Prof.Dr. Rhainer Guillermo Ferreira

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Sofia Gonçalves Cabral
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2 v - velocidade média do fluido D - longitude característica do fluxo, o diâmetro para o fluxo no tubo u - viscosidade dinâmica do fluido p - massa específica do fluido

3 Diagramas climáticos de Walter

5 Zonas climáticas

6 Biomas

10 E sistemas aquáticos?

11 E sistemas aquáticos?

13 Ciclo da água

14 Dinâmica sazonal em lagos

15 E sistemas aquáticos?

16 E os oceanos?

18 Poluentes transitam do ambiente físico para sistemas biológicos

19 Contaminação por mercúrio: bioacumulação

20 Definição de Poluição - Alteração do ambiente natural devido às atividades humanas? - Uma perturbação do meio natural que limita o uso de água? - Em que casos podemos dizer que a água está poluída? Uma definição completa refere-se tanto a uma interferência na integridade do meio ambiente como ao uso de água por seres humanos

21 Como quantificar a poluição - Análise físico-química da água -... e sistemas de interpretação ou padrões - Problemas: - representatividade das analises - custo elevado - caráter pontual - Sem avaliação dos efeitos sobre o ambiente Análise da biota aquática para avaliar os efeitos biológicos e ecológicos = efeitos sobre o meio ambiente

22 Poluição orgânica: fontes e avaliação de resíduos - Fontes: descarga de efluentes contendo MO biodegradável, decomposto por bactérias heterotróficas - Efluente contém MOP e MOD, a biodegradabilidade é variável (MO "rápido" e MO "lento ) - DBO5: carência biológica de oxigénio - medida da concentração de MO no efluente (ou de superfície) pelo oxigénio consumido pelas bactérias durante 5 dias a 20 C - DQO: Demanda Química de Oxigénio medida da concentração de MO no efluente (ou de superfície), medindo a quantidade de oxidante consumido pela amostra - COT: carbono orgânico total

23 Poluição orgânica: mecanismos de auto-purificação - Físicos: dispersão diluição sedimentação Química de oxidação-redução - Biológicos Bio-degradação da MO por bactérias heterotróficas Fotossíntese (produção de O2) e respiração (consumo de O2) Assimilação de nutrientes (de mineralização MO) pelas plantas (algas, macrófitas) Desaparecimento gradual da MO, mas produz efeitos sobre o meio receptor

24 Poluição orgânica Aportes de matéria orgânica da bacía de drenagem O 2 CO 2 N 2 Aportes de minerais da bacía de drenagem ZOO FITO Ca ++ Mg ++ MOD MOP BACT O 2 CO 2 HCO 3 - K + Na + Cl - SO 4 -- MIP PO NO 3 - sédiments sedimentos

25 Poluição orgânica Aportes de matéria orgânica da bacía de drenagem + águas residiuais O 2 CO 2 N 2 Aportes de minerais da bacía de drenagem MOD MOP ZOO BACT O 2 CO 2 Fito HCO 3 - Ca ++ Mg ++ K + Na + Cl - SO -- 4 MIP PO NO 3 - sédiments sedimentos

26 Equação Streeter-Phelps

27 Poluição orgânica: Consequências para o meio receptor - Efeito no balanço de oxigénio - Decomposição de matéria orgânica, o crescimento de bactérias - Nitrificação - Equação Streeter-Phelps - Efeitos sobre a biota: - equilíbrio autotrofia/ heterotrofia - desaparecimento de espécies sensíveis - Avaliação em classes de qualidade: - Concentração e saturação de O2 - DBO5, DQO, TOC - Amónio, nitritos, ortofosfatos

28 Eutrofização: definição Perturbação do ecossistema aquático causada por fonte externa de nutrientes Crescimento excessivo de produtores primários: plantas aquáticas / fitoplâncton (algas, por vezes tóxicas) Efeitos ligados ao metabolismo das plantas: variação diurna de oxigénio dissolvido e ph Efeitos ligados à produção interna de MO e à biodegradação interna dessa MO: deficiência de oxigênio, produção de subprodutos tóxicos

29 Definição Eutrofização natural Envelhecimento dos corpos d água aportes de rios, chuvas, etc processo lento e natural. Eutrofização artificial Fontes antrópicas esgotos, fertilização agrícola, indústrias de alimentos, processo rápido.

30 Eutrofização: Fontes e avaliação de resíduos - Fontes: Pontuais: de efluentes domésticos e industriais que contenham nutrientes e MO biodegradável Difusos: nutrientes da bacia de drenagem de agricultura, pecuária,... - Aportes pontuais: geralmente ricos em Fósforo (P) - Aportes difusos: geralmente ricos em Nitrogénio (N)

32 Nutrientes e Crescimento Carbono (C): preenchimento básico dos organismos; Nutriente mais abundante. Nitrogênio (N): Composição de proteínas; CRESCIMENTO Código genético. Fósforo (P): Energia (ATP); Ribossomos síntese de proteínas.

33 Fontes de Poluição

34 Fontes de Poluição

35 Um lago CO 2 Fotossíntese Decomposição Detritos Deposição

36 Um lago em eutrofização CO 2 Fotossíntese Decomposição Deposição Detritos

37 Um lago em eutrofização Baixa razão N:P do esgoto (detergentes polifosfatados) N 2 CH 4 H 2 S Limitação de crescimento por N no plâncton. Favorecimento de organismos fixadores de N 2. Floração de Cianobactérias Pouco N (tóxicas) Rico em P Região anóxica

38 Um lago em eutrofização Anoxia na água Mortandade de peixes Região anóxica

39 O Ecossistema aquático Aportes de matéria orgânica da bacía de drenagem O 2 CO 2 N 2 Aportes de minerais da bacía de drenagem Ca ++ Mg ++ MOD O 2 K + Na + MOP CO 2 HCO 3 - Cl - SO 4 -- MIP PO NO 3 - sédiments sedimentos

40 Um Ecossistema heterotrófico (sem produtores primários) Aportes de matéria orgânica da bacía de drenagem O 2 CO 2 N 2 Aportes de minerais da bacía de drenagem ZOO Ca ++ Mg ++ MOD MOP BACT O 2 CO 2 HCO 3 - K + Na + Cl - SO 4 -- MIP PO NO 3 - sédiments sedimentos

41 Um Ecossistema autotrófico (com produtores primários) Aportes de matéria orgânica da bacía de drenagem O 2 CO 2 N 2 Aportes de minerais da bacía de drenagem ZOO FITO Ca ++ Mg ++ MOD MOP BACT O 2 CO 2 HCO 3 - K + Na + Cl - SO 4 -- MIP PO NO 3 - sédiments sedimentos

42 Eutrofização Aportes de matéria orgânica da bacía de drenagem + águas residiuais O 2 CO 2 N 2 Aportes de minerais da bacía de drenagem ZOO FITO Ca ++ Mg ++ MOD MOP BACT O 2 CO 2 HCO 3 - K + Na + Cl - SO 4 -- MIP PO NO 3 - sédiments sedimentos

43 Oligotrófico epilimnion hypolimnion (com oxigénio)

44 Mesotrófico epilimnion hypolimnion (com oxigénio)

45 Eutrófico épilimnion hypolimnion (anóxico)

46 Eutrófico epilimnion hypolimnion (anóxico)

47 Eutrófico epilimnion hypolimnion (anóxico)

48 Classificação trófica (OCDE, 1986) Ultra Oligotrófico Boa qualidade Oligotrófico Oligo - mésotrófico Mesotrófico Meso - eutrófico Eutrófico Hiper - eutrófico Má qualidade

49 Experimental Lake Area: Lake 226, 1969

51 Na prática... Como medir a eutrofização? (como determinar o estado trófico?)

52 Transparência (disco de Secchi)

53 Transparência (disco de Secchi)

54 Fósforo total

55 Fósforo total

56 Classificação de estado trófico

57 Biomassa algal (clorofila a)

58 4 parâmetros chave: - Máximo anual de biomassa algal (µg Chl a/l) - Média anual de biomassa algal (µg Chl a/l) - Fósforo total (mgp/l) - Transparência (disco de Secchi)

59 Algas como bioindicadores

60 Adap. Rumeau & Coste 1988

61 Aplicações Avaliação global da qualidade biológica de cursos de água corrente (IBD, IPS, etc.) Monitoramento ao longo do tempo Monitoramento ao longo do espaço Estudo do impacto de uma perturbação por comparação montante/jusante... Foto: CSIRO, Australia

62 Macroinvertebrados bentônicos (bottom-dwelling) (animals w/o backbones visible to naked eye) Heptageniidae sp. (Mayfly larva) Hydropsyche sp. (Caddisfly larva) Perlodidae sp. (Stonefly larva) Bons indicadores de perturbações o ambiente físico

63 The Tolerance Index most pollution sensitive e.g. Stoneflies most pollution tolerant e.g. Midges & Leeches require high DO, clear water, rocky cobble substrate contain hemoglobin, tolerate lower DO, prefer soft substrate, less sensitive to toxins

64 Macroinvertebrados como bioindicadores Pollution Sensitive ( Clean Water ) Benthos Stonefly Water Penny Beetle Mayfly Dobsonfly Alderfly Mussel Snipe Fly Riffle Beetle

65 Macroinvertebrados como bioindicadores Somewhat Pollution Tolerant Benthos Damselfly Dragonfly Crayfish Amphipod Blackfly Caddisfly Isopod Cranefly

66 Macroinvertebrados como bioindicadores Pollution Tolerant ( Polluted Water ) Benthos Pouch Snail Midgefly Worm Leech

67 Macroinvertebrados como bioindicadores Standard-Habitat Samples Semi-quantitative 3x Rock or wood in flowing water (Hess or Surber sampler) Or 3x Multi-plate artificial substrates (4-6 week colonization)

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