COMPORTAMENTO DOS ÍNDICES DO ESTADO TRÓFICO DE CARLSON (IET) E MODIFICADO (IET M ) EM TRÊS LAGOAS NATURAIS NO NORDESTE DO BRASIL

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1 COMPORTAMENTO DOS ÍNDICES DO ESTADO TRÓFICO DE CARLSON () E MODIFICADO ( M ) EM TRÊS LAGOAS NATURAIS NO NORDESTE DO BRASIL Marco Antonio Calazans Duarte (1) Engenheiro Civil e Especialista em Engª. Sanitária - UFRN; Mestrando em Engenharia Civil, área de Rec. Hídricos/Engª. Sanitária - UFPB. Engenheiro da CAERN; Professor da Área de Tecnologia Ambiental - ETFRN. Professor convidado da UnP (Tratamento de Águas). Beatriz Susana Ovruski de Ceballos Doutora em Microbiologia Ambiental - USP; Mestre em Microbiologia - EPM. Graduada em Bioquímica - UNT - Argentina. Professora Adjunta e Pesquisadora - Área de Eng. Sanitária / DEC/CCT/UFPB. Chefe Lab. de Saneamento - AESA/DEC/CCT. Henio Normando de Souza Melo Eng. Químico. Especialista em Segurança do Trabalho e Mestre em Química Ambiental - UFPE; Doutor em Tratamento Biológico - Institut National des Sciences Appliquées - França. Prof. Adjunto - DEQ/PPGEQ - UFRN. Chefe Lab. Engª. Ambiental e Controle de Qualidade - DEQ/UFRN. Coordenador PROSAB/UFRN. Annemarie König Doutora em Biologia - Univ. de Liverpool - UK; Graduada em Botânica - UFSCAR. Professora Adjunta e Pesquisadora - Área de Eng. Sanitária/DEC/CCT/UFPB. Coordenadora da Área de Eng. Sanitária - AESA/UFPB. Endereço (1) : Av. Bernardo Vieira, 44 - apto 11 - Lagoa Nova - Natal - RN - CEP Brasil - Tel.: (84) / Fax: (84) marcocalazans@etfrn.br RESUMO Com o objetivo de analisar o desempenho dos Índices do Estado Trófico () e Modificado ( M ) em ambientes lênticos tropicais, foram avaliadas as condições limnológicas de três lagoas naturais do Rio Grande do Norte (Bonfim, Extremóz e Jiquí). Os resultados apresentados correspondem ao período de dezembro/1996 a dezembro/ As coletas, com frequência mensal, foram realizadas em três pontos de cada lagoa. Ao todo, foram analisados 28 parâmetros, considerando-se aqui apenas quatro ( transparência de Secchi, fósforo total, ortofosfato solúvel, e clorofila a ). O caracterizou a lagoa de Bonfim como oligomesotrófica e as de Extremóz e Jiquí como eutrófica e mesoeutrófica, respectivamente. O M classificou Bonfim como oligotrófica, Extremóz como mesotrófica e Jiquí como oligomesotrófica. Nas três lagoas os valores dos índices apresentaram variações temporais e espaciais, segundo o parâmetro considerado. A clorofila a, influenciou nos parâmetros mais baixos em Bonfim e Jiquí; fósforo total gerou os índices mais altos nas três lagoas. o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 2278

2 Os dois índices apresentam variações em relação ao estado trófico de um mesmo corpo aquático; o pode ser considerado como mais restritivo e conservador, resultando em números mais elevados, enquanto o M absorve valores mais altos dos parâmetros, em particular do fósforo total; a versão modificada do índice mostra-se mais adequada para a determinação do estado trófico de lagos de clima tropical. PALAVRAS-CHAVE: Qualidade da Água, Limnologia,, Lagoas Tropicais, Nordeste do Brasil. INTRODUÇÃO A eutrofização é um dos principais processos que podem comprometer a qualidade das águas dos lagos e reservatórios. Caracteriza-se pela mudança de um meio oligotrófico (elementos minerais em equilíbrio) para eutrófico ou distrófico (acúmulo de minerais). Ocorre pelo enriquecimento do corpo aquático por nutrientes minerais, provocando um crescimento excessivo de plantas aquáticas, planctônicas ou macrófitas, interferindo na qualidade da água (ESTEVES, 1988). Os principais nutrientes responsáveis pela eutrofização são o fósforo, o nitrogênio e a sílica. Porém, diversos fatores exercem influência sobre o fenômeno, como a luz e a temperatura. Nos últimos anos, tem-se observado um agravamento do problema da eutrofização em toda a Terra. Segundo VOLLENWEIDER (1981), 75% dos lagos norte-americanos pesquisados, encontravam-se afetados pelo processo. O lago Kasumigaura, no Japão, já se encontra em avançado estado de enriquecimento nutricional, ocorrendo freqüentes florações de algas, acarretando em mortandade de peixes, pela ausência de oxigênio. Verifica-se a existência de lagos eutrofizados na África, Nova Zelândia, Índia e também na América do Sul, a exemplo do lago Maracaibo, na Venezuela. No Brasil há inúmeros casos de grandes, médias e pequenas lagoas constantemente eutrofizadas e que apresentam periódicas florações, a exemplo da Represa Billings (SP), Lago Paranoá (DF), lagoa de Mundaú (AL) e lagoa Rodrigues de Freitas (RJ). O controle da eutrofização é feito na maioria dos casos, pela redução do aporte de nutrientes, normalmente o fósforo. No sentido de orientar os programas de monitoramento dos corpos aquáticos, tem-se verificado nos últimos anos o desenvolvimento no Brasil de vários estudos que visam quantificar em números o processo da eutrofização, destacando-se os de BRANCO (1984) e ROCHA (19).Dentre os estudos realizados em corpos aquáticos nordestinos, merecem destaque, conforme FERNANDES (1997): WRIGH (1981); MELO e CHACON (1976). CEBALLOS et alli (1998) avaliaram a tipologia de vários açudes da Paraíba, definindo a qualidade sob o ponto de vista físico-químico, sanitário e biológico além de definirem um conjunto simplificado de parâmetros para avaliar o nível trófico de águas superficiais em regiões tropicais semi-áridas. TOLEDO Jr. et alli (1984), desenvolveram modelos simplificados do processo, de eutrofização além de terem analisado as alterações introduzidas nestes modelos, visando adaptá-los às condições climáticas de ambientes tropicais com base em uma pesquisa realizada em cinco reservatórios no Estado de São Paulo, Para tanto, os pesquisadores propuseram uma modificação na formulação matemática de cálculo do, à partir dos resultados obtidos para o reservatório de Barra Bonita- SP, no período de 1978 a 19. o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 2279

3 A classificação do estado trófico de um lago ou reservatório, envolve o estabelecimento de níveis ou limites, baseados no grau ou intensidade do processo da eutrofização e das suas conseqüências. A produtividade de um corpo aquático é definida como sua capacidade de propiciar e sustentar o desenvolvimento das diversas espécies de seres vivos. Para aplicação prática, esta característica do estado trófico precisar ser quantificada através de um conjunto de variáveis que exercem influências no processo de eutrofização. Diversas são as classificações quantitativas do grau de trofia. Alguns autores sugerem a utilização de índices, que reunem num único número a complexidade dos valores dos diversos parâmetros indicadores de quakidade. Entre estes, o de CARLSON (1977), pela sua simplicidade e objetividade, é um dos mais utilizados para a classificação de lagos. O autor definiu um índice do estado trófico, usando uma transformação linear da transparência pelo disco de Secchi, que avalia a concentração de biomassa. Além da transparência, o índice pode ser expresso em função das concentrações de fósforo e clorofila a, medidas em amostras coletadas próximo à superfície da água. Verifica-se que o fósforo total se correlaciona bem com a profundidade de Secchi, quando este é o fator limitante principal. Esta correlação não existe quando a luz ou temperatura limitam a atividade fotossintética. São as seguintes as expressões numéricas para o seu cálculo: lntra ( Tra) = 1 *( 6 ) (1) 65 ln ( PT ) = 1 *[6 PT )] (2) lncl" a" ( Cl" a") = 1* { 6 [2,4,68 * )]} (3) As equações são multiplicadas por 1, de modo a se obter uma faixa de valores de a. A distinção entre o estado oligotrófico e eutrófico é feita por =, o que corresponde a concentrações de 2,6 µg/l de clorofila a e 12 µg/l de fósforo total e transparência 4 m. Verifica-se que o pode ser calculado separadamente para cada uma das variáveis independentemente, ou como a média dos três valores. KRATZER e BREZONIC (1981), utilizando dados de lagos da Flórida, ampliaram o, introduzindo o nitrogênio total, através da seguinte relação: 1,47 ln ( ) ( NT ) = 1* [6 NT )] (4) Apesar de apresentar várias limitações, entre as que se destaca a influência dos sólidos suspensos inorgânicos (fixos) na transparência, este índice é considerado como adequado para o estudo da tipologia de ambientes lacustres (TUNDISI et alli, 1985; CALIJURI, 1988; CEBALLOS, 1995). Outra limitação reside no fato de que o modelo está baseado em dados obtidos em lagoas de clima temperado. As diferenças existentes entre estas regiões e países como o Brasil, de clima predominantemente tropical, podem alterar significativamente as respostas dos organismos aquáticos aos fatores que influem em suas atividades vitais. Esse conjunto de situações resulta na necessidade de se proceder uma verificação da aplicabilidade dos modelos existentes aos lagos e reservatórios brasileiros, para em seguida, a partir de dados obtidos nesses corpos aquáticos, introduzir alterações nos modelos definidos para regiões de clima temperado. o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 22

4 Para expressar o estado trófico de um corpo aquático através de valores limites de alguns parâmetros, correspondentes a cada estado trófico, é fundamental considerar o critério do aporte ou de carga volumétrica de nutrientes. Desta forma, foi proposta uma modificação nas expressões do de Carlson, incluindo-se ainda uma expressão para o ortosfosfato solúvel. As equações obtidas, que exprimem o Índice do Estado Trófico de Carlson modificado ( M ), são (TOLEDO Jr. et alli, 1985):,64 + lntra M ( Tra) = 1*[6 )] (5),32 ln( ) ( ) 1*[6 PT M PT = ] (6) 21,67 ln( ) ( ) 1*[6 OF M OF = ] (7) 2,4,695 ln Cl" a" M ( Cl" a") = 1*[6 ( )] (8) O presente estudo objetiva avaliar o comportamento dos índices do estado trófico proposto por CARLSON (1977) e o modificado, proposto por TOLEDO Jr. (1985), para lagos de clima tropical, assim como, verificar a variação temporal do grau de eutrofização de três lagoas naturais, situadas no estado do Rio Grande do Norte. METODOLOGIA Foram pesquisadas as lagoas de Bonfim, Extremóz e Jiquí localizadas na região Nordeste do Brasil, na zona do Litoral Oriental do Estado Rio Grande do Norte. Estes três corpos aquáticos possuem água acumulada de distintas origens (rios e aquíferos), além de estarem localizados em diferentes bacias hidrográficas, com geografia diversificada e desenvolvimento de distintas atividades antrópicas. Foram definidos três pontos de amostragem em cada lagoa, distribuídos segundo a morfologia desta, tendo como regra geral os locais a jusante da descarga do tributário, a montante de seu afluente e um ponto na parte central do corpo aquático. As amostras foram coletadas nos primeiros cm de profundidade, no horário compreendido entre as 9: e 11: h. Os procedimentos de coleta, preservação e armazenamento e análise das amostras foram realizados conforme orientação da APHA (1995), RODIER (1981) e JONES (1979). O período total de amostragem compreendeu os meses de dezembro de 1996 a dezembro de 1997, com frequência de coletas mensal. RESULTADOS As figuras 1a, 1b e 1c e as tabelas 1, 2 e 3 mostram as variações dos índices e M e dos parâmetros medidos, ocorridas durante o período de amostragem. Observa-se que ambos os índices indicaram níveis tróficos decrescentes, ao longo do período estudado, classificando a lagoa de Extremóz como eutrófica () e mesotrófica ( M ), enquanto que a lagoa de Jiquí o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 2281

5 apresenta-se como mesoeutrófica () e oligomesotrófica ( M ). A lagoa de Bonfim foi avaliada como oligomesotrófica pelo e como oligotrófica pelo M. Dependendo do parâmetro considerado, as lagoas apresentaram significativas variações na classificação limnológica: Bonfim foi a que teve a maior amplitude, variando de eutrófica até oligotrófica, em relação ao fósforo total e ao ortofosfato solúvel ( e M ), e segundo a transparência e a clorofila a. Extremóz variou de hipereutrófica (fósforo total e clorofila a ) a eutrófica (transparência), de acordo com o. O M classificou-a como oligomesotrófica conforme o ortofosfato solúvel. Segundo o, Jiquí é classificada como mesoeutrófica em relação ao fósforo total e transparência e mesotrófica segundo a concentração de clorofila a. Aplicando-se o M, pode-se defini-la como oligomesotrófica (fósforo total, ortofosfato e transparência) e como mesotrófica (clorofila a ). Para ambos os índices, as formas de fósforo (total e ortofosfato solúvel) foram as que mais influenciaram o aumento dos níveis de trofia, enquanto que as outras duas variáveis (clorofila a e transparência) mostram uma tendência de diminuição do grau de eutrofização dos corpos aquáticos pesquisados. Considerando o metabolismo dos ecossistemas aquáticos, podemos afirmar que o fósforo total e o ortofosfato constituem fatores diretamente responsáveis pela modificação dos teores de clorofila a e transparência (transparência biogênica). Neste sentido, os dois primeiros constituem as causas e os dois outros, seus efeitos. Apesar das diferentes tipologias, observa-se que as três lagoas podem ser comparadas facilmente através dos dois índices. Verifica-se uma tendência de classificação em níveis mais baixos do M. CONCLUSÕES Pelos resultados apresentados pode-se concluir que: 1) os dois índices apresentam variações em relação à avaliação do estado trófico de um mesmo corpo aquático; 2) pode ser considerado como mais restritivo e conservador, resultando em números mais elevados, enquanto o M absorve valores mais elevados dos parâmetros, em particular do fósforo total; 3) em relação às lagoas de Bonfim e Extremóz, o conhecimento das condições de ocupação de suas bacias de drenagem e da qualidade da água indica que dificilmente as mesmas poderiam ser consideradas como lagos eutróficos; 4) a versão modificada do índice mostra-se mais adequada para a determinação do estado trófico destes lagos de clima tropical; 5) pelo fato de ter resultado da extrapolação de dados de um único corpo aquático (Barra Bonita- SP), o M deve ser objeto de estudos complementares; 6) a utilização de um índice, ao invés de um parâmetro isoladamente, permite a obtenção de resultados mais confiáveis e de mais fácil interpretação uma vez que é englobada num único conjunto a variabilidade dos diversos fatores e parâmetros determinantes da qualidade da água. o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 2282

6 1 V - 39 (Cl a ) HIPER ULTRA Figura 1: Variação temporal dos índices do Estado Trófico de Carlson () e Modificado ( M ). Período de a. M 1 a) Lagoa de Bonfim - RN M M(Cl a ) M M(OF) M 1 (Cl a ) HIPER ULTRA M 1 M M(Cl a ) M M(OF) M b) Lagoa de Extremóz - RN 1 (Cl a ) HIPER ULTRA M 1 M M(Cl a ) M M(OF) M c) Lagoa de Jiqui - RN o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 2283

7 Tabela 1: Valores médios de parâmetros limnológicos e Índices do Estado Trófico da lagoa de Bonfim- RN. Mês Tra (m) Parâmetros Índice do Estado Trófico Índice do Estado Trófico Modificado Cl"a" PT OF M 7,1 2,2 65,3 29, 31,7 38,3 64,4 44,8 22,5 38,5 57, 64,2 45,5 6,7 1,9 43,3 43,3 32,6 36,9 58,5 42,6 23,3 37, 51,1, 45,4 7,3 1,6 149, 13, 31,3 35,2 76,3 47,6 22,1 35,3 68,9 52,6 44,7 6,9,8 26, 13,7 32,1 28,4 51,2 37,2 22,9 28,3 43,7 53,4 37,1 7,3 4,1 22,3 12,7 31,3 44,4 48,9 41,6 22,1 44,7 41,5 52,3,2 7,2 4, 27,3 12,3 31,5 44,2 51,9 42,5 22,3 44,5 44,4 51,8,8 8,3 3,6 37,3 18,7 29,5 43,1 56,4 43,,2 43,4 48,9 57,9 42,6 7,8 2,9 27,3 14,3,4 41, 51,9 41,1 21,1 41,2 44,4 54,,2 7,3 1,1 17,7 2,7 31,3 31,5 45,6 36,1 22,1 31,5 38,2,,4 8,2 2,2 28,3 2,7 29,6 38,3 52,4,1,4 38,5 45,, 33,4 6,3 2,2 23,3 2, 33,4 38,3 49,6,4 24,2 38,5 42,1 25,6 32,6 5,5 2,8 12,3 3, 35,4,7,4 38,8 26,2,9 32,9 31,5 32,9 6, 1,3,3 3,7 34,2 33,1 53,4,2 24,9 33,2 45,9 34,5 34,6 M M (OF) Tabela 2: Valores médios de parâmetros limnológicos e Índices do Estado Trófico da lagoa de Extremóz- RN. Mês Tra (m) Parâmetros Índice do Estado Trófico Índice do Estado Trófico Modificado Cl"a" PT OF M M 1,2 21,7 121,7 121,7 57,4,8 73,4 63,9 48,1 61,4 66, 84,9 65,1 1, 14,9 316,3 11,, 57,1 87,2 68,1,8 57,7 79,8 83,4 67,9 1,1 6, 289,, 58,6 48,1 85,9 64,2 49,4 48,5 78,5, 44,1 1,1,6 34,3 1,3 58,6 66,9 55,2,2 49,4 67,7 47,7 49,3 53,5 1,2,9 96,3 14,7 57,4 67,, 64,8 48,1 67,8 62,6 54,4 58,2 1,3 33,6 63,7 12,7 56,2 65, 64,1 61,8 47, 65,8 56,7 52,3 55,4 1,6 24,1 43, 3,7 53,2 61,8 58,4 57,8 44, 62,5 51, 34,5 48, 1,5 27,7 32,7 2,7 54,2 63,2 54,5 57,3 44,9 63,9 47,, 46,4 1,6 31,5 33, 5, 53,2 64,4 54,6 57,4 44, 65,2 47,2 38,8 48,8 1,3 28,1 26, 3, 56,2 63,3 51,2 56,9 47, 64, 43,7 31,5 46,5 1,3,8 36,3 3, 56,2 64,2 56, 58,8 47, 64,9 48,5 31,5 48, 1,3 39,2 12,7 2,7 56,2 66,6,8 54,5 47, 67,4 33,4, 44,4 1,3,8 23,7 4, 56,2,3 49,8 55,5 47, 61, 42,4 35,6 46,5 M M (OF) Tabela 3: Valores médios de parâmetros limnológicos e Índices do Estado Trófico da lagoa de Jiquí- RN. Mês Parâmetros Índice do Estado Trófico Índice do Estado Trófico Modificado Tra (m) Cl"a" PT OF M M M M (OF) M 2,2 16,1 197,7 16,7 48,6 57,8,4 62,3 39,4 58,4 73, 56,2 56,8 1,5 2,1 1,7 142,3 54,2 37,8 76,5 56,2 44,9 38, 69,1 87,2 59,8 1, 3,5,3 64,, 42,9,6 61,2,8 43,1 73,2 75,6,7 1,2 3,8 35, 14,7 57,4 43,7 55,4 52,2 48,1 44, 48, 54,4 48,6 1, 7,2 25,7 13,3, 49,9 51, 53,6,8,4 43,6 53, 49,4 1,2 12,3,7 14, 57,4 55,2 53,6 55,4 48,1 55,7 46,1 53,7,9 2,1 8,7 12,7 3,3 49,3 51,8,8 47,3,1 52,3 33,4 32,8 39,6 2,5 6, 33,7 4, 46,8 48,1 54,9 49,9 37,5 48,5 47,5 35,6 42,3 2,1 6,5 18,7 3,7 49,3 48,9 46,4 48,2,1 49,3 39, 34,5,7 1,7 5,8 22,7 3,3 52,3 47,8 49,2 49,8 43,1 48,2 41,8 32,8 41,5 1,5 8,5 11,7 4,3 54,2 51,6 39,6 48,4 44,9 52, 32,2 36,7 41,5 2,2 8,6 32,7 3,7 48,6 51,7 54,5 51,6 39,4 52,1 47, 34,5 43,3 1,7 5, 16,3 5, 52,3 46,4 44,4 47,7 43,1 46,7 37, 38,8 41,4 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 2284

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