22º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental

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1 22º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 14 a 19 de Setembro Joinville - Santa Catarina VI-066 EFEITOS DA DESPOLUIÇÃO SOBRE A PRODUTIVIDADE PRIMÁRIA DO FITOPLÂNCTON E SEUS REFLEXOS SOBRE A PRODUÇÃO PESQUEIRA DO LAGO PARANOÁ ( BRASILIA-DF) Fernando Luís do Rêgo Monteiro Starling1 Biólogo pela UnB em 1985; Especialização em Manejo de Represas pela USP-São Carlos em 1987 e pela State University of Ghent (Bélgica) em 1992; M.Sc. em Ecologia pela UnB em 1989; Ph.D. em Ecologia Aquática Aplicada pela University of Stirling, Escócia (U.K.) em Atualmente é Professor da Universidade Católica de Brasília (UCB) e Pesquisador da Companhia de Saneamento do Distrito Federal (CAESB). Emanuele Guimarães Aluna do Curso de Engenharia Ambiental - Universidade Católica de Brasília (UCB) Icléa Almeida de Queirós Aluna do Curso de Engenharia Ambiental - Universidade Católica de Brasília (UCB) Liliane Silva Doroteu Aluna do Curso de Engenharia Ambiental - Universidade Católica de Brasília (UCB) Lincoln Ungaretti Júnior Aluno do Curso de Engenharia Ambiental - Universidade Católica de Brasília (UCB) Paula de Lacerda Santos Ribeiro

2 Aluna do Curso de Engenharia Ambiental - Universidade Católica de Brasília (UCB) Endereço: ¹Universidade Católica de Brasília (UCB) Campus II SGAN 916 CEP: Brasília-DF Tel/Fax: (0XX61) starling@pos.ucb.br RESUMO Durante o seu período de elevada eutrofização por lançamentos crescentes de esgotos domésticos (décadas de 70, 80 e 90), o Lago Paranoá apresentava baixa transparência da água (@ 50 cm) e biomassa algal excessiva (> 40 m g/l de clorofila-a), especialmente cianobactérias, cuja elevada produtividade primária (@ 900 gc/m2/ano) sustentava uma grande produção pesqueira (> 750 kg/ha/ano). Decorridos quase 10 anos da implementação do Programa de Despoluição deste ecossistema, foram alcançados níveis excelentes de qualidade da água, com baixissima biomassa fitoplanctônica (< 10 m g/l de clorofila-a), e elevada transparência da água (> 250 cm). Neste contexto, cabe esclarecer como a drástica queda na biomassa fitoplanctônica se refletiu em mudanças na produtividade primária do fitoplâncton e como esta variação afetou a produção pesqueira neste ecossistema. Para a medição dos valores atuais de produtividade primária, utilizou-se o método do oxigênio dissolvido em frascos claros e escuros incubados em dois locais de lançamento de esgoto pré-tratados (proximidades das ETES Sul e Norte nos braços do Riacho Fundo e Bananal, respectivamente), entre os meses de março a junho de As avaliações das produtividades primárias bruta e líquida foram feitas a partir das análises laboratoriais de oxigênio dissolvido pelo método de Winkler. Os resultados de produtividade primária líquida obtidos no Braço do Riacho Fundo, variaram de 326,8 a 707 gc/m2/ano, enquanto que a medição no Braço do Bananal variou de 139,8 a 172,6 gc/m2/ano. Observa-se ter havido uma diminuição da produtividade primária do fitoplâncton da ordem de 40% no Braço do Riacho Fundo e de 60% no Braço do Bananal como resultado da redução de estado trófico do Lago Paranoá. Como decorrência imediata do acelerado processo de oligotrofização deste ecossistema, a sua produtividade pesqueira também sofreu uma queda acentuada, tendo sido reduzida à metade quando comparado ao período de acelerada eutrofização. Os resultados do presente estudo apontam para a necessidade de monitoramento sistemático da produtividade primária do fitoplâncton como ferramenta para estimativa da produção pesqueira e definição do número de profissionais a serem licenciados a fim de garantir a sustentabilidade da pesca ecológica com tarrafa do Programa de Biomanipulação do Lago Paranoá. PALAVRAS-CHAVE: Produtividade Primária, Fitoplâncton, Produção Pesqueira, Eutrofização, Despoluição. INTRODUÇÃO

3 Represas tropicais urbanas encontram-se sujeitas a intensa ação antrópica, sendo a eutrofização artificial o principal processo de degradação da qualidade de suas águas. O aporte excessivo de nutrientes provenientes dos esgotos domésticos estimula a produtividade e crescimento fitoplanctônico, causando uma tendência imediata de aumento de biomassa em todos os níveis tróficos subsequentes. No entanto, em condições extremas de hipertrofia, a elevada produtividade e biomassa de cianobactérias aliada a frequentes déficits de oxigênio dissolvido limitam a produtividade pesqueira do ecossistema, restringindo ainda mais os seus usos múltiplos (IETC, 1999). Durante o seu período de elevada eutrofização por lançamentos crescente de esgotos domésticos (décadas de 70, 80 e 90), o Lago Paranoá apresentava baixa transparência da água (@ 50 cm) e biomassa algal excessiva (> 40 m g/l de clorofila-a), especialmente cianobactérias, cuja elevada produtividade pr imária (@ 900 gc/m2/ano) sustentava uma grande produção pesqueira (> 750 kg/ha/ano). Nesta ocasião o estoque pesqueiro total do lago foi estimando em cerca toneladas, sendo que mortandades maçicas de peixes durante o inverno eram eventos relativamente freqüêntes (Lebourges et al., 1998). Decorridos quase 10 anos da implementação do Programa de Despoluição deste ecossistema, foram alcançados excelentes índices de qualidade da água, com manutenção de baixissima biomassa algal (< 10 m g/l de clorofila-a), e elevada transparência da água (> 250 cm) graças a uma redução superior a 70% no aporte externo global de fósforo (Burnett et al., 2001). É amplamente sabido de a produção pesqueira de um ecossistema encontra-se diretamente relacionada a disponibilidade de nutrientes aos produtores primários, sendo possível prever com razoável precisão a produção a partir do conhecimento da produtividade primária do fitoplâncton (Lowe-McConnell, 1999). OBJETIVO Neste contexto, o presente estudo objetivou esclarecer como a drástica queda na biomassa algal se refletiu em mudanças na produtividade primária do fitoplâncton e como esta variação afetou a produção pesqueira do Lago Paranoá. Procurou-se ainda verificar se as diferenças de enriquecimento nutricional, biomassa fitoplanctônica e produtividade primária do fitoplâncton entre as áreas do lago se propagam na cadeia alimentar a ponto de afetar diferencialmente a produção pesqueira do ecossistema, com vistas a subsidiar novas iniciativas de ecotecnologia dentro do Programa de Despoluição deste ecossistema. MATERIAL E MÉTODOS Para a medição dos valores atuais de produtividade primária, utilizou-se o método do oxigênio dissolvido em frascos claros e escuros incubados em dois locais de lançamento de

4 esgoto pré-tratados (proximidades das ETES Sul e Norte nos braços do Riacho Fundo e Bananal, respectivamente), entre os meses de março a setembro de 2002 (Figura 1). As avaliações das produtividades primárias, bruta e líquida, foram feitas a partir das análises laboratoriais de oxigênio dissolvido pelo método de Winkler (APHA, 1998). Primeiramente, estimou-se, com o auxílio do disco de Secchi, a penetração de radiação solar na coluna d água, obtendo-se assim as profundidades de coleta das amostras. Com base em recomendação de Esteves (1998), para fins de estimativa da profundidade de extinção luminosa, multiplicou-se por 2.5 o valor medido de transparência da água. Em seguida, colocou-se uma bóia com 5 armações de ferro, com espaçamento determinado pelas profundidades de coleta (Figura 1). Durante cada campanha de medição da produtividade primária, foram obtidas 3 amostras para cada profundidade, que foram armazenadas em três frascos diferentes. As amostras colocadas no primeiro frasco (frasco inicial) foram imediatamente fixadas com 2 ml de azida e sulfato manganoso, enquanto que as amostras no segundo frasco (frasco claro) e no terceiro frasco (frasco escuro) foram reincubadas, sem sofrer fixação, nas suas profundidades equivalentes. As amostras do segundo e terceiro frascos foram incubadas por um período de 2 horas. Terminado este período, as amostras foram retiradas da armação e fixadas com azida e sulfato manganoso e levadas ao laboratório para determinação dos teores de oxigênio dissolvido. Figura 1: Localização das estações de amostragem do presente estudo nas proximidades da estação de Tratamento de Esgotos Sul (ETE-Sul) e Norte (ETE-Norte) no Lago Paranoá. Para os cálculos de produtividade primária bruta, líquida e respiração foram utilizadas as seguintes formulas: Produtividade bruta (mg O2 m-3 h-1) = (Ccl Ces)*1000/ t Produtividade bruta (mg O2 m-3 h-1) = (Ccl Cin)*1000/ t Produtividade bruta (mg O2 m-3 h-1) = (Cin Ces)*1000/ t Onde: Ccl = concentração de oxigênio na garrafa clara (mg/l); Ces = concentração de oxigênio na garrafa escura (mg/l); Cin = concentração de oxigênio na garrafa inicial (mg/l);

5 T = período de incubação em horas. Figura 2: Incubação das armadinhas de produtividade primária do fitoplâncton no Lago Paranoá Para fins de avaliação dos efeitos práticos da queda da produtividade primária sobre a produção pesqueira, foi conduzido um experimento piloto de manutenção e crescimento de peixes filtradores (carpa prateada, Hypophthalmichthys molitrix) em tanques-redes, tendo o plâncton do lago como único alimento. Dois grupos idênticos de 400 alevinos de carpa prateada (4.01 g ± 0.23 de peso individual) foram estocados em gaiolas flutuantes (2.5m x 2.5 m, 10 m3), uma incubada nas imediações da ETE-Sul (Braço do Riacho Fundo) e outra na ETE-Norte (Braço do Bananal). As taxas de crescimento dos dois grupos idênticos de peixes foram acompanhadas durante um período de 2 meses. Figura 3: Vista geral do experimento piloto de crescimento de peixes herbívoros filtradores em gaiolas sem alimentação suplementar no Lago Paranoá. RESULTADOS E DISCUSSÃO Os resultados, em termos de produtividade primária líquida da atual fase de oligotrofizaçào do Lago Paranoá, variaram de a 707 gc/m2/ano (média de ± 210 gc/m2/ano, N=3) para o Braço do Riacho Fundo e de a gc/m2/ano (média de ± 18.3 gc/m2/ano, N=3) para o Braço do Bananal Os valores de produtividade líquida quase 3 vezes maiores no Braço do Riacho Fundo em relação ao Bananal resultam das diferenças de aportes externos em termos de fósforo destes dois braços, uma vez que chegam 41 kg de PT/dia no primeiro contra 7.5 kg PT/dia no último (Burnett et al., 2001). O fato do Braço do Riacho Fundo receber uma carga de nutrientes 5 vezes maior que o Braço do Bananal reflete o ritmo bastante acelerado e preferencial de ocupação urbana na sub-bacia do Riacho Fundo (eixo sul do DF). Medições da biomassa fitoplanctônica conduzidas durante as incubações dos experimentos de produtividade primária mostraram que estes dois braços são ambientes também bem diferenciados em termos de biomassa algal, tendo sido obtidos valores 3.3 vezes superiores no Braço do Riacho Fundo (32.3 ± 28 m g/l de clorofila-a, N=3) em relação ao Braço do Bananal (9.7 ± 2.5 m g/l de clorofila-a, N=3).

6 Também na escala temporal, observou-se que a produtividade primária do fitoplâncton foi mais drasticamente reduzida no Braço do Bananal (de 600 gc/m2/ano em 1988 para gc/m2/ano em 2002) do que no Braço do Riacho Fundo (de 969 gc/m2/ano em 1988 para gc/m2/ano em 2002) a partir da implementação do Programa de Despoluição do Lago Paranoá em 1993/94 (Tabela 1). Os resultados de produtividade primária ora obtidos permitem classificar as duas áreas do Lago Paranoá estudadas no tocante ao estado trófico atual. Segundo a classificação de Rai & Hill (1984; in Esteves, 1988), o nível trófico atual do Lago Paranoá é MESOTRÓFICO para o Braço do Bananal (de mg C m-2 d-1 ou 91 a 365 gc m-2 ano-1) e EUTRÓFICO para o Braço do Riacho Fundo (>1.000 mg C m-2 d-1 ou > 365 gc m-2 ano- 1). Estes resultados encontram-se em consonância com recente avaliação do estado trófico do Lago Paranoá (Starling et al., 2002). Tabela 1: Dados comparativos de produtividade primária líquida no Lago Paranoá Fonte Ano Riacho Fundo (gc/m2/ano) Bananal (gc/m2/ano) Cavalcanti et al. (1992) Presente estudo 2002

7 , ,8 139, ,6 Estes contrastes no enriquecimento nutricional, biomassa fitoplanctônica e produtividade primária do fitoplâncton se refletiram em uma produção pesqueira bastante diferenciada entre as áreas do lago. Decorridos 60 dias de manutenção das carpas chinesas herbívoras em gaiolas, verificou-se que os peixes incubados no Braço do Bananal (peso inicial de 4 g) alcançaram 5.76 ± 1.33 g (produtividade de 38.4 kg/ha/ano) enquanto que os peixes estocados no Braço do Riacho Fundo atingiram ± 7.2 g (produtividade de kg/ha/ano). Estimativas das mudanças na produtividade pesqueira baseadas nas avaliações de biomassa e produção de tilápias no Lago Paranoá (Lebourges et al., 1998; Starling, 1998) apontam para um mesmo panorama de redução da oferta de peixes neste ecossistema com o recente processo de oligotrofização. Estimativas de biomassa íctica realizadas em uma mesma área no Braço do Bananal com remoção completa dos peixes por substância ictiocida (Rotenona) durante as duas fase, confirmam ter ocorrido uma queda acentuada no estoque pesqueiro do Lago Paranoá com a sua despoluição (Tabela 2). Tabela 2: Dados e estimativas de Biomassa Íctica e Produção Pesqueira no Lago Paranoá Fase do Processo de Eutrofização / Fonte Biomassa Íctica (kg/ha) Produção Pesqueira (kg/ha/ano) Braço do Lago

8 EUTROFIZAÇÃO (até 1998) Starling (1998) Riacho Fundo Starling et al. (2000) 780 Riacho Fundo Lebourges et al. (1998) 791 Riacho Fundo Lebourges et al. (1998) 564 Bananal Starling & Lazzaro (1997) 1300 Bananal OLIGOTROFIZAÇÃO (após 1999)

9 Ribeiro Filho (2002) 280 Bananal Presente Estudo (aquicultura em gaiolas) 38 Bananal Presente Estudo (aquicultura em gaiolas) 471 Riacho Fundo CONCLUSÕES O potencial de produção aqüícola de peixes filtradores em gaiolas 12 vezes maior no braço do Riacho Fundo em relação ao Bananal reflete as diferenças em termos de produtividade primária do fitoplâncton entre estas duas áreas. Considerando-se que a produção íctica (em kg/ha/ano) corresponde a aproximadamente 1% da produtividade primária líquida do fitoplâncton (Lowe-McConnell, 1999), pode-se re-estimar o potencial de exploração pesqueira do Lago Paranoá com base nos resultados do presente estudo. Assim, para o braço do Riacho Fundo, a produção pesqueira anual seria da ordem de 500 kg/ha (redução de 45%) enquanto que a do braço do Bananal estaria situada em torno de 200 kg/ha (redução de 67%). Estas novas informações são fundamentais para re-definir o número desejável de pescadores profissionais requeridos para simultamenamente manter o controle do excedente de tilápias nas áreas eutróficas do reservatório e garantir a sustentabilidade da atividade de

10 pesca ecológica de tilápias do Programa de Biomanipulação, como ferramenta de auxílio à manutenção dos atuais níveis de despoluição do Lago Paranoá (Starling & Lazzaro, 2001). A experiência acumulada com o uso de ecotecnologia para restauração da qualidade da água do Lago Paranoá, representa uma importante ferramenta de manejo para subsidiar o planejamento e a gestão dos usos múltiplos deste e de tantos outros ecossistemas lacustres urbanos sujeitos à intensa pressão antrópica. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS APHA Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 20th ed. APHA (American Public Health Association), Washington, DC, 1220 pp BURNETT J. A. B.; MATTOS, S. P. & AZZOLIN, N. M. P. Intervenções da Companhia de Saneamento. In: F. Fonseca (ed.). Olhares sobre o Lago Paranoá. SEMARH, Brasília, Brazil: CAVALCANTI, C. G. B.; ALVES, V. R. E. & IKAWA, N. G. Variação Espacial da Produtividade Primária no Lago Paranoá, Brasília, DF. Acta Limnol. Brasil. 4: ESTEVES, F. A. Fundamentos de Limnologia. Editora Interciência/FINEP. 575 pp IETC. Planning and Management of Lakes and Reservoirs: an integrated approach to eutrophication. Technical Publication Series 11. International Environmental Technology Centre UNEP. 375 pp LEBOURGES, A.; DHAUSSY, Ph.; LAZZARO, X.; STARLING, F.L.R.M. Acoustical fish biomass assessment of Lago Paranoá Brasilia Brazil within the framework of a water quality improvement project. Proc. 2nd International Shallow Water Fisheries Sonar Conference. Seattle, 7-9 September 1999, pp LOWE-McCONNELL, R.H. Estudo Ecológico de Comunidades de Peixes Tropicais. 3ª ed. São Paulo, Edusp, 1999, 534p RIBEIRO-FILHO. Estudo experimental de biomanipulação: análise dos impactos ambientais de duas espécies de predadores no controle de tilápia no Lago Paranoá (Brasília- DF). Dissertação de Mestrado. Universidade de São Paulo USP. São Carlos. 91 pp STARLING F L.R.M. Development of Biomanipulation Strategies for the Remediation of Eutrophication Problems in an Urban Reservoir, lago Paranoá Brazil. PhD Thesis, Institute of Aquaculture, University of Stirling, Scotland, 259 p STARLING, F. L. R. M.; LAZZARO, X. Experimental investigation of the feasibility of improving water quality by controlling exotic planktivore overpopulation in the eutrophic Paranoá Reservoir. Verh. Internat. Verein. Limnol. 26:

11 STARLING, F. L. R. M.; LAZZARO, X. Controle da Eutrofização em Lagos e Reservatórios Tropicais por Biomanipulação. Estudo de Caso: LagoParanoá (Brasília- Brasil). In: R. De Bernardi & G. Giussani (eds.).biomaqnipulação para o Gerenciamento de Lagos e Reservatórios. Diretrizes para o Gerenciamento de Lagos (Volume 7). ILEC/IIE: STARLING, F. L. R. M.; LAZZARO, X.; WALTER, T.; RIBEIRO, M. Large-scale extensive tilapia production in a tropical eutrophic reservoir (Lago Paranoá, Brasília, Brazil): environmental and socio-economical benefits from biomanipulation. Proceedings do Encontro "Fifth International Symposum on Tilapia Aquaculture". Rio de Janeiro, Brasil, 03 a 07 de setembro de STARLING, F. L. R. M.; PEREIRA, C.E.; ANGELINI, R. Modelagem Ecológica do Fósforo e Avaliação da Capacidade Suporte do Lago Paranoá frente à Ocupação da sua Bacia de Drenagem. Relatório Técnico Final de Projeto de Pesquisa financiado pela Companhia Energética de Brasilia (CEB). 162 pp Projeto de Pesquisa Financiado pela International Foundation for Science (IFS-Suécia) e Companhia de Saneamento do Distrito Federal (CAESB).