Aquidauana/MS. e R Diante dos resultados obtidos, destaca-se a consistência das informações desenvolvidas/geradas nas inferências a respeito do uso simultâneo dos índices ambientais IET e BMWP para avaliação da qualidade da água. Para respostas mais contundente da dinâmica e da qualidade hídrica do ecossistema aquático faz-se

13 354 necessário de estudo mais abrangente de diferentes abordagens de mensuração. PEREIRA & PEREIRA, (2005) relatam que há uma necessidade de uso de diferentes tipos de abordagem de mensuração, pois caso contrário informações geradas isoladas é insuficiente para uma leitura ampla sobre a dinâmica do ambiente. Com praticidade e o baixo os índices ambientais IET e o BMWP fornece informações rápidas e essenciais dos recursos hídricos, e associando as informações geradas por estas ferramentas, corrobora para a mensuração dos impactos das ações antrópicas na dinâmica dos ecossistemas aquáticos. CONCLUSÃO Constatou-se no estudo que a variação dos parâmetros físicos e químicos corresponde com o volume de chuva da região, assim o resultado do índice de IET registrou mudanças no grau de trofia do ambiente entre os períodos de coleta. A comunidade de macroinvertebrados também apresentou mudanças em sua distribuição nos períodos estudados possivelmente em função das mudanças limnológicas. Os índices ambientais apresentou relação intrínseca para o comportamento dos índices limnológicos e biológicos na avaliação da qualidade da água, os resultados reforça a importância do o uso simultâneo dos índices ambientais (fisioquímico e biológico) para avaliar a qualidade da água dos recursos hídricos. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. ALVES, Bruno Paiva Faustino et al. Variação sazonal dos estágios de desenvolvimento de copepoda (CALANOIDA: CYCLOPOIDA) da Lagoa Comprida no Município de Aquidauiana, MS. Revista Eletrônica de Biologia (REB). ISSN , v. 6, n. 3, p , ANDRADE, R. S. Dinâmica do fitoplâncton, qualidade de água e a percepção ambiental da comunidade de pescadores em açudes da bacia do rio Taperoá p. Dissertação. (Mestrado em Desenvolvimento e Meio Ambiente) - Universidade Federal do Paraíba, João Pessoa, 2008.

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