Predomínio de Cianobactérias e a Qualidade da Água do Reservatório de Itupararanga

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1 Predomínio de Cianobactérias e a Qualidade da Água do Reservatório de Itupararanga em Votorantim, S.P. Sarah Regina Vargas a*, André Cordeiro Alves Dos Santos a a - Universidade Federal de São Carlos, Rodovia João Leme dos Santos, Km 110 SP 264, Bairro do Itinga, Sorocaba - São Paulo, Brasil. andrecas@ufscar.br; *Autor para correspondência: sarahrvargas@gmail.com Palavras chave: Cylindrospermopsis raciborskii, fósforo, abastecimento público, nível trófico. Título abreviado: Qualidade da água. ABSTRACT The water is an essential component for the maintenance of the living being in the planet, nevertheless it is necessary that the hydric resources present chemical conditions and physicists appropriate for his use. The reservoir of Itupararanga takes the public supply as a principal finality, besides bein used for the generation of electric energy, leisure area and fishing. These uses can interfere in quality of the water and influence the aquatic communities and to cause an ecological imbalance. Therefore, with the intention of carrying out new research in the place, the objective of the work were identify the environmental conditions of the reservoir of Itupararanga in Votorantim, SP. The quality parameters used were: ph, dissolved oxygen, total phosphorus, nitrito, nitrate, nitrogen amoniacal, chlorophyll a and density of Cyanobactérias. Four collections were carried out in the reservoir, in the only point and in the vertical profile. Due to the similarity of the results, an average was done between all the samples. The resulted it was watched that the reservoir it is introduce in the state in transition between oligotrophic and mesotrophic, besides being a body of the water without persistent stratification during the observed periods. But it is essential that there 1

2 are new researchs in the place for the control of the quality of the water in the reservoir, since it is used principally for the public supply, worry with the public local health. RESUMO A água é um componente indispensável para a manutenção dos seres vivos no planeta, contudo é necessário que os recursos hídricos apresentem condições químicas e físicas adequadas para a sua utilização. O reservatório de Itupararanga tem como principal finalidade o abastecimento público, além de ser utilizado para a geração de energia elétrica, área de lazer e pesca. Esses usos podem interferir na qualidade da água e influenciar nas comunidades aquáticas e ocasionar um desequilíbrio ecológico. Portanto, com o intuito de realizar novas pesquisas no local, o objetivo do trabalho foi identificar as condições ambientais do reservatório de Itupararanga em Votorantim, SP. Os parâmetros de qualidade empregados foram: ph, oxigênio dissolvido, fósforo total, nitrito, nitrato, nitrogênio amoniacal, clorofila a e densidade de cianobactérias. Foram realizadas quatro coletas no reservatório, em um único ponto e no perfil vertical. Devido à semelhança dos resultados, foi feita uma média entre todas as amostras. Como resultado foi observado que o reservatório apresenta-se no estado em transição entre oligotrófico e mesotrófico, além de ser um corpo de água sem estratificação persistente durante os períodos observados. Mas, é indispensável que haja novas pesquisas no local para o controle da qualidade da água no reservatório, já que é utilizado principalmente para o abastecimento público, preocupando-se, então, com a saúde pública local. INTRODUÇÃO A água possui um valor inestimável, pois é vital à manutenção dos ciclos biológicos, químicos e geológicos, o que mantêm os ecossistemas em equilíbrio e a existência da vida no Planeta Terra (Capobianco, 2007). Por isso, sua conservação é de 2

3 extrema importância, visto que, apesar de abundante em alguns territórios, sua degradação é cada vez maior levando a situações de disponibilidade menor que a demanda. Segundo Tundisi (2003), a sociedade percebeu a complexidade dos problemas ambientais somente na ultima década do século XX, como também a percepção clara das interações dos componentes dos ecossistemas, o que gerou ações internacionais e efetivas iniciativas nacionais para o controle da qualidade e gestão das águas. Entre estas iniciativas nacionais foram editadas normas e procedimentos nacionais para um melhor controle da poluição e da qualidade da água, sendo algumas delas o controle da qualidade de água em rios e reservatórios (Resolução Conama 357/2005) e os padrões de potalidade (Portaria 518/2004 do Ministério da Saúde), que foram revistas no inicio do século XXI. Geralmente, reservatórios são ambientes continentais vistos como uma transição entre sistemas lóticos, com maior velocidade de corrente, e lênticos, com menor velocidade de corrente, além de serem considerados ecossistemas artificiais com variabilidade temporal e espacial e possuírem diversos usos. (Dantas et al., 2008). Segundo von Sperling (1996), os diversos usos da água, incluindo as de reservatórios, atende as necessidades específicas de navegação, abastecimento doméstico e industrial, irrigação, preservação da flora e da fauna, recreação e lazer, geração de energia elétrica, entre outros. Com os diversos usos para um mesmo corpo d água se faz necessário a satisfação simultânea de diversos critérios de qualidade. Os diversos usos podem também interferir na qualidade da água. Os despejos domésticos e industriais e excrementos de animais, que fazem com que a concentração de nitrogênio e fósforo na água aumente, acarretam na eutrofização do corpo da água que interfere nas comunidades biológicas (von Sperling, 1996) podendo causar a 3

4 diminuição da diversidade biológica. Além destes, os nutrientes podem chegar até o corpo d água por meio da erosão dos solos, por fertilizantes utilizados na agricultura ou através da decomposição da matéria orgânica biodegradável do solo e da água (Braga et al., 2005). Em função da concentração de nutrientes (grau de trofia) os corpos de água podem ser classificados como oligotróficos, com baixa produtividade e concentração de nutrientes, até eutróficos, com alta concentração de nutrientes e produtividade. Entre as comunidades biológicas que são afetadas pelo grau de trofia o fitoplâncton é um dos mais importantes, pois esta comunidade é a base da cadeia alimentar aquática em muitos reservatórios (Calijuri et al., 1999). O objetivo deste trabalho foi identificar as condições ambientais do reservatório de Itupararanga em Votorantim, SP, de acordo com os padrões determinados na Resolução Conama nº. 357/05, com o intuito de contribuir para as investigações da qualidade da água. O reservatório de Itupararanga é de grande interesse regional por pertencer a uma Área de Proteção Ambiental (APA Itupararanga), além de ser um manancial de abastecimento de água atual e futuro para cidades da região. METODOLOGIA Caracterização da área de Estudo. A área de drenagem do reservatório de Itupararanga abrange parcialmente os municípios de Ibiúna, São Roque, Piedade, Mairinque, Votorantin, Alumínio, Cotia e Vargem Grande Paulista, no interior do Estado de São Paulo. A represa é formada pelos rios Sorocabuçu, Sorocamirim e Una, que são os formadores do Rio Sorocaba. Esse grande corpo de água está localizado no Planalto Cristalino na Serra de São Francisco, com transição para a Depressão Periférica. Foi construída pela Light em 4

5 1911 e com funcionamento a partir de 1912, com 40 km de extensão, capacidade de aproximadamente 355 milhões de litros de água, e 936 km² de área. A área de drenagem possui 851 km², com vazão máxima de 39.12m³/s. A barragem está localizada no município de Votorantin com uma queda bruta de 206 metros (França, 2007). A água da represa é utilizada principalmente para o abastecimento. Abastece cerca de 63% da bacia do Rio Sorocaba, segundo o comitê de bacias hidrográficas; além de geração de energia elétrica, área de lazer e pesca (França, 2007). A bacia do reservatório de Itupararanga vem sofrendo degradação ambiental devido à irregularidade de ocupação no local por loteamentos e chácaras, que reduzem a cobertura vegetal e aumenta a produção de efluentes domésticos, além de práticas agrícolas não sustentáveis com o uso indevido de agrotóxicos e o uso excessivo de irrigação, o que compromete a água da represa de Itupararanga quali-quantitativamente. Coletas Foram realizadas quatro campanhas de coletas no reservatório de Itupararanga, em um único ponto, próximo à barragem, primavera de 2008, verão, outono e inverno de As amostras foram coletadas em cinco profundidades, quatro na zona eufótica e uma na zona afótica, determinada pela profundidade do disco de Secchi (Cole, 1975). Em todas as amostras foram analisadas as variáveis bióticas: composição e densidade de espécies de cianobactérias e concentração de clorofila a; e abióticas: oxigênio dissolvido, ph e as concentrações de fósforo e nitrogênio (totais e dissolvidos). Para a análise da concentração de cianobactérias o material coletado foi fixado com três gotas de lugol acético e foi utilizado o método de análise em câmara de sedimentação de dois ml em microscópio invertido Zeiss (Uthermhol, 1958), com a ajuda de chaves de identificação específicas, no Laboratório de Microbiologia Ambiental da Universidade Federal de São Carlos Campus Sorocaba. Foram 5

6 considerados como indivíduos fitoplanctônicos organismos unicelulares, filamentos e colônias, e estabelecidos 100 campos de contagem da câmara de sedimentação. A densidade das cianobactérias foi calculada segundo critérios descritos em APHA (1995). D (org/ml) = C x At / Af x F x V, onde: D = densidade (organismo/ml); C = número de organismos contados; At (mm²) = área total do fundo da câmara de sedimentação; Af (mm³) = área do campo de contagem; F = número de campos contados; V (ml) = volume da amostra sedimentada. A determinação da clorofila a segue a metodologia da acetona a frio descrita por ARAR (1997) segundo os critérios determinados em Dos Santos et al. (2003). Foi determinada a concentração dos nutrientes inorgânicos: nitrito, nitrato e íon amônia. As amostras da água do reservatório de Itupararanga usadas para a determinação da concentração dos nutrientes foram filtradas com filtros de fibra de vidro GF/C Sartorius de 0,45µm de porosidade e 47 mm de diâmetro. As análises dos nutrientes foram realizadas no Laboratório de Saneamento da Escola de Engenharia de São Carlos, com a utilização de espectrofotômetro HACH DR O nitrito foi determinado pelo método colorimétrico (método 4500B) descrito em APHA (1995), com leitura em espectrofotômetro UV 160A, no comprimento de onda de 543 nm. As concentrações do nitrato foram determinadas a partir do método 4500D, descrito em APHA (1995), em espectrofotômetro UV 160A, no comprimento de onda de 220 nm. O método utilizado para a determinação do íon amônia é descrito em Koroleff (1976). Para a determinação do fósforo total foram utilizadas amostras não filtradas. Foi utilizado o método de digestão com persulfato de potássio (item 5 do método 4500 B ), seguido pela determinação colorimétrica (método do ácido ascórbico 4500 C), segundo APHA (1995), com leitura a 880 nm em espectrofotômetro. 6

7 Para o perfil de oxigênio dissolvido foi utilizado o oxímetro Digimed, e para o ph foi utilizado o phmetro MS Tecnopon em todas as coletas. Para determinar a qualidade da água do reservatório foi utilizado como critério de análise os limites determinados na resolução CONAMA 357/05. RESULTADOS E DISCUSSÃO Nos quatro períodos amostrados a coluna de água estava completamente homogênea, não havendo estratificações pronunciadas, o que contribuiu para uma pequena variação nas condições ambientais e principalmente na dinâmica da biomassa fitoplanctônica e das populações de cianobactérias. Devido a estas condições do reservatório e o objetivo deste trabalho optamos por trabalhar com médias dos principais parâmetros de qualidade. A média foi calculada para os parâmetros de densidade de cianobactérias, concentrações de fósforo total, nitrito, nitrato, nitrogênio amoniacal, clorofila a, os perfis de ph e oxigênio dissolvido (tabela 1). Parâmetros Média Máximo Mínimo Densidade de Cyanofícea (org.ml -1 ) Fósforo Total (mg.l -1 ) Nitrito (mg.l -1 ) Nitrato (mg.l -1 ) Nitrogênio amoniacal (mg.l -1 ) Clorofila a (µg.l -1 ) ph Oxigênio dissolvido (mg.l -1 ) Tabela 1. Média e valores máximos e mínimos de densidade de cianobactérias (org.ml - 1 ), Fósforo total Nitrito, Nitrato, Nitrogênio Amoniacal (todos em mg.l -1 ), Clorofila a (µg.l -1 ), ph e Oxigênio dissolvido (mg.l -1 ) no reservatório de Itupararanga entre outubro de 2008 e julho de De acordo com o Plano de Bacias do Rio Sorocaba e Médio Tietê (IPT, 2006), o reservatório de Itupararanga se enquadra em água doce de classe II, que, conforme a 7

8 Resolução CONAMA 357/05, pode ser destinada ao abastecimento público, após o tratamento convencional da água, recreação, irrigação, proteção das comunidades aquáticas, aquicultura e atividades de pesca. Os padrões de qualidade da água para a classe II seguem os padrões da classe I, no que se refere à quantidade máxima de nitrito, nitrato, nitrogênio amoniacal e ph. Já as concentrações de oxigênio dissolvido, clorofila a, densidade de cianobactérias e o fósforo total para ambientes intermediários segue os padrões da classe II de água doce, como mostrado abaixo (tabela 2) (Resolução CONAMA 357/05): Parâmetros Quantidade máxima Densidade de Cyanofícea (org.ml -1 ) Fósforo Total (mg.l -1 ) 0.05 Nitrito (mg.l -1 ) 1 Nitrato (mg.l -1 ) 10 Nitrogênio amoniacal (mg.l -1 ) 3.7 Clorofila a (µg.l -1 ) 30 ph 6 a 9 Oxigênio dissolvido (mg.l -1 ) > 5,0 Tabela 2. Valores de referência dos parâmetros qualidade da água para corpos de água classe 2 conforme a Resolução CONAMA 357/05 Comparando-se os resultados obtidos com os parâmetros estabelecidos pela Resolução CONAMA 357/05, todos os parâmetros se enquadram à classificação dada ao reservatório referenciado, de classe II, exceto a clorofila a e a concentração de fósforo total, que excede o valor máximo de 30 µg.l -1 e 0.05 mg.l -1 respectivamente. A concentração observada de 0.09 mg.l -1 de fósforo total enquadra-se em uma água doce de classe IV, pois o limite de fósforo de classe III (0.075 mg.l -1 ) também é excedido. A classe IV enquadra corpos de água destinados somente à navegação e a harmonia paisagística. As concentrações de clorofila a também não estão em conformidade aos limites de águas classe II, neste caso o reservatório se enquadraria na classe III, na qual o limite 8

9 máximo é de 60 µg.l -1. Na classificação descrita em Wetzel (1993), uma concentração de 43,79 µg.l -1 inclui o reservatório na categoria de eutrófico para o parâmetro de clorofila a, (variação de 3 a 78 µg.l -1 ). Dos Santos (2003) estudou dois reservatórios com diferentes graus de trofia, a concentração de clorofila a observada no reservatório de Itupararanga é mais semelhante ao reservatório de Salto Grande (26.2 µg.l -1 ), também classificado como eutrófico, enquanto que o reservatório do Lobo (meso-oligotrófico) teve uma média de aproximadamente 11.7 µg.l -1. Quanto à densidade de cianobactérias, o reservatório de Itupararanga, com 7656 org.ml -1, está em conformidade com a Resolução CONAMA 657/05, correspondendo à classe II (limite máximo de org.ml -1 ). Esta concentração não determina, segundo a norma do CONAMA e a resolução 57/03, a necessidade de exames da toxicidade, porém o predomínio de cianobactérias na comunidade indica a necessidade de observação constante. Outro fator preocupante é a espécie de cianobactéria que predomina na comunidade fitoplanctônica do reservatório, a Cylindrospermopsis raciborskii, que em alguns períodos compõe mais de 80% da comunidade. Cylindrospermopsis raciborskii é uma cianobactéria potencialmente tóxica (Tucci e Santana, 2003) e que pode se tornar um grave problema de saúde pública no reservatório cujo uso predominante é o de abastecimento público. Apesar de a clorofila a e a concentração de fósforo indicarem um ambiente eutrófico e em desconformidade a classe II, as concentrações de oxigênio dissolvido são elevadas no ponto próximo a barragem, se assemelhando a concentrações observadas em ambientes menos eutrofizados (Dos Santos, 2003). Estas maiores concentrações de oxigênio dissolvido podem estar relacionadas 9

10 com a mistura vertical observada neste ponto próximo a barragem. Durante todos os períodos de amostragem o perfil de oxigênio foi sempre homogêneo. Utilizando a classificação de Wetzel (1993) para grau de trofia de ambientes aquáticos a maioria dos ecossistemas tropicais tem concentrações de fósforo maiores que o previsto para ambientes eutróficos (variação 0.03 a 0.1 mg.l -1 ). Isto inclui reservatórios como Itupararanga (0.088 mg.l -1 ) e Lobo (0.042 mg. L -1 ) (Dos Santos, 2003). Até em ambientes classificados como oligotróficos como o reservatório de Segredo no Paraná tem períodos quando a concentração de fósforo total ultrapassa os valores limites para ambientes eutrofizados (0,07 mg. L -1 ) (Borges et al, 2008). Possíveis hipóteses para as grandes concentrações de fósforo total observadas em Itupararanga estão relacionadas à entrada do nutriente através de esgotos domésticos não tratados ou através do escoamento superficial de áreas agriculturáveis. Segundo o Plano de Bacia Hidrográfica dos rios Sorocaba e Médio Tietê (IPT, 2006), o tratamento de esgoto na bacia do alto Sorocaba é incipiente sendo que a maioria dos municípios dispõe esgoto não tratado nas águas da represa ou em seus tributários. Além do esgoto doméstico in natura há cargas contaminantes originadas de atividades agrícolas devido à horticultura presente na área da represa de Itupararanga, como também a influência da deposição inadequada de resíduos sólidos dos municípios que drenam para a Represa de Itupararanga. Salles et al. (2008) indicam que a entrada de esgoto não tratado, a ausência de vegetação nas áreas de preservação permanente e as grandes áreas agrícola na cabeceira do reservatório são os principais impactos observados na bacia do Itupararanga. As condições ambientais do reservatório de Itupararanga indicam um ambiente em gradual degradação. Carvalho (2003) afirma, que apesar do predomínio de cianobactérias, o estado trófico do reservatório era oligo-mestrófico. Já Moschinni- 10

11 Carlos et al. (2007) classifica o reservatório como eutrófico. Ambos os trabalhos indicam que a espécie predominante de cianobactéria é Microcystis spp. O aumento das concentrações de fósforo observado no atual trabalho pode ser a razão para o predomínio atual de Cylindrospermopsis raciborskii como espécie dominante. Diversos trabalhos têm observado a forte relação entre concentrações de fósforo e o predomínio de Cylindrospermopsis spp. Bouvy et al. (2000) analisando a comunidade de 39 reservatórios no semi-árido do nordeste brasileiro, identificou a grande correlação entre o estado trófico, quanto às concentrações de fósforo, principalmente, e o predomínio de Cylindrospermopsis raciborskii. Outros trabalhos mais recentes associam a predominância de Cylindrospermopsis a pulsos de fosfato em reservatório (Poselt et al., 2009). Atualmente, apesar de alguns parâmetros como as concentrações de nitrato e nitrito estarem abaixo do esperado para ambientes eutróficos ou para corpos de água classe II, principalmente as concentrações de fósforo e clorofila a indicam um ambiente meso-eutrófico, é uma preocupação crescente com o futuro do reservatório como manancial de água. CONCLUSÕES De acordo com o que foi discutido, apesar do reservatório de Itupararanga ser classificado como água doce de classe II no Plano de Bacia, alguns parâmetros, como o fósforo total e a clorofila a, excedem os limites definidos pela Resolução CONAMA 357/05 para a classe II, sendo então classificado, nas classes IV e III respectivamente. É possível afirmar também, que o reservatório estudado não apresenta estratificações persistentes em todos os períodos e no ponto em que a água foi analisada, tanto para a quantidade de nutrientes e a composição de cianobactérias, quanto para os 11

12 perfis de ph e oxigênio dissolvido. Porém, o reservatório pode se apresentar de forma heterogênea em outros pontos e nos diversos períodos do ano, o que exige mais pesquisas para a comprovação. De acordo com todos os parâmetros de qualidade de água discutidos e comparados com o reservatório do Lobo, apesar daqueles que ocorrem discordâncias de acordo com as hipóteses levantadas, foi concluído que o reservatório de Itupararanga se depara em um nível de transição do estado oligotrófico para o mesotrófico. Contudo, a continuação de pesquisas no local é indispensável, devido, principalmente, a presença de cianobactérias no reservatório, como a Cylindrospermopsis raciborskii, que é potencialmente tóxica, o que pode ser um grave problema para a saúde pública em um reservatório utilizado, prioritariamente, para o abastecimento público, além também de pesquisas que contribuam para a melhoria da qualidade da água do reservatório. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS APHA, American Public Health Association Standart methods for the examination of water and wastewater. 19t h ed., Washington: Byrd Prepess Spingfield. ARAR, E.J Determination of Chlorophyll a, b, c1 and c2, and Pheophytin a in marine and freshwater phytoplankton by spectrophotometry. EPA metod EPA. Borges, P.A.F.; Train, S.; Rodrigues, L.C Spatial and temporal variation of phytoplankton in two subtropical Brazilian reservoirs. Hydrobiologia 607: Bouvy, M.; Falcão, D.; Marinho, M. Pagano, M.; Moura, A Occurrence of Cylindrospermopsis (Cyanobacteria) in 39 Brazilian tropical reservoirs during the 1998 drought. Aquat Microb Ecol. Vol. 23: Braga, B., Hespanhol, I., Conejo, J.G.L., Mierzwa, J.C., Barros, M.T.L., Spencer, M., 12

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