DISTRIBUIÇÃO ESPAÇO-TEMPORAL DOS NUTRIENTES NA LAGUNA DE ARARUAMA ENTRE OS ANOS DE 2010 E 2011 Murilo de C Vicente 1 (M), Julio C Wasserman 2 1 - Universidade Federal Fluminense UFF, Niterói RJ, murilovicente@hotmail.com 2 - Universidade Federal Fluminense UFF, Niterói RJ Resumo: O objetivo deste estudo foi a realização da avaliação da variação espaço-temporal dos nutrientes na laguna de Araruama, entre os anos de 2010 e 2011. A compilação e o geoprocessamento a partir de dados medidos pelo Instituto Estadual do Ambiente (Rio de Janeiro) em 52 estações amostrais foram as ferramentas utilizadas para a compreensão destes processos. A partir desta metodologia foram gerados mapas da distribuição espacial dos diversos parâmetros nos períodos amostrados, possibilitando uma melhor compreensão da relação dos parâmetros entre si e a interação destes com fatores externos, como antrópicos e climáticos. Conclui-se que a qualidade da água variou por influência de uma atípica precipitação no verão de 2010 a qual mostrou influenciar na qualidade da água até o inverno de 2010 e pelo constante aporte de nutrientes por efluentes domésticos. Palavras-chave: Eutrofização, Laguna hipersalina, Região dos Lagos, Lagoas costeiras, Qualidade da água. Spacial-temporal distribution of nutrientes in the Araruama lagoon in the years 2010 and 2011 Abstract: The goal of this work was an evaluation of the spacial-temporal variation of nutrientes in Araruama's lagoon in the years 2010 and 2011. Keywords: Eutrofication, hipersaline lagoon, coastal lagoon, water quality, east coast Rio de Janeiro Introdução A qualidade da água é o fator mais importante para os ecossistemas aquáticos lênticos, que em ambientes costeiros está sujeita a fortes variações, resultado de influência das marés, das correntes, do aporte de água doce e das ações antrópicas. Em lagunas costeiras hipersalinas, por sua maior restrição em relação a trocas com a água do mar, estas variações podem ser mais significativas. Primeiramente, a intensidade da pluviosidade tem caráter determinante para as características físico-químicas e biológicas da água da laguna. Durante fortes chuvas, ocorre à lixiviação das bacias, o que, em outras palavras, significa que os fragmentos de solo e nutrientes são carreados pelo escoamento superficial para correntes, que irão despejar esse material nos corpos lênticos ou, eventualmente, direto no mar. A região da laguna de Araruama exibe uma média anual baixa de precipitação, sendo de novembro a abril o período mais chuvoso (figura 1). A baixa pluviosidade ocorre devido à ressurgência na costa de Arraial do Cabo que faz com que águas profundas muito mais frias cheguem a superfície, dificultando a evaporação e consequentemente as chuvas por convecção.
Pluviosidade média mensal Iguaba Grande 140 120 100 80 60 40 20 0 Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Figura 1: Pluviosidade mensal média para os anos de 2003 a 2016 na estação meteorológica de Iguaba Grande, às margens da laguna de Araruama. As características supracitadas contribuem para o déficit no balanço hídrico (Kjerfve et al. 1996), há uma constante influência marinha através do canal de Itajuru, que por ser restrita, faz com que a água da laguna seja sempre hipersalina perene. Sendo assim em momentos de forte déficit hídrico a salinidade da laguna deve aumentar e em momentos de baixo déficit ou superávit hídrico a salinidade deve diminuir. Sendo assim, a salinidade é um parâmetro chave para a compreensão da qualidade da água, pois parece estar intimamente ligada a florações algais. As variações de salinidade parecem colaborar com ocorrência ou não de florações algais. Somada à questão da salinidade, está o despejo de efluentes domésticos fazendo com que ocorra uma diminuição da qualidade da água, sendo a eutrofização o principal responsável desta diminuição. Metodologia O Instituto Estadual do Ambiente (INEA) organizou uma grande campanha amostral com 52 estações (Figura 2), com coletas realizadas nos seguintes períodos: inverno de 2010 (dias 11, 25 e 27 de agosto de 2010), verão de 2010 (dias 30 de novembro de 2010, 01 e 13 de dezembro de 2010), inverno de 2011 (dias 28 e 29 de junho de 2011, 12 de julho de 2011), primavera de 2011 (dias 30 de agosto de 2011, 13 de setembro de 2011). Logo após uma mortandade de peixes foi realizada uma nova amostragem no verão de 2011 (dias 06 e 20 de dezembro de 2011). Figura 1 - Estações de amostragem do INEA, coletadas no período entre 2010 e 2011. A metodologia deste trabalho pautou-se no processamento de dados obtidos nas estações de amostragem. As concentrações dos nutrientes foram analisadas separadamente, cada parâmetro (amônio, nitrito, nitrato e orto-fosfato) teve a distribuição da concentração representada espacialmente na laguna de Araruama em cada período amostral. A representação espacial foi produzida com o auxílio do software Surfer, onde os dados de concentrações obtidos nas 52
estações foram interpolados pelo método de krigagem, gerando mapas de isolinhas de concentração. Para auxiliar a interpretação do comportamento da distribuição das concentrações, o levantamento de dados pluviométricos diários de 2006 a 2016 da estação de Iguaba Grande (figura3) fez-se necessário. 250 Pluviosidade diária na estação de Iguaba Grande 200 150 100 50 0 01/01/2003 01/01/2004 01/01/2005 01/01/2006 01/01/2007 01/01/2008 01/01/2009 01/01/2010 01/01/2011 01/01/2012 01/01/2013 01/01/2014 01/01/2015 01/01/2016 Figura 2 - Pluviosidade diária em Iguaba Grande no período de novembro de 2003 a novembro de 2016 A representação espaço-temporal da distribuição das concentrações, dados pluviométricos e fatores antrópicos subsidiaram a compreensão dos processos relacionados aos nutrientes na coluna d água na Laguna de Araruama. Resultados e Discussão A concentração de nutrientes tem papel fundamental sobre a produtividade primária do fitoplâncton e, consequentemente, na qualidade da água. Os nutrientes mais importantes são: amônio, nitrito, nitrato e fosfato, de forma que todos são compostos inorgânicos e, quase sempre, algum deles é um fator limitante para a produção primária. No caso dos compostos nitrogenados, a predominância de cada composto será regida de acordo com o potencial redox. Sendo assim, as concentrações de amônio, nitrito e nitrato serão controladas pelas concentrações de oxigênio. O lançamento de efluentes domésticos na laguna de Araruama é o principal responsável pelo aporte de compostos nitrogenados, neste caso principalmente amônio, composto presente na urina de seres humanos. As águas da laguna são bastante oxigenadas por fortes ventos incidentes na região e, com isso, o amônio oxida e dá origem ao nitrito que logo oxida novamente a nitrato. Com isso, a forma mais abundantes de nitrogênio inorgânico na laguna de Araruama seja o nitrato.. O amônio apresentou concentrações relativamente baixas durante todo o período amostral, de forma largamente distribuída por toda a laguna. O OD e a DBO5 mostram a possibilidade de a laguna estar recebendo aportes relativamente baixos de nutrientes, frente a seu volume e consequentemente sua capacidade diluição. As concentrações de amônio ficaram sempre abaixo de 0,1 mg L -1, com algumas exceções. No inverno de 2010, concentrações de 0,4 mg L -1 foram observadas na Enseada do Siqueira, sendo esses valores um pouco mais altos, o que pode ser atribuído ao lançamento de esgoto tratado da cidade de Cabo Frio, que acontece nesta enseada. No verão de 2010/2011, a porção extrema oeste da laguna apresentou concentrações de amônio da ordem de 0,2 mg L -1, o que provavelmente é justificado pela baixa circulação hidrodinâmica nesta parte da laguna. A primavera de 2011 foi um período que deve ser destacado, por ter apresentado valores acima de 0,1 mg L -1 difundido por toda a laguna, o que poderia estar relacionado com a mortandade de peixes. O verão também apresenta concentrações e distribuição próximas às observadas para o período, com concentrações máximas um pouco mais altas na ordem de 0,22 mg L -1. A partir da primavera de 2011, a laguna parece ter passado a concentrar elementos, e, provavelmente, a salinidade possa corroborar esta tendência, pois também apresenta aumento de concentração no mesmo período. Portanto, a laguna já não estaria mais sob a influência do atípico verão chuvoso de
2010, o que teria causado uma maior diluição dos elementos (diminuição da concentração). Neste caso, seria importante a manutenção do monitoramento por um período maior, o que poderia confirmar ou não esta hipótese. Como citado acima, o nitrito é uma forma intermediária do nitrogênio inorgânico dissolvido e, sendo assim, é de se esperar que apresente concentrações muito baixas em um ambiente oxidante como a laguna de Araruama. De fato, foram observadas concentrações muito baixas de nitrito, por volta de 0,08 mg L -1, sendo valores muito menores se comparados com as concentrações de amônio e nitrato. Devido às características redox do ambiente, o nitrito deve sofrer oxidação, transformando-se rapidamente em nitrato. O nitrato apresenta concentrações maiores que o amônio em todos os períodos amostrados (por exemplo, Figura 3). Como foi dito anteriormente, o nitrato é forma mais oxidada do nitrogênio inorgânico dissolvido, consequentemente, é plenamente justificável que esta espécie química apresente maiores concentrações frente às outras. Vale ressaltar que as concentrações de nitrato ajudam a caracterizar o potencial redox da laguna, mostrando que, de fato, possui um caráter de constante oxidação, provavelmente devido a fortes ventos incidentes na região. Figura 3: Distrubição das concentrações de nitrato nas água da laguna de Araruama na primavera de 2011 Trabalhos publicados em diferentes épocas caracterizam a laguna de Araruama como deficiente em fósforo (Wasserman and Silva-Filho 1995, Souza 1993, Souza et al. 2003, Moreira- Turcq 2000, Mello 2007, Guerra 2008, Souza 1997). Sendo assim, é um elemento limitante à produção primária. Para análise de nutriente limitante será utilizada a relação de Redfield, relação nitrogênio:fósforo 16:1 para determinação do composto limitante a produção primária, na qual valores maiores que 16 indicam que o fator limitante será fósforo, enquanto relações maiores indicam que o nitrogênio é limitante. O nitrogênio como fator limitante foi apenas observado no inverno de 2011. Apesar de não apresentar valores muito elevados de concentração, é possível imaginar que o fósforo estivesse alimentando uma floração algal, o que talvez possa ser apontado como motivo da mortandade de peixes no inverno de 2011 (24 de agosto 2011). Conclusões Durante o período amostral as maiores concentrações de amônio foram no inverno de 2010 com aproximadamente 0,3 mg L -1 na enseada do Siqueira, local onde são despejados os efluentes da cidade de Cabo Frio e no verão de 2011 no extremo oeste da laguna com valores de concentração da ordem de 0,2 mg L -1, provavelmente atribuídos à ausência de circulação. Por ser um composto intermediário de oxidação dos nutrientes nitrogenados o nitrito esteve presente em concentrações muito baixas por ser um ambiente francamente oxidante. Nestas condições oxidantes, o nitrato apresentou concentrações um pouco mais elevadas que o amônio, contudo com uma distribuição muito mais ampla. As concentrações de fósforo se mostraram baixas durante todo período amostral,
sugere-se que esteja sendo consumido pelos produtores primários, já que é o fator limitante para a produção primária. De maneira geral as concentrações de nutrientes observados foram baixas, o que sugere o aporte de nutrientes por efluentes domésticos ainda é baixo em comparação ao volume da laguna ou que os nutrientes estão sendo utilizados em processos metabólicos na produção primária. Referências Bibliográficas Guerra, Leandro Vianna. 2008. "Processos microbiológicos e composição da matéria orgânica relacionados à eutrofização de uma lagoa costeira hipersalina, L. Araruama, RJ." M.Sc. Dissertação, Programa de Pós-Graduação em Geoquímica, University Federal Fluminense. Kjerfve, B., C. A. F. Schettini, B. Knoppers, G. Lessa, and H. O. Ferreira. 1996. "Hydrology and salt balance in a large, hypersaline coastal lagoon: Lagoa de Araruama, Brazil." Estuarine Coastal and Shelf Science 42 (6):701-725. doi: 10.1006/ecss.1996.0045. Mello, Tatiana Baptista Martinez. 2007. "Caracterização biogeoquímica da Lagoa de Araruama, RJ." Doctorate M.Sc., Programa de Pós-Graduação em Geoquímica, University Federal Fluminense. Moreira-Turcq, P. F. 2000. "Impact of a low salinity year on the metabolism of a hypersaline coastal lagoon (Brazil)." Hydrobiologia 429 (1-3):133-140. doi: 10.1023/a:1004037624787. Souza, M. F. L., K. Bjorn, B. Knoppers, W. F. L. de Souza, and R. N. Damasceno. 2003. "Nutrient budgets and trophic state in a hypersaline coastal lagoon: Lagoa de Araruama, Brazil." Estuarine Coastal and Shelf Science 57 (5-6):843-858. doi: 10.1016/s0272-7714(02)00415-8. Souza, M.F.L. 1993. "Distribuição Espacial, Sazonal e Fontes Fluviais de Nutrientes na Lagoa de Araruama - RJ."M.Sc., Departamento de geoquímica, Universidade Federal Fluminense. Souza, Weber F. L. 1997. "Dinâmica de Nutrientes na Laguna Hipersalina de Araruama." Mestrado Mestrado, Programa de Pós-Graduação em Geociências (Geoquímica), Universidade Federal Fluminense. Wasserman, J.C., and E.V. Silva-Filho. 1995. Relatório resumido do monitoramento do Projeto Perynas (Araruama) para instalação de um condomínio de casas com marina e hotel. Rio de Janeiro: AGS, Empreendimentos Turísticos e Hoteleiros SA.