PECULIARIDADES DO PROCESSO DE EUTROFIZAÇÃO DOS AÇUDES DA REGIÃO SEMI-ÁRIDA

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1 PECULIARIDADES DO PROCESSO DE EUTROFIZAÇÃO DOS AÇUDES DA REGIÃO SEMI-ÁRIDA Iouri Sergeevitch Datsenko (1) Pesquisador-visitante, PhD. em Hidrologia e Recursos Hídricos - Depto. de Engenharia Hidráulica e Ambiental - UFC. SandraTédde Santaella Prof a. Adjunta Depto. de Engenharia Hidráulica e Ambiental - UFC. José Carlos de Araújo Prof. Adjunto Depto. de Engenharia Hidráulica e Ambiental - UFC. Endereço (1) : Rua Carlos Vasconcelos, 13-4B - Aldeota - Fortaleza - CE - CEP: Brasil - Tel: (8) Fax: (8) iouri@deha.ufc.br RESUMO O principal objetivo deste trabalho é avaliar o comportamento do oxigênio dissolvido em 4 reservatórios da bacia do rio Curu (Ceará) através de sondagens realizadas em toda profundidade dos açudes no período da seca. As observações feitas nos açudes mostram que, nos açudes da região Semi-Árida, deve ser corrigido o critério da eutrofização de que diz respeito ao oxigênio dissolvido. Os açudes estudados destacam-se em relação ao comportamento do oxigênio dissolvido pelos seguintes traços: primeiro, os açudes do Semi-Árido não apresentam a divisão das camadas na direção vertical pela densidade da água, pois não têm epilímnio e hipolímnio bem definidos. Isto confirma-se pelas medições da temperatura da água nos açudes apresentados neste trabalho. Segundo, devido à alta temperatura da água, tanto a produção primária como a decomposição da matéria orgânica ocorrem com alta intensidade. Por isso, a existência de zona desoxigenada nas camadas profundas é um fenômeno comum em todas as estações do ano. As altas temperaturas da água aceleram os processos bioquímicos e termoclinas temporárias observadas podem causar as mudanças rápidas dos parâmetros, vinculados com estes processos. A análise dos dados mostra a possibilidade de avaliar o processo da eutrofização dos açudes pela distribuição vertical do oxigênio dissolvido. Os açudes estudados, pertencendo à mesma bacia, têm o estado trófico definitivamente diferente. PALAVRAS-CHAVE: Eutrofização, Oxigênio Dissolvido, Semi-Árido. INTRODUÇÃO O processo de eutrofização dos reservatórios, caracterizado pelo crescimento exagerado de organismos aquáticos autotróficos devido ao enriquecimento das águas por nutrientes, tornou-se um dos problemas mais graves de qualidade da água. O perigo deste fenômeno deve-se ao fato de a eutrofização vir acompanhada pela transformação profunda do ecossistema aquático do reservatório, provocando conseqüências negativas no que diz respeito à qualidade da água para abastecimento urbano e irrigação. 2 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 222

2 Os açudes do Semi-Árido Brasileiro, cujo número está aumentando permanentemente, são limnologicamente vulneráveis à eutrofização, sendo a temperatura da água alta e apresentando grandes variações do nível por causa da seca. Há, no entanto, poucos estudos dedicados a este fenômeno no Semi-Árido, mesmo que os sintomas da eutrofização já se façam sentir nos principais açudes da região, utilizados principalmente para abastecimento urbano e irrigação. Para o estudo do processo de eutrofização é da maior importância a avaliação oportuna e diagnóstico do estado trófico dos reservatórios através do monitoramento dos parâmetros químicos e biológicos. A partir dos anos sessenta os limnólogos, ao estudar essa questão nos lagos, principalmente da zona temperada, sugeriram critérios indicadores de eutrofização (Carson, 1977, Walker, 1979). São critérios genéricos que precisam ser analisados à vista das condições concretas de cada reservatório sob estudo como indicadores de qualidade da água: concentração de clorofila a (ou biomassa de fitoplâncton), concentração de nutrientes (principalmente do fósforo), profundidade do disco Secchi, diminuição gradativa da concentração de oxigênio dissolvido no hipolímnio. Entre estes parâmetros só oxigênio dissolvido (através de sonda da qualidade da água) e a profundidade do disco Secchi podem ser medidos diretamente no açude (in situ) fornecendo a informação imediata. O objetivo principal deste trabalho é, através de estudo do comportamento do oxigênio dissolvido, ph e profundidade do disco Secchi, que integralmente refletem a eutrofização, nos açudes do Estado do Ceará, analisar as peculiaridades deste fenômeno na região semiárida no período de seca. MATERIAIS E MÉTODOS O material para a análise do comportamento dos parâmetros da qualidade da água foi obtido pelas medições realizadas por intermédio de uma sonda de qualidade da água nos vários pontos dos açudes da bacia do rio Curu (Ceará). As sondagens foram realizadas nos açudes Pentecoste (volume máximo de acumulação V = 396 hm 3 ), General Sampaio (V = 322 hm 3 ), Caxitoré (V = 22 hm 3 ) e Jereissate (V = 8 hm 3 ). Os açudes têm grande importância para o abastecimento da região, principalmente os dois primeiros (Araújo, 199). Foram realizadas coletas na estação de seca (junho - novembro de 1998) com medidas a cada metro em todos os pontos. Mediram-se temperatura da água, condutividade elétrica, oxigênio dissolvido, ph, turbidez e profundidade do disco Secchi (SD). Os pontos das sondagens foram escolhidos conforme os principais traços da batimetria dos açudes a fim de caracterizar as variações dos parâmetros no espaço. O grau de saturação do oxigênio dissolvido foi determinado pelas tabelas de saturação. O açude General Sampaio foi objeto de monitoramento mais detalhado. Este açude apresenta topografia mais complexa e fica na região das montanhas, pois está relativamente protegido de ação do vento. 2 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 2221

3 RESULTADOS DO MONITORAMENTO Devido às condições climáticas da região com altos valores de temperatura (na faixa de 26,8 31, C) e pequenas variações da temperatura do ar durante o ano, a temperatura da água nos açudes estudados varia pouco na direção vertical do corpo da água. Não havia possibilidade de destacar as camadas estáveis de epilímnio e hipolímnio bem definidos como se faz nos açudes da zona temperada. O gradiente vertical da temperatura não ultrapassou do valor 1 C por metro, com exceção de um ponto no açude General Sampaio bem protegido da ação do vento, onde foi observado o gradiente 1, C por metro. Porém, a distribuição vertical da temperatura sensivelmente reflete as condições da mistura da água por efeito do vento e nas partes dos açudes protegidas do vento por relevo e configuração das margens, surgiram pequenos termoclinas, que temporalmente separaram as camadas da água. A Figura 1 mostra a comparação de distribuição da temperatura em alguns pontos dos açudes estudados. No primeiro açude aberto a ação do vento por causa de relevo plano na bacia os perfis da temperatura estão quase uniformes. Os mesmos perfis no açude General Sampaio revelam as nítidas diferenças da temperatura, que variam de ponto a ponto. Figura 1: Perfis verticais de temperatura da água nos açudes General Sampaio, Pentecoste, Jereissate e Caxitoré. Temperatura (o C) Profundidade (m) 27, 27, 28, 28, 29,, 2, 4, 6, 8, 1, 12, 14, 16, Pentecoste Gal. Sampaio Jereissate Caxotoré Os valores de oxigênio dissolvido variam bastante tanto na direção vertical como de um açude para outro e nos diversos pontos de um único açude. Em todas as coletas no açude General Sampaio observou-se supersaturação do oxigênio dissolvido nas camadas superiores. Nos açudes Pentecoste e Caxitoré o conteúdo do oxigênio esteve próximo à saturação, fenômeno este comum a todos os grandes açudes com subsaturação do oxigênio nas camadas profundas. Entretanto, no açude Pentecoste a zona desoxigenada em todas as medições encontra-se próxima ao fundo enquanto que no açude General Sampaio a dimensão desta zona varia tanto no espaço quanto no tempo. A maior queda de oxigênio dissolvido com profundidade foi observada no açude Jeressate. Na Figura 2 apresentam-se exemplos típicos dos perfis do oxigênio dissolvido nos açudes, revelando a variação da distribuição vertical deste parâmetro. No açudes Jeressate e em um ponto do açude General Sampaio foi inesperadamente observada a subsaturação de OD mesmo na superfície, acompanhada por valores extremos de turbidez. 2 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 2222

4 Figura 2: Perfis verticais de OD nos açudes General Sampaio, Pentecoste, Jereissate e Caxitoré. Oxigênio dissolvido (mg/l), 2, 4, 6, 8, 1,, Profundidade (m) 2, 4, 6, 8, 1, 12, 14, 16, Pentecoste Gal. Sampaio Jereissate Caxotoré O ph acompanha as variações de oxigênio dissolvido estando relacionado ao processo de fotossíntese. A Figura 3 apresenta a correlação entre este parâmetros para alguns pontos das medições. Figura 3: Correlações entre ph e Oxigênio dissolvido nos açudes. ph Aç. General Sampaio. Ponto 1 1 R 2 =, OD, mg/l ph Aç. General Sampaio. Ponto R 2 =,9463 7, - 8 8, 9 OD, mg/l ph Aç. Pereira de Miranda. Ponto R 2 =, , 9 9, 1 OD, mg/l Os valores de SD em todas as medições confirmaram as condições da produção primária nos açudes. Açude General Sampaio revelou o intenso processo de fotossíntese em comparação com açudes Pentecoste e Caxitoré. Porém, o açude Jeressate tinha o menor valor de SD que não coincidiu com saturação do oxigênio e com valores de ph. Os valores de SD no tempo variaram no Pentecoste em outubro-novembro na faixa de 1, - 2,2 m e no General Sampaio de,2 até 1,2 m. Notou-se a correlação entre SD e valores de turbidez em NTU fornecidos pela Sonda usada nas medições. (Figura 4). 2 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 2223

5 Figura 4: Relação entre turbidez e SD para açudes estudados. 2, 2 SD, m 1, 1 R 2 =,837, T u rb id ez, N T U DISCUSSÃO E CONCLUSÕES A ausência de fortes e permanentes gradientes verticais de temperatura da água é uma das mais importantes particularidades dos reservatórios da região semi-árida. Por causa da pequena variação das temperaturas sazonais do ar, os lagos e açudes desta região são multimícticos, ou seja, as termoclinas são temporárias, mesmo que a densidade da água na faixa alta das temperaturas varie mais rápidamente. Por outro lado as altas temperaturas da água aceleram os processos bioquímicos e termoclinas temporárias observadas podem causar as mudanças rápidas dos parâmetros, vinculados com estes processos. Em primeiro lugar isto refere-se ao oxigênio dissolvido, cujas variações na direção vertical nos açudes estudados não foram regulares. A ligação entre variações verticais do oxigênio e temperatura da água está sendo confirmada pela correlação entre gradientes da temperatura e oxigênio dissolvido (Figura ). Figura : Relação entre gradientes verticais de temperatura e de Oxigênio dissolvido. do/dz, mg/l/m R 2 =,7946, 1 1, 2 dt/dz, grauc/m O consumo do oxigênio na superfície do sedimento no fundo ocorre tão intensamente que mal surgem uma pequena e temporária termoclina, o conteúdo do oxigênio nas camadas inferiores cai bruscamente até zero. Como conseqüência, nos açudes da região a presença das zonas desoxigenadas é um fenômeno comum, entretanto a variação destes zonas no espaço e no tempo está submetida à mistura vertical do corpo da água. Duas causas provocam esta mistura: convecção térmica vertical e ação do vento. A primeira ocorre 2 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 2224

6 regularmente e não tem grande importância neste sentido, a segunda é o que cria a distribuição espacial do oxigênio no reservatório. No que se refere ao oxigênio dissolvido, o critério de estado trófico recomendado para os lagos e amplamente usado nos estudos da eutrofização dos reservatórios da zona temperada refere-se ao esgotamento do oxigênio no hipolímnio (Charlton, 198). Nossas observações mostram que nos açudes da zona semi-árida este critério deve ser corrigido. Este critério poderia ser a supersaturação do oxigênio na superfície do reservatório, como já foi proposto para os açudes tropicais. Porém, a supersaturação do oxigênio reflete o processo do fotossíntese indireto e não pode servir como bom indicador da produção primária. Isso confirma-se pelas relações entre oxigênio e ph. Como mostra a Figura 3, estas relações são fortes só dentro de uma determinada medida, ou seja a mesma supersaturação pode ser acompanhada por várias faixas dos valores de ph, indicando várias etapas do processo de fotossíntese. Além disso as condições do processo da produção primária variam até durante um dia, pois a medida momentânea não pode apresentar a situação estável do estado do ecossistema do reservatório. Não adianta também ignorar a capacidade de consumo de oxigênio nas camadas profundas. Esta depende de conteúdo da matéria orgânica no reservatório, ou seja do estado trófico. Tomando em vista as grandes variações do oxigênio dissolvido no espaço e tempo, reveladas nos açudes do semiárido, temos que concluir que, para usar o OD como indicador do estado trófico é necessário monitorar os açudes durante pelo menos um ano completo. Neste caso como critério do estado trófico pode ser considerada a diferença entre concentração média do OD nas camadas em cima da zona fótica e a mesma abaixo desta zona. A profundidade da zona fótica pode ser avaliada de modo simples como o dobro da profundidade do SD. Alta velocidade dos processos bioquímicos provoca mais um fenômeno que não se destaca nos reservatórios temperados. Devido à presença do grande conteúdo da matéria orgânica como conseqüência da produção primária rápido consumo do oxigênio, provavelmente, não se compensa com aeração na superfície do reservatório. Por isso, em determinados momentos com fotossíntese deprimida pode aparecer o déficit do OD na superfície do açude, como foi revelado pelas medições. É óbvio que este fenômeno pode ser comum nos açudes com eutrofização avançada onde a matéria orgânica suspensa predomina no corpo d água. Mesmo para curto período de monitoramento, é possível avaliar as variações dos parâmetros no tempo. Estas variações refletem as mudanças dos processos da produção primária. Em setembro e outubro o açude General Sampaio foi caracterizado pelo crescimento das algas, gerando a supersaturação do oxigênio na superfície e baixos valores do SD. Em novembro a profundidade do SD aumentou nos pontos perto da barragem até 1,2m. No mesmo tempo na parte superior do açude SD observado caiu até,2 m. Porém a causa principal desta queda foi a suspensão dos sólidos do fundo devido a ação do vento. Nesta época o açude estava muito baixo, tendo a suspensão dos sólidos na parte rasa sido facilitada. Os açudes Pentecoste e Caxitoré caracterizaram-se pelos altos valores de SD e saturação do OD pouco acima de 1%, mostrando nível de eutrofização mais baixo que o do açude General Sampaio. Então, observações feitas nos açudes do Ceará, que podem ser considerados como açudes típicos da região semi-árida, permitiram destacar algumas particularidades dos processos vinculados a eutrofização descritos acima. Em futuras pesquisas estas particularidades têm que ser confirmadas pelas observações dos parâmetros diretos do estado trófico, tais como o conteúdo do clorofila-a, o comportamento do fósforo e nitrogênio e valores de produção primária e decomposição da matéria orgânica. 2 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 222

7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. ARAÚJO, J. A. A., coord. Barragens do Nordeste do Brasil, DNOCS, Fortaleza, CHARLTON, M.N. Hypolimnion Oxygen Consumption in Lakes: Discussion of Productivity and Morphometry Effects. Canadian Journal Fish. Aquat. Sci., v.37, p , CARLSON, R.E. A Trophic State Index for Lakes. Limnology and Oceanography, v.22, n.2, p , WALKER JR., W.W. Use of Hypolimnetic Oxygen Depletion Rate as a Trophic State Index for Lakes. Water Resources Research, v.1, n.6, p , december, o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 2226