4.1 Paço de Calheiros (Ponte de Lima)
As comunidades bióticas ou biocenoses encontradas em cada um dos três sistemas analisados do Paço de Calheiros (Leito de Plantas, Charco e Mesocosmo com cortiça) foram bastante distintas.
No leito de plantas as biocenoses observadas a montante e a jusante não diferiram
muito. Nas amostras recolhidas a montante (LM) foram identificados 26 taxa: 19 de protistas
e 7 de metazoários (Tabela 2). Nas amostras recolhidas a jusante (LJ) foram identificados 24 taxa: 18 de protistas e 6 de metazoários (Tabela 3). Assim sendo, este leito não apresentou uma grande diversidade de organismos, podendo-se apenas considerar diferenças pontuais e pouco significativas entre LM e LJ.
Para além da constante presença de bactérias, sobretudo conspícuas nas amostras LM, esporos de fungos e ―algas‖ só foram observados nestas amostras. Os fitoflagelados, apesar de autotróficos, não foram incluídos no grupo ―algas‖ que se refere sobretudo a clorófitas e diatomáceas. A observação de ―algas‖ apenas nas amostras LM ter-se-á devido ao escoamento superficial que por vezes se fazia na zona mais exposta, à entrada do leito, quer fosse por saturação do substrato devido às chuvas, quer fosse devido à colmatação parcial do leito.
Outras formas apenas observadas nas amostras LM compreenderam: protozoários ciliados do género Vorticella que só não foram observados na primeira amostra; suctórios (protozoários carnívoros) dos géneros Sphaerophrya, Podophrya, que só foram observados nas amostras de novembro e metazoários, entre os quais alguns anelídeos da família Naididae, que só foram observados na amostra de abril.
Exclusivos das amostras LJ, foram identificados organismos como Actinophrys
(protozoário heliozoário) que só não foram observados nas amostras de abril e Didinium
(ciliado carnívoro que se pode alimentar de outros protistas) um pouco mais abundantes nas amostras de abril e julho. A presença de metazoários foi geralmente mais frequente e abundante nas amostras LJ.
Os restantes taxa foram observados um pouco por todo o leito sem diferenças
A maior abundância de bactérias nas amostras LM não foi inesperada dado que em águas residuais domésticas é previsível elevada densidade bacteriana, que os sistema de tratamento deverão reduzir. Assim a notória redução de bactérias das amostras LM para LJ aponta para uma certa eficiência deste sistema de tratamento.
Os protozoários ciliados são os microrganismos eucariotas comummente mais
abundantes em ETAR, mais especificamente em lamas ativadas (Madoni, 1994; Nicolau et al.,
2001). A dominância deste grupo em leitos de plantas foi também referida por: Puigagut et
al., (2007) num estudo realizado em Espanha em leito de plantas com fluxo subsuperfical;
Chen et al., (2009) na China, num leito plantado com Aegiceras corniculatum e com fluxo
subsuperficial para tratamento águas residuais domésticas e na Grécia, por Papadimitriou et
al., (2010), em zonas húmidas construídas (escala laboratorial) de fluxo superficial, com Typha.
Os protozoários ciliados bacteriófagos contribuem para a qualidade do efluente por serem responsáveis pela renovação e controlo das comunidades bacterianas, diminuindo a carga orgânica e participando deste modo no aumento da eficiência dos processos de
tratamento (Madoni, 1994; Nicolau et al., 2001; Puigagut et al., 2007; Chen et al., 2009;
Papadimitriou et al., 2010).
Também em todos os sistemas acompanhados ao longo deste período experimental a presença de protozoários ciliados foi dominante, à exceção do ensaio realizado em microsmos com BAE. Esta exceção poder-se-á dever não só à elevada carga orgânica da água lixiviada deste material, de composição muito heterogénea (Anexo 2) mas também ao curto período experimental deste ensaio.
A monitorização do leito de plantas do Paço de Calheiros realizada entre outubro de 2013 e julho de 2014 permitiu notar uma ligeira diminuição de protistas ao longo do leito (de LM para LJ), em metade das campanhas de amostragem (novembro, abril e julho), assim
como uma ligeira diminuição da abundância de alguns dos taxa observados, mais notória nas
amostras de novembro, janeiro e julho (Tabela 2 e 3). Desta forma não é possível afirmar que
existe uma tendência predominante de diminuição da abundância e/ou diversidade dos taxa
de protistas ao longo do leito, como foi observado noutros estudos (Puiagut et al., 2007, Chen et al., 2009) que sugeriram mesmo, uma relação entre a carga orgânica da água que percorre o leito e a abundância da microfauna.
Nos meses de novembro e janeiro as amostras LM apresentaram um maior número de ciliados dos géneros Colpidium, Uronema e Tetrahymena, e nas amostras LJ das mesmas campanhas estes três géneros não foram observados. Madoni (1994) pela observação da dominância destes géneros na microfauna de alguns sistemas de lamas ativadas a operar sob elevadas cargas e ausência de oxigénio, refere que estes protozoários bacteriófagos requerem elevadas concentrações de bactérias dispersas e sobrevivem em condições de baixa oxigenação. Em novembro a observação de bactérias presentes na amostra LM foi considerada ―muito abundante‖, podendo explicar o pico de abundância destes protozoários ciliados.
Quanto à presença de metazoários em sistemas de tratamento de águas residuais, os
rotíferos são referidos como mais relevantes a jusante de leitos de plantas (Puiagut et al.,
2007) sendo sugerido por Canler et al., (1999), que a presença destes organismos está
associada a cargas baixas e muito baixas. No leito de plantas do Paço de Calheiros a maior frequência e abundância de rotíferos foi registada nas amostras LJ onde a carga orgânica
estimada pela determinação da CBO5 (Tabela 4) apresentou valores mais baixos do que em
LM.
No mesocosmo com cortiça como substrato foram identificados 20 taxa entre
protistas e metazoários (Tabela 5). Nas amostras de outubro e novembro observaram-se predominantemente leveduras e apenas foram reconhecidos 5 taxa de protistas. Nas amostras de janeiro as leveduras também estiveram bem representadas apesar de se ter observado o
dobro de taxa de protistas. Os protozoários observados e considerados como abundantes
foram identificados como Paramecium, Colpidium e Oxytricha. O reduzido número de taxa
registados em novembro poderá ter sido consequência da lixiviação devida às chuvas que ocorreram nessa altura. A maior quantidade de ciliados de dimensões consideráveis (>100µm) registada em janeiro relativamente a julho poderá relacionar-se com a abundância de leveduras presentes nas amostras de janeiro, e ausentes nas amostras de julho (período bastante distanciado da época das vindimas), que também se apresentaram mais pobres em bactérias.
No charco ou lagoa de retenção foram identificados 26 taxa entre protistas e
metazoários (Tabela 6). Evidenciaram-se as algas, representadas essencialmente por clorófitas
e diatomáceas, e entre os protozoários, o género Vorticella foi constante e abundantemente
bacterioplâncton que terá servido de alimento a estes perítricos, que com seus movimentos ciliares geram correntes que facilitam o transporte de alimento para o citóstoma. Estas
correntes são dificultadas em substratos onde o espaço intersticial é diminuto (Chen et al.,
2009). A partir da campanha de novembro (inclusivé) o género Euglena também foi
constantemente observado em abundância ou muita abundância. A presença destes microrganismos mixotróficos é frequentemente em lagos e lagoas sendo também indicador da presença de nitratos (Fried et al., 2003).
Nos diferentes sistemas do Paço de Calheiros, em novembro e janeiro (meses geralmente mais frios – em janeiro de 2014 a temperaturas registada foi de 10,4°C), globalmente assistiu-se a uma maior diversidade e abundância de organismos, corroborando
as observações feitas por Papadimitriou et al., (2010), num ensaio experimental realizado na
Grécia à escala laboratorial.
Considerando que, não foi registada informação sobre a variação dos volumes diários de AR que entram no leito de plantas e dependem da taxa de ocupação do solar, que o intervalo entre as campanhas de amostragem foi maior do que o inicialmente previsto e que o número de parâmetros de qualidade de AR avaliados foi reduzido, a interpretação dos dados obtidos apenas nos permite recolher informações preliminares de caracter indicativo.
4.2 Ensaios em Microcosmos
No primeiro ensaio realizado nos microcosmos CPa registou-se que os colmos secos
de Phragmithes australis têm tendência para reter cerca de 5% da água, introduzida
semanalmente (2000 ml), uma vez que a sua massa inicial (mi) aumentou continuamente ao longo do período experimental. Tal voltou a ser observado no segundo ensaio com CPa, contudo a taxa de retenção de água baixou para 3,9%. O progressivo aumento de mi só foi observado nos microcosmos com Phragmithes (CPa e CPE).
A análise da eventual relação entre a perda de água dos microcosmos por evaporação e a temperatura ambiente não se mostrou linear. Para isto pode ter contribuído o facto de os microcosmos terem sido colocados perto de uma janela, e a variação da exposição solar a que estiveram sujeitos não ter sido considerada. Além disso, os microcosmos foram mantidos no laboratório, onde a percentagem de humidade ambiente não foi determinada e a janela era aberta nos períodos de maior calor. Estes fatores por si só, podem ter contribuído mais para as perdas de água por evaporação, do que a temperatura que apenas variou entre cerca de 20-24°C.
Em termos de carga orgânica, o substrato que apresentou a carga orgânica mais elevada foi o Bagaço Extractado de Azeitona (BAE). Este parâmetro foi estimado na água
lixiviada dos microcosmos BAE através da determinação da CBO5, tendo apresentado valores
bastante discrepante entre réplicas. Contudo, não foi possível repetir estes ensaios com vista à
obtenção de dados mais conclusivos. De qualquer maneira os valores da CBO5 obtidos para
este material foram efetivamente os mais altos quando comparados com os valores de CBO5
obtidos para os outros materiais testados. Dada a heterogeneidade deste produto (anexo 2) os resultados obtidos até se mostraram previsíveis.
Entre a casca de eucalipto (microcosmos CEg) e os colmos de Phragmithes
(microcosmos CPa) a carga orgânica (CBO5) mais elevada foi registada em CPa tendo sido, na
primeira semana, superior a 400 mgL-1. Só na quarta semana é que a carga orgânica de CPa
se aproximou do valor de CBO5≈60 mgL-1 determinada na primeira semana em CEg.
Em ambos os ensaios (CPa e CEg) os valores de carga orgânica diminuíram ao longo do tempo, tornando-se muito próximos a partir da semana 5.
Como a água adicionada semanalmente aos microcosmos era água da torneira, a única fonte de matéria orgânica foi com certeza o próprio material vegetal. Os colmos de
Phragmithes australis, muito menos lenhosos que o ritidoma de eucalipto, foram recolhidos numa FitoETAR podendo estar contaminados com água residual desse sistema.
Os valores de tensão superficial foram pontualmente discrepantes, mas na generalidade dos ensaios foram inferiores aos registados para as amostras de água da torneira. Excluindo oscilações pontuais que podem ter tido origem no funcionamento do próprio aparelho, os valores de tensão superficial da água da torneira estiveram bastante
próximos dos valores de tensão superficial tabelados para a água a 20°C - 0,0728 Nm-1
(Vazquez et al., 1995). Teoricamente, a adição de substâncias estranhas (dissolvidas ou em suspensão) poderá alterar o valor da tensão superficial, podendo mesmo enfraquecer as forças de coesão entre as moléculas de água. Deste modo os valores obtidos parecem corroborar este princípio, já que a água da torneira apresentou sempre menor quantidade de material em suspensão (e dissolvido) do que as águas lixiviadas dos microcosmos. De modo semelhante o aumento dos valores de tensão superficial ao longo das semanas para uma mesma amostra, também se mostram em concordância com este princípio, pois ao longo do período experimental os valores de carga orgânica diminuíram quer em CPa quer em CEg.
No que respeita aos espectros de absorvância obtidos nos vários ensaios, os dois primeiros ensaios (CPa e BAE) seguiram a mesma tendência. Os valores de absorvância de uma mesma amostra diminuíam com o aumento de comprimento de onda (entre 400 -
700nm), e de semana para semana ―a área por baixo da linha do espectro‖ (Thomas et al.,
1996) diminuía. Esta observação sugere que a carga orgânica das amostras de água possa estar relacionada com os valores de absorvância, isto é, quanto mais elevados os valores de carga orgânica maior a absorvância para um dado comprimento de onda.
Considerando esta hipótese foi analisada a relação entre os valores de carga orgânica
(CBO5) e a absorvância a (600nm) das amostras CPa (Figura 71). O comprimento de onda de
600 nm foi o escolhido por ser o vulgarmente utilizado para estimar a biomassa da culturas de E. coli (Myers et al., 2013).
Figura 71 – Relação entre a carga orgânica (CBO5 mgL-1) e a absorvância a 600nm, das amostras provenientes do ensaio com colmos de Phragmites australis (CPa)
A determinação espetofotométrica das amostras dos microcosmos CPa, CEg e CPE (último ensaio) foi feita para toda a zona UV-VIS (190-750nm). A tendência observada no primeiro ensaio com CPa (apenas na gama vísivel do espetro: 400-700nm), só se registou nas 4 primeiras semanas – a absorvância das amostras dos três pares de microcosmos diminuía com a diminuição da carga orgânica das mesmas.
A relação entre os valores de absorvância e de carga orgânica (CBO5) das amostras
provenientes de CEg CEP e CPa foi também analisada para o comprimento de onda de 600nm (Figura 72). Tal como para as amostras CPa do primeiro ensaio, a relação entre os
valores de absorvância (600nm) e de carga orgânica (CBO5) evidenciaram uma forte
correlação tendo-se determinado coeficientes de correlação de r2=0,989 e r2=0,986,
respetivamente no primeiro e no último ensaio. Nas amostras dos microcosmos com eucalipto e cana a relação entre a absorvância e a carga orgânica já não foi evidente, mas nas amostras
Figura 72 – Relação entre a carga orgânica (CBO5 mgL-1) e a absorvância a 600nm, das amostras provenientes dos microcosmos CEg, CPE e CPa
Considerando o espetro de absorvância UV-VIS (190-750nm) das amostras CEg (Figura 68), CPE (Figura 69) e CPa (Figura 70) todas elas evidenciaram um pico definido perto
dos 290nm. Assim, foi analisada a relação entre os valores de carga orgânica (CBO5) e a
absorvância a (250nm), comprimento de onda utilizado por vários autores para a avaliação da
qualidade de AR por espetrofotometria (Brito et al., 2014 e Platikanov et al., 2014). Esta
análise (Figura 73) mostra que a relação entre a carga orgânica (CBO5) e a absorvância das
amostras provenientes das três condições experimentais não é linear ao longo do tempo, destacando-se o perfil do espetro das amostras CEg, do perfil encontrado para as amostras com cana (CPE e CPa) semelhantes entre si.
Figura 73 – Relação entre a carga orgânica (CBO5 mgL-1) e a absorvância a 250nm, das amostras provenientes dos microcosmos CEg, CPE e CPa
De acordo com esta análise, os espectros obtidos .parecem sugerir que de facto esta
técnica (espetrofotometrica UV-Vis) poderá ser utilizada para a análise da de água, como foi já
referido por outros autores (Thomas et al., 1996; Brookman, 1997, Lourenço et al., 2006 e
Platikanov et al., 2014). A melhor relação entre a absorvância das amostras a 250nm e a sua
carga orgânica (CBO5) foi obtida para para os microcosmos CEg (só com eucalipto), cujas
amostras nunca ultrapassaram 60mgL-1 CBO
5. Assim sendo, os nossos resultados parecem
contrariar a sugestão de Brookman (1997), que considerou a determinação de absorvâncias
na região UV (280nm), a indicada para estimar CBO5 superiores a 100mgL-1.
Os nossos resultados parecem sugerir que os comprimentos de onda na gama UV (250nm) poderão dar mais informação sobre matéria orgânica não biodegradável, sobretudo dissolvida, como parece ser o caso das amostras provenientes de CEg.
Para o ensaio com BAE foi também feita a análise de relação entre os valores de
carga orgânica (CBO5) e de absorvância, mas devido ao baixo número de dados obtidos
apenas se considerou a análise global feita quando da apresentação dos resultados.
Em relação às biocenoses observadas nos vários ensaios realizados em microcosmo, os substratos não parecem ter contribuído para uma considerável biodiversidade. O maior
número de taxa foi registado nos microcosmos CPa do primeiro ensaio (10 taxa) e CEg, (9
A menor diversidade de eucariotas foi registada em BAE onde praticamente só se observaram leveduras e, raramente e com pouca frequência, eucariotas de muito reduzidas dimensões (microflagelados e microciliados). A presença de leveduras estará relacionada com a proveniência deste material (produção de azeite).
Os microflagelados e microciliados foram também os eucariotas mais presentes em CEg.
Em todos os ensaios em microcosmo, expecto para BAE, o protozoário mais vezes
observado foi identificado como Colpoda. Segundo Chen et al., (2009) este género é
frequentemente observado em todo o tipo de amostras de águas e solos, tendo uma distribuição considerada cosmopolita.
Muito poucos metazoários apareceram, raramente, na maioria dos microcosmos, sobretudo nas últimas semanas experimentais. Destes são apenas de assinalar, certas formas
de rotiferos, cuja presença, segundo Canler et al., (1999) está associada a baixas cargas
orgânicas. Efetivamente, nas últimas semanas experimentais a carga orgânica da água lixiviada dos microcosmos foi muito baixa.
Considerando todo o trabalho realizado podemos concluir que:
1. A análise microscópica das amostras de substrato recolhidas a montante e a jusante do leito de plantas do Paço de Calheiros, não revelou grandes diferenças entre biocenoses. Contudo alguns dos organismos eucariotas identificados terão um papel relevante neste processo de tratamento. O seu eventual contributo para a notória redução de bactérias das amostras LM para LJ, a par dos valores estimados para a
CBO5 à saída, aponta para uma certa eficiência deste sistema de tratamento.
2. A biodiversidade do charco que recebe a água tratada no leito de plantas evidenciou, sobretudo a presença de organismos autotróficos, mas o reduzido número de amostragens não permitiu um inventário mais completo.
3. No mesocosmo com cortiça a biodiversidade observada foi mais reduzida do que nos restantes sistemas, mas a presença de leveduras em grande quantidade corroborou a proveniência das águas rececionadas neste sistema.
4. Nos ensaios em microcosmo registou-se uma grande variabilidade de cargas orgânicas. Dos substratos testados, o Bagaço de Azeitona Extratado foi o que
australis. A água lixiviada dos microcosmos com casca de eucalipto apresentou os
menores valores de CBO5. Esta variabilidade de cargas orgânicas não parece ter
influenciado em grande extensão as biocenoses eucariotas do meio. Mas a maior
abundância de bactérias foi registada nos substratos que apresentaram as CBO5
mais elevadas.
5. A absorvância da água de lixiviação dos microcosmos testados apresentou forte correlação com a carga orgânica destas amostras. Esta correlação sugere a possibilidade da utilização da espetrofotometria UV-Vis para estimar a carga orgânica de águas residuais: comprimentos de onda na gama UV (250nm) poderão dar mais informação sobre matéria orgânica não biodegradável enquanto que comprimentos de onda na gama Vis (600nm) parecem dar mais informação sobre matéria orgânica biodegradável . Esta técnica tem a grande vantagem de permitir uma rápida obtenção de dados.
6. A determinação da tensão superficial de diferentes tipos de água pode sugerir a presença de substâncias dissolvidas ou em suspensão. Contudo esta técnica não possibilita a identificação dessas substâncias presentes na água que contudo podem ser detetadas por espetofotometria.
Tendo em conta as conclusões enumeradas, a continuidade dos estudos para inventariação de biocenoses em leitos de plantas, mostra-se essencial, pois os dados recolhidos apresentam-se apenas como preliminares.
Considerando a sugestão de utilizar a espetrofotometria UV-Vis conjuntamente com a determinação da tensão superficial para análise de AR, será necessário prosseguir com estudos conducentes à otimização da utilização rotineira destas técnicas.