Lagos e Reservatórios Quaidade da Água: O Impacto da Eutrofização Voume 3 Capa: fotos, figuras e tabeas inseridas neste voume
Sumário Prefácio... 3 Pefácio à Edição em Português... 4 Por que a eutrofização é um probema tão sério de pouição?...5 Qua é o estado atua de eutrofização?...9 De onde vêm os nutrientes e como ees provocam a eutrofização Gerenciamento da quaidade da água e eutrofização em aguns agos do mundo Educação ambienta e percepção poítica Aspectos sociais, cuturais e econômicos da eutrofização...13...17... 20... 22 O Futuro...22 Eutrofização em reservatório do Brasi: o estudo de caso da represa Caros Boteho (Lobo/Broa)...26
Prefácio É um prazer apresentar o Voume 3 da série Panejamento e Gerenciamento de Lagos e Reservatórios. O presente voume, denominado Quaidade da água: o impacto da eutrofização, oferece uma visão gera do probema do enriquecimento de águas superficiais devido a compostos orgânicos que se originam de atividades agrícoas e urbanas bem como de efuentes industriais. A eutrofização é um processo que, uma vez iniciado, é difíci de controar, a menos que uma ação imediata seja impementada. A eutrofização eva em seus estágios finais à redução de oxigênio na água, à iberação e à acumuação de substâncias tóxicas na água e nos sedimentos pouindo o ambiente aquático, o que pode evar à morte dos organismos aquáticos, dos ecossistemas e de seres humanos que inadvertidamente bebam ou fiquem expostos à água pouída. Uma vez iniciada a eutrofização, é muito difíci controá-a ou revertê-a, e isto também exige muitos investimentos financeiros. Embora existam muitos agos eutróficos no paneta, a maioria ainda não está eutrófica. Mas esta situação está mudando rapidamente. Águas eutróficas em agos e represas produzem inúmeras perdas de biodiversidade, redução da quaidade da água e baixa disponibiidade. Aém disso, tais agos e reservatórios representam risco significativo à saúde de seres humanos e de animais. Isto se deve primariamente ao crescimento exposivo de agas microscópicas, as quais, uma vez mortas e em processo de decomposição, iberam uma das mais poderosas casses de toxinas conhecidas peo homem: cianotoxinas. Os danos às hidroeétricas e às atividades recreativas estão bem registrados como impactos negativos originados desses processos que causam grandes perdas econômicas. Para controar o processo de eutrofização é preciso compreender as causas e os estágios de desenvovimento. Simiarmente, é necessário avaiar cuidadosamente as souções tecnoógicas que serão apicadas ao processo de mitigação e remediação da eutrofização. Em gera, os sistemas convencionais de tratamento de águas residuárias são suficientes para o controe da eutrofização, embora a manutenção seja cara. Métodos aternativos para o controe e a mitigação da eutrofização incuem o uso de áreas aagadas naturais bem como agumas construídas, uma vez que esses métodos se baseiam na capacidade de autodepuração da natureza e são usuamente muito mais baratos de manter e operar. A eutrofização, sob muitos aspectos, pode ser considerada um refexo, em nossos agos, reservatórios e rios, do modo pouco cuidadoso com o qua a sociedade está tratando seus resíduos íquidos, bem como apicação de práticas utrapassadas de uso do soo. Portanto, a sociedade como um todo precisa ser escarecida em termos de saúde, finanças, meio ambiente e recreação, bem como sobre os custos reacionados com sua soução. Esperase que, por intermédio desta pubicação, os cidadãos, juntamente com as autoridades, indústrias, agricutores e outros membros da sociedade, possam compreender os princípios desse processo, seus efeitos e sua soução, de ta forma que uma ação pró-ativa e cooperativa possa ser desenvovida a fim de prevenir ou reduzir significativamente o risco de águas superficiais se tornarem pouídas peo processo de eutrofização. Esperamos que você aprecie este voume. Steve Has Diretor Internationa Environmenta Technoogy Centre Kei Yamazaki Diretor Gera Internationa Lake Environment Committee Foundation 3
Prefácio à Edição em Português O processo de eutrofização, hoje um probema mundia, atinge agos, represas, rios e águas costeiras de todo o paneta. Como foi saientado no Prefácio da edição em ingês, uma vez instaada, a reversão da deterioração é difíci e extremamente dispendiosa. Os danos à saúde humana e o aumento exagerado dos custos do tratamento da água são agumas das conseqüências econômicas mais severas e probemáticas da eutrofização. Este voume é uma contribuição à compreensão pea sociedade do probema da eutrofização, suas causas, conseqüências e custos. Oferece também agumas informações sintéticas sobre os mecanismos e técnicas de recuperação, e sobre as abordagens em uso para mehorar a educação sanitária e ambienta da popuação, causa primária de eutrofização por fontes não pontuais. No voume em português, acrescentou-se um exempo bem caro do processo de eutrofização em andamento na represa Caros Boteho (Lobo/Broa) e dos panos para gerenciamento integrado e recuperação desse ecossistema. Para prevenir e resover os probemas de eutrofização é necessário que a sociedade conheça ampamente os probemas. Também deve-se fazer um esforço para impantar poiticas púbicas adequadas que promovam souções efetivas e permanentes, com criatividade e baixos custos. Takako Matsumura-Tundisi Diretora Científica Instituto Internaciona de Ecoogia, São Caros José Gaizia Tundisi Presidente Instituto Internaciona de Ecoogia, São Caros 4
Por que a eutrofização é um probema tão sério de pouição? Eutrofização é um dos probemas ambientais de águas continentais mais difundidos; trata-se de enriquecimento artificia com dois tipos de nutrientes de pantas, o fósforo e o nitrogênio. Uma importante conseqüência do enriquecimento de ago e reservatório é o aumento do crescimento de pantas futuantes microscópicas e agas e a formação de densa forragem de grandes pantas aquáticas futuantes, como aguapés (Eichhornia) e aface-d água (Pistia) (Fotos 1 e 2). O crescimento é uma conseqüência do processo de fotossíntese, por intermédio do qua as pantas produzem matéria orgânica e biomassa utiizando os nutrientes (nitrogênio, fósforo e outros) do soo e da água. Nesse processo, a uz atua como fonte de energia e o dióxido de carbono dissovido na água, como fonte de carbono. Como resutado do processo fotossintético, oxigênio também é produzido. Quando as pantas morrem, estas se decompõem em razão das atividades dos fungos e das bactérias; no processo, oxigênio é consumido e nutrientes são iberados juntamente com dióxido de carbono e energia. Em muitos agos e reservatórios do mundo, as pantas que crescem na superfície durante a primavera e verão morrem no outono e se sedimentam no fundo, onde se decompõem. Durante a primavera e o verão, os agos e reservatórios são freqüentemente supersaturados de oxigênio devido à presença de pantas. O oxigênio em excesso é iberado para a atmosfera, não permanecendo disponíve por muito tempo para decompor a matéria orgânica. Isto causa depeção de oxigênio ou anoxia nas camadas mais profundas dos agos, particuarmente no outono. A depeção de oxigênio é, portanto, causada pea mudança no tempo e no espaço entre fotossíntese e decomposição. Em regiões tropicais, os mesmos processos ocorrem, mas em termos de sazonaidade não são tão represen- Foto 1 Forescimento de aga de um ago. Foto 2 Supercrescimento de pantas aquáticas futuantes. 5
tativos quanto em regiões temperadas, porque a duração da temperatura e do período de caridade é muito simiar durante o ano todo. Em certos períodos, os agos podem formar uma termocina aguns metros abaixo da superfície (Figura 1). Na termocina, a temperatura diminui em muitos graus em poucos metros e divide o ago em duas zonas: uma mais quente na região superior (epiímnio) e uma mais fria na região inferior ( hipoímnio). Lagos de regiões temperadas têm cerca de 10 metros ou mais de profundidade e tipicamente formam a termocina durante o verão, portanto, ees estratificam. Lagos rasos tropicais também podem se estratificar, mas a estratificação pode ser quebrada por ventos fortes. Uma termocina impede que a porção superior e a porção inferior do ago se misturem. O resutado é uma mudança na concentração vertica de oxigênio, como mostrado na Figura 1, em que a concentração é ata na porção superior ou epiímnio e muito baixa na porção inferior ou hipoímnio (a baixa concentração de oxigênio pode degradar a quaidade da água a jusante do ago ou do reservatório, particuarmente a jusante de reservatórios com tempos de retenção muito pequenos como mencionado no Voume 1, página 15). A depeção de oxigênio freqüentemente ocasiona competa desoxigenação ou anoxia nas regiões mais profundas do ago ou dos reservatórios, uma vez que o oxigênio se dissove muito fracamente na água. Em agos rasos e onde a produção primária é ata, a desoxigenação do sedimento e da água também ocorre freqüentemente (sedimento escuro, Foto 3). Foto 3 Sedimento escuro do fundo de um ago. Temperatura e oxigênio Superfície Baixo Ato EPILÍMNIO HIPOLÍMNIO Profundidade Fundo Figura 1 Termocina e a reação entre temperatura/oxigênio e profundidade em agos de regiões temperadas. 6
Essas condições matam peixes e invertebrados (Foto 4). Aém disso, a amônia e o gás sufídrico que se originam da atividade bacteriana podem ser iberados dos sedimentos sob condições de anoxia, e suas concentrações podem eevar-se a níveis que afetam adversamente pantas e animais, uma vez que conseguem atuar como gases venenosos (também sistemas de transmissão de eetricidade em hidroeétricas podem ser afetados peo poder corrosivo do gás sufídrico). Fósforo e amônia também podem ser iberados na água, enriquecendo-a com nutrientes. de coro, infeizmente isto eva à formação de compostos que podem induzir ou produzir câncer uma séria ameaça à segurança de estoques de água potáve. Fotos 5 e 6 Vista macro e microscópica de Microcystis aeruginosa. Foto 4 Mortaidade de peixe em razão da fata de oxigênio num ago da Indonésia. Aguns tipos particuares de agas que crescem em agos e reservatórios muito enriquecidos com nutrientes (agas verde-azuis ou cianobactérias, Fotos 5 e 6, e também dinofageados que podem produzir marés vermehas, Fotos 7 e 8) iberam na água toxinas atamente poderosas que são venenosas mesmo em concentrações muito baixas. Agumas dessas toxinas produzem efeitos negativos no fígado de animais em concentrações mínimas, mas podem ocasionar a morte de gado, outros animais e mesmo seres humanos quando ingeridas em água potáve contaminada em atas concentrações. Embora uma das maneiras de tratar e desinfetar águas de superfície onde essas agas crescem (e também para prevenir atas concentrações de matéria orgânica) seja por meio Atas concentrações de nitrogênio sob a forma de nitrato na água também podem causar probemas de saúde púbica. Essas concentrações eevadas podem inibir a capacidade das crianças de incorporar oxigênio em seu sangue e, como resutado, ocorre uma condição denominada de síndrome dos bebês azuis ou metahemogobinemia. Para que isso ocorra, os níveis de nitrato devem estar acima de 10 mg/l em água potáve. Essas condições representam risco à vida humana (Fotos 5 e 6). Um dos principais probemas resutantes do forescimento de agas ou outras pantas aquáticas (crescimento desproporciona, Foto 9) é a redução na transparência da água, a qua compromete o vaor recreativo de agos, principamente para natação e navegação. Aguapés e afaces-d água podem cobrir grandes áreas próximas à praia e podem desgarrar-se para Fotos 7 e 8 Vista macro e microscópica de maré vermeha de um fageado Urogena americana. 7
águas abertas, muitas vezes ocupando toda a superfície do ago ou da represa. Esses bocos de macrófitas futuantes impedem a penetração de uz e produzem grandes quantidades de matéria orgânica morta que podem evar a baixas concentrações de oxigênio e à emissão de gases como metano e gás sufídrico, devido à decomposição das pantas. Massas dessas pantas futuantes podem restringir o acesso à pesca ou à recreação e boquear canais de irrigação e navegação. Aterações na abundância e significativa redução na diversidade de espécies (biodiversidade) dos organismos aquáticos em um ago ou reservatório poderão ser causadas por eutrofização (Figura 2). Isto é resutado das mudanças na quaidade da água e do aimento, juntamente com o decréscimo da concentração de oxigênio que freqüentemente atera a composição da fauna de peixes das espécies mais importantes para menos importantes, tanto em termos aimentar como comerciamente. Apesar disso, a produção de certas espécies de peixes tende a aumentar à medida que a eutrofização se aceera, uma vez que há mais aimento disponíve. Entretanto, a diminuição na concentração de oxigênio dissovido na água e as atas concentrações de amônia sob condições hipereutróficas podem resutar no decréscimo do estoque de peixes e reduzir consideravemente o rendimento. Número de espécies 1000 100 10 1 1 10 100 Corofia a µg/ Figura 2 Reação entre número de espécies e voume de corofia a. Tabea 1 Efeitos da eutrofização. Foto 9 Águas eutrofizadas (à esquerda na figura) do reservatório de Barra Bonita, São Pauo, Brasi. Na Tabea 1 os efeitos generaizados da eutrofização nos ecossistemas aquáticos são apresentados. Anoxia (ausência de oxigênio dissovido), que causa a morte de peixes e de invertebrados e também resuta na iberação de gases tóxicos com odores desagradáveis. Forescimento de agas e crescimento incontroáve de outras pantas aquáticas. Produção de substâncias tóxicas por agumas espécies de cianofíceas. Atas concentrações de matéria orgânica, as quais, se tratadas com coro, podem criar compostos carcinogênicos. Deterioração do vaor recreativo de um ago ou de um reservatório devido à diminuição da transparência da água. Acesso restrito à pesca e a atividades recreativas devido ao acúmuo de pantas aquáticas. Menor número de espécies e diversidade de pantas e animais (biodiversidade). Aterações na composição de espécies daqueas mais importantes para as menos importantes (em termos econômicos e vaor protéico). Depeção de oxigênio, particuarmente nas camadas mais profundas, durante o outono em agos e reservatórios de regiões temperadas. Diminuição da produção de peixes causada por depeção significativa de oxigênio na couna de água e nas camadas mais profundas de agos e reservatórios. 8
Qua é o estado atua de eutrofização? Comentários básicos sobre a pouição do ago A demanda de água da superfície, para muitos propósitos, está aumentando gobamente, principamente devido ao crescimento da popuação e à irrigação, particuarmente em regiões áridas e semi-áridas. A eutrofização freqüentemente se torna perceptíve ao púbico à medida que as popuações aumentam em densidade. O impacto tota dos seres humanos sobre a natureza é provavemente cerca de oito vezes maior atuamente do que há 40-50 anos devido ao crescimento da popuação, à produção industria e agrícoa e ao desenvovimento tecnoógico (usamos mais produtos químicos, a densidade do tráfego tem aumentado etc.) O Comitê Internaciona de Ambientes Lacustres (Internationa Lake Environment Committee ILEC), em cooperação com o Programa das Nações Unidas (United Nations Environment Programme UNEP), desenvove um projeto denominado Survey of the State of the Word Lakes (Avaiação do Estado dos Lagos do Mundo). O objetivo foi coetar e compiar dados ambientais de vários agos importantes do mundo. Bancos de dados detahados de 217 agos do mundo inteiro foram agrupados como resutado desse projeto. Por intermédio do projeto foi possíve identificar seis principais probemas ambientais, todos com significativo impacto sobre a quaidade da água, sendo a eutrofização um dees (Tabea 2). Por outro ado, todos os seis probemas ambientais estão inter-reacionados e de certa forma compõem os probemas. Todos são causados peos mesmos três fatores básicos (Figura 3). Tabea 2 Principais probemas ambientais presentes em agos em todo o mundo. Redução do níve da água devido ao uso excessivo da água dos agos, resutando em pronunciada deterioração da quaidade da água e em mudanças drásticas nos ecossistemas. Rápida sedimentação dos agos e dos reservatórios causada pea aceerada erosão do soo resutante do uso extensivo ou inadequado de terras para agricutura e pastagens e forestas dentro de suas áreas de drenagem. Acidificação dos agos causada por chuvas ácidas, resutando na extinção de peixes e na degradação de ecossistemas. Contaminação da água, sedimento e organismos por substâncias químicas tóxicas originadas da agricutura (pesticidas) e dos resíduos industriais. Eutrofização pea entrada de compostos de nitrogênio e/ou fósforo das descargas industriais, agrícoas, domésticas, drenagens urbanas e superfícies pavimentadas etc., que resuta em forte forescimento de fitopâncton, deterioração da quaidade da água e decréscimo da biodiversidade. Em casos extremos, há coapso competo dos ecossistemas aquáticos. 9
Efeito direto Efeito indireto Urbanização Uso excessivo da água Acidificação Eutrofização Crescimento popuaciona Sobreuso do soo Sedimentação Níve da água Industriaização Aumento de emissões Subst. tóxicas Biodiversidade Figura 3 Urbanização, crescimento popuaciona e industriaização estão entre os fatores básicos que causam probemas ambientais em agos e reservatórios. Exempos Todos os 217 agos incuídos na avaiação do ILEC apresentaram aumento no níve de eutrofização nos útimos 50 anos. Em aguns agos em países industriaizados, o tratamento de águas residuárias para remover nitrogênio e/ ou fósforo tem evitado a degradação da quaidade da água. Em 2000, as entradas de nutrientes em 66 agos do mundo foram reduzidas. Mesmo assim, muitos ainda estão mais eutrofizados (a concentração de nutrientes é mais ata) atuamente do que 50-60 anos atrás. Isso é observado no ago Biwa do Japão (Foto 10), ago Constance na fronteira entre Aemanha, Suíça e Áustria (Foto 11), ago Baaton na Hungria (Foto 12), ago Maeran na Suécia ( Foto 13), os Grandes Foto 10 Vista gera do ago Biwa, Japão. Lagos da América do Norte (Fotos 25 e 26) e em diversos agos do norte da Europa. Foto 11 Vista gera do ago Constance, Aemanha, Suíça e Áustria. Em agos e reservatórios eutrofizados onde medidas têm sido tomadas para mehorar a quaidade da água por intermédio da redução ou remoção de nitrogênio e/ou fósforo, sem efeito, isto se deve ampamente à grande quantidade de nutrientes armazenados nos sedimentos, sendo constantemente iberados na água. Isto mostra a necessidade de evitar a carga de nutrientes nos corpos de água o mais cedo possíve por intermédio de práticas apropriadas de gerenciamento e de panejamento. Ainda, tem sido freqüente a dificudade de reduzir a entrada de nutrientes de fontes difusas como água de drenagem e erosão de soos utiizados 10
na agricutura ou de despejo; ees não podem ser coetados para o tratamento, ao contrário das fontes pontuais de pouição de despejos industriais ou municipais. Fontes pontuais de pouição podem ser tratadas por tecnoogia de fim de inha, isto é, tecnoogia ambienta. Foto 14 Vista gera do ago Washington, EUA. Foto 12 Vista gera do ago Baaton, Hungria. Foto 13 Vista gera do ago Maeran, Suécia. Quase todos os agos ainda apresentam aumento de eutrofização, incuindo a maioria dos agos dos países em desenvovimento, onde inexiste o combate à pouição por não haver condições para isto. O ago Dianchi (Foto 15), próximo a Kunming, na China, e o ago Taihu, próximo a Wuxi, na China, sofreram extrema eutrofização ou são hipereutrofizados. Nesses agos, vastas áreas são cobertas por densos forescimentos de agas, como pintura verde, e a reprodução de peixes tem sido totamente impedida por fata de oxigênio para sua respiração, principamente no outono. Quase todas as pantas aquáticas nativas e muitas espécies de peixes têm sido eiminadas. Mouscos morrem pea fata de oxigênio na água de fundo, aém disso, devido à má quaidade da água, é muito difíci o abastecimento de água para uso doméstico que atenda aos padrões egais. Os mehores exempos de sucesso no tratamento da eutrofização são aquees em que a diversão das águas residuárias foi usada em área com pequena agricutura, desviando-a do ago. O ago Washington é um exempo (Foto 14). A Figura 4 mostra o decínio das concentrações de fósforo nesse ago após a diversão que foi competada em 1967. É importante compreender que, em aguns casos, a diversão não resove tão bem o probema quanto sua remoção para juzante. Toneadas de fósforo no ago 250 200 150 100 50 0 62 64 66 68 70 72 74 76 77 Ano Figura 4 A diversão de esgotos prova ser efetiva na redução do fósforo de corpos de água doce. 11
Mesmo os maiores agos sofrem o probema da eutrofização. No ago Victoria, na África, por exempo, ocorre uma densa cobertura de aguapés em extensa área de superfície. O probema tem sido de aguma forma minimizado por métodos bioógicos um besouro que se aimenta de aguapé foi introduzido (Foto 16, besouro). Regiões do ago próximas a Kisumu, em Kampaa, apresentam depeção de oxigênio e reduzida transparência. Peixes como Hapopchromis (Foto 17), espécie conhecida ocamente como furu, vêm desaparecendo, e a pesca tota tem diminuído, com resutados amentáveis, uma vez que os peixes constituem a maior fonte de proteína para as popuações costeiras do ago (Foto 18). Mesmo o ago Baika (Foto 19), o maior corpo de água doce do mundo, com profundidade de 1,7 km, mostra sinais de eutrofização: diminuição da transparência e aumento da concentração de nutrientes e de agas. A soução para a eutrofização nos países em desenvovimento é urgente, uma vez que o controe do probema torna-se cada vez mais difíci e custoso a cada ano que passa, devido ao aumento do acúmuo de nutrientes nos sedimentos. Foto 17 Peixe Hapochromis, ou furu, do ago Vitória. Foto 18 Peixe pescado no ago Vitória. Fotos 15 e 16 Crescimento excessivo de aguapé no ago Dianchi, China, e o besouro N. eichhornaiae utiizado no ago Vitória para controar o crescimento da panta. Foto 19 Vista gera do ago Baika, Rússia. 12
De onde vêm os nutrientes e como ees provocam a eutrofização De onde vêm os nutrientes Quais são as fontes de nutrientes que causam a eutrofização de agos, represas e rios? Há muitas fontes. Todas as atividades na bacia hidrográfica de um ago ou represa se refetem direta ou indiretamente na quaidade da água desses ecossistemas. Um ago ou reservatório, entretanto, pode ser naturamente eutrófico quando situado em área férti com soos naturamente enriquecidos de nutrientes. Em muitos agos, rios e represas, a água de esgoto é a principa fonte, uma vez que esgotos não tratados ou aquees tratados somente por métodos mecânicos convencionais ainda contêm nitrogênio (25-40 mg/itro) e fósforo (6-10 mg/ itro). Nitrogênio e fósforo podem ser removidos por tecnoogia bem conhecida fósforo pea adição de substâncias químicas que precipitam fosfato por intermédio de reações químicas e nitrogênio usuamente por métodos bioógicos, por meio da atividade de microorganismos. A remoção de nitrogênio é mais dispendiosa e, também, mais difíci tecnicamente do que a do fósforo. A água de drenagem de terras cutivadas também contém fósforo e nitrogênio. Usuamente, há muito mais nitrogênio porque o fósforo está imobiizado nos componentes do soo. O uso intensivo de fertiizantes resuta em concentrações significativas de nutrientes, particuarmente nitrogênio, em drenagem agrícoa. Se os soos erodidos atingirem o ago, tanto o fósforo como o nitrogênio do soo contribuirão para a eutrofização. A erosão é freqüentemente causada por desmatamento, que também resuta de panejamento e gerenciamento não adequados dos recursos naturais. As áreas aagadas têm sido utiizadas com freqüência para resover o probema da pouição difusa a partir da agricutura, que causa eutrofização (Foto 20). Em áreas aagadas, nitrato é convertido em nitrogênio ivre, que é iberado para o ar. Isto não é danoso, uma vez que o nitrogênio ocupa 70% da atmosfera. Fósforo é absorvido peos soos das áreas aagadas e, como o nitrogênio, é fixado peas pantas. Tanto o fósforo como o nitrogênio podem ser removidos peas áreas aagadas. Aém disso é necessário controar o uso de fertiizantes em agricutura, uma vez que a maioria dees pode terminar na área de drenagem, se a pouição difusa dos Foto 20 Vista gera de área aagada. 13
nutrientes não for suficientemente reduzida para mehorar a quaidade da água. A água da chuva contém fósforo e nitrogênio provenientes da pouição atmosférica. Como o nitrogênio move-se mais na atmosfera do que o fósforo, esse eemento está aproximadamente 20 vezes mais concentrado que o fósforo. O nitrogênio pode ser reduzido na água da chuva por controes muito intensivos da pouição do ar em toda uma região. Pode-se afirmar com segurança que as principais fontes de pouição da atmosfera são as indústrias e os escapamentos de automóveis sem os fitros apropriados. Quando os agos são utiizados para aqüicutura, o excesso de aimento para os peixes poui a água, uma vez que nem todo o aimento é consumido (Foto 21). O nitrogênio e o fósforo em excesso presentes no aimento são dissovidos na água ou permanecem em suspensão. O uso de agos para aqüicutura, portanto, necessita de cuidadoso panejamento ambienta e práticas de gerenciamento adequadas com treinamento de gerentes e proprietários. O sedimento de um ago sua camada odosa no fundo contém concentrações reativamente atas de fósforo e nitrogênio. Estes eementos podem ser iberados para a água, Foto 21 Vista aérea de tanques de cutivo de peixes na aguna de Bay, Fiipinas. particuarmente em baixas concentrações de oxigênio. Os nutrientes dos sedimentos provêm da decomposição de agas e de matéria orgânica morta. Os nutrientes iberados a partir dos sedimentos são referidos como a carga interna dos agos. A Figura 5 mostra esquematicamente as fontes de nutrientes: externas à carga de esgotos não tratados, águas de drenagem agrícoa, Erosão peo vento Erosão pea água Precipitação ALIMENTO PARA PEIXES Figura 5 Principais fontes de nutrientes nos agos. 14
Tabea 3 Cassificação dos agos de acordo com a intensidade do processo de eutrofização (vaores médios expressos em µg/l). Parâmetro Oigotrófico Mesotrófico Eutrófico Hipereutrófico Fósforo tota 8,0 26,7 84,4 >200 Nitrogênio tota 661 753 1.875 ato Corofia a 1,7 4,7 14,3 >100, faixa 100-200> Corof. a, conc. max. 4,2 16,1 42,6 > 500 Nota dos tradutores: Estes dados foram obtidos em agos temperados, onde o processo de eutrofização foi intensamente estudado. Para agos tropicais há vaores preparados por Saas & Martino (1991). erosão e chuvas e também internas às atividades do ago, como, por exempo, aqüicutura e iberação de sedimentos. É possíve, mas muito dispendioso, remover a camada superior de sedimento rica em nutrientes dos agos. A cobertura dos sedimentos com argia para isoá-os e, portanto, reduzir a carga interna foi tentada. Mesmo quando os nutrientes são removidos em arga escaa dos esgotos domésticos, da drenagem agrícoa e urbana e da água da chuva, ainda assim eva muito tempo até ocorrer queda na concentração de nutrientes da porção superior do sedimento, peo fato de ees ainda estarem presentes na água. A redução inicia ou a eiminação das fontes de nutrientes é, portanto, crucia. Lagos, represas e rios podem ser cassificados, de acordo com a extensão de sua eutrofização (ou enriquecimento de nutrientes), em quatro casses principais: oigotróficos, mesotróficos, eutróficos e hipereutróficos (Tabea 3). Esta cassificação resuta de uma anáise extensa da eutrofização em países da Organização para a Cooperação e o Desenvovimento Econômico (OECD) na década de 1970 e início da década de 1980. Baseia-se nas concentrações de fósforo, nitrogênio e corofia a (o pigmento responsáve pea fotossíntese das agas). A corofia a indica grosseiramente a concentração de biomassa de pantas aquáticas (em média 1% da biomassa de agas é corofia a). Fatores que imitam a eutrofização A Tabea 4 mostra a composição média das pantas de água doce (peso úmido e não peso seco): as pantas requerem todos esses eementos nas porcentagens indicadas. Em gera, nitrogênio e fósforo (respectivamente, 0,7% e 0,9%) são freqüentemente os dois eementos iniciamente utiizados quando a panta reaiza a fotossíntese. Esses dois nutrientes são menos abundantes na água que os outros eementos, concernente à composição das pantas. É necessário cerca de oito vezes mais nitrogênio do que fósforo. Portanto, o fósforo imita a eutrofização se o nitrogênio é oito vezes mais abundante que ee, enquanto o nitrogênio imita a eutrofização se sua concentração for oito vezes menor que a do fósforo na água. Esgotos não tratados e esgotos tratados por métodos bioógicos contêm, em média, cerca de 32 mg/l de nitrogênio e 8 mg/l de fósforo. Em um ago com forte carga de esgotos não tratados, a eutrofização é imitada por nitrogênio, uma vez que a concentração de nitrogênio no esgoto é somente quatro vezes maior do que a de fósforo. Esses agos e represas freqüentemente apresentam forescimentos extensos de cianobactérias, que são visuaizadas como uma espuma esverdeada na superfície (Foto 22). Agumas espécies de cianobactérias usam o nitrogênio diretamente do ar e conseguem crescer, apesar da imitação de nitrogênio dissovido na água. Lagos e represas que 15
recebem tributários naturais e águas de drenagem de agricutura têm entretanto, atas concentrações de nitrogênio e são imitados em fósforo. A questão centra na eutrofização é determinar qua nutriente pode ser reduzido para se tornar imitante e não qua nutriente é o imitante. Como o fósforo é removido mais facimente de esgoto doméstico do que o nitrogênio, em muitos casos (mas não em todos há exceções), a mehor estratégia ambienta para o gerenciamento de agos e represas é remover tanto quanto possíve o fósforo do esgoto e das águas residuárias. Tabea 4 Composição média das pantas aquáticas (em reação ao peso úmido). Eemento Conteúdo na panta Oxigênio 80,5 Hidrogênio 9,7 Carbono 6,5 Síica 1,3 Nitrogênio 0,7 Cácio 0,4 Potássio 0,3 Fósforo 0,09 Magnésio 0,07 Enxofre 0,06 Coro 0,06 Sódio 0,04 Ferro 0,02 Boro 0,001 Manganês 0,0007 Zinco 0,0003 Cobre 0,0001 Moibdênio 0,00005 Cobato 0,000002 Vaores expressos em porcentagens Foto 22 Crescimento de cianobactérias na margem de um ago. 16
Gerenciamento da quaidade da água e eutrofização em aguns agos do mundo Lago Biwa Aeutrofização do ago Biwa (Foto 23) começou em 1960, ao ado do crescimento econômico do Japão pós-guerra. A concentração de biomassa de pantas nos anos 1980 foi cerca de dez vezes maior do que nos anos 1950. Treze mihões de pessoas dependem do suprimento de água do ago Biwa e dos sistemas do rio Yodo. Desde 1969, odores desagradáveis em águas de torneira do ago Biwa têm aborrecido os usuários durante o verão. A biomassa de pâncton registrou picos no fina da década de 1970, quando forescimentos de agas vermehas também apareceram como maré vermeha de água doce. Isso tem ocorrido quase anuamente desde então. Forescimentos de agas azuis têm aparecido desde 1983, um sina de eutrofização mais avançada. Tendências na degradação da quaidade da água do ago Biwa têm mais ou menos se estabiizado, devido ao esforço cooperativo dos moradores e da administração oca de Shiga. Tratamento avançado de esgotos domésticos foi introduzido. O uso de detergentes à base de poi- fosfatos foi banido. E áreas aagadas foram construídas a fim de fazer frente à água de drenagem da agricutura. Como resutado dessas medidas, a degradação da quaidade da água foi interrompida, porém nenhum sina de posterior mehora tem aparecido. Um combate mais extensivo da pouição difusa provavemente é necessário antes que a quaidade da água apresente mehora significativa. Foto 23 Lago Biwa, o maior ago do Japão no período de verão, mostrando o supercrescimento de pantas aquáticas. 17
Lago Fure, Dinamarca, exempo típico de gerenciamento da água na Europa Setentriona Como em muitos outros agos europeus, a eutrofização do ago Fure começou nos anos 1960. O ago Fure (Foto 24) está ocaizado somente 15-20 km de Copenhagen, em área atrativa com diversos agos e forestas. A popuação perto do ago Fure cresceu nas décadas após a Segunda Guerra Mundia, com aumento do impacto sobre a área natura, incuindo os agos. No começo do sécuo XX, a transparência da água do ago atingia vários metros, enquanto nos útimos anos da década de 1960 era de 1,2 m, durante a primavera e os forescimentos de verão. No começo da década de 1970 optou-se por expandir o tratamento dos esgotos domésticos de cerca de 30.000 habitantes incuindo a remoção de nutriente (98% de remoção do fósforo). Os esgotos de outros 100.000 habitantes foram desviados para o mar. Com essas medidas, a carga de fósforo foi reduzida de 33 para 2,5 toneadas por ano. A carga de fósforo remanescente vem das águas de precipitação, do esgoto tratado e da fonte difusa. Como resutado desses esforços, a transparência quase dobrou a partir dos útimos anos da década de 1960. Entretanto, o tempo de residência da água do ago é de 20 anos, o que expica por que mehoras mais expressivas não têm sido observadas. Passou um pouco mais de 20 anos desde que as medidas foram iniciadas, e de dois a quatro tempos de residência são geramente necessários para observar efeito competo das ações tomadas. Enquanto a carga externa de fósforo (principamente esgoto doméstico) foi reduzida a 2,5 ton./ano, a carga interna, isto é, a carga do sedimento, é ainda de cerca de 12 ton./ano. Conseqüentemente, outros métodos têm sido considerados para restaurar o ago (ver a ista de métodos na Tabea 5). Entretanto, a ongo prazo, é ainda benéfico reduzir a carga externa de fósforo para menos de 1 ton./ano. Isso pode ser feito peo tratamento das enchentes causadas peas chuvas e peo aumento da eficiência da remoção de fósforo no tratamento de esgotos domésticos a 99% ou mais. No ago Fure, a pouição difusa não é tão importante, pois o ago é mais ou menos circundado por áreas aagadas e peas forestas. O tratamento extensivo de esgotos domésticos envovendo a remoção de nutrientes tem sido introduzido em muitos agos da Europa Setentriona, porém, como o ago Fure mostra, um ongo período será necessário antes que o efeito competo desse tratamento possa ser observado. Em adição, posterior redução de nutrientes é necessária para que adequada redução na eutrofização possa ser esperada. Na maioria dos casos, a pouição não pontua, difusa, terá de ser reduzida consideravemente caramente um objetivo muito mais difíci do que diminuir a fonte de pouição pontua. Foto 24 Vista gera do ago Fure, Dinamarca. 18
Os Grandes Lagos da América do Norte Aproximadamente 30% da popuação do Canadá e 20% da popuação dos Estados Unidos vivem na bacia de drenagem dos Grandes Lagos, que ocupa uma área de 520.000 km 2. Os Grandes Lagos compreendem: ago Superior, ago Michigan, ago Ontário, ago Erie e ago Huron. Vinte e quatro mihões de pessoas dependem desses agos para água de consumo. O crescimento industria nas décadas de 1940 e 1950 resutou em pouição por óeo e aceerada eutrofização na década de 1960. Nos útimos anos da década de 1960, a quaidade da água deteriorou-se em níveis críticos. Massas de forescimento de agas foram freqüentes e severa depeção de oxigênio ocorreu mesmo na parte centra da água de fundo do ago Erie (Foto 25). Mortaidade massiva de peixes ocorreu no ago Michigan e no ago Ontário. Em resposta a essa situação, padrões específicos de efuentes foram estabeecidos no começo dos anos 1970. A remoção de fósforo foi introduzida no tratamento das estações de esgoto e o conteúdo de fósforo nos detergentes foi reduzido de 30-40% para 5%. No começo dos anos 1980, a carga de fósforo aproximou-se dos níveis estabeecidos há 10 anos. No ago Erie e no ago Ontário (Foto 26), o fósforo foi reduzido para um quinto, mas as reduções totais na parte superior dos Grandes Lagos foram de cerca de 50%. Essas reduções tiveram também refexo nas concentrações de fósforo e de fitopâncton na região aberta dos agos Erie e Ontário. Essas reduções foram apenas de cerca de um terço dos vaores de pico de 1970. Novamente, reduções de fontes não pontuais de fósforo e de nitrogênio, de mesma extensão, para os esgotos municipais não foram possíveis. Entretanto, medidas de combate à eutrofização dos Grandes Lagos estão entre os mais bemsucedidos estudos de caso de gerenciamento de agos, porque a pouição de fonte pontua foi a principa fonte de descarga de nutrientes nos agos. Fotos 25 e 26 Vista gera do ago Erie e do ago Ontário, Canadá e EUA. 19
Educação ambienta e percepção poítica Lição aprendida As histórias de pouco ou parcia sucesso no combate à eutrofização têm o forte suporte de cidadãos e usuários combinado com medidas egisativas efetivas e programas de gerenciamento. Os mehores resutados foram obtidos quando medidas de controe começaram cedo e por ongo tempo antes que uma hipereutrofização ocorresse. Geramente, probemas que envovem fontes pontuais foram resovidos com reativa faciidade, enquanto aquees que envovem fontes difusas não pontuais foram mais difíceis de ser soucionados. Embora as autoridades de recursos hídricos possam construir estações de tratamento de esgotos com adequada remoção de nutrientes, uma constante percepção acerca da quaidade da água pode ser mantida peo engajamento púbico. É preciso embrar também que a redução fina de nutrientes de um ago requer redução efetiva de fontes difusas, e esta deve envover toda a comunidade. Para o sucesso peno, os cidadão devem ser parceiros na estratégia de gerenciamento ambienta. O uso de menos detergentes e de detergentes sem ou com pouco poifosfatos (Foto 27) pode reduzir consideravemente a carga de fósforo. Uma campanha Lavanderia pode ficar barata reaizada na Poônia visou a toda a popuação poonesa e foi muito bem-sucedida. Foto 27 Fósforo e sabão em pó ivre de fósforo no Japão. A carga de fósforo em muitas cidades e vias caiu mais de 20%. Os resutados da campanha foram gerenciados para encorajar os usuários a continuarem os esforços. A campanha também aumentou a percepção ambienta gera do púbico, em particuar no que se refere aos efeitos diretos de detergentes de avanderias sobre a eutrofização. A redução de pouição não pontua em áreas com agricutura extensiva requer a construção de áreas aagadas, como um sistema tampão entre os campos e os rios e agos. Isto, entretanto, não é suficiente, mas pode ser apoiado por uma campanha maciça incentivando os fazendeiros a usarem menos fertiizantes (nota: os útimos 10-20% de fertiizantes apicados quase não têm efeito na coheita agrícoa, mas podem contribuir significativamente para as concentrações de nutrientes de águas de drenagem). Uma campanha na Dinamarca no começo dos anos 1990 resutou em aguma redução de pouição difusa, provavemente porque os fazendeiros cacuaram que ees poupariam dinheiro se reduzissem os fertiizantes. A redução, entretanto, não foi suficiente e um imposto verde sobre fertiizantes tem sido considerado. Este ainda não foi impantado. 20