DO ARELHO. Março a Agosto de 2007 VERSÃO FINAL. Coordenação: Ramiro Neves, Carlos Vale, Madalena Santos, Patrícia Pereira e Hilda de Pablo.

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1 R E L A T Ó R I O I P I M A R I N T E R C A L A R CARACTERIZAÇÃO CTERIZAÇÃO DA LAGOA DE ÓBIDOS, SEUS AFLUENTES E DO EMISSÁRIO SUBMARINO DA FOZ DO ARELHO Março a Agosto de 2007 VERSÃO FINAL Coordenação: Ramiro Neves, Carlos Vale, Madalena Santos, Patrícia Pereira e Hilda de Pablo. Equipa IPIMAR: Ana Paula Oliveira, Isabelina Santos, Marta Martins, Rute Cesário, Vanda Franco Equipa IST: Ana Rosa Trancoso, David Brito, Guillaume Riflet, Joana Beja, Luís Fernandes, Pedro Pina, Rodrigo Fernandes, Susana Nunes. Setembro de 2007 IPIMAR Avenida de Brasília LISBOA PORTUGAL IST Avenida Rovisco Pais LISBOA - PORTUGAL Tel. (+351) Fax: (+351) ipimar@ipimar.pt Tel. (+351) Fax: (+351)

2 Título Ficha de Documentação Title Caracterização da Lagoa de Óbidos e seus afluentes e do emissário submarino da Foz do Arelho: Relatório Intercalar Março a Agosto de 2007 Characterization of Óbidos lagoon and their river discharges as also Foz do Arelho submarine outfall: Semester Report of March to August Palavras Chave Monitorização, Bactérias coliformes termotolerantes, qualidade da água, modelação operacional Resumo Este relatório tem como objectivo caracterizar a Lagoa de Óbidos, seus afluentes e emissário submarino da Foz do Arelho nas campanhas realizadas até à data. A zona balnear da Foz do Arelho também foi analisada. De um modo geral os dados obtidos nos rios afluentes apontam para valores elevados de amónia e fosfato no Rio da Cal em todas as campanhas. Em relação à Lagoa, foram registadas baixas concentrações de nutrientes em Julho, sendo característico deste período do ano devido à elevada produtividade. Na zona costeira os valores de nutrientes e Clorofila-a foram baixos, e os valores de contaminação microbiológica foram vestigiais, não evidenciando a presença da descarga do emissário. Na campanha de Julho de 2007, foi detectado um bloom fitoplânctónico, mais ou menos a meio da coluna de água. Os valores de contaminação microbiológica obtidos na Lagoa, emissário submarino e zona balnear da Foz do Arelho, respeitaram a legislação aplicada ao uso de águas balneares. Entidade responsável pelo projecto Keywords Instituto Superior Técnico - MARETEC Secção de Ambiente e Energia - Departamento de Engenharia Mecânica Av. Rovisco Pais Lisboa Tel: Fax: madalena.maretec@ist.utl.pt Monitoring, Fecal Coliform, water quality, operacional modelling Abstract This report characterizes the Óbidos Lagoon, its tributaries and Foz do Arelho submarine outfall, in the campaigns until now. As also Foz do Arelho beach, is analysed. In a general way the data gotten in affluent rivers, indicate high values of ammonia and phosphate in Cal River, in all data campaigns. At Óbidos Lagoon, have been register low concentrations of nutrients on July, being characteristic of this period of the year due to raised productivity. At the coastal zone the values of nutrients and Clorofila-a have been low. The values of microbiological contamination have been lowest, not evidencing the presence of the discharge of the outfall. In July field campaign, was detected a phytoplanktonic bloom, at median depth. The values of microbiological contamination, obtained in Obidos, submarine outfall and Foz do Areho beach field campaigns, were below admitted maximum values, according to bathing waters directive. Entidade para quem foi produzido o documento Águas do Oeste, SA. Convento de S. Miguel das Gaeiras, Gaeiras Tel: Fax: s.carvalho@aguasdooeste.com Data de produção Nº de pág. Projecto Setembro Monitorização da zona de descarga do emissário submarino da Foz do Arelho e da Lagoa de Óbidos

3 Índice SUMÁRIO EXECUTIVO INTRODUÇÃO ESTRATÉGIA DE AMOSTRAGEM Pontos e condições de amostragem Condições ambientais Execução da amostragem AFUENTES À LAGOA DE ÓBIDOS Monitorização Amostragem clássica Análise de acordo com a legislação Estudo da dinâmica de nutrientes Aplicação das Guidelines da OSPAR Fontes Pontuais Fontes Difusas Retenção Carga no Rio LAGOA DE ÓBIDOS Monitorização Amostragem clássica Amostragem com sensores Modelação da hidrodinâmica da Lagoa Níveis de maré Campos de velocidades Velocidades residuais ZONA COSTEIRA Monitorização Perfis verticais de correntes: ADCP Parâmetros físico-químicos Nutrientes e Clorofila-a Carbono e azoto na matéria particulada em suspensão Microbiologia Detecção Remota Modelação da zona costeira Previsões do escoamento e diluição para o dia das campanhas Modelo operacional para a zona de descarga Modelo de ondas na zona do emissário ZONA BALNEAR DA FOZ DO ARELHO Monitorização GESTÃO E DADOS Página web Base de dados da monitorização clássica Base de dados da monitorização com sensores Metabase de dados...69

4 7.4.1 Descrição da estrutura de um DATASET Descrição da estrutura de um DATASET CONSIDERAÇÕES FINAIS/SUGESTÕES Monitorização dos Rios Afluentes Monitorização na Lagoa Monitorização na zona costeira REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS...76

5 Índice de Tabelas Tabela 1. Coordenadas militares portuguesas e geográficas das estações de amostragem na Lagoa de Óbidos (AO#2-AO#5), na zona do emissário da Foz do Arelho (EMAO#1 EMAO#5) e nos principais afluentes Tabela 2. Coordenadas militares portuguesas e geográficas das estações de amostragem na zona balnear da Foz do Arelho (FA#1-FA#5)... 2 Tabela 3. Classes de Classificação da Qualidade da Água... 8 Tabela 4. Tabela de classificação por parâmetro... 9 Tabela 5. Classificação da Qualidade da Água no Rio da Cal ao longo de todas as campanhas realizadas até à data de acordo com a classificação do INAG...10 Tabela 6. Classificação da Qualidade da Água no Rio Arnóia/real ao longo de todas as campanhas realizadas até à data de acordo com a classificação do INAG...10 Tabela 7. Classificação da Qualidade da Água na vala de drenagem do Bom Sucesso ao longo de todas as campanhas realizadas até à data de acordo com a classificação do INAG...10 Tabela 8. Equivalentes Populacionais das ETAR que descarregam na bacia do Rio Arnóia e Real (Fonte: Águas do Oeste excepto as três últimas ETAR com dados do INSAAR) Tabela 9. Gamas de remoção de nutrientes adaptadas de Metcalf and Eddy (1991) de acordo com o tipo de tratamento...18 Tabela 10. Estimativa da carga anual das fontes pontuais de azoto e fósforo na bacia do Rio Arnóia e Real ETAR...18 Tabela 11. Carga de nutrientes à saída das ETAR com base nos dados de monitorização das Águas do Oeste...19 Tabela 12. Estimativa da carga anual das fontes pontuais de azoto e fósforo na bacia do Rio Arnóia e Real -Suiniculturas...20 Tabela 13. Distribuição do coberto de solo por área na bacia do Rio Arnóia e Real segundo a classificação do SWAT...23 Tabela 14. Áreas das texturas de solo na bacia do Rio Arnóia e Real a partir da carta de solos do European Soil Bureau Tabela 15. Distribuição das principais espécies animais, bem como o seu peso em termos de nutrientes na bacia do Rio Arnóia e Real de acordo com o RGA de

6 Índice de Figuras Figura 1. Localização das estações de amostragem na zona do emissário da Foz do Arelho, Lagoa de Óbidos e seus afluentes... 3 Figura 2. Localização das estações de amostragem na zona balnear da Foz do Arelho: Foz do Arelho- Mar, Foz do Arelho-Lagoa e Foz do Arelho-Bom Sucesso... 3 Figura 3. Valores de caudal nos rios e valas de drenagem afluentes à Lagoa de Óbidos (ano 2007)... 5 Figura 4. Valores de salinidade, ph, saturação de OD e turbidez nos rios e valas de drenagem afluentes à Lagoa de Óbidos Figura 5. Concentrações de nutrientes (amónia, nitrato e fosfato) nos rios e valas de drenagem afluentes à Lagoa de Óbidos... 8 Figura 6. Localização da bacia do Rio Arnóia e Real e das estações de qualidade e de caudal nos rios afluentes à Lagoa de Óbidos Figura 7. ETAR na bacia do Rio Arnóia e Rio Real e respectivos Equivalentes Populacionais (e.p.) (Adaptado de Águas do Oeste e INSAAR)...15 Figura 8. Definição das Unidades de Resposta Hidrológica do modelo SWAT para a bacia do Rio Arnóia e do Rio Real...21 Figura 9. Uso de solo na bacia do Rio Arnóia e Real segundo a classificação do SWAT (tendo como base a carta CORINE 2000) Figura 10. Texturas de solo na bacia do Rio Arnóia e Real obtidas a partir da carta de solos do European Soil Bureau...23 Figura 11. Estrutura de monitorização da bacia do Rio Arnóia e Real rede de qualidade de água superficial (laranja) e rede hidrométrica (verde) (Fonte: INAG)...27 Figura 12. Concentrações de azoto total nas três estações de monitorização de qualidade da água superficial na bacia do Rio Arnóia e Real e na estação do Rio da Cal (Fonte: INAG) Figura 13. Concentrações de amónia (em mgn/l) nas três estações de monitorização de qualidade da água superficial na bacia do Rio Arnóia e Real e na estação do Rio da Cal (Fonte: INAG)...28 Figura 14. Concentrações de fósforo total nas três estações de monitorização de qualidade da água superficial na bacia do Rio Arnóia e Real e na estação do Rio da Cal (Fonte: INAG) Figura 15. Variações das concentrações de nutrientes (amónia, azoto orgânico e fósforo total) e pigmentos (feopigmentos) nas campanhas de Abril (verde) e Julho (laranja) de Figura 16. Variações das concentrações de carbono total e axoto total na matéria particulada em suspensão nas campanhas de Abril (verde) e Julho (laranja) de Figura 17. Concentrações de Alumínio (%), Manganês e Níquel (µg/g) na matéria particulada em suspensão nas campanhas de Abril (verde) e Julho (laranja) de Figura 18. Concentrações de Bactérias Coliformes e Bactérias Coliformes Termotolerantes nas campanhas de Abril (laranja) e Julho (verde) de Figura 19. Distribuições espaciais de temperatura e salinidade pelos sensores a 18 de Abril de 2007 (percurso efectuado durante a baixa-mar). Na mesma figura são ainda representadas as estações de monitorização e o respectivo valor medido localmente Figura 20. Distribuição espacial de oxigénio dissolvido fornecida pelos sensores a 18 de Abril de 2007 (percurso efectuado durante a baixa-mar). Na mesma figura são ainda representadas as estações de monitorização e o respectivo valor Figura 21. Dados batimétricos utilizados para efectuar a batimetria referente a Figura 22. Variação dos níveis na Lagoa de Óbidos, numa situação com o forçamento isolado da maré (MOHID) e forçamento conjunto de ondas e maré (MOHID acoplado ao STWAVE)...39 Figura 23. Campo de velocidades na Lagoa de Óbidos em marés-vivas no fim da vazante, resultante do forçamento da maré...40 Figura 24. Campo de velocidades na Lagoa de Óbidos em marés-vivas no fim da enchente, resultante do forçamento da maré...41 Figura 25. Campo de velocidades na Lagoa de Óbidos em marés-vivas no fim da vazante, resultante do forçamento conjunto da maré e das ondas...41 Figura 26. Campo de velocidades na Lagoa de Óbidos em marés-vivas no fim da enchente, resultante do forçamento conjunto da maré e das ondas...42 Figura 27. Velocidade residual na Lagoa de Óbidos ao fim de 30 dias de simulação, numa situação onde se considera o forçamento da maré Figura 28. Velocidade residual na Lagoa de Óbidos ao fim de 30 dias de simulação, numa situação onde se considera o forçamento de ondas e maré....43

7 Figura 29. Direcção e intensidade da corrente perto do ponto de descarga, à superfície, meio e fundo medida pelo ADCP no dia da campanha ( )...45 Figura 30. Perfis verticais de temperatura entre estações: 17 de Julho de Figura 31. Perfis verticais de salinidade entre estações: 17 de Julho de Figura 32. Concentrações de nitrato e amónia na coluna de água do emissário da Foz do Arelho nas campanhas de Março (verde) e Julho (laranja) de Figura 33. Concentrações de Clorofila-a e Feopigmentosna na coluna de água do emissário da Foz do Arelho nas campanhas de Março (verde) e Julho (laranja) de Figura 34. Perfis verticais de Clorofila-a entre estações: 17 de Julho de Figura 35. Concentrações de Carbono e azoto orgânicos na coluna de água do emissário da Foz do Arelho nas campanhas de Março (verde) e Julho (laranja) de Figura 36. Concentrações de Bactérias Coliformes e Bactérias Coliformes Termotolerantes no fundo da coluna de água, nas campanhas de Figura 37. Imagens de satélite de Clorofila-a e SST para o dia 17 de Julho de 2007 às 13h41m Figura 38. Regime de ventos para o período de 16 de Julho a 3 de Agosto de 2007 (referencial: O Norte corresponde a 0º e o Sul a 180º; o Este a 90º e o Oeste a 270º) Figura 39. Sistema implementado para a simular a dispersão da pluma do emissário da Foz do Arelho nos dias das campanhas...53 Figura 40. Dispersão da pluma á superfície para o dia 17 de Julho de Figura 41. Domínio da região Oeste acoplado ao modelo operacional da Costa Portuguesa (temperatura superficial para o dia 11 de Maio de 2007) Figura 42. Previsão da ondulação para a costa Portuguesa para o dia 4 de Setembro de 2007 às 0h00 (altura significativa e direcção das ondas e da direcção e intensidade do vento) Figura 43. Bactérias Coliformes e Bactérias Coliformes Termotolerantes nas campanhas de 2007, em Foz do Arelho-Mar...60 Figura 44. Bactérias Coliformes e Bactérias Coliformes Termotolerantes nas campanhas de 2007, em Foz do Arelho-Lagoa...61 Figura 45. Bactérias Coliformes e Bactérias Coliformes Termotolerantes nas campanhas de 2007, em Foz do Arelho-Bom Sucesso...62 Figura 46. Home page da página da Internet do projecto...63 Figura 47. Controlo de navegação...64 Figura 48. Output de uma pesquisa exemplo para a amónia...65 Figura 49. Formulário de filtragem dos dados...67 Figura 50. Ambiente gráfico da interface para o utilizador Figura 51. Diagrama de relações da base de dados do sistema Figura 52. Interface WEB para gestão da base de dados e criação de DataSets...73 Figura 53. Interface WEB (em desenvolvimento) para pesquisa de DataSets...73 Figura 54. Interface Windows (em ambiente Excel) para a introdução de dados....73

8 SUMÁRIO EXECUTIVO O presente relatório refere-se às campanhas de amostragem realizadas desde Março a Agosto de 2007, na zona do emissário submarino da Foz do Arelho, Lagoa de Óbidos, rios afluentes e zona balnear da Foz do Arelho. Este relatório foi elaborado no âmbito do protocolo de colaboração entre a empresa Águas do Oeste, S.A., o IST e o IPIMAR e visa monitorizar a situação ambiental da Lagoa e zona costeira adjacente. De um modo geral os resultados obtidos mostram que em todas as campanhas foram registados valores elevados de amónia e fosfato no Rio da Cal. Pelo contrário os maiores valores de nitrato e SST foram registados no Rio Arnóia/Real. Estes resultados reflectem a importância das fontes pontuais na bacia do Rio da Cal e as fontes difusas (agricultura) na bacia do Arnóia/Real. A vala de drenagem do Bom Sucesso apresenta os maiores valores de turbidez. Estes têm vindo a aumentar de campanha para campanha, indicando uma maior importância das obras na área circundante. Apesar das condições fortemente deterioradas do Rio da Cal em termos de contaminação microbiológica (principal afluente do Braço da Barrosa), verifica-se a ausência deste tipo de contaminação na Lagoa, uma vez que os valores obtidos foram baixos. No entanto este parâmetro apresenta uma correlação com os meses mais húmidos, pois foi nestes meses que foram registados os valores mais elevados. Os teores das formas inorgânicas de azoto (amónia, nitrito e nitrato) foram baixas na campanha de Julho, o que é característico deste período do ano, devido ao consumo dos produtores primários, como comprovado pelos elevados valores de Clorofila-a e feopigmentos e formas orgânicas de azoto e fósforo na coluna de água. No Braço da Barrosa os valores de Clorofila-a e feopigmentos foram particularmente elevados, estando ao nível de ecossistemas de reconhecida eutrofização. Os metais analisados (Ni, Cu, Pb e Cd) na fracção dissolvida da coluna de água não apresentam diferenças significativas entre amostragens e não seguem nenhum padrão de distribuição entre os locais escolhidos para monitorizar a Lagoa de Óbidos. Nas duas campanhas realizadas em 2007, as concentrações destes contaminantes foram baixas não apresentando até à data, perigosidade de contaminação metálica na Lagoa. Pelo contrário os metais na fracção particulada nas campanhas permitem distinguir alguns padrões. Os resultados obtidos na zona costeira apontam para valores baixos de nutrientes, inferiores aos valores recomendados pela legislação aplicada a águas sujeitas a descargas de efluentes domésticos/industriais. Na campanha de Junho foram encontrados valores mais elevados nas camadas intermédias e fundo da coluna de água, apontando para a presença de um bloom de fitoplâncton. Nas campanhas de Julho e Agosto, não foi possível detectar a pluma de coliformes fecais à superfície, uma vez que os resultados da microbiologia mostraram 1

9 concentrações superficiais nulas. Pelo contrário no fundo foram registados valores não nulos, apontando para que a pluma microbiológica estivesse presa no fundo em ambas as campanhas. De facto os perfis verticais de temperatura e salinidade, mostraram duas massas de água de densidades diferentes, mais ou menos aos 20 m. Os resultados obtidos até à data demonstram mais uma vez que, o emissário submarino da Foz do Arelho está a descarregar de acordo com as exigências legais impostas, não havendo evidências de impactes ambientais decorrentes da respectiva entrada em funcionamento na produção primária, nem na qualidade das águas balneares. Na zona balnear de Foz do Arelho-Mar e Foz do Arelho-Lagoa, os resultados obtidos apontam para valores vestigiais de contaminação microbiológica. Convém referir que na campanha de 4 de Junho de 2007, na estação FA#1, foram registadas Salmonelas spp. Pensa-se que este resultado tenha sido um falso positivo, uma vez que até ao fim da época balnear não houve registo de presença de Salmonelas spp. Na zona balnear do Bom Sucesso, à semelhança das zonas balneares anteriores, também foram registados valores baixos, com excepção de uma única campanha (Junho). Nesta campanha foram registados valores acima dos máximos admissíveis em termos de contaminação fecal. No entanto, pelo facto de terem sido registados valores elevados em uma única campanha, não significa que as águas não satisfaçam as exigências para uso de águas balneares. 2

10 1 INTRODUÇÃO Em Março de 2007 deu-se início à proposta de trabalhos do projecto de Monitorização da zona de descarga do emissário submarino da Foz do Arelho e da Lagoa de Óbidos, acordado entre a Águas do Oeste S.A., o IST e o IPIMAR. O trabalho de campo realizado na Lagoa de Óbidos consistiu em duas campanhas de monitorização na coluna de água, a 18 de Abril e 18 de Julho de Na zona costeira consistiu em 3 campanhas de monitorização, a 17 de Março, 17 de Julho e 2 de Agosto. A campanha realizada em Agosto, encontra-se inserida nas campanhas intercalares de monitorização, as quais incluem apenas a monitorização dos parâmetros microbiológicos. Nos rios afluentes foram efectuadas campanhas mensais, desde Março de 2007 até à data. A zona balnear da Foz do Arelho também foi monitorizada, tendo sido realizadas campanhas mais ou menos quinzenais, cujo início se deu em de Junho de 2007, perfazendo um total de 5 campanhas até à data. Para além das determinações em laboratório dos principais parâmetros, foram ainda realizadas medições in situ de parâmetros mensuráveis com sensores. Nos rios afluentes foi ainda quantificado o caudal. A modelação da Lagoa e zona costeira foi feita utilizando o modelo MOHID ( Para a simulação da propagação da agitação marítima foi usado o modelo STWAVE ( O documento encontra-se dividido por sistema de monitorização: (i) Afluentes à Lagoa de Óbidos, (ii) Lagoa de Óbidos, (iii) Zona Costeira, e (iv) zona balnear da Foz do Arelho, tendo na totalidade 8 capítulos, ao longo dos quais são evidenciadas as principais conclusões: No Capítulo 2 é descrita a estratégia de amostragem seguida durante as campanhas de monitorização na Lagoa, rios afluentes, zona costeira e praia da Foz do Arelho. No Capítulo 3 são apresentados os resultados mais relevantes da monitorização dos rios afluentes à Lagoa de Óbidos. Discute-se ainda o trabalho desenvolvido até à data na bacia hidrográfica da Lagoa de Óbidos. No Capítulo 4 apresentam-se os resultados da amostragem clássica e da amostragem com sensores na coluna de água da Lagoa de Óbidos. O estado das tarefas de modelação da Lagoa (hidrodinâmica e qualidade da água), também é descrito neste capítulo. No Capítulo 5 são apresentados e discutidos os resultados mais interessantes da monitorização na coluna de água na zona costeira, nomeadamente perfis verticais efectuados com os sensores. Apresentam-se também os resultados de corrente obtidos com o ADCP IST/IPIMAR 2

11 para a zona de estudo. Os resultados da detecção remota obtidos através do Sensor MODIS da NASA, também são apresentados. È feita ainda uma referência a à sua gestão em termos da metabase de dados. A modelação do escoamento e diluição da pluma nos dias das campanhas também é apresentada. O trabalho desenvolvido até à data para o modelo operacional na zona de descarga, é igualmente objecto de descrição. No Capítulo 6 são apresentados os resultados da monitorização da zona balnear da Foz do Arelho. No Capítulo 7 são apresentadas soluções de gestão da informação obtida ao longo do projecto, nomeadamente página web, metabase de dados e base de dados da monitorização clássica e com sensores. Por fim, no Capítulo 8 são realçadas as principais considerações/sugestões ao trabalho desenvolvido até à data. São sugeridas algumas alterações ao programa de monitorização. IST/IPIMAR 3

12 2 ESTRATÉGIA DE AMOSTRAGEM 2.1 Pontos e condições de amostragem A interpretação dos dados obtidos entre 2004 e 2006 na Lagoa de Óbidos (incluindo emissário e praia), permitiu tirar conclusões importantes e reformular os pontos e condições de amostragem na proposta de O número de locais variou, como em seguida se descreve, para cada uma destas massas de águas: Emissário: 5 locais e 3 níveis da coluna de água; nas estações EMAO#4 e EMAO#5 apenas se procedeu à análise microbiológica, dado estes parâmetros serem considerados os melhores traçadores da pluma; Lagoa: 6 locais, com recolhas à superfície e em baixa-mar. Uma das estações fica localizada junto à foz (AO#2), duas no corpo central da Lagoa (AO#3a e AO#3b), uma perto da descarga do Rio Arnóia/Real (AO#3) e duas nos braços da Lagoa: Barrosa (AO#4) e Bom Sucesso (AO#5). Uma das conclusões importantes do trabalho realizado anteriormente, foi a necessidade de incluir uma estação perto da descarga do Rio Arnóia/Real. Afluentes: Rio da Cal, confluência do Rio Arnóia/Real, vala de drenagem do Braço do Bom Sucesso e vala de drenagem das Ferrarias, com recolhas à superfície e em baixamar. O ponto do Rio da Cal fica a jusante da ETAR das Caldas da Rainha. Foi ainda considerado um ponto a montante a ETAR das Caldas da Rainha, para servir como referência. Este ponto só foi monitorizado numa campanha. Outras das conclusões importantes do trabalho realizado anteriormente, foi a necessidade de monitorizar os rios afluentes à Lagoa de Óbidos; Zona Balnear da Foz do Arelho: A recolha foi feita em 5 locais à superfície e em baixamar. Uma das estações fica localizada no interior da Lagoa junto à margem Sul (FA#5), outra perto da margem Norte (FA#4) e três ao longo da praia da praia da Foz do Arelho, distando cerca de 500 m (FA#1-FA#3). Foram escolhidas duas estações no interior da Lagoa de Óbidos porque estas zonas são utilizadas para banhos durante a época balnear Na Tabela 1 e Tabela 2 apresentam-se as coordenadas (militares portuguesas e geográficas) das estações acima referidas e na Figura 1 e Figura 2 a sua localização. As estações EMAO#2 e EMAO#3 estão localizadas a 1 km a Norte e a Sul, respectivamente do ponto de descarga (EMAO#1) e as estações EMAO#4 e EMAO#5 a 500 m para Este e Oeste, respectivamente. IST/IPIMAR 2

13 Tabela 1. Coordenadas militares portuguesas e geográficas das estações de amostragem na Lagoa de Óbidos (AO#2-AO#5), na zona do emissário da Foz do Arelho (EMAO#1 EMAO#5) e nos principais afluentes. Estação Militares Portuguesas 1 (m) Geográficas 2 (º) x Y Longitude Latitude AO# AO# AO#3a AO#3b AO# AO# EMAO# EMAO# EMAO# EMAO# EMAO# Rio da Cal (Jusante) Rio da Cal (Montante) Rio Arnóia/Real Bom Sucesso Ferrarias Tabela 2. Coordenadas militares portuguesas e geográficas das estações de amostragem na zona balnear da Foz do Arelho (FA#1-FA#5). Estação Militares Portuguesas (m) Geográficas (º) x y Longitude Latitude FA# FA# FA# FA# FA# Datum Hayford-Gauss Lisboa Militar 2 Datum WGS84 IST/IPIMAR 2

14 Figura 1. Localização das estações de amostragem na zona do emissário da Foz do Arelho, Lagoa de Óbidos e seus afluentes. MAR LAGOA BOM SUCESSO Figura 2. Localização das estações de amostragem na zona balnear da Foz do Arelho: Foz do Arelho-Mar, Foz do Arelho-Lagoa e Foz do Arelho-Bom Sucesso. IST/IPIMAR 3

15 2.2 Condições ambientais As campanhas de monitorização foram planeadas seguindo o calendário do PMES da Foz do Arelho de 2007 e as previsões das condições atmosféricas ( ondulação na costa de Óbidos ( e as condições de maré no porto de Peniche ( 2.3 Execução da amostragem De seguida descreve-se muito sucintamente o planeamento e execução da amostragem para: os afluentes à Lagoa de Óbidos, a Lagoa de Óbidos, zona costeira e zona balnear da Foz do Arelho. Afluentes à Lagoa de Óbidos: A amostragem nos afluentes à Lagoa de Óbidos, incluiu a medição in situ de parâmetros físico-químicos com a sonda multiparamétrica YSI 6600 EDS. Foram recolhidas amostras à superfície em frascos adequados aos parâmetros a determinar (nutrientes) no laboratório do IST. Foram ainda recolhidas asmostras para determinação dos principais nutrientes com sensores (DPA- Deep-sea Probe Analyser). Nos rios, o caudal foi quantificado com recurso ao ADCP Stream Pró e nas valas de drenagem com o FlowTracker ADV. Lagoa: As campanhas de amostragem na Lagoa foram efectuadas com recurso a uma embarcação do tipo semi-rígido da Escola de Vela da Lagoa. As águas superficiais (20-30 cm) foram recolhidas em frascos adequados aos parâmetros a determinar frascos de polipropileno, frascos Winkler, frascos próprios para determinação microbiológica, entre outros. A salinidade, ph, turbidez e temperatura na coluna de água foram determinadas in situ com a mesma sonda referida anteriormente. A transparência foi medida com um disco de Secchi e a coloração foi registada através de uma escala de Forel. Foi utilizado o sistema de sensores e de mapeamento da posição desenvolvido no IST, que permite registar de forma contínua e em tempo real valores de temperatura, condutividade/salinidade, oxigénio dissolvido, ph, Clorofila-a e turbidez, usando a sonda YSI 6600 EDS. As medições foram georeferenciadas também em contínuo usando um GPS ligado ao mesmo sistema. Zona Costeira: As amostras de água nas profundidades meio e fundo foram recolhidas com uma garrafa de Niskin, e colocadas em frascos adequados aos parâmetros a determinar frascos de polipropileno, frascos Winkler, frascos próprios para determinação microbiológica, entre outros. Nas estações #4 e #5 foram ainda colhidas amostras, para determinação dos principais nutrientes com o DPA. Os perfis verticais de temperatura, condutividade/salinidade, oxigénio dissolvido, ph, Clorofila-a e turbidez foram realizados in situ, com a sonda. A IST/IPIMAR 2

16 transparência foi medida com um disco de secchi e a coloração foi registada através de um escala de Forel. Perto do ponto de descarga foram medidas as correntes na altura da amostragem, por meio de um ADCP (RDI, Workhorse Sentinel 600 kz) programado no laboratório do IST para fazer medições até uma profundidade de 30 m. É importante referir que as campanhas de amostragem na Lagoa e zona costeira decorreram geralmente, sempre que possível em dias consecutivos. Zona balnear da Foz do Arelho: As campanhas de amostragem realizadas na zona balnear da Foz do Arelho foram quinzenais, sempre que possível, e decorreram apenas no período que compreende a época balnear, tendo-se procedido à recolha de água para análises microbiológicas. A amostragem foi efectuada a cerca de 30 cm da superfície, visando o cumprimento da directiva das águas balneares. IST/IPIMAR 3

17 3 AFUENTES À LAGOA DE ÓBIDOS 3.1 Monitorização Foram realizadas cinco campanhas nos rios afluentes à Lagoa de Óbidos, com início em Março de As campanhas incluíram a medição in situ de grandezas físico químicas com a sonda e dos principais nutrientes em laboratório e com o DPA. Os parâmetros analisados servem para avaliar o estado da qualidade da água nos rios e valas de drenagem afluentes à Lagoa de Óbidos Amostragem clássica São apresentadas as principais conclusões referentes a cada conjunto de parâmetros monitorizados: caudal, físico-químicos (temperatura, salinidade, turbidez, SST-Sólidos Suspensos Totais, ph e percentagem de saturação de oxigénio dissolvido-od) e nutrientes Caudal Na Figura 3 são apresentados os valores de caudal das campanhas realizadas até à data, nas valas de drenagem e rios afluentes à Lagoa de Óbidos. Na campanha do mês de Julho, não foi possível quantificar o caudal na confluência do Rio Arnóia/Real, pelo facto de as profundidades serem reduzidas (inferiores a 15 cm). O caudal apresentado, foi estimado com base na precipitação e área da bacia drenante. Na vala de drenagem do Bom Sucesso, a partir de Junho não foi possível medir o caudal, porque era inferior a 0.02 m 3 /s. Os resultados mostram uma clara variação sazonal no caudal do Rio Arnóia/Real. Esta variação é justificada pela influência do período de Verão. Por outro lado em Julho, na altura em que se procedeu à campanha de amostragem verificou-se, que tinha sido construído um dique na confluência do Rio Arnóia/Real, reduzindo assim o caudal de entrada na Lagoa de Óbidos. Como é sabido, na altura do Verão devido à menor escassez de água, os agricultores utilizam a água do Rio Arnóia/Real para rega, influenciando por isso o caudal de entrada na Lagoa. Quanto à vala do Bom Sucesso e Rio da Cal, também apresentam alguma variação ao longo das campanhas, embora seja menor do que a visualizada no Rio Arnóia/Real. IST/IPIMAR 4

18 Caudal dos principais afluentes à Lagoa de Óbidos Rio Arnóia/Real Rio da Cal Vala do B.Suc. Caudal (m 3 /s) * 0.0 Mar Abr Mai Jun Jul * Estimado com base na precipitação Figura 3. Valores de caudal nos rios e valas de drenagem afluentes à Lagoa de Óbidos (ano 2007) Salinidade, temperatura, ph, turbidez, SST e oxigénio dissolvido Na Figura 4 são apresentados os valores dos parâmetros físico-químicos mais relevantes. Em termos gerais conclui-se: (i) (ii) Os valores mais elevados de salinidade foram registados no Rio da Cal. Estes valores podem estar associados a eventuais sais que existam na água e lhe confiram condições particulares. Os valores exibidos no Rio Arnóia/Real, mostram que não existe a influência da maré, garantido que as medições foram feitas em baixa-mar; A temperatura da água mostrou uma variação sazonal, revelando a influência do período do Verão; (iii) Os valores de ph foram relativamente uniformes ao longo das campanhas (~ ), com excepção da campanha de Julho no Rio da Cal e Março na vala de drenagem das Ferrarias. Nestas campanhas os valores foram mais baixos que os habituais. Em Março, a vala de drenagem das Ferrarias apresentou valores de ph ácidos, pelo que se presume que sejam devidos a qualquer contaminação dos solos, uma vez que nunca tinham sido registados; (iv) (v) Os valores de sólidos suspensos totais, foram em todas as campanhas mais elevados no Rio Arnóia/Real, indicando a influência dos campos agrícolas na sua envolvente; Os valores de turbidez, foram em todas as campanhas mais elevados na vala de drenagem do Bom Sucesso, os quais podem estar associados com o facto de IST/IPIMAR 5

19 existirem obras na área circundante. De facto tem-se verificado que, as obras têm vindo a ganhar destaque naquela zona da Lagoa; (vi) O Rio da Cal, exibiu em todas as campanhas (com excepção da campanha de Maio) valores de percentagem de saturação de OD inferiores aos dos restantes afluentes. Na campanha de Maio, os valores obtidos rondaram os 80% e foram semelhantes aos obtidos no Rio Arnóia/Real. O Rio da Cal, tem apresentado percentagens de saturação de oxigénio dissolvido, indicativas de condições de anóxia S a l Mar Abr Mai Jun Jul ph Mar Abr Mai Jun Jul Cal Bom Sucesso Ferrarias Confluência 5.0 Cal Bom Sucesso Ferrarias Confluência estações estações % S at. OD Cal Bom Sucesso Ferrarias Confluência estações Mar Abr Mai Jun Tur. (NTU) Cal Bom Sucesso Ferrarias Confluência estações Figura 4. Valores de salinidade, ph, saturação de OD e turbidez nos rios e valas de drenagem afluentes à Lagoa de Óbidos. Mar Abr Mai Jun Jul Nutrientes Na Figura 5 são apresentados os valores dos principais nutrientes (amónia, nitrato e fosfato). Dado que os nutrientes estão associados a fontes pontuais (ETAR) e difusas, o estudo da sua variação temporal é importante. Em termos gerais conclui-se: (i) Os valores de amónia foram em todas as campanhas mais elevados no Rio da Cal. Os resultados obtidos no ponto a montante da ETAR das Caldas da Rainha, indicaram na mesma concentrações elevadas. Deste modo, pretende-se fazer reconhecimento no terreno nas campanhas seguintes, na tentativa de perceber se IST/IPIMAR 6

20 existe alguma descarga para o Rio da Cal que possa ser responsável pelas elevadas concentrações medidas até à data, dado que a ETAR das Caldas da Rainha se encontra ligada ao emissário submarino da Foz do Arelho; (ii) (iii) Os maiores valores de nitrato foram registados na confluência do Rio Arnóia/Real, com excepção da campanha de Junho, onde os máximos teores deste nutriente foram registados do Rio da Cal. Este resultado pode ser explicado pelo facto de, no Verão, a passagem de amónia para nitrato ser mais rápida que no Inverno. De facto, o máximo de nitrato registado em Junho, corresponde a um mínimo de amónia nesse mesmo mês; Os teores mais elevados de fosfato foram registados no Rio da Cal. À semelhança da amónia os valores obtidos para este parâmetro, sugerem a existência de descargas não controladas no Rio da Cal. Amónia (mgnh4/l) Cal Cal Montante Bom Sucesso Confluência estações Mar Abr Mai Jun Jul Nitrato (mgno3/l) Cal Cal Montante Bom Sucesso Confluência estações Mar Abr Mai Jun Jul IST/IPIMAR 7

21 2.5 Fosfato (mgpo4 3- /l) Mar Abr Mai Jun Jul 0.0 Cal Cal Montante Bom Sucesso Confluência estações Figura 5. Concentrações de nutrientes (amónia, nitrato e fosfato) nos rios e valas de drenagem afluentes à Lagoa de Óbidos Microbiologia Os principais parâmetros microbiológicos (Bactérias Coliformes, Bactérias Coliformes termotolerantes, Escherichia Coli e Enterococos), só foram monitorizados em duas campanhas (Maio e Julho). Estes parâmetros não constam na proposta, tendo sido monitorizados com o intuito de estudar a comunidade bacteriana dentro da Lagoa, face aos valores medidos nos rios e valas afluentes. As principais conclusões apontam para: (i) Maiores valores de contaminação microbiológica no Rio da Cal. O Rio Arnóia/Real e as valas apresentaram valores baixos de contaminação. 3.2 Análise de acordo com a legislação Os resultados obtidos foram comparados com a classificação adoptada pelo Instituto Nacional da Água (INAG). Esta classificação, visa avaliar a qualidade da água para usos múltiplos (Tabela 3). As classes são atribuídas de acordo com uma gama de valores, com limites mínimos e máximos de um vasto conjunto de parâmetros (Tabela 4). Tabela 3. Classes de Classificação da Qualidade da Água. Classe A Sem poluição B Fracamente poluído C Poluído D Muito poluído E Extremamente poluído Nível de Qualidade Águas consideradas como isentas de poluição, aptas a satisfazer potencialmente as utilizações mais exigentes em termos de qualidade Águas com qualidade ligeiramente inferior à classe A, mas podendo também satisfazer potencialmente todas as utilizações (equivalente à classe 1B francesa) Águas com qualidade "aceitável", suficiente para irrigação, para usos industriais e produção de água potável após tratamento rigoroso. Permite a existência de vida piscícola (espécies menos exigentes) mas com reprodução aleatória; apta para recreio sem contacto directo Águas com qualidade "medíocre", apenas potencialmente aptas para irrigação, arrefecimento e navegação. A vida piscícola pode subsistir, mas de forma aleatória Águas ultrapassando o valor máximo da classe D para um ou mais parâmetros. São consideradas como inadequadas para a maioria dos usos e podem ser uma ameaça para a saúde pública e ambiental IST/IPIMAR 8

22 Tabela 4. Tabela de classificação por parâmetro. Os resultados obtidos até à data para o Rio da Cal, Rio Arnóia/Real e vala de drenagem do Bom Sucesso são apresentados na Tabela 5, Tabela 6 e Tabela 7, respectivamente. Os resultados mostram que em todas as campanhas o Rio da Cal apresenta contaminação por amónia e fosfatos (classe D e E). Pelo contrário, os resultados obtidos para o nitrato reflectem águas isentas de poluição ou fracamente poluído. O Rio Arnóia/Real apresenta leve contaminação por nitratos em todas as campanhas com excepção de Julho (classe B). Os resultados mostram ainda, contaminação por SST (classe B, C e D) em três campanhas. Quanto aos nitritos os valores foram elevados em ambos os cursos de água, sendo as classes atribuídas entre D e E. Em relação à vala de drenagem do Bom Sucesso, verifica-se que este curso de água reflecte a ausência de contaminação de fontes pontuais. Os valores mais elevados são registados no parâmetro SST, devido ao facto de na sua envolvente existirem obras. IST/IPIMAR 9

23 Tabela 5. Classificação da Qualidade da Água no Rio da Cal ao longo de todas as campanhas realizadas até à data de acordo com a classificação do INAG. Parâmetro Rio da Cal Março Abril Maio Junho Julho ph Condutividade (us/cm) SST (mg/l) Sat. OD (%) Amónia (mgnh4/l) Nitrato (mgno3/l) Nitrito (mgno2/l) Fosfatos (mgp2o5/l) Bactérias Coliformes (Nº/100 ml) Bactérias Coliformes Termotolerantes (Nº/100 ml) Enterococos Tabela 6. Classificação da Qualidade da Água no Rio Arnóia/real ao longo de todas as campanhas realizadas até à data de acordo com a classificação do INAG. Parâmetro Rio Arnóia/Real Março Abril Maio Junho Julho ph Condutividade (us/cm) SST (mg/l) Sat. OD (%) Amónia (mgnh4/l) Nitrato (mgno3/l) Nitrito (mgno2/l) Fosfatos (mgp2o5/l) Bactérias Coliformes (Nº/100 ml) Bactérias Coliformes Termotolerantes (Nº/100 ml) Enterococos Tabela 7. Classificação da Qualidade da Água na vala de drenagem do Bom Sucesso ao longo de todas as campanhas realizadas até à data de acordo com a classificação do INAG. Parâmetro Vala do Bom Sucesso Março Abril Maio Junho Julho ph Condutividade (us/cm) SST (mg/l) Sat. OD (%) Amónia (mgnh4/l) < Nitrato (mgno3/l) Nitrito (mgno2/l) Fosfatos (mgp2o5/l) Bactérias Coliformes (Nº/100 ml) Bactérias Coliformes Termotolerantes (Nº/100 ml) Enterococos IST/IPIMAR 10

24 3.3 Estudo da dinâmica de nutrientes Aplicação das Guidelines da OSPAR O presente capítulo foca-se na quantificação e definição da origem dos nutrientes afluentes à Lagoa de Óbidos permitindo conhecer melhor o sistema integrado lagoa bacias afluentes. O conhecimento das afluências é fundamental para perceber a sua influência sobre o estado trófico da Lagoa. A origem dos nutrientes é importante para elaborar cenários de gestão ao nível da bacia com objectivos de redução. As cargas provenientes das bacias de drenagem a montante dos corpos de água são transportadas pelos rios e, tal como as descargas directas, podem ser quantificadas monitorizando os caudais e as concentrações. A quantificação das cargas instantâneas (fluxos) transportadas pelos rios a partir de uma medida de concentração e do caudal, pressupõe que a concentração seja uniforme na secção transversal. A integração temporal da carga instantânea requer medidas feitas em contínuo, as quais são comuns para os caudais, mas raras para as concentrações, normalmente medidas mensalmente num ponto. A quantificação das cargas a partir de pouca informação no tempo (medidas mensais) e na secção, está por conseguinte sujeita a erros, especialmente em situações de forte variabilidade temporal e/ou espacial. O estudo da dinâmica dos nutrientes na bacia, baseado no conhecimento das fontes de nutrientes e dos processos que ocorrem na bacia, é a alternativa à quantificação das cargas através da monitorização dos rios. Este método, conhecido pelo Método das Fontes, tem a vantagem de fazer implicitamente a ligação causa-efeito, fornecendo elementos para a gestão das actividades geradoras de nutrientes (i.e. benefícios de níveis alternativos de tratamento nas ETAR e de eventuais modificações do uso do solo e/ou das práticas agrícolas). O método das fontes é limitado pelo conhecimento dos processos que determinam a exportação de nutrientes por uma bacia, mas também pela qualidade da informação de base existente sobre o sistema (eficiência das ETAR, práticas agrícolas, agro-pecuária, etc.). A combinação das abordagens das fontes e das cargas é por conseguinte a forma mais eficiente de estudar a geração de nutrientes numa bacia. A abordagem combinada dá uma ideia dos erros com que se está a trabalhar (pela diferença dos resultados obtidos), fornecendo indicações sobre os aspectos onde é necessário mais conhecimento e disponibilidade de informação relevante para a gestão. A OSPAR 3 reconhece as vantagens desta aproximação, tendo produzido um conjunto de 9 Guidelines (Harpnut Guidelines) especialmente importantes para a abordagem das fontes, que orientam a análise dos processos na bacia e garantem a comparabilidade de resultados obtidos por diferentes equipas, ou mesmo países. Estas Guidelines resultaram do projecto europeu EuroHarp ( que teve como 3 OSPAR Convenção Oslo Paris para a protecção do ambiente marinho no Atlântico Nordeste ( da qual fazem parte a generalidade dos países atlânticos europeus e ainda a União Europeia. IST/IPIMAR 11

25 objectivo normalizar métodos para calcular cargas de nutrientes a partir de informação referente ao uso da bacia (fontes de nutrientes) e de informação referente às cargas transportadas pelos rios. A Guideline 1 faz a síntese do cálculo das cargas na bacia tendo em conta a abordagem das fontes (Guideline 2 a 6), a abordagem das cargas (Guideline 7) e a retenção na bacia (Guideline 9). A abordagem das fontes pretende estimar a quantidade de nutrientes que atinge as linhas de água quer de origens pontuais (ETAR, indústrias, etc.) quer de origens difusas (i.e. agricultura). Os nutrientes desde que atingem as linhas de água sofrem processos de retenção (assimilação pela vegetação, deposição, etc.) fazendo com que parte das fontes produzidas não chegue às secções de jusante. A estimativa da retenção de nutrientes nas linhas de água é objecto da Guideline 9. A Guideline 8 reporta o contributo de cada tipo de fonte (pontual, difusa antropogénica e difusa natural) para as cargas descarregadas na rede de rios. A Guideline 7 descreve o processo de cálculo recomendado para a carga transportada pelo rio a partir de medidas de caudais e de concentrações (abordagem das cargas). O objectivo da aplicação das Guidelines da OSPAR às bacias afluentes à Lagoa de Óbidos é quantificar e distinguir o peso das diferentes origens de nutrientes (i.e. ETAR, indústria, agricultura) na sua exportação para a Lagoa. Para tal, as Guidelines apresentam uma validação interna fazendo uso da comparação entre a abordagem das fontes e das cargas. Como foi referido acima, a aplicação da abordagem das fontes e da abordagem das cargas, está sujeita à disponibilidade de dados para a quantificação das cargas de nutrientes que passam numa secção ou que são geradas por toda a bacia. Das diversas bacias afluentes à Lagoa de Óbidos, a do Rio Arnóia e Real é a bacia que apresenta uma maior quantidade de dados (no que respeita a dados de qualidade superficial e de caudal), sendo escolhida para testar e validar a abordagem de estudo (ver Figura 6). Após a primeira aplicação das Guidelines da OSPAR a esta bacia, o conhecimento adquirido acerca do seu funcionamento, poderá facilitar a elaboração e validação de hipóteses, e definir necessidades futuras para colmatar faltas de dados na aplicação às restantes bacias afluentes à Lagoa. IST/IPIMAR 12

26 Figura 6. Localização da bacia do Rio Arnóia e Real e das estações de qualidade e de caudal nos rios afluentes à Lagoa de Óbidos. Esta secção descreve a quantificação das fontes pontuais na bacia do Rio Arnóia e Rio Real que podem ter a origem em ETAR ou em indústrias não ligadas a sistemas de águas residuais. Foi ainda utilizado o modelo SWAT para a estimativa das fontes difusas provenientes principalmente da actividade agrícola. O cálculo da carga nos rios e da retenção de nutrientes na rede de drenagem são os passos seguintes necessários para concluir a aplicação das Guidelines da OSPAR e validar os resultados. A aplicação e validação das Guidelines da OSPAR permitirá distinguir e quantificar as diferentes origens de nutrientes para a Lagoa caracterizando o funcionamento da bacia no seu estado actual. Esta aplicação, em conjunto com a modelação da Lagoa, poderá permitir ainda avaliar os benefícios para a qualidade da água na Lagoa das medidas de gestão aplicadas na bacia (i.e. aumento do nível de tratamento nas ETAR, modificação do uso do solo ou das práticas agrícolas, etc.). As secções que se seguem descrevem a metodologia usada para a aplicação das Guidelines da OSPAR, nomeadamente os processos de validação dos dados existentes e das hipóteses feitas para colmatar algumas falhas de dados. A aplicação das Guidelines da OSPAR, tal como foi referido acima, requer informação acerca da produção de nutrientes na bacia, da retenção nos rios e monitorização das concentrações e caudais nos rios para determinação das cargas transportadas. No caso das bacia do Arnóia e Real à semelhança do que acontece na maioria das bacias não existe toda a informação necessária e por isso foi preciso fazer algumas hipóteses que são descritas (e validadas) ao longo dos parágrafos dedicados a i) fontes pontuais, ii) fontes difusas, iii) retenção nas linhas de água e iv) carga no rio. IST/IPIMAR 13

27 3.3.1 Fontes Pontuais As fontes pontuais originam descargas directas no meio receptor, sendo as mais fáceis de identificar e de caracterizar. São normalmente constituídas por descargas de ETAR ou ainda de indústrias incluindo as agropecuárias não ligadas à rede pública de saneamento. Nas bacias afluentes à Lagoa de Óbidos a configuração da rede de drenagem e tratamento de águas residuais foi consideravelmente alterada após Setembro de 2005, quando entrou em funcionamento o emissário da Foz do Arelho. A partir desse momento 5 ETAR deixaram de descarregar para a Lagoa ou para os seus afluentes (as ETAR das Caldas da Rainha, Foz do Arelho, Charneca, Carregal e Óbidos) passando a descarregar no emissário submarino. Destas, apenas duas se encontravam na bacia do Rio Arnóia e Real (Carregal e Óbidos). Nesta mesma bacia, a partir de 2006, outras ETAR passaram a funcionar como estações elevatórias (i.e. as ETAR de Columbeira e Pó) e outras foram desactivadas (as ETAR de Vau e da Amoreira). A validação interna das Guidelines obtida pela comparação entre a abordagem das fontes e das cargas (de modo a produzir comparações consistentes), leva a que se considere a configuração da rede de saneamento existente no período que dá origem à carga nos rios (dados de qualidade de 1989 a 2006). Para o cálculo da carga no rio, o principal período de dados de qualidade é anterior à configuração actual da rede de drenagem e tratamento de águas residuais (apenas cerca de um ano de dados ocorre após a nova configuração) pelo que o estudo dos nutrientes e sua validação será feita para o período anterior a Setembro de No entanto, não se deixará de fazer a comparação das fontes pontuais antes e depois deste período tal como a variação da carga com base em medidas no rio ETAR De acordo com a configuração anterior a Setembro de 2005 descarregavam na bacia do Rio Arnóia 12 ETAR: Óbidos, Gaeiras, A-dos-Francos, Algúber, Painho, Rostos, Carregal, A-dos- Negros, Sancheira, Casal dos Camarnais, Quinta do Carvalhedo e Casais da Areia (ver Figura 7). Na bacia do Rio Real 9 ETAR: Amoreira, Reguengo Grande, Vau, Pó, Vermelha, Azambujeira dos Carros, Estorninho, Columbeira e Casal Camarão. Na Figura 7 são apresentadas as ETAR da bacia e os respectivos Equivalentes Populacionais (e.p.) mostrando que as principais ETAR são as de Óbidos, Gaeiras e Amoreira com mais de 2000 e.p. IST/IPIMAR 14

28 Figura 7. ETAR na bacia do Rio Arnóia e Rio Real e respectivos Equivalentes Populacionais (e.p.) (Adaptado de Águas do Oeste e INSAAR). Na estimativa das cargas provenientes das fontes pontuais foram comparados dados provenientes de diferentes fontes e foi testada a sua consistência. A abordagem escolhida para o cálculo da carga das ETAR foi utilizar os Equivalentes Populacionais (e.p.) (dados das Águas do Oeste Tabela 8), as capitações recomendadas pelas Guidelines (12gN/60gCBO 5 e 2.5gP/60gCBO 5. e 60g CBO 5/dia/Equivalente Populacional) e as gamas de remoção recomendadas na bibliografia (Metcalf and Eddy, 1991) Tabela 9. Para as ETAR sem dados de População Equivalente na bacia do rio Arnóia e Real (as ETAR de Pó, Columbeira e Vermelha) foram utilizados os habitantes servidos do INSAAR ( para os e.p. Segundo os dados do INSAAR estas três ETAR apresentam cada uma de 400 a 900 habitantes servidos o que representam de 2% a 4% dos e.p. totais da bacia do rio Arnóia e Real. Estas três ETAR não apresentam informação quanto aos e.p. ao nível industrial mas a reduzida população servida indicia que este peso não deve ser significativo. Como forma de verificar os dados de base e cruzar informação, os dados de população servida das Águas do Oeste foram comparadas com os dados de população servida por ETAR presentes no INSAAR. A diferença entre os dois conjuntos de dados representa cerca de 25% dos valores das Águas do Oeste, sendo inferior o valor dos dados do INSAAR. A diferença poderá estar na origem dos dados sendo utilizados neste estudo os das Águas do Oeste por provirem da entidade gestora da maior parte das ETAR da bacia. As cargas anuais estimadas para as ETAR da bacia do Rio Arnóia e Real através dos e.p., das capitações e das gamas de remoção são apresentadas na Tabela 10. No total, são IST/IPIMAR 15

29 descarregadas entre cerca de 45 a 70 tonn/ano e cerca de 15 tonp/ano para as linhas de água. As ETAR que mais contribuem para a carga total são as ETAR de Óbidos e Amoreira que representam de 15% a 20% da carga total. As ETAR de Gaeiras e A-dos-Francos representam cada cerca de 10% das descargas totais. As estimativas das cargas pontuais das ETAR foram comparadas com as obtidas a partir da monitorização à saída das ETAR (dados das Águas do Oeste) ver Tabela 11. Os dados à saída de 6 ETAR (A-dos-Negros, Sancheira, Quinta do Carvalhedo, Casal de Camarnais, Casais da Areia e Reguengo Grande) são para o ano de 2006 e apresentam apenas uma ou duas medidas de azoto total ou fósforo total e o caudal disponível é o mínimo facturado. Para a ETAR de Gaeiras os dados de qualidade são mensais (para 2005 e 2006) e o caudal é o medido na ETAR. A comparação das cargas estimadas a partir de e.p. com as cargas a partir de medidas mostra que as primeiras apresentam a mesma ordem de grandeza das medidas com cargas de azoto a variar entre cerca de 0.5 a 4 tonn/ano e de 0.05 a 1 tonp/ano. As maiores diferenças entre as estimativas a partir de e.p. e a partir da monitorização ocorrem na ETAR de A-dos-Francos e Gaeiras. Na ETAR de A-dos-Francos a carga de azoto com base em dados de monitorização é cerca de 3 vezes superior à carga máxima estimada com base em e.p. (Tabela 3 e Tabela 4). A carga nesta ETAR com base em medidas é da ordem de grandeza da obtida se para a estimativa com base em e.p. não se considerasse remoção de azoto (desnitrificação). Na comparação para a ETAR de Gaeiras quer a carga de azoto quer de fósforo com base na monitorização é inferior à estimativa com base em e.p.; de facto as remoções obtidas a partir dos dados de monitorização (cerca de 60% a 70%) são superiores às esperadas na bibliografia para o tipo de tratamento da ETAR (máximo de 40% a 50% de remoção). Foi avaliado o efeito da remoção de azoto das ETAR na estimativa total das fontes. Assim, se não fosse efectuada remoção de azoto em nenhuma das ETAR o acréscimo de carga de azoto em relação ao cenário actual seria de cerca de 20% a 25% o que significa que no máximo a carga estimada seria acrescida de um quarto do seu valor para cerca de 55 a 85 tonn/ano. Assim, mesmo que a remoção de azoto estimada esteja a ser sobrestimada ou o funcionamento deste tratamento seja deficiente nas ETAR, a diferença de carga mesmo no caso extremo não é muito significativo. De referir ainda que se a remoção de azoto fosse efectuada em todas as ETAR a diminuição de carga em relação ao cenário actual seria da ordem dos 60% aos 90%. A elevada redução está ligada ao facto de três das maiores ETAR (Óbidos, Amoreira e Gaeiras) não apresentarem este tipo de tratamento. Após Setembro de 2005, as ETAR de Óbidos e Carregal descarregam para o emissário submarino, o que faz com que a carga total na bacia varie entre cerca de 30 tonn/ano a 50 IST/IPIMAR 16

30 tonn/ano e cerca de 10 tonp/ano a 14 tonp/ano, o que representa uma diminuição de cerca de 20% a 25% da carga do cenário antes de Setembro de Tabela 8. Equivalentes Populacionais das ETAR que descarregam na bacia do Rio Arnóia e Real (Fonte: Águas do Oeste excepto as três últimas ETAR com dados do INSAAR). ETAR Equivalentes Populacionais (e.p.) Residente Indústria / Outros Total Azambujeira dos Carros Estorninho Casal Camarão Painho Algúber A dos Francos Rostos A dos Negros Gaeiras Carregal Óbidos Casais da Areia Casal dos Camarnais Quinta do Carvalhedo Sancheira Reguengo Grande Amoreira Vau Pó* Columbeira* Vermelha* Total * estas ETAR não fazem parte da gestão das Águas do Oeste e os dados utilizados correspondem população servida do INSAAR de IST/IPIMAR 17

31 Tabela 9. Gamas de remoção de nutrientes adaptadas de Metcalf and Eddy (1991) de acordo com o tipo de tratamento. Tratamento Azoto Remoção (%) Fósforo Máxima Mínima Máxima Mínima Primário + lamas activadas de arejamento convencional 15% 40% 20% 40% Primário + lamas activadas de arejamento prolongado 20% 50% 20% 40% Primário + lamas activadas de arejamento prolongado + Remoção de azoto, 75% 97% 20% 40% Lagunagem + Remoção de Azoto* 75% 99% 10% 20% Leitos percoladores de alta carga. 15% 40% 17% 30% * para a remoção de fósforo no tratamento de lagunagem devido à falta de referência deste tipo de tratamento na bibliografia, foram assumidas remoções de fósforo equiparadas ao tratamento primário. Tabela 10. Estimativa da carga anual das fontes pontuais de azoto e fósforo na bacia do Rio Arnóia e Real ETAR. ETAR Bacia e.p. Total Azoto Carga (ton/ano) Fósforo Máximo Mínimo Máximo Mínimo Azambujeira dos Carros Real Estorninho* Real Casal Camarão Real Painho Arnóia Algúber Arnóia A dos Francos Arnóia Rostos Arnóia A dos Negros Arnóia Gaeiras Arnóia Carregal Arnóia Óbidos Arnóia Casais da Areia Arnóia Casal dos Camarnais Arnóia Quinta do Carvalhedo Arnóia Sancheira Arnóia Reguengo Grande Real Amoreira Real Vau Real Pó Real Columbeira Real Vermelha Real TOTAL * esta ETAR não apresenta dados acerca do nível de tratamento pelo que foi assumido para o cálculo o pior cenário só com tratamento primário. IST/IPIMAR 18

32 Tabela 11. Carga de nutrientes à saída das ETAR com base nos dados de monitorização das Águas do Oeste. Carga (ton/ano) ETAR Bacia Azoto Fósforo Máximo Médio Mínimo Máximo Médio Mínimo A dos Negros Arnóia Gaeiras Arnóia Casais da Areia Arnóia Casal dos Camarnais Arnóia Quinta do Carvalhedo Arnóia Sancheira Real Reguengo Grande Real Suiniculturas As cargas associadas às indústrias não ligadas foram estimadas a partir dos dados de e.p. das suiniculturas da região (dados das Águas do Oeste) e das capitações recomendadas pelas Guidelines. (12gN/60gCBO 5 e 2.5gP/60gCBO 5 e 60g CBO 5/dia/Equivalente Populacional). As unidades industriais consideradas foram as que não apresentavam informação de ligação à rede pública de saneamento e desse modo descarregam directa ou indirectamente para as linhas de água. Foram considerados dois cenários para o tratamento antes da descarga: i) sem tratamento (capitação de 120g de CBO 5 por suíno equivalente) e ii) com tratamento à saída das suiniculturas estimado pelas Águas do Oeste (capitação de 10g de CBO 5 por suíno equivalente). A carga produzida pelas suiniculturas na bacia do Rio Arnóia e Real, no cenário sem tratamento, é praticamente uma ordem de grandeza superior à descarregada pelas ETAR. Efectivamente, se não ocorrer tratamento nas suiniculturas, a carga estimada para a descarga das ETAR representa de 10% a 20% da carga das suiniculturas. Das cerca de 160 instalações de suinicultura identificadas na bacia do Rio Arnóia e Real, nos dados disponibilizados pelas Águas do Oeste, cerca de 140 não apresentam ligação aos sistemas públicos de águas residuais. O resultado da estimativa das cargas descarregadas pelas suiniculturas é apresentado na Tabela 12. A carga descarregada entre os dois cenários varia quase uma ordem de grandeza. No cenário com a carga mais reduzida as descargas das suiniculturas (cerca de 36 tonn/ano e 8 tonp/ano) são da mesma ordem de grandeza que a descarga das ETAR (44 a 70 tonn/ano e 13 a 17 tonp/ano). Pelo contrário, no cenário da carga mais alta (suiniculturas sem tratamento antes da descarga) esta é quase uma ordem de grandeza superior às ETAR (420 tonn/ano e de 90 tonp/ano). Deste modo, as descargas das suiniculturas podem ter um peso importante no balanço de nutrientes da bacia e deve-se ter especial atenção na sua quantificação de modo a reduzir o grau de incerteza, uma vez que este irá interferir directamente nos resultados. IST/IPIMAR 19

33 Tabela 12. Estimativa da carga anual das fontes pontuais de azoto e fósforo na bacia do Rio Arnóia e Real - Suiniculturas Bacia nº suiniculturas não ligadas Azoto Carga (ton/ano) Fósforo Mínima Máxima Mínima Máxima Arnóia Real Total Fontes Difusas As fontes difusas podem ter origem nas habitações não ligadas ao colector afluente às ETAR ou podem ser provenientes da exportação de nutrientes das zonas agrícolas e florestais da bacia. As cargas devidas à população residente em habitações não ligadas foram calculadas com base nos dados do censo de 2001 do INE ( As restantes fontes, foram calculadas utilizando o modelo SWAT 4. A partir da população não ligada a sistemas de águas residuais foram calculadas cargas pelas capitações recomendadas pelas Guidelines: 12gN/60gCBO 5 e 2.5gP/60gCBO 5. e 60g CBO 5/dia/Equivalente Populacional. O modelo SWAT é um modelo de bacia hidrográfica que simula os caudais e o ciclo dos nutrientes com base em dados meteorológicos, de solos, uso do solo e de práticas agrícolas. O modelo SWAT divide a bacia em unidades hidrológicas (HRU Hydrologic Response Units) (Figura 8) de acordo com a topografia e as propriedades e o uso do solo. O modelo, inclui uma base de dados de práticas agrícolas standard, que pode ser usada na ausência de dados detalhados de práticas agrícolas que tem vindo a ser produzida por uma comunidade de milhares de utilizadores do modelo. Este modelo permite avaliar os impactes de alterações de culturas e de práticas agrícolas na exportação de nutrientes, mas também na contaminação dos aquíferos. 4 SWAT Soil Water Assessment Tool, ( modelo desenvolvido pelo United States Department of Agriculture para simular o impacte das práticas agrícolas na qualidade da água de uma bacia. IST/IPIMAR 20

34 Figura 8. Definição das Unidades de Resposta Hidrológica do modelo SWAT para a bacia do Rio Arnóia e do Rio Real. Para a estimativa das fontes difusas as simulações do SWAT seguem a seguinte abordagem: Numa primeira fase o modelo é validado quanto à sua componente hidrodinâmica, comparando caudais simulados com valores medidos nas estações hidrométricas do INAG. Os parâmetros do modelo de qualidade da água são depois validados dentro da margem de incerteza própria de cada um deles, tendo em conta a comparação da abordagem das fontes e das cargas efectuada para a zona monitorizada das bacias, obtendo-se no final a estimativa das fontes difusas. O trabalho desenvolvido até ao momento encontra-se na fase de validação da hidrodinâmica. Após esta validação serão elaboradas as simulações de qualidade da água em dois cenários: (i) nas condições actuais de uso do solo e (ii) admitindo que toda a bacia está coberta de floresta. A diferença entre estes dois resultados dá a produção de nutrientes devida à acção antropogénica. Na hipótese de que a floresta tem uma gestão diminuta, a simulação só com floresta corresponde à situação pristina (daí resultando as fontes naturais, backgroud sources na terminologia anglo-saxónica). As fontes dos dados usados no modelo SWAT incluíram estações de precipitação do INAG ( estações meteorológicas do Instituto de Meteorologia, carta de solos 1: compilada pelo European Soil Bureau (Gonçalves et al., 2005), topografia publicada pela NASA, carta de ocupação de solo do Corine Land Cover 2000 à escala 1: ( O mapa de coberto de solo utilizado pelo modelo SWAT é apresentado na Figura 9, e as áreas associadas a cada coberto e legenda dos cobertos na Tabela 13. A carta Corine 2000 deu IST/IPIMAR 21

35 origem a este mapa onde se verifica que cerca de 45% da bacia apresenta culturas de pomar, vinhas ou olival seguindo-se as culturas anuais com cerca de 30% da área da bacia. O mapa de texturas de solos da bacia utilizado pelo SWAT, obtido a partir do mapa de solos do European Soil Bureau e de funções de pedotransferência (Saxton et al., 1986), é apresentado na Figura 10. Na Tabela 14 são apresentadas as áreas correspondentes às texturas de solo sendo que cerca de metade da bacia apresenta textura média (menos que 35% de argila e mais do que 15% de areia; mais do que 18% de argila se o teor de areia exceder 65%) e cerca de 30% da bacia textura fina (entre 35% e 60% de argila). A aplicação do modelo SWAT e a quantificação da componente difusa das cargas na bacia do Rio Arnóia e Real será o principal factor a desenvolver futuramente. Figura 9. Uso de solo na bacia do Rio Arnóia e Real segundo a classificação do SWAT (tendo como base a carta CORINE 2000). IST/IPIMAR 22

36 Tabela 13. Distribuição do coberto de solo por área na bacia do Rio Arnóia e Real segundo a classificação do SWAT. Coberto vegetal SWAT Coberto Área em km 2 Percentagem total da bacia ORCD Pomar/Vinha/Olival % AGRC Cultura anual de estação fria % FRSD Floresta-Caduca 44 11% PINE Pinheiro 33 9% URML Residência urbana média/baixa densidade 13 3% AGRR Cultura anual de estação quente 10 2% RNGE Prados 2 <1% UIDU Zona Industrial 2 <1% Total % Figura 10. Texturas de solo na bacia do Rio Arnóia e Real obtidas a partir da carta de solos do European Soil Bureau. Tabela 14. Áreas das texturas de solo na bacia do Rio Arnóia e Real a partir da carta de solos do European Soil Bureau. Textura de Solo Área em km 2 Percentagem total da bacia Medium/Média % Fine/Fina % Coarse/Grosseira 64 17% Total % IST/IPIMAR 23

37 Carga animal na bacia do Rio Arnóia/Real As cargas de nutrientes de origem animal na bacia tanto podem ser directamente descarregadas nas linhas de água (principalmente em explorações intensivas) como podem permanecer no solo ficando sujeitas aos processos bioquímicos que aí decorrem (mineralização da matéria orgânica, volatilização do azoto, etc.), até atingirem finalmente os aquíferos e a rede de drenagem. O primeiro destino é compreendido na análise das fontes pontuais e o segundo é implicitamente considerado na fertilização que o modelo SWAT aplica às culturas. Nesta secção, apresentam-se as cargas totais da produção animal na bacia do Rio Arnóia e Real de modo a compreender a sua importância, o que poderá ajudar a interpretar os resultados obtidos na estimativa das fontes. As cargas animais foram calculadas a partir da densidade animal dos RGA (INE, 1989; INE, 1999) e das capitações por animal (Ministério da Agricultura, 1997). As descargas são cerca de 1780 tonn/ano e 390 tonp/ano (Tabela 15), correspondendo a valores médios de 74 kgn/ha/ano e de 16 kgp/ha/ano. De salientar que os suínos são os maiores produtores com cerca de 700 tonn/ano e 200 tonp/ano, o que representa cerca de 40% da carga de azoto e cerca de 50% da carga de fósforo. Se compararmos com a estimativa da carga pontual associada às suiniculturas (ver ), a carga pontual dos suínos é de cerca de metade do total aqui calculado o que sugere que cerca de metade da produção animal dos suínos se encontre em explorações intensivas. Tabela 15. Distribuição das principais espécies animais, bem como o seu peso em termos de nutrientes na bacia do Rio Arnóia e Real de acordo com o RGA de Total Nº de Animais Ntotal (ton/ano) Azoto Bacia Total Ntotal/SAU (Kg/ha/ano) Ptotal (ton/ano) Fósforo Ptotal/SAU (Kg/ha/ano) caprinos coelhos equinos bovinos suínos aves ovinos Total Se a carga animal fosse distribuída uniformemente por toda a área da bacia daria uma carga de 74 kgn/ha/ano que está abaixo do limite de 170 kgn/ha/ano de fertilizante orgânico permitido em zonas vulneráveis (Directiva dos Nitratos). É de esperar que, uma parte destes estrumes seja espalhada no terreno, e que outra seja descarregada nas linhas de água por explorações de carácter intensivo. Parte dos estrumes colocados no solo são mineralizados, sendo a maioria IST/IPIMAR 24

38 dos nutrientes assimilados pelas plantas 5. A componente não mineralizada é armazenada no solo na forma de matéria orgânica refractária e os nutrientes não consumidos pelas plantas são transportados para as linhas de água directamente ou através do aquífero. Os processos de mineralização, volatilização, nitrificação e desnitrificação, consumo pelas plantas e lixiviação são simulados pelo modelo SWAT Retenção Os nutrientes que chegam às linhas de água sofrem uma série de processos (assimilação pela vegetação, deposição do fósforo, volatilização do azoto, etc.) que resultam na retenção de uma parte. A maior percentagem desta retenção é mediada por agentes biológicos e por isso está directamente associada à extensão da superfície livre, através da qual estes assimilam energia do sol. A Guideline 9 apresenta uma relação empírica para estimar a retenção que foi obtida com base em dados de rios contidos num rectângulo com vértices na Áustria (a Sul), na Finlândia (a Norte e Este) e a França (a Oeste). Essa relação dá a retenção, R N,P, em função de: R = L * a F N, P N, P Equação 1 AS Onde R N,P é a retenção que ocorre no rio (ton/ano), L N,P é a carga de azoto ou fósforo transportada pelo rio (ton/ano), F é o caudal anual do rio (m 3 /ano) A S é a área de águas superficiais (m 2 ), e o a e o b (sempre negativo) são constantes empíricas (a=5.9 para o azoto e a=13.3 para o fósforo, b=-0.75 para o azoto e b=-0.93 para o fósforo). Nesta relação a retenção é directamente proporcional à área de água superficial da bacia e inversamente proporcional ao caudal anual. As áreas de água das bacias foram obtidas através da interpretação da carta Corine Land Cover 2000 e o caudal obtido pela aplicação do modelo SWAT às bacias. Devido ao facto de presentemente se estar a validar a hidrodinâmica do modelo SWAT na bacia do Rio Arnóia e Real, quer os caudais quer o cálculo das cargas nos rios ainda não estão disponíveis pelo que a retenção ainda não pode ser obtida Carga no Rio O cálculo da carga no rio (o Método das Cargas) é feito com base em séries temporais longas de monitorização (caudais e concentrações). A produção destas séries é um dos objectivos dos programas de monitorização regulares, implementados pelas autoridades ambientais (em Portugal pelas CCDR e/ou pelo INAG). Estas séries temporais permitem avaliar cargas fazendo b 5 A matéria orgânica colocada no solo fica sujeita a processos complexos que incluem volatilização de amónia, desnitrificação de nitrato e processos de adsorção ao solo no caso do fósforo. Estes processos conjuntamente com o processo de mineralização são mediados por bactérias (muitas do tipo coliforme) cujo desenvolvimento depende da temperatura e humidade do solo e ainda das relações C:N:P. IST/IPIMAR 25

39 hipóteses simplificativas sobre (i) a variabilidade no intervalo de tempo entre duas amostras e (ii) admitindo que a concentração é uniforme na secção, mas não permitem identificar as origens das cargas calculadas. A finalidade deste método é por conseguinte complementar o método das fontes descrito acima. As dificuldades da logística e os custos associados à obtenção destas séries temporais longas são elevados e por conseguinte estas séries estão disponíveis em poucas estações. A quantificação das cargas foi possível na bacia do Rio Arnóia e Real usando dados de nutrientes das estações do INAG indicadas na Figura 11 (Ponte Óbidos, Sobral da Lagoa e Rio Arnóia). As três estações de qualidade da bacia apresentam séries temporais de concentrações mensais de azoto total, amónia, nitrato, nitrito e de fósforo total. Os dados de azoto total estão disponíveis de Outubro de 2001 a 2006, amónia, nitrato e nitrito de Janeiro de 1996 a 2006, e fósforo total a nível mensal de 1996 a 2006 nas estações de Sobral da Lagoa e Ponte Óbidos e de 2001 a 2006 na estação de Rio Arnóia. Assim, as concentrações de azoto total foram obtidas para os anos hidrológicos de 2001 a As concentrações de fósforo total foram obtidas para os anos hidrológicos de 1996 a A Guideline 7 sugere que a amostragem seja feita de acordo com o Principles of the Comprehensive Study on Riverine Inputs and Direct Discharges do RID monitoring programme com base em dados de azoto total e fósforo total. De acordo com o RID a estação de amostragem deve estar localizada num ponto por onde passem pelo menos 90% dos nutrientes produzidos na bacia. O conjunto das três estações de qualidade da bacia do Rio Arnóia e Real monitorizam praticamente a totalidade da bacia. A estação de Rio Arnóia é já próxima da Lagoa de Óbidos e apresenta influência da maré, pelo que para o cálculo da carga transportada dos rios para a Lagoa, os dados de qualidade das estações de Ponte Óbidos no Rio Arnóia e Sobral da Lagoa no Rio Real, são as mais indicadas. IST/IPIMAR 26

40 Figura 11. Estrutura de monitorização da bacia do Rio Arnóia e Real rede de qualidade de água superficial (laranja) e rede hidrométrica (verde) (Fonte: INAG). Os dados de azoto total nas três estações de monitorização da bacia são apresentados na Figura 12 (que apresenta também a estação do Rio da Cal, estação de qualidade na bacia do Rio da Cal). Esta figura mostra que as concentrações de azoto total anteriores a Setembro de 2005 foram superiores às concentrações observadas após este período, principalmente para a estação do Rio da Cal (acima de 20 mg/l antes, e por volta de 5 mg/l depois). A estação de Sobral da Lagoa e Rio Arnóia na bacia do Rio Arnóia e Real, mostra que foram medidos valores acima de 20 mg/l antes de Setembro de 2005, e sistematicamente em torno de 10 mg/l depois. O mesmo comportamento é evidenciado nas concentrações de amónia (Figura 13), em que na estação do Rio da Cal as concentrações antes de Setembro de 2005 ultrapassam frequentemente os 30 mgn/l e na estação de Sobral da Lagoa variam entre mgn/l. Após este período todas as estações apresentam valores abaixo dos 10mgN/l. A Figura 14 apresenta dados de fósforo total para as mesmas estações e mostra que o comportamento é semelhante ao descrito anteriormente. Este comportamento está decerto relacionado com a entrada em funcionamento do emissário submarino da Foz do Arelho, cujo início se deu em Setembro de Desde esta altura, três das ETAR mais importantes, a ETAR de Caldas das Rainhas (bacia no Rio da Cal) e ETAR de Óbidos e Carregal do Sal (bacia do Rio Arnóia e Real), passam a descarregar no mar por meio do exutor submarino. IST/IPIMAR 27

41 70 60 Azoto Total Óbidos Ponte Óbidos Sobral Lagoa Rio Arnóia BM Rio da Cal BM Concentração mgn/l Figura 12. Concentrações de azoto total nas três estações de monitorização de qualidade da água superficial na bacia do Rio Arnóia e Real e na estação do Rio da Cal (Fonte: INAG). Data Concentração mgn/l Amónia Óbidos Ponte Óbidos Sobral Lagoa Rio Arnóia PM Rio Arnóia BM Rio da Cal PM Rio da Cal BM Figura 13. Concentrações de amónia (em mgn/l) nas três estações de monitorização de qualidade da água superficial na bacia do Rio Arnóia e Real e na estação do Rio da Cal (Fonte: INAG). Data FósforoTotal Óbidos Ponte Óbidos Sobral Lagoa Rio Arnóia BM Rio da Cal BM Concentração mgp/l Figura 14. Concentrações de fósforo total nas três estações de monitorização de qualidade da água superficial na bacia do Rio Arnóia e Real e na estação do Rio da Cal (Fonte: INAG). Data IST/IPIMAR 28

42 Os caudais medidos dentro da bacia do Rio Arnóia e Real são referentes às estações representadas na Figura 11 (Óbidos, Ponte Óbidos e Gaeiras), todas na bacia do Rio Arnóia. Na estação de Óbidos os dados de caudal diário são referentes ao período de Outubro de 1977 a Setembro de Para a estação de Ponte Óbidos o período de dados é de Outubro de 1982 a Setembro de 1990 e para a estação de Gaeiras de Outubro de 1981 a Setembro de Deste modo, só em Ponte Óbidos existem dados de qualidade e de caudal na mesma estação, mas o período de dados de caudal não coincide com o período de dados de qualidade. O período de dados de caudal nas restantes estações também não coincide com o período de dados de qualidade. Assim, os caudais necessários para cálculo das cargas nas estações de qualidade serão obtidos com o modelo hidrológico validado nas estações de caudal para o período com dados. Para a validação hidrodinâmica do modelo SWAT estão a ser comparados caudais anuais, mensais e diários simulados pelo modelo com os valores medidos nas estações hidrométricas (Ponte Óbidos, Óbidos e Gaeiras) na bacia do Rio Arnóia. Os resultados obtidos são ainda preliminares sendo necessário ajustar os parâmetros do modelo de modo a obter o comportamento das medidas. Assim, por uma questão de consistência, os resultados da validação hidrodinâmica do modelo SWAT, só serão apresentados quando estiverem validados. Após a validação da componente hidrodinâmica do modelo, será possível o cálculo das cargas nos rios e o início da validação da qualidade da água para o cálculo das cargas difusas Trabalho Futuro A aplicação das Guidelines Harpnut da OSPAR está ainda incompleta faltando calcular as cargas nos rios, estimar as fontes difusas e a retenção. Para tal está a desenvolver-se o processo mais moroso - a validação hidrodinâmica do modelo SWAT - que permitirá a conclusão dessas três tarefas. A conclusão dessas tarefas, permitirá comparar a abordagem das fontes e das cargas e validar a aplicação das Guidelines. Com a aplicação validada será possível caracterizar a dinâmica de nutrientes na bacia quantificando e distinguindo a sua origem. Das componentes já calculadas, as suiniculturas apresentam um peso significativo nas descargas pontuais e possivelmente também na produção total de nutrientes da bacia. Como a diferença entre a estimativa das descargas das suiniculturas com e sem tratamento é de uma ordem de grandeza, a definição mais precisa da existência de tratamento e do grau de tratamento permitirá adequar melhor a estimativa à realidade e deverá ser discutido em conjunto com as Águas do Oeste. Uma vez validada aplicação para a bacia do Rio Arnóia e Real, o conhecimento adquirido acerca do seu funcionamento poderá facilitar a elaboração e validação de hipóteses e definir, IST/IPIMAR 29

43 necessidades futuras para colmatar faltas de dados na aplicação às restantes bacias afluentes à Lagoa, com menor disponibilidade de dados para o cálculo da carga no rio e de validação do modelo SWAT. IST/IPIMAR 30

44 4 LAGOA DE ÓBIDOS 4.1 Monitorização Foram realizadas duas campanhas até à data (18 de Abril e 18 de Julho), que envolveram a medição de grandezas físicas, químicas e biológicas relevantes na avaliação da qualidade da água e dos processos biogeoquímicos. As grandezas químicas e biológicas foram aplicadas na perspectiva da Directiva Quadro da Água visando avaliar o estado ecológico do ecossistema. A monitorização, beneficia ainda da medição de parâmetros com sensores Amostragem clássica São apresentados e discutidos no presente relatório os resultados mais relevantes. Foi procurado interpretar as diferenças encontradas entre as duas amostragens: Abril e Julho de 2007, representativas de um período húmido e seco, respectivamente. Par tal, são apresentadas as principais conclusões referentes a cada conjunto de parâmetros monitorizados: físico-químicos (salinidade, turbidez, ph, temperatura, SST, transparência e oxigénio dissolvido), nutrientes e pigmentos, níveis de metais na fracção dissolvida e particulada e microbiológicos Parâmetros Físico-Químicos Neste apartado é apresentada a comparação dos valores encontrados de salinidade, temperatura, oxigénio dissolvido e sólidos em suspensão nas campanhas de Abril e Julho de Tal como esperado, os valores de salinidade em Abril (23-32 ppm) foram muito inferiores aos registados em Julho ( ppm). Para esta diferença contribuem dois factores: um maior caudal dos cursos de água doce que afluem à Lagoa em Abril, relativamente a Julho e uma maior evaporação em Julho, como resultado da temperatura. A estação localizada no Braço da Barrosa (AO#4) distingue-se das restantes em ambas as campanhas, pelos valores mais baixos de salinidade, reflexo da entrada do Rio da Cal. Apesar do caudal dos rios ser superior em Abril, também devido à ocorrência de chuvas, os sólidos suspensos totais foram mais elevados em Julho. Este aumento foi já observado em campanhas anteriores, estando possivelmente associado a blooms de fitoplâncton que afectam toda a Lagoa, e/ou processos de ressuspensão dos sedimentos em áreas mais confinadas. Os teores de oxigénio dissolvido indicam uma boa oxigenação da coluna de água das estações AO#2, AO#3, AO#3a e AO#3b, com valores que variaram entre 95 e 142% em ambas as campanhas. Nas estações localizadas nos Braços da Barrosa e Bom-Sucesso foram detectados valores superiores a 150% de saturação em Abril, enquanto na estação AO#4 em Julho os valores encontrados apontam para hipoxia da coluna de água. Esta é uma das características mais comuns dos sistemas IST/IPIMAR 31

45 eutrofizados - hipoxia ou anoxia da coluna de água - e acarreta dois problemas: a morte de organismos bentónicos, subsequentemente modificação das comunidades e alteração dos ciclos biogeoquímicos (metais, nutrientes) Nutrientes e Clorofila-a Os gráficos apresentados na Figura 15 comparam os valores encontrados de nutrientes e pigmentos nas campanhas de Abril e Julho de A título de exemplo apresentam-se as variações de amónia, azoto orgânico, fósforo total e feopigmentos. Os teores de amónia, nitrito e nitrato (formas inorgânicas de azoto) foram mais elevados em Abril, o que estará relacionado com as descargas dos rios e outras entradas de água doce (por exemplo a lixiviação dos solos). Pelo contrário, o azoto orgânico apresentou um pico em Julho. As concentrações de azoto total foram mais elevadas a montante da Lagoa, na campanha realizada no Verão, observando-se uma dominância da fracção orgânica. O fosfato é um nutriente facilmente mobilizado dos sedimentos durante a degradação da matéria orgânica, tal como descrito para alguns metais (exemplo Mn). De facto, foi observado um aumento deste nutriente nas estações a montante da Lagoa durante o Verão, e atingiramse teores elevados na coluna de água. Silicatos, Clorofila-a e feopigmentos atingiram valores mais elevados na estação AO#4. No caso dos silicatos este máximo foi detectado quer na Primavera, quer no Verão NH 4 (µm) Norg (µm) #2 #3a #3b #3 #4 #5 estações 0 #2 #3a #3b #3 #4 #5 estações 10 5 Pt (µm) feopig (µg/l) #2 #3a #3b #3 #4 #5 0 #2 #3a #3b #3 #4 #5 estações estações Figura 15. Variações das concentrações de nutrientes (amónia, azoto orgânico e fósforo total) e pigmentos (feopigmentos) nas campanhas de Abril (verde) e Julho (laranja) de IST/IPIMAR 32

46 Carbono e azoto na matéria particulada em suspensão Em Abril os teores de carbono e azoto totais foram superiores aos detectados em Julho (Figura 16), devido a uma maior contribuição da fracção orgânica, o que pode estar relacionado com maior densidade da comunidade plânctonica e mais detritos de macroalgas. Pelo contrário, a fracção inorgânica destes elementos, não apresentou diferenças significativas entre campanhas de amostragem Ct (%) Nt (%) #2 #3a #3b #3 #4 #5 estações 0 #2 #3a #3b #3 #4 #5 estações Figura 16. Variações das concentrações de carbono total e axoto total na matéria particulada em suspensão nas campanhas de Abril (verde) e Julho (laranja) de Metais na fracção dissolvida e particulada Os metais analisados (Ni, Cu, Pb e Cd) na fracção dissolvida da coluna de agua não apresentam diferenças significativas entre amostragens e não seguem nenhum padrão de distribuição entre os locais escolhidos para monitorizar a Lagoa de Óbidos. Nas duas campanhas realizadas em 2007, as concentrações destes contaminantes foram baixas não apresentando até à data, perigosidade de contaminação metálica na Lagoa. Os gráficos apresentados na Figura 17 comparam os teores de metais na fracção particulada nas campanhas de Abril e Julho de Os resultados permitem distinguir vários padrões espacio-temporais: (i) (ii) (iii) Um dos padrões inclui o alumínio e ferro, estes dois elementos considerados contaminantes naturais, não variaram entre campanhas, nem entre locais. No entanto, a estação AO#3a apresentou um máximo de Al e Fe no Verão e um mínimo na Primavera. Isto aponta para uma diferente natureza das partículas em suspensão, neste local da Lagoa; Os elementos Mn, Pb e Cd apresentaram um pico na estação do Braço da Barrosa como consequência da saída destes elementos do sedimento para a coluna de água. Este processo, como têm vindo a ser demonstrado, é potenciado no Verão, devido às características ambientais que esta área confinada apresenta; Metais como o Zn, Ni e Cu mostraram um padrão semelhante ao anteriormente referido, mas a sua entrada por fontes difusas (água doce na estação AO#3) deve IST/IPIMAR 33

47 também ser considerada. Deste modo, para os níveis destes contaminantes contribuem quer o sedimento, quer os inputs de água doce. Al (%) #2 #3a #3b #3 #4 #5 estações Mn (µg/g) #2 #3a #3b #3 #4 #5 estações Ni (µg/g) #2 #3a #3b #3 #4 #5 estações Figura 17. Concentrações de Alumínio (%), Manganês e Níquel (µg/g) na matéria particulada em suspensão nas campanhas de Abril (verde) e Julho (laranja) de Microbiologia Os gráficos apresentados na Figura 18 comparam as concentrações de Bactérias Coliformes e Bactérias Coliformes Termotolerantes nas campanhas de Abril e Julho de Os resultados das análises microbiológicas obtidas até à data apontam para: (i) Em Abril foram registados valores mais elevados de contaminação microbiológica do que em Julho, registando-se apenas valores vestigiais. Este padrão (já registado em campanhas anteriores), reflecte a importância da época das chuvas no transporte da contaminação microbiológica; (ii) Os valores de Bactérias Coliformes foram inferiores a 645/100 ml e os de Bactérias Coliformes Termotolerantes inferiores a 145/100 ml. Em termos legais IST/IPIMAR 34

48 (iii) (Decreto-Lei 236/98 aplicado a águas balneares), verifica-se que todas as estações apresentaram valores inferiores ao valor máximo admissível (VMA); Os valores de Enterococos foram inferiores a 145/100 ml e os de Escherichia Coli inferiores a 25/100 ml. De acordo com a classificação definida pela nova directiva (Directiva 2006/7/CE, de 15 de Fevereiro de 2006, em vigor em 2015) a classificação obtida foi de excelente em todas as estações para ambos os parâmetros referidos anteriormente. Bact. Coli. (Nº/100ml) VM A VM R Bactérias Coliformes #2 #3a #3b #3 #4 #5 estações Abr Jul Bact. Coli. (Nº/100ml) Bactérias Coliformes Termotolerantes Abr Jul VM A VM R #2 #3a #3b #3 #4 #5 estações Figura 18. Concentrações de Bactérias Coliformes e Bactérias Coliformes Termotolerantes nas campanhas de Abril (laranja) e Julho (verde) de Amostragem com sensores Nesta secção apresentam-se apenas os resultados obtidos na campanha de Abril, porque na campanha de Julho não foi possível efectuar o contorno devido a problemas técnicos e de logística. As figuras ilustrativas do percurso efectuado na Lagoa de Óbidos entre as estações fixas são apresentadas na Figura 19 e Figura 20. As figuras mostram perfis horizontais de salinidade, temperatura e O 2 obtidos com os sensores entre as estações fixas, de acordo com as possibilidades de navegação. Os resultados mostram que os maiores valores de temperatura (23 ºC) foram registados nas zonas de montante. Estas zonas são caracterizadas por baixas profundidades, estando por isso mais expostas à radiação solar. Os valores de salinidade mais baixos foram registados na estação AO#4 (cerca de 24 % º) e AO#5 (cerca de 26 % º), revelando a influência da descarga do Rio Arnóia/Real e Rio da Cal. Em relação à percentagem de saturação de oxigénio dissolvido, verifica-se que na proximidade dos pontos onde existem dados, os resultados obtidos são consistentes com valores medidos (na ordem dos 100% de saturação). IST/IPIMAR 35

49 Figura 19. Distribuições espaciais de temperatura e salinidade pelos sensores a 18 de Abril de 2007 (percurso efectuado durante a baixa-mar). Na mesma figura são ainda representadas as estações de monitorização e o respectivo valor medido localmente. Figura 20. Distribuição espacial de oxigénio dissolvido fornecida pelos sensores a 18 de Abril de 2007 (percurso efectuado durante a baixa-mar). Na mesma figura são ainda representadas as estações de monitorização e o respectivo valor. IST/IPIMAR 36

50 4.2 Modelação da hidrodinâmica da Lagoa O modelo implementado para a Lagoa no início do projecto, está a ser actualizado pelo facto existir um levantamento batimétrico mais recente. Este levantamento foi realizado pelo IH (a pedido do INAG) em 2004 (Figura 21). O levantamento, mostra que a meandrização dos canais é maior e que existem mais zonas de descobertura. No Anexo I, apresenta-se uma sucessão de levantamentos efectuados pelo IH (desde 2000 a 2004) que mostram bem a meandrização dos canais e os deslocamentos sazonais da barra. Neste momento estão a ser refeitas todas as simulações com o levantamento mais recente, pelo que implica uma nova implementação dos modelos utilizados até à data (hidrodinâmica e de qualidade da água). Figura 21. Dados batimétricos utilizados para efectuar a batimetria referente a A actualização dos modelos implementados no início do projecto, foi feita começando pelo modelo hidrodinâmico. Para além da actualização das simulações da hidodinâmica foi já incluído o forçamento com as ondas, o qual não tinha sido considerado no trabalho de modelação anterior. As simulações hidrodinâmicas obtidas com o levantamento mais recente, servirão de base para o modelo de qualidade da água da Lagoa. O trabalho futuro incluirá as simulações de qualidade da água da Lagoa, onde já se incluirão as macroalagas e os fluxos entre a coluna de água e o sedimento. IST/IPIMAR 37

51 Os resultados disponíveis até á data incluem apenas simulações hidrodinâmicas, apresentandose os níveis de maré, campos de velocidade e velocidades residuais considerando o forçamento isolado da maré e forçamento das ondas e maré. As descargas de água doce na Lagoa, rios e valas de drenagem, também foram consideradas como condições de fronteira. Foram considerados dois cenários de ondas: (i) uma onda com energia alta (Hs 6 =4m, T 7 =12s, Dir 8 =315ºN) e (ii) uma onda com uma energia baixa (Hs=0.5m, T=10s, Dir=315ºN). Foi sempre usada a direcção de 315ºN, porque na zona de estudo a agitação marítima restringe-se ao quadrante entre Oeste (W) e Norte (N) Níveis de maré Na Figura 22, apresenta-se a variação dos níveis na estação do Cais da Foz do Arelho. A figura mostra uma comparação entre os níveis medidos pelo Instituto Hidrográfico (IH) e os níveis previstos pelo modelo, numa situação em que se considera o forçamento isolado da maré (modelo MOHID) e noutra situação em que se considera o forçamento conjunto de ondas e maré (modelo MOHID acoplado ao modelo STWAVE). Os resultados mostram que o forçamento por si só da maré, não é suficiente para reproduzir as variações de nível que ocorrem no interior da Lagoa, em determinado períodos. Estas variações são condicionadas pelo regime de agitação marítima na embocadura, em situações de ondas de energias maiores (Hs superiores a 4 m). O regime de agitação marítima na zona da embocadura, pode fazer subir os níveis no interior da Lagoa da ordem dos 0.5 m quando a altura significativa das ondas é da ordem dos 4 m. As sobreelevações só ocorrem no período para o qual existem ondas de energia maior (i.e. alturas significativas igual ou superior a 4 m). Os resultados obtidos mostram que a hidrodinâmica da Lagoa é determinada essencialmente pela maré, e também pelo regime de agitação marítima na zona da embocadura nos períodos em que existe a ocorrência de ondas de energia maior. 6 A altura Significativa (Hs) representa a altura média de um terço das ondas mais altas observadas. 7 T: Período da onda em segundos. 8 Dir: Direcção da onda em relação ao Norte (0º) IST/IPIMAR 38

52 Variação do Nível: Estação do Cais da Foz do Arelho 4.0 Nível [m] M edidas M aré Data 4.0 Variação do Nível: Estação do Cais da Foz do Arelho 3.5 Nível [m] M edidas M aré e Ondas Figura 22. Variação dos níveis na Lagoa de Óbidos, numa situação com o forçamento isolado da maré (MOHID) e forçamento conjunto de ondas e maré (MOHID acoplado ao STWAVE). Data Campos de velocidades Os campos de velocidade com o forçamento da maré, são apresentados na Figura 23 e na Figura 24, numa situação de marés-vivas no fim da vazante e enchente, respectivamente. Na Figura 25 e Figura 26, apresentam-se (para as mesmas condições) os campos de velocidade resultantes do forçamento conjunto com ondas e maré. Os resultados apresentados são representativos de uma onda de energia alta. Não são apresentados resultados com ondas de energia baixa, porque não acrescentam mais informação adicional. As ondas de energia baixa acabam por não influenciar significativamente a hidrodinâmica da Lagoa. Nesta situação (de ondas baixas), a hidrodinâmica acaba por ter um comportamento semelhante ao forçamento isolado da maré. De um modo geral, os resultados obtidos mostram que o escoamento ocorre essencialmente ao longo do canal Norte. No canal Sul só existe escoamento, em enchente. Verifica-se ainda IST/IPIMAR 39

53 que na enchente as velocidades são superiores, pelo facto de ocorrerem enchentes mais curtas e vazantes mais largas. Nesta situação diz-se existe dominância de enchente na Lagoa de Óbidos. Os resultados mostram ainda que as maiores velocidades são registadas na barra e na curvatura próxima desta. O forçamento das ondas e maré, mostra que existem maiores velocidades junto à costa, as quais não eram visíveis com o forçamento isolado da maré. Figura 23. Campo de velocidades na Lagoa de Óbidos em marés-vivas no fim da vazante, resultante do forçamento da maré. IST/IPIMAR 40

54 Figura 24. Campo de velocidades na Lagoa de Óbidos em marés-vivas no fim da enchente, resultante do forçamento da maré. Figura 25. Campo de velocidades na Lagoa de Óbidos em marés-vivas no fim da vazante, resultante do forçamento conjunto da maré e das ondas. IST/IPIMAR 41

55 Figura 26. Campo de velocidades na Lagoa de Óbidos em marés-vivas no fim da enchente, resultante do forçamento conjunto da maré e das ondas Velocidades residuais As velocidades residuais 9 resultantes do forçamento da maré são apresentadas na Figura 27. Na Figura 28, apresentam-se os resultados obtidos com o forçamento conjunto das ondas e maré. Os resultados mostram o aparecimento de uma corrente vertical-corrente de derivaparalela à costa. Esta corrente é gerada pela força das ondas (ou seja a força de tensão de radiação), e aparece junto à costa pelo facto de atrito de fundo ser mais importante. Em ambas as situações, as velocidades residuais perto da embocadura da Lagoa de Óbidos, mostram um transporte para montante. Este resultado é concordante com o comportamento hidrodinâmico da Lagoa, uma vez que as correntes de enchente são superiores às de vazante, criando um transporte preferencial para montante. Este transporte para montante é responsável pela deposição de sedimentos ao longo do canal Norte da Lagoa, levando ao assoreamento da Lagoa. 9 As velocidades residuais representam as velocidades integradas no tempo ao fim de 30 dias de simulação. IST/IPIMAR 42

56 Figura 27. Velocidade residual na Lagoa de Óbidos ao fim de 30 dias de simulação, numa situação onde se considera o forçamento da maré. Figura 28. Velocidade residual na Lagoa de Óbidos ao fim de 30 dias de simulação, numa situação onde se considera o forçamento de ondas e maré. IST/IPIMAR 43

57 5 ZONA COSTEIRA 5.1 Monitorização Com vista à avaliação da qualidade da água foram realizadas duas campanhas, a 17 de Março e 17 de Julho, para medição de grandezas físico químicas e biológicas na zona costeira onde descarrega o emissário submarino da Foz do Arelho. A 2 de Agosto foi realizada uma campanha intercalar, para determinação apenas de parâmetros microbiológicos. Para além da amostragem clássica foram obtidos dados de perfis verticais com a sonda na coluna de água. As condições hidrológicas na zona de descarga foram avaliadas com base nos perfis de velocidade medidos com o ADCP. São apresentadas as principais conclusões de cada conjunto de parâmetros (físico-químicos, nutrientes e Clorofila-a, metais e parâmetros microbiológicos) procurando-se interpretar variações espaciais, entre campanhas e em profundidade num dado local Perfis verticais de correntes: ADCP O correntómetro do tipo ADCP permitiu medir em simultâneo a intensidade e direcção da corrente a várias profundidades. A análise de correntes e ventos, permite concluir o seguinte: Direcção: Na camada superficial a corrente segue geralmente o regime de ventos apresentado para o mesmo dia. A direcção da corrente medida com o ADCP nas duas campanhas é coerente com o regime de ventos, mostrando que o vento é o principal forçamento do escoamento nesta zona. Intensidade: Habitualmente a camada da superfície apresenta valores superiores aos do fundo, devido ao facto de o efeito do vento na coluna de água ser mais importante nas camadas superficiais. No entanto, na campanha de Julho, os resultados obtidos mostram que existem duas camadas distintas, cuja separação se faz mais ou menos aos 20 m. Este padrão é consistente com o perfil vertical de salinidade e temperatura obtido no mesmo ponto (ponto de descarga do emissário, EMAO#1), mostrando que existem duas massas de água com densidades diferentes, cuja separação se dá mais ou menos aos 20m. Esta separação mais ou menos aos 20 m, é bem visível na magnitude, mostrando velocidades diferentes nas camadas superficiais e na camada do fundo (Figura 29). IST/IPIMAR 44

58 0 Magnitude da Corrente (cm/s) 2 4 Profundidade (m) Tempo (h) Figura 29. Direcção e intensidade da corrente perto do ponto de descarga, à superfície, meio e fundo medida pelo ADCP no dia da campanha ( ) Parâmetros físico-químicos Os parâmetros temperatura, salinidade, fenóis, metais dissolvidos, óleos minerais e oxigénio dissolvido não apresentaram variações entre campanhas. Pelo contrário, a transparência e os sólidos suspensos totais mostraram as seguintes diferenças entre Março e Julho: (i) (ii) A transparência aumentou a sua profundidade durante a amostragem de Verão, devido a uma maior penetração da luz na coluna de água nesta época do ano; Os sólidos suspensos totais aumentaram em Julho nas camadas intermédias devido à presença de partículas orgânicas, como será explorado em seguida. As maiores variações na zona costeira, são efectivamente em profundidade e estas só conseguiram ser detectadas através dos perfis verticais de temperatura e salinidade, como se pode ver através da Figura 30 e Figura 31. Foi escolhida a campanha de Julho, pelo facto de nesta campanha se ter detectado a pluma microbiológica, como se explicará mais à frente neste relatório. Os perfis verticais efectuados nesta campanha, permitem visualizar a variação ao longo de toda a coluna de água, mostrando uma variação da temperatura a cerca de metros de profundidade (termoclina), baixando a temperatura de 17 para cerca de 15 graus. Os perfis de salinidade não evidenciam a influência da descarga do emissário submarino da Foz do Arelho, mas mostram massas de água com densidades diferentes (mais ou menos aos 20 m) nos pontos EMAO#1, EMAO#2 e EMAO#3. Nos pontos EMAO#4 e EMAO#5, as diferenças IST/IPIMAR 45

59 de densidade são visíveis aos 10 e 5 m, respectivamente. Figura 30. Perfis verticais de temperatura entre estações: 17 de Julho de Figura 31. Perfis verticais de salinidade entre estações: 17 de Julho de Nutrientes e Clorofila-a Os resultados obtidos até à data (Figura 32 e Figura 33) mostram que: (i) Os parâmetros nitrato, nitrito, fosfato, azoto total e azoto orgânico não apresentaram variações entre campanhas. Pelo contrário, a amónia, ureia, silicatos, fósforo orgânico e total, Clorofila-a e feopigmentos aumentaram em Julho. Alguns destes parâmetros, como o fósforo orgânico aumentaram tendencialmente da superfície para o fundo. Este enriquecimento poderá dever-se ao afloramento costeiro característico deste período do ano (ver secção 1.1). Os padrões de afloramento costeiro em Portugal são determinados quer pela morfologia da costa quer pelas características batimétricas da plataforma continental e da vertente superior. Durante o Verão o fitoplâncton forma uma banda de elevadas concentrações junto à costa, associadas a águas alforadas mais frias. IST/IPIMAR 46

60 15 4 NO 3 (µm) 10 5 NH 4 (µm) #1S #1M #1F #2S #2M #2F #3S #3M #3F estações 0 #1S #1M #1F #2S #2M #2F #3S #3M #3F estações Figura 32. Concentrações de nitrato e amónia na coluna de água do emissário da Foz do Arelho nas campanhas de Março (verde) e Julho (laranja) de (ii) A Clorofila-a e os feopigmentos mostraram um padrão de distribuição muito claro: aumento nas camadas mais profundas da coluna de água. Isto poderá estar fortemente associado ao bloom fitoplânctonico detectado durante esta campanha de amostragem (Julho de 2007). Este bloom fitoplânctónico foi também detectado através do perfil vertical de Clorofila-a, obtido para o mesmo dia (Figura 34). Durante o Verão o fitoplâncton forma uma banda de elevadas concentrações junto à costa, associadas a águas alforadas mais frias. Esta banda é separada das águas oceânicas por um forte gradiente costa-largo da Clorofila-a. Os máximos estendem-se sub-superficialmente para o largo ao longo da picnoclina e nutriclina. 8 1 Chl a (µg/l) Feopig. (µg/l) #1S #1M #1F #2S #2M #2F #3S #3M #3F estações 0 #1S #1M #1F #2S #2M #2F #3S #3M #3F estações Figura 33. Concentrações de Clorofila-a e Feopigmentosna na coluna de água do emissário da Foz do Arelho nas campanhas de Março (verde) e Julho (laranja) de IST/IPIMAR 47

61 Figura 34. Perfis verticais de Clorofila-a entre estações: 17 de Julho de Carbono e azoto na matéria particulada em suspensão O carbono total e orgânico foi mais elevado no Verão (Figura 35). Este resultado corrobora a hipótese acima apresentada, da existência de um bloom fitoplânctonico. Apesar dos valores de azoto terem sido superiores na Primavera, foram detectadas concentrações muito baixas em ambas as situações de amostragem Corg(%) Norg(%) #1S #1M #1F #2S #2M #2F #3S #3M #3F estações 0 #1S #1M #1F #2S #2M #2F #3S #3M #3F estações Figura 35. Concentrações de Carbono e azoto orgânicos na coluna de água do emissário da Foz do Arelho nas campanhas de Março (verde) e Julho (laranja) de Microbiologia Os resultados das análises microbiológicas obtidas até à data apontam para: (i) (ii) Maiores concentrações no ponto próximo da descarga do emissário, devido à sua maior influência; Valores de Bactérias Coliformes inferiores a 600/100 ml e de Bactérias Coliformes Termotolerantes inferiores a 71/100 ml. Em termos legais (Decreto-Lei 236/98 aplicado a águas balneares), todas as estações apresentaram valores inferiores ao valor máximo admissível (VMA); IST/IPIMAR 48

62 (iii) (iv) (v) Valores de Enterococos inferiores a 69/100 ml e de Escherichia Coli inferiores a 100/100 ml. De acordo com a classificação definida pela nova directiva (Directiva 2006/7/CE, de 15 de Fevereiro de 2006, em vigor em 2015) todas as estações apresentaram excelente qualidade para estes parâmetros; Os resultados foram todos negativos para as Salmonelas spp,, indicando a sua ausência; Nas duas campanhas de Verão (Julho e Agosto), foi detectada a presença da pluma microbiológica, no fundo (cerca dos 20 m) (Figura 36). Os perfis de salinidade e temperatura efectuados para o mesmo dia mostram massas de água com densidades diferentes a cerca dos 20m. De facto, em todas as campanhas de Verão efectuadas até à data (cujo inicio se deu em 2005), tem sido possível detectar a pluma de coliformes fecais. Isto deve-se ao facto de a termoclina de Verão ser mais acentuada que a termoclina de Inverno, retendo a pluma nas camadas mais profundas. Bact. Coli. (Nº/100ml) VM A Bactérias Coliformes Mar Jul Ago VM R #1f #2f #3f #4f #5f estações Bact. Coli. (Nº/100ml) Bactérias Coliformes Termotolerantes Abr Jul Ago VM A VM R 10 1 #1f #2f #3f #4f #5f estações Figura 36. Concentrações de Bactérias Coliformes e Bactérias Coliformes Termotolerantes no fundo da coluna de água, nas campanhas de IST/IPIMAR 49

63 5.2 Detecção Remota As imagens de satélite de temperatura superficial (Sea Surface Temperature - SST) e de Clorofila-a medidas pelo satélite MODIS no dia das campanhas tem sido interpretada nos relatórios de campanhas. Para além da sua inclusão nos relatórios de campanha, esta informação é ainda guardada no IST com vista a ser devidamente gerida e organizada através da metabase de dados e da base de dados dos sensores, cuja descrição será referida mais à frente neste relatório. Nesta secção apresentam-se apenas as distribuições espaciais de temperatura superficial (Sea Surface Teperature - SST) e de Clorofila-a no dia da campanha (17 de Julho de 2007 às 13h41m), porque foi nesta campanha que se notaram resultados mais interessantes. As zonas a preto são zonas onde as interferências atmosféricas não permitiram a medição. Nesta campanha os ventos foram persistentemente do quadrante Norte e com intensidades na ordem de 4 a 7 m/s (ver Figura 38) conduzindo a uma corrente vertical ascendente (ou corrente de upwelling), trazendo nutrientes do fundo para a superfície. A imagem de SST ilustra uma situação de upwelling, com menores temperaturas junto à costa (cerca de 17 ºC) e maiores ao largo (cerca de 22 ºC). A imagem de Clorofila-a mostra que, existem bastantes zonas de interferência tornando-se difícil avaliar os valores medidos junto à costa e na proximidade da zona de estudo. No entanto, na enseada da Nazaré verifica-se uma mancha avermelhada (com valores na ordem dos 3 ug/l) junto à costa, na mesma zona onde também a temperatura foi menor. A detecção remota, corrobora os resultados obtidos no dia da campanha, uma vez que evidencia uma situação de upwelling, validando a suspeita de bloom fitoplânctónico. Figura 37. Imagens de satélite de Clorofila-a e SST para o dia 17 de Julho de 2007 às 13h41m. IST/IPIMAR 50

64 Figura 38. Regime de ventos para o período de 16 de Julho a 3 de Agosto de 2007 (referencial: O Norte corresponde a 0º e o Sul a 180º; o Este a 90º e o Oeste a 270º). IST/IPIMAR 51

65 5.3 Modelação da zona costeira Está em curso o desenvolvimento do sistema de modelação operacional da zona de descarga do emissário submarino da Foz do Arelho com o objectivo de prever a dispersão da pluma e a qualidade da água na zona balnear adjacente à Lagoa Óbidos, dado que actualmente as previsões são feitas exclusivamente para os dias das campanhas. O desenvolvimento deste sistema é o passo seguinte da integração dos modelos matemáticos desenvolvidos para estudo de processos como os que ocorrem nesta zona costeira, permitindo a sua integração com os dados de observação resultantes do programa de monitorização e com dados de detecção remota. Até à data foi desenvolvido um sistema de modelos que permite o estudo da circulação hidrodinâmica, da dispersão da pluma do efluente do emissário. O sistema implementado será a base do sistema de modelação operacional, pois gerou o conhecimento necessário sobre os processos físicos e ecológicos que ocorrem nos domínios de estudo. Para além do conhecimento obtido, determinam igualmente as necessidades de desenvolver uma capacidade de previsão dos processos envolvidos Previsões do escoamento e diluição para o dia das campanhas O sistema implementado no inicio deste projecto, e que é o que corre actualmente as previsões da pluma para os dias das campanhas, consiste em quatro níveis de modelos encaixados (Figura 39). Este sistema permite integrar processos desde a escala dos quilómetros como é o caso da maré com processos da escala das centenas de metros, como é o caso da pluma da Lagoa de Óbidos. A comunicação entre modelos é feita one-way, ou seja, os modelos de maior escala influenciam os modelos de menor escala mas o contrário não ocorre. O modelo de maior resolução (nível 1) abrange toda a costa Portuguesa. Este modelo é forçado com maré e vento. A maré é imposta na fronteira aberta, e foi obtida a partir da solução global de maré FES95.2 (Le Provost et al., 1998). O forçamento do vento é feito com base nas previsões meteorológicas fornecidas pelo IST ( O primeiro nível cobre toda a costa Portuguesa e costa da Galiza A malha utilizada é composta por 324 células na horizontal e 218 na vertical, com um passo espacial variável de 0.04ºx0.04º (~4kmx4km) desde a fronteira aberta a 0.02ºx0.02º (~2kmx2km) perto da fronteira fechada. O modelo do nível 2 abrange a zona costeira de Nazaré a Peniche. Este nível ainda não inclui a Lagoa de Óbidos. A malha utilizada no segundo nível de aplicação, é composta por 107x278 células de cálculo com um passo espacial variável entre 0.01º (~1.4km) na fronteira aberta e 0.008º (~800m) perto da zona costeira. Este nível, recebe as condições de fronteira do nível anterior. IST/IPIMAR 52

66 O terceiro nível, inclui a Lagoa de Óbidos e a zona costeira da Foz do Arelho. Esta batimetria tem um passo espacial de 50 m, e permite simular a pluma da Lagoa de Óbidos. Este nível para além de incluir a Lagoa, abrange também a zona costeira onde descarrega o Emissário Submarino da Foz do Arelho. Neste nível consideram-se ainda as descargas dos principais rios, na Lagoa de Óbidos, Arnóia e da Cal. Os dados de caudal correspondem aos medidos no dia das campanhas. As trocas existentes entre a terra e a lagoa (afluência dos Rios Arnóia e da Cal), são assumidas como uma descarga em determinadas células da malha. Para além do forçamento devido à maré e ao vento é também, simulado o transporte de salinidade e temperatura. Os fluxos de calor com a atmosfera são calculados com base na radiação solar climatológica, a temperatura do ar, a intensidade do vento e a humidade relativa. O nível 4 abrange apenas a zona costeira onde descarrega o emissário. Esta batimetria tem um passo espacial de 25 metros. Este modelo corre com 10 camadas cartesianas e tem em conta o efeito dos gradientes de densidade sobre as correntes. O modelo hidrodinâmico utilizado tem uma discretização espacial das equações primitivas feita com base em volumes finitos. È neste nível que se simula a diluição e dispersão da pluma do emissário da Foz do Arelho. As previsões são feitas com o módulo Lagrangeano do modelo MOHID, o qual tem incorporado um módulo denominado MOHIDJET (Leitão et al., 2004). Este módulo simula a dispersão no campo próximo recorrendo a uma abordagem semelhante à utilizada pelo modelo JetLag (LEE e CHEUNG, 1990). Desta forma o módulo Lagrangeano do modelo MOHID é capaz de simular a dispersão no campo próximo e afastado de uma forma integrada. Figura 39. Sistema implementado para a simular a dispersão da pluma do emissário da Foz do Arelho nos dias das campanhas. IST/IPIMAR 53

67 Os resultados de modelação da dispersão da pluma e da hidrodinâmica para o dia da campanha de Julho, são apresentados na Figura 40, que mostra o escoamento e a concentração superficial prevista de Bactérias Coliformes Termotolerantes. As imagens apresentadas incluem o modelo e malha mais fina e o modelo da região da Lagoa de Óbidos e zona costeira adjacente numa extensão de cerca de 5 km. A figura mostra que, de acordo com o modelo, a pluma atinge a superfície com uma concentração inferior a 100 coliformes/100ml e que nos pontos vizinhos não existem vestígios de contaminação fecal, como consequência da dispersão de campo afastado e da mortalidade devida à salinidade e radiação solar. Os valores obtidos com o modelo são consistentes com os valores medidos para mesmo dia. Os resultados mostram que a pluma tem forma alongada, deslocando-se paralelamente à costa, com concentrações inferiores aos Valores Máximos Recomendáveis para águas balneares. A velocidade superficial é da ordem dos 15 cm/s e o escoamento é para SW e por isso concordante com o regime de ventos apresentado na Figura 38, que mostra ventos do quadrante Norte com intensidades de 4-7 m/s. A direcção do escoamento prevista pelo modelo está de acordo com o que seria de esperar quer devido ao regime de vento. IST/IPIMAR 54

68 Figura 40. Dispersão da pluma á superfície para o dia 17 de Julho de Modelo operacional para a zona de descarga Neste momento, encontra-se em fase de implementação e testes o acoplamento do modelo operacional da Costa Portuguesa operacionalizado pelo IST, e que tem como base o modelo MOHID. Futuramente este modelo que corre agora em fase de teste, incluirá os modelos do sistema implementado para a Foz do Arelho, cuja descrição foi feita anteriormente. Este modelo da costa Portuguesa é fruto do trabalho em curso dos projectos europeus, EASY (financiado pelo programa Interreg IIIB - Arco Atlântico) e INSEA (financiado pela Direcção Geral da Economia da EU), ambos coordenados pelo IST, e ainda do projecto ECOOP financiado pela Direcção Geral da Investigação da EU. O modelo, é executado semanalmente no IST fazendo previsões a 7 dias e simulando as correntes marítimas na costa Portuguesa com base em previsões meteorológicas fornecidas pelo IST ( e com base em previsões oceanográficas à escala do Atlântico Norte fornecidas o consórcio francês Mercator- Océan ( com quem o IST tem um contrato de colaboração. O acoplamento dos modelos é feito recorrendo a técnicas específicas de downscaling em que os modelos de maior escala (quilómetros) fornecem condições de fronteira aos modelos de maior resolução (dezenas de metros). Um novo domínio com 2km de resolução foi desenhado de forma a garantir uma redução gradual (Figura 41) encontrando-se neste momento em fase de validação. IST/IPIMAR 55

69 Figura 41. Domínio da região Oeste acoplado ao modelo operacional da Costa Portuguesa (temperatura superficial para o dia 11 de Maio de 2007). Outra componente importante para o funcionamento do sistema operacional é a capacidade de automatização de toda a sequência de operações a realizar para a execução diária das simulações do modelo e da publicação das suas previsões na internet. Esta automatização permite reduzir o esforço de operação humana do sistema e envolve processos como: Sistematização das operações de aquisição e obtenção da informação necessária à execução do modelo (i.e. previsões meteorológicas e oceanográficas de larga escala); Automatização da execução do modelo e consequente produção de resultados; Sistematização das operações de aquisição e obtenção da informação necessária á validação do modelo (i.e. dados de bóias, estações meteorológicas, detecção remota); sistematização do arquivo e pesquisa de toda a informação disponível do sistema (i.e. base de dados); Sistematização da publicação dos resultados e geração de produtos (i.e. publicação na internet; relatórios técnicos e de apoio à decisão). Uma ferramenta genérica está em fase final de desenvolvimento e permitirá gerir e acompanhar o funcionamento do sistema operacional sendo utilizada para implementar operacionalmente o sistema de previsão. IST/IPIMAR 56

70 5.3.3 Modelo de ondas na zona do emissário As ondas representam um papel importante na circulação hidrodinâmica na zona costeira da Lagoa de Óbidos, como já foi dito. A ondulação observada na costa Oeste Portuguesa tem duas fontes principais: ondas geradas por tempestades no Atlântico Norte que se propagam usualmente com uma altura significativa elevada e com um período médio de onda também elevado; e ondas geradas localmente por ventos fortes continuados e que se apresentam com alturas e períodos médios de onda mais reduzidos. A previsão da ondulação na costa Portuguesa é efectuada diariamente pelo IST ( apresentando as condições de mar para aos 3 dias seguintes com base nos resultados do modelo Wave Watch III. Figura 42. Previsão da ondulação para a costa Portuguesa para o dia 4 de Setembro de 2007 às 0h00 (altura significativa e direcção das ondas e da direcção e intensidade do vento). O modelo encontra-se em funcionamento operacional desde Junho de 2004 sendo executado diariamente e efectuando previsões de 72 horas para o Atlântico Norte, para a Península Ibérica e para a Costa Portuguesa, utilizando como condições fronteira de superfície as previsões meteorológicas de vento do modelo global GFS pertencente ao NCEP National Centers for Environmental Prediction. O Wave Watch III (Tolman, 2002) é um modelo de ondas de 3ª geração desenvolvido nos Estados Unidos pelo instituto NOAA/NCEP tendo como base o modelo WAM, o Wave Watch I da Delft University of Technology e o Wave Watch II da NASA - Goddard Space Flight Center. IST/IPIMAR 57

71 O modelo permite simular vários tipos de ondulação, desde o mar de fundo (grandes ondulações geradas por tempestades no Atlântico Norte) até ao mar de vento (ondulações geradas localmente pelo vento). A sua aplicabilidade em águas pouco profundas é limitada, sendo geralmente utilizado para geração de condições fronteira para modelos de propagação como o SWAN (Simulating WAves Nearshore), desenvolvido pela Delft University of Technology ou o STWAVE desenvolvido pelo United States Corps of Engineers. Estes dois modelos foram desenhados para simular a ondulação em zonas pouco profundas junto à costa. Os resultados do Wave Watch III serão fornecidos ao modelo STWAVE (Steady State Wave Model), que foi já implementado para a zona da Lagoa de Óbidos. O modelo será executado para as diferentes condições de ondulação previstas com um intervalo de 1 hora. Os resultados do STWAVE fornecerão uma estimativa das tensões de corte de radiação geradas pelas ondas e que são por sua vez incluídas no cálculo da hidrodinâmica com o MOHID, bem com os parâmetros integrais da ondas para serem utilizados no cálculo das tensões de corte junto ao fundo devido às ondas, que é extremamente importante para o transporte de areias e de sedimentos finos. A validação e automatização desta metodologia encontra-se em fase de implementação. IST/IPIMAR 58

72 6 ZONA BALNEAR DA FOZ DO ARELHO Monitorizou-se a Foz do Arelho para detectar eventuais impactes da descarga do emissário nesta área, tendo-se complementado os resultados obtidos em Agosto de Foram feitas colheitas na zona da praia Foz do Arelho-Mar, Foz do Arelho- Bom Sucesso e Foz do Arelho- Lagoa para análise microbiológica (Bactérias Coliformes Termotolerantes, Bactérias Coliformes, Escherichia. Coli, Enterococos e Salmonellas spp.) 6.1 Monitorização Os resultados das análises microbiológicas obtidos até à data na zona balnear da Foz do Arelho, são apresentados da Figura 43 à Figura 45. Os resultados mostram que: Foz do Arelho-Mar: Valores vestigiais de contaminação microbiológica em todos os pontos amostrados. Os valores foram em todas as análises inferiores aos valores máximos recomendados (VMR) (Decreto-Lei n.º 236/98, de 1 de Agosto). Na campanha de 4 de Junho de 2007, no ponto FA#1, foi detectada a presença de Salmonelas spp. Pensa-se que este resultado tenha sido um falso positivo, uma vez que tal ocorrência não voltou a ser registada. Deve ainda ser referido, que este resultado não tem qualquer associação com a descarga do emissário submarino, porque já ficou provado com os resultados do programa de monitorização do ano anterior, que a pluma não atinge praia da Foz do Arelho. Por outro lado, na zona costeira onde descarrega o emissário, em nenhuma campanha foi registada a presença de Salmonelas spp Bactérias Coliformes: Foz do Arelho-Mar Bact. Coli. (Nº/100 ml) VMR 1 FA#1 FA#2 FA#3 4 Jun 28 Jun 12 Jul 24 Jul 2 Ago 16 Ago 30 Ago IST/IPIMAR 59

73 10000 Bactérias Coliformes Termotolerantes: Foz do Arelho-Mar Bact. Coli. Term. (Nº/100 ml) FA#1 FA#2 FA#3 VMA VMR 4 Jun 28 Jun 12 Jul 24 Jul 2 Ago 16 Ago 30 Ago Figura 43. Bactérias Coliformes e Bactérias Coliformes Termotolerantes nas campanhas de 2007, em Foz do Arelho-Mar. Foz do Arelho-Lagoa: As análises microbiológicas, mostram apenas valores vestigiais para a contaminação microbiológica em todos os pontos amostrados. O parâmetro Bactérias Coliformes e Bactérias Coliformes Termotolerantes apresentaram valores inferiores a 64/100 ml. Deste modo, os valores das análises são inferiores aos valores máximos recomendados (VMR) pela legislação para uso balnear (Decreto-Lei n.º 236/98, de 1 de Agosto) Bactérias Coliformes: Foz do Arelho-Lagoa VMA Bact. Coli. (Nº/100 ml) VMR 1 FA#4 4 Jun 28 Jun 12 Jul 24 Jul 2 Ago 16 Ago 30 Ago IST/IPIMAR 60

74 10000 Bactérias Coliformes Termotolerantes : Foz do Arelho-Lagoa Bact. Coli. Term. (Nº/100 ml) FA#4 VMA VMR 4 Jun 28 Jun 12 Jul 24 Jul 2 Ago 16 Ago 30 Ago Figura 44. Bactérias Coliformes e Bactérias Coliformes Termotolerantes nas campanhas de 2007, em Foz do Arelho-Lagoa. Foz do Arelho-Bom Sucesso: As análises microbiológicas, mostraram apenas valores vestigiais para a contaminação microbiológica, com excepção na campanha de 28 de Junho de Nesta campanha os valores obtidos foram superiores aos valores máximos admissíveis. O parâmetro Bactérias Coliformes também apresentou valores superiores aos máximos admissíveis. No entanto, apesar de ao longo desta monitorização ter sido registada uma análise má, não significa que a água na zona balnear do Bom Sucesso não satisfaça as exigências impostas para uso de águas balneares. Esta contaminação, aparentemente indica ser pontual, eventualmente associada a alguma descarga não controlada a montante. Como já foi referido anteriormente, a pluma do emissário não atinge a praia da Foz do Arelho, por isso sendo este um ponto interior da Lagoa, é ainda menos espectável que o valor seja associado à descarga do efluente no mar Bactérias Coliformes: Foz do Arelho-Lagoa VMA Bact. Coli. (Nº/100 ml) VMR 1 FA#5 4 Jun 28 Jun 12 Jul 24 Jul 2 Ago 16 Ago 30 Ago IST/IPIMAR 61

75 10000 Bactérias Coliformes Termotolerantes: Foz do Arelho-Lagoa Bact. Coli. Term. (Nº/100 ml) FA#5 VMA VMR 4 Jun 28 Jun 12 Jul 24 Jul 2 Ago 16 Ago 30 Ago Figura 45. Bactérias Coliformes e Bactérias Coliformes Termotolerantes nas campanhas de 2007, em Foz do Arelho-Bom Sucesso. IST/IPIMAR 62

76 7 GESTÃO E DADOS 7.1 Página web A página web do projecto, foi actualizada recentemente, e está disponível em Esta web page disponível para a empresa e para o público, permite a consulta privada de certos documentos, como os relatórios e propostas de trabalho. A consulta, é efectuada mediante uma password e username, de acordo com um período restrito predefinido pelas Águas do Oeste, S.A. Os resultados do projecto estão organizados de modo a permitir as consultas das bases de dados do programa de monitorização (amostragem clássica e com sensores), resultados mais relevantes do modelo, relatórios e propostas de trabalho (sob consulta mediante uma password) e participações em conferências. Figura 46. Home page da página da Internet do projecto. IST/IPIMAR 63

77 7.2 Base de dados da monitorização clássica A base de dados existente e disponível em armazena os dados obtidos ao longo do projecto, num servidor de base de dados POSTGRESQL. A actualização dos dados tem sido feita gradualmente e é da responsabilidade do MARETEC/IST. Actualmente, a base de dados inclui os dados disponíveis até à data, obtidos através da amostragem clássica na Lagoa de Óbidos e seus afluentes, zona costeira adjacente e praias. A visualização dos dados é feita através da WEB, tendo-se acesso à localização geográfica das estações de monitorização. É possível fazer diversos tipos de pesquisas sobre os diferentes registos existentes (i.e. amostras na coluna de água ou sedimento). As alterações sugeridas pelas Águas do Oeste já foram efectuadas, não sendo ainda possível a visualização gráfica dos dados. A inclusão de gráficos deverá estar concluída aquando a entrega do segundo relatório intercalar. A Figura 47 mostra um exemplo da base de dados existente actualmente para a Lagoa de Óbidos, seus afluentes, zona costeira adjacente e zona balnear da Foz do Arelho. A Figura 48 mostra um output para uma pesquisa feita para a temperatura medida na coluna de água em alguns pontos de monitorização do exemplo apresentado. Figura 47. Controlo de navegação. IST/IPIMAR 64

78 Figura 48. Output de uma pesquisa exemplo para a amónia. IST/IPIMAR 65

79 7.3 Base de dados da monitorização com sensores Foi desenvolvido um software específico para a gestão de dados adquiridos no campo através de sistemas de medição contínuos no espaço e/ou no tempo. O software desenvolvido permite a gestão de dados de perfis horizontais e verticais. Este tipo de dados é produzido por alguns dos equipamentos utilizados no programa de monitorização, como sejam: as sondas multiparamétricas YSI, usadas de forma isolada, ou integradas no sistema de mapeamento (conectadas a um GPS, um datalogger, e um medidor de caudal); O ADCP. Contudo, durante o período respeitante a este relatório, estes dados (ADCP) não foram ainda incluídos no software desenvolvido, que se prevê para os próximos meses. A correcta gestão deste tipo de dados é essencial, tornando-se conveniente a sua sistematização para posteriores pesquisas ou avaliações de forma fácil e eficiente. Este sistema é constituído fundamentalmente por 3 blocos: 1. Interface Gráfica 2. Base de Dados 3. Sistema de gestão de ficheiros 1. Interface gráfica A interface gráfica permite a interacção entre o utilizador e os dados medidos. É através da ferramenta informática que se torna possível inserir os dados medidos na base de dados, bem como arquivar os ficheiros em bruto gerados pelos equipamentos. É também possível consultar dados já existentes na base de dados, bem como alterá-los. Todos tipos de dados visionados na aplicação são passíveis de serem filtrados (ver Figura 49) por um ou mais parâmetros, e é possível também só enviar alguns parâmetros para a base de dados. IST/IPIMAR 66

80 Figura 49. Formulário de filtragem dos dados. Desta forma, é facilitado o controlo de qualidade dos dados. O software foi desenvolvido de modo a possibilitar a futura interacção dos dados com outras ferramentas de informação geográfica, ou mesmo ferramentas web, ou simplesmente gráficas neste momento, existe apenas interoperacionalidade com a ferramenta de informação geográfica MOHID GIS. Futuramente, será possível a visualização em forma de gráficos directamente na interface gráfica, e/ou em páginas da internet (com acesso autenticado). Está a ser ponderada também a hipótese de possibilitar a visualização de dados em Google Earth (kml), ou ArcGIS (shapefile). A interface foi desenvolvida em ambiente. NET 2005, em linguagem VB.NET (ver ambiente gráfico da interface na Figura 50). Figura 50. Ambiente gráfico da interface para o utilizador. IST/IPIMAR 67

81 2. Base de Dados É no sistema de base de dados que reside toda a informação visível para qualquer utilizador, através da interface gráfica. Os dados que serão adicionados à base de dados terão de ser alvo de controlo de qualidade por parte do grupo MARETEC, sendo que dados inválidos não serão armazenados na base de dados. Nesta fase de desenvolvimento, optou-se pela utilização do sistema de base de dados MS ACCESS, devido à sua simplicidade. As relações definidas entre a base de dados, são ilustradas na Figura 51. É expectável que nos próximos tempos, a base de dados seja migrada para outro formato, eventualmente para o sistema postgresql ou SQL Server. A estrutura do sistema foi desenvolvida de modo a facilitar a migração da base de dados de um formato para outro. Figura 51. Diagrama de relações da base de dados do sistema. 3. Sistema de gestão de ficheiros Uma vez que a base de dados irá apenas conter informação devidamente validada e controlada, será também útil armazenar toda a informação original e em bruto medida e adquirida pelos sistemas de medição. Os ficheiros que contêm essa informação são racionalmente arquivados, ficando estabelecida uma ligação na base de dados entre determinada informação validada e o local onde está armazenado o respectivo ficheiro em bruto que serviu de base a essa informação. Para finalizar, convém referir que todo este sistema de gestão está agora em fase de testes, e de implementação no seio do grupo. IST/IPIMAR 68

82 7.4 Metabase de dados Os sistemas de informação ajudam-nos a gerir o nosso conhecimento, ao facilitarem a organização e arquivo de dados, o seu acesso, manipulação e síntese para geração de informação. Desde há bastante tempo o MARETEC tem-se deparado com este tipo de problemas pelo que tem trabalhado no desenvolvimento de sistemas que facilitem o acesso e pesquisa de informação por parte das entidades contratantes Do ponto de vista tecnológico, a área das tecnologias de informação tem vindo a sofrer mudanças relevantes num curto espaço de tempo. Falamos de hardware (capacidade de armazenamento e processamento), de comunicações (aumento significativo da largura de banda) e software (cada vez mais assente em tecnologias WEB). A equipe do Maretec tem com conseguido acompanhar estas actualizações procurando melhorar continuamente as suas aplicações em função das necessidades existentes. O aumento massivo da quantidade de informação produzida em projectos de investigação e outros com financiamento europeu levou a que a Comissão Europeia desenvolvesse várias iniciativas para promover a uniformização da forma como catalogamos a informação (i.e. Directiva Inspire) e também o desenvolvimento de ferramentas e metodologias para esse fim. Em particular, na área da investigação do mar os sistemas operacionais e monitorização existem alguns projectos nomeadamente o MERSEA ( e o SeaSearch ( que se têm dedicado a desenvolver sistemas eficientes de gestão de dados. Estes projectos servem e comunicam com diferentes comunidades temáticas (comunidade cientifica de várias áreas, indústria, decisores políticos) desta forma o desafio é encontrar um equilíbrio e combinar as experiências das diferentes comunidades num conjunto coerente de formas de pesquisa e de distribuição de informação. Pela sua participação e coordenação de projectos que estão relacionados com os citados, em particular o projecto INSEA ( o MARETEC tem acompanhado de perto as mais recentes evoluções incorporando na sua forma de trabalho algumas das soluções desenvolvidas nesses projectos. Exemplo disso é o desenvolvimento de uma meta base de dados à semelhança do que é feito no projecto SeaSearch permitindo a catalogação de todos os produtos gerados num projecto, desde os dados obtidos em campanhas de monitorização até a resultados dos modelos, relatórios e apresentações. Outro exemplo, à semelhança do que é feito no projecto MERSEA, foi implementado no MARETEC um servidor OpenDAP que permite a vizualização e partilha dos resultados de modelos. De seguida é apresentada a meta base de dados, a sua filosofia de funcionamento, estrutura e interfaces com o utilizador. IST/IPIMAR 69

83 A diferença entre uma base de dados normal e uma a Meta Base de Dados prende-se com o facto a meta base de dados guardar informação de catalogação de um determinado conjunto de dados entre os quais se inclui a sua localização física (que pode ser outra base de dados com acesso web ou apenas o nome de um ficheiro e a sua localização numa pasta num determinado servidor). Isto implica que a meta base de dados funcione como um apontador para a informação e não guarda a informação em si. A criação deste tipo de estruturas procura resolver alguns problemas associados às bases de dados comuns nomeadamente: A necessidade de uniformização de formas de catalogação para interoperabilidade de diferentes sistemas de dados; Catalogação de data objects que tipicamente não se enquadram numa base de dados comum como os resultados de modelos ou relatórios. A meta base de dados desenvolvida (e em fase de testes) no MARETEC procura responder a 7 perguntas que permitem caracterizar um conjunto de dados: Onde? Em que local foi recolhida/produzida a informação; Data? Em que data foi recolhida/produzida a informação; O Quê? Quais o parâmetros que foram medidos ou simulados; Como? Como foi feita a recolha de informação ou com que modelo foi produzido a informação; Quem? Quem são os responsáveis pela informação; Onde encontrar a informação? Qual o link ou no mínimo o numero de telefone ou que permita solicitar o acesso à informação; Outra informação relevante? Tal como formatos de dados, descrições e resumos da informação. Por questões de interoperabilidade todo o desenvolvimento foi feito em inglês. A meta base de dados foi desenvolvida para MS SQL server 2005 e encontra-se alojada no servidor do MARETEC no IST, sendo acessível através de várias interfaces desenvolvidas especificamente para este fim. A entidade central da meta base de dados é o DataSet que reúne todas as características registáveis de um conjunto de dados e será descrito mais em detalhe a seguir. IST/IPIMAR 70

84 7.4.1 Descrição da estrutura de um DATASET As tabelas seguintes apresentam os campos que caracterizam um DataSet. Onde? Campo Comentário North South East West Measuring area type Coordinate system Water depth Vertical datum Coordenada Norte (Projecção Mercator) da área que rodeia os dados observados Coordenada Sul (Projecção Mercator) da área que rodeia os dados observados. Deverá der igual à coordenada North se os dados forem pontuais Coordenada Este (Projecção Mercator) da área que rodeia os dados observados. Deverá der igual à coordenada North se os dados forem pontuais. Coordenada Oeste (Projecção Mercator) da área que rodeia os dados observados As opções são observação em: Point (Pontual), Track (Linha) or Area (Área) observation. Define o tipo de coordenadas por defeito são usadas coordenadas geográficas com Datum = WSG 84. Profundidade no local de observação. Poderá ser Surface, Bottom, Multi Level ou Not Applicable Referencia vertical na zona de observação (Zero hidrográfico) Quando? Campo Comentário Start date End date Sampling Interval Data de início da observação Data de fim da observação Resolução temporal no caso de observações repetitivas Parâmetro? Camp o Parameter Abstract Comentário Foi criada uma estrutura hierarquizada por áreas de observação (i.e. Water Body, Land, Atmosphere, SocioEconomics) que permite a pesquisa eficiente dos parâmetros que caracterizam a observação. Curta descrição do conteúdo das observações Como? Camp o Method Instrument Platform Comentário Metodo de observação Instrumento de medição Tipo de plataforma onde foi realizada a observação Quem? Campo Comentário Originator Especifica a organização que é responsável pela origem das observações. IST/IPIMAR 71

85 Onde encontrar a informação? Campo Comentários Data reference Database reference Name by which the data set is known Short name of data set Access/ordering of data Internet access/ordering data contact Restrictions on access to the data Referencia (ID) especifíco (caso exista) das observações na base de dados onde estão armazenadas Identificação da base de dados onde a informação está arquivada Nome do conjunto de observações Acrónimo do conjunto de observações Tipo de acesso disponível para a obtenção da informação URL de acesso aos dados Endereço de para solicitar os dados Restrições no acesso aos dados Outra informação relevante? Campo Comentários Creation Date Data de criação do DataSet Project name Nome do projecto que gerou as observações caso seja relevante Cruise name Nome do cruzeiro que gerou as observações caso seja relevante Data size Estimativa do tamanho em MB da informação a transferir Data format Descrição do formato das observações Descrição da estrutura de um DATASET Foram desenvolvidas três interfaces para o acesso e edição da meta base de dados: Duas interfaces WEB, uma para pesquisa de informação (inclui pesquisa espacial), outra com funções e back Office para gestão da base de dados e criação de DataSets. Uma interface Windows apoiada em Excel que permite aos utilizadores experientes o carregamento e edição de um número elevado de DataSets ao mesmo tempo. As interfaces encontram-se na sua fase final de desenvolvimento (em fase de testes) ficando disponíveis online muito em breve (previsivelmente durante o mês de Setembro). IST/IPIMAR 72

86 Figura 52. Interface WEB para gestão da base de dados e criação de DataSets. Figura 53. Interface WEB (em desenvolvimento) para pesquisa de DataSets. Figura 54. Interface Windows (em ambiente Excel) para a introdução de dados. IST/IPIMAR 73

87 8 CONSIDERAÇÕES FINAIS/SUGESTÕES Os resultados obtidos até à data permitem fazer uma avaliação sobre o programa de trabalho proposto, sugerindo algumas alterações face à proposta submetida às Águas do Oeste, S.A. Convém referir que são apenas sugestões, cabendo às Águas do Oeste avaliar as sugestões propostas. 8.1 Monitorização dos Rios Afluentes A monitorização dos rios afluentes tem corrido como descrito na proposta de trabalhos. Para além do trabalho proposto, este tem sido complementado com trabalho de campo acrescido, com o objectivo de perceber melhor os resultados obtidos nos rios afluentes. A amostragem com sensores dos principias nutrientes nos rios afluentes e valas de drenagem tem tido resultados positivos até à data. Os resultados obtidos apontam para valores mais elevados de amónia e fosfato no Rio da Cal e de Nitrato no Rio Arnóia/Real. Pretende-se continuar com o mesmo tipo de amostragem, no sentido de melhor a qualidade dos valores obtidos, uma vez que neste momento a resposta dos sensores é melhor nos rios onde as concentrações são mais elevadas. As maiores dificuldades em termos de medição, ocorre nas valas de drenagem onde os valores são baixos ou abaixo do limite de detecção. 8.2 Monitorização na Lagoa A monitorização da Lagoa tem decorrido sem problemas de maior causa, com excepção da parte dos sensores, nomeadamente o uso do sistema de mapeamento. A utilização do sistema de mapeamento na Lagoa de Óbidos, nas condições descritas na proposta (em baixa-mar) tem sido dificultada pelo facto de nesta condição de maré as profundidades serem reduzidas dificultando a aplicação deste sistema. Deste modo, propõe-se uma sugestão/alteração ao trabalho de campo apresentado na proposta de trabalhos. Seria mais conveniente e vantajoso utilizar o sistema de mapeameto numa situação de preia-mar (tal como se fez nos anos anteriores a esta monitorização) porque deste modo aumentava-se a informação obtida na Lagoa, uma vez que nesta proposta apenas se monitoriza numa situação de maré. Por outro lado, em preia-mar seria possível entrar pelos braços da Lagoa obtendo-se uma maior distribuição espacial da mesma. Assim, propõe-se que: em baixa-mar seja realizada a amostragem clássica (como habitualmente se tem feito) e em preia-mar se use o sistema de mapeamento. A amostragem em baixa-mar pode ainda ser complementada com a realização de perfis verticais com a sonda em cada local de amostragem. IST/IPIMAR 74

88 8.3 Monitorização na zona costeira A monitorização na zona costeira tem decorrido de acordo com a proposta de trabalhos. Face aos resultados obtidos para o parâmetro Salmonelas spp., sugere-se que este seja apenas monitorizado à superfície (a exigência em termos legais é apenas que sejam feitas análises em superfície) Deste modo, deixaria de se fazer a amostragem em profundidade para o parâmetro Salmonelas spp. Para além do trabalho acrescido da amostragem em profundidade, os resultados obtidos não aumentam a informação nem o conhecimento adquirido até à data da zona de estudo. Em substituição propõe-se acrescentar mais um ponto ano Rio da Cal, uma vez que face ao objectivo do programa de monitorização, acaba por ser uma mais valia para este programa. Por outro, lado teria também interesse monitorizar mais frequentemente a vala de drenagem do Bom Sucesso, dado que se notam algumas alterações nas propriedades físico-químicas desde o início das obras até à data. Deste modo, seria também uma mais valia a monitorização da qualidade da água desta vala, dado que no futuro irá existir uma maior densidade populacional na área circundante da mesma. O valor gasto na monitorização das Salmonelas spp. a meio e fundo da coluna de água, e daria para fazer a seguinte alteração: (i) incluir mais um ponto no Rio da Cal e (i) monitorizar a vala de drenagem do Bom Sucesso frequentemente. A frequência de amostragem seria mensal (como tem sido habitualmente nos rios afluentes), com duração até ao fim do projecto. O uso do DPA na determinação dos nutrientes nos pontos que não são efectuados pelo IPIMAR, tem mostrado resultados muito positivos. Os valores lidos são da mesma ordem de grandeza dos obtidos pelo laboratório e por outro lado, o aparelho também consegue acompanhar as variações espaciais e em profundidade determinadas pelo laboratório. As medições no mar parecem melhores do que as medições nos rios, pelo que o processo em água doce precisa ainda ser afinado (tal como referido anteriormente). IST/IPIMAR 75

89 9 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Fohrer, N; Eckhardt, K.; Haverkamp, S.; Frede, H.G. (2001) - Applying the SWAT Model as a Decision Support Tool for Land Use Concepts in Peripheral Regions in Peripheral Regions in Germany. Pages Sustaining Global Farm. Papers from the 10 th International Soil Conservation Organisation Meeting. Gonçalves M.C.,. Reis L.C.L & Pereira M.V Progress of Soil Survey in Portugal. European Soil Bureau - Research Report pdf. Horn, A.L.; Rueda, F.J.; Heormann, G.; Fohrer, N. (2004) - Implementing river water quality modelling issues in mesoscale watershed models for water policy demands - an overview on current concepts, deficits, and future tasks. Physics and Chemistry of the Earth K.E. Saxton et al., 1986 Estimating generalized soil-water characteristics from texture. Soil Sci. Soc. Amer. J. 50(4): LEE, J.H.W. E V. CHEUNG. Generalized Lagrangian model for buoyant jets in current. Journal of Environmental Engineering, ASCE, 116(6), pp , Le Provost C., F. Lyard, J.M. Molines, M.L. Genco and F. Rabilloud, A hydrodynamic ocean tide model improved by assimilating a satellite altimeter-derived data set, J. Geophys. Res., Vol. 103, C3, , Metcalf and Eddy (1991) - Wastewater Engineering, Treatment, Disposal, Reuse. 3rd edition, McGraw-Hill Int. Ed., Singapore, pp Neitsch, S.L., J.G. Arnold, J.R. Kiniry, J.R. Williams, K.W. King 2000, SWAT2000 Theoretical Documentation. Grassland, Soil and water Research Laboratory Agricultural research service. OSPAR (2001) - Framework and Approach of the Harmonised Quantification and Reporting Procedures for Nutrients (HARP) Reungsang, P.; Kanwar, R.S.; Jha, M.; Gassman, P.W.; Ahmad, K.; Saleh, A. (2005) - Calibration and Validation of SWAT for the Upper Maquoketa River Watershed. Working Paper 05-WP 396 June Tanik, A. Beler Baykal, B. and Gonenc, I. E. (1999) - The impact of agricultural pollutants in six drinking water reservoirs. Water Science and Technology Vol 40 Nº 2 pp The Commission of the European Communities, Directorate General for Agriculture, Coordination of Agricultural Research "Soil Map of the European Communities at 1: " The Office for Official Publications of the European Communities, ISBN , L-2985 Luxembourg, 124 pages. Tolman, H. L., 2002: User manual and system documentation of WAVEWATCH-III version NOAA / NWS / NCEP / MMAB Technical Note 222, 133 pp. IST/IPIMAR 76

90 ANEXO I Levantamentos Hidrográficos da Lagoa de Óbidos: 2000 a 2004

91 Junho 2000 (Sondas referidas ao ZH, em metros) Y (m) X (m)

92 Novembro 2000 (Sondas referidas ao ZH, em metros) Y (m) X (m)

93 Julho 2001 (Sondas referidas ao ZH, em metros) Y (m) X (m)

94 Novembro 2001 (Sondas referidas ao ZH, em metros) Y (m) X (m)

95 Abril 2002 (Sondas referidas ao ZH, em metros) Y (m) X (m)

96 Outubro 2002 (Sondas referidas ao ZH, em metros) Y (m) X (m)

97 Lev. Outubro (Sondas referidas ao ZH, em metros) Y (m) X (m)