AVALIAÇÃO DOS APORTES DE NITROGÊNIO E FÓSFORO DAS
SUB-BACIAS DO LAGO PARANOÁ, DF
Jackeline do S. B. Barbosa1 (D), Damiana B. Silva1 (D), Valéria R. Bellotto1 e Thiago Bezerra Lima (IC)1 1 - Universidade de Brasília – UnB, Instituto de Química, Campus Universitário Darcy Ribeiro, Brasília – DF,
Resumo: Foram estimados os aportes mensais de nutrientes (N e P) das principais sub-bacias do Lago Paranoá: Ribeirão do Torto, Ribeirão Bananal, Ribeirão do Gama e Ribeirão Riacho Fundo, a partir do produto entre a vazão média mensal de cada tributário e a concentração obtida nas amostragens. As análises químicas realizadas seguiram as recomendações dos métodos padrões. Com base nos resultados encontrados, pode-se concluir que a sub-bacia do Ribeirão Riacho Fundo é responsável por 40,1% (2354,36 kg.km-2) do aporte externo de nitrogênio total e de 65,3%
(6,83 kg.km-2) do aporte externo de fósforo total, totalizando com a sub-bacia do Ribeirão do Gama 73,7% (4324,50
kg.km-2) do nitrogênio total e 84,3% (8,81 kg.km-2) do fósforo total que chega à sub-bacia do Lago Paranoá.
Palavras-chave: aporte de nutrientes, nitrogênio, fósforo, tributários, lago Paranoá,
Nitrogen and phosphorus contribution evaluation of the Paranoá Lake’s sub-basins
Abstract: Monthly nutrients contributions of the Paranoá Lake’s sub-basins were estimated. One of the four sub-basin, the Riacho Fundo, is responsible for 40.1% of the nitrogen and 65.3% of phosphorus contribution.
Keywords: nutrients contribution, nitrogen, phosphorus, tributaries, Paranoá Lake.
Introdução
A má distribuição espacial das reservas de água doce no mundo, o aumento da demanda por bens e serviços e a falta de planejamento têm contribuído para o aumento da pressão sobre os recursos hídricos. O Brasil ocupa uma posição privilegiada em relação a outros países por possuir 12% de todas as reservas de água doce do mundo, entretanto, de acordo com a Agência Nacional de Águas (2014) a distribuição é desigual, pois 81% desses recursos estão concentrados na região amazônica, onde está o menor contingente populacional (cerca de 5% da população brasileira).
Este problema de disponibilidade e demanda de água é agravado pela falta de planejamento do uso e ocupação do solo na bacia hidrográfica que também pode comprometer a qualidade dos corpos d´’agua. As atividades humanas, de forma geral, podem aportar quantidades significativas de nutrientes, principalmente N e P, aos corpos d’água, que representam um dos aspectos mais críticos de poluição nos ecossistemas aquáticos: a eutrofização.
A eutrofização pode comprometer de forma significativa a qualidade da água, com prejuízos aos usos múltiplos, como por exemplo, abastecimento humano, dessedentação de animais e preservação das comunidades aquáticas, dentre outros. Uma das principais preocupações em relação ao processo de eutrofização é a proliferação de cianobactérias, em detrimentos de outras espécies aquáticas. Sob determinadas condições ambientais, muitos gêneros de cianobactérias podem produzir toxinas nocivas aos seres humanos e aos animais, o que torna esse problema um agravante para a saúde pública.
Em Brasília, apesar do “planejamento” da cidade, da coleta e tratamento de águas residuárias a nível terciário, as florações recentes de cianobactérias observadas em meados de novembro de 2016, entre o Pontão do Lago Sul e a foz do tributário Riacho Fundo, que culminou na interdição de 5,5% da área para banho e pesca, acendem o alerta para a necessidade da avaliação das cargas de
nutrientes. Além disso, considerando a eminente utilização do Lago Paranoá como manancial de abastecimento humano diante do cenário de crise hídrica vivenciado pelo DF e a necessidade de se preservar os seus usos múltiplos, torna-se fundamental o desenvolvimento de estudos voltados para a avaliação dos aportes de nitrogênio e de fósforo dos seus principais tributários.
Experimental
Área de estudo
A área de estudo compreende a bacia hidrográfica do Lago Paranoá, que é constituída por cinco unidades hidrográficas: Santa Maria/Torto, Bananal, Riacho Fundo, Gama e Lago Paranoá (Fig. 1). Os principais cursos d’água que dão nome a estas sub-bacias desaguam diretamente no Lago Paranoá, lago artificial construído em 1959, a partir do fechamento da barragem do Rio Paranoá para criar um microclima ao seu redor, gerar energia elétrica e proporcionar atividades de lazer para a população de Brasília. O Lago Paranoá tem uma profundidade média de 12,42 m, uma área superficial de 37,5 Km2, e um volume total de 498 x 106 m3 (Ferrante, Rancan e Braga Netto 2001), sendo um importante corpo d’água de usos múltiplos.
Figura 1 – Área de estudo e localização dos pontos de amostragem.
Amostragem e análises químicas
Foram realizadas campanhas mensais (agosto de 2016 a março de 2017) de amostragem de água superficial na foz dos principais tributários do Lago Paranoá (P1 – Torto, P2 – Bananal, P3 – Riacho
Fundo e P4 – Gama) (Fig. 1). A amostragem foi realizada com o auxílio de uma garrafa de van
Dorn/frasco de polipropileno de 5 L, de acordo com a profundidade no ponto de coleta de cada tributário. Após o devido acondicionamento, transporte e método de preservação, as amostras foram destinadas às análises das frações orgânicas particuladas e dissolvidas (NOP, NOD, POP, POD) e inorgânicas dissolvidas (NH4+, NO2-, NO3-, PO43-). Todas as análises químicas seguiram as
recomendações do Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (APHA 2005).
Lago Paranoá Santa Maria/Torto Maria/Torto Bananal Riacho Fundo Gama
Estimativa dos aportes
Os aportes mensais das sub-bacias foram estimados pelo produto entre a concentração de nutrientes obtida nas campanhas de amostragem e a vazão média mensal de cada tributário. Para a obtenção da contribuição por unidade de área, os aportes mensais foram divididos pelas respectivas áreas de cada sub-bacia. O aporte total de cada sub-bacia foi estimado pela soma dos aportes mensais no período de agosto de 2016 a março de 2017.
Para avaliar a influência da sazonalidade no aporte de nutrientes e com base nos dados diários de precipitação foram estabelecidos dois períodos: (1) período seco (PS., precipitação média < 100 mm) e (2) período chuvoso (PC., precipitação média > 100 mm), conforme realizado por Torres, Resck e Pinto-Coelho (2007). Assim, o aporte correspondente ao período seco foi obtido a partir da soma dos aportes referentes aos meses de agosto, setembro e outubro, enquanto que o aporte correspondente ao período chuvoso foi obtido a partir da soma dos aportes referentes aos meses de novembro, dezembro, janeiro, fevereiro e março.
Os dados de vazões médias mensais foram disponibilizados pela Companhia de Águas e Esgoto do Distrito Federal (CAESB) e os dados de área foram obtidos no trabalho de Ferrante, Rancan e Braga Netto (2001).
Resultados e Discussão
A Fig. 2 apresenta a estimativa do aporte de nutrientes para as quatro sub-bacias do Lago Paranoá: Ribeirão Santa Maria/Torto, Ribeirão Bananal, Ribeirão Riacho Fundo e Ribeirão do Gama, para o período seco e para o período chuvoso.
De forma geral, pode-se observar que as sub-bacias da região sul apresentam os maiores aportes de nutrientes. A sub-bacia do Ribeirão Riacho Fundo é responsável por 40,1% (2354,36 kg.km-2) do aporte externo de nitrogênio total e de 65,3% (6,83 kg.km-2) do aporte externo de fósforo total,
totalizando com a sub-bacia do Ribeirão do Gama 73,7% (4324,50 kg.km-2) do nitrogênio total e 84,3% (8,81 kg.km-2) do fósforo total que chega à bacia do Lago Paranoá. Enquanto as sub-bacias da região norte (Ribeirão do Torto e Ribeirão Bananal) somam menos de 30% (1546,23 kg.km-2) do nitrogênio total e 15,7% (1,64 kg.km-2) do fósforo total, podendo-se estabelecer a ordem de contribuição de cada sub-bacia: Riacho Fundo > Gama > Bananal > Torto, que tem forte influência do período chuvoso (Fig. 2).
Esses resultados, de certa forma, refletem o uso e ocupação do solo nas sub-bacias avaliadas, pois de acordo com o estudo realizado por Nunes (2016) boa parte da área de influência das sub-bacias do Ribeirão do Torto e do Ribeirão Bananal é ocupada por vegetação nativa (campo limpo, campo sujo e cerrado), embora essas áreas também sejam ocupadas por áreas urbanas de alta ou média densidade. Enquanto que, as sub-bacias do Ribeirão Riacho Fundo e do Ribeirão Gama, este último em menor grau, são ocupadas majoritariamente por áreas urbanas de alta densidade, o que pode comprometer de forma significativa o aporte de nutrientes para o Lago Paranoá.
Nunes (2016), utilizando o modelo SWAT, realizou estudo pioneiro de avaliação de aportes de nutrientes (N e P) nas principais sub-bacias do Lago Paranoá. Todos os dados necessários ao estudo foram obtidos junto aos órgãos responsáveis pelas estações meteorológicas e de qualidade da água das unidades hidrográficas desta bacia e a simulação foi apresentada para um período superior a 10 anos. Assim, com base apenas nos dados observados, para o período de 2000 a 2001, observa-se que: os resultados médios, em termos de contribuição por unidade área, estão superestimados para fósforo total e subestimados para nitrogênio total, quando comparados aos resultados obtidos por este trabalho. No entanto, deve-se considerar que os dados de entrada do modelo, tanto hidrológicos quanto de qualidade da água são muito diferentes das condições avaliadas neste trabalho, o que impossibilita o estabelecimento de uma correlação mais adequada.
Em outro estudo, Torres, Resck e Pinto-Coelho (2007) também avaliaram o aporte de fósforo total e nitrogênio inorgânico total de sete sub-bacias pertencentes à bacia da Lagoa da Pampulha (MG), com características de uso e ocupação do solo e áreas de drenagem distintas.
Figura 2 – Estimativa do aporte de nutrientes (N e P) nas sub-bacias do Lago Paranoá.
Os autores identificaram as sub-bacias Ressaca/Sarandi (818,8 kg.km-2 de PT e 5783,6 kg.km-2 de NIT) e Água Funda (229,76 kg.km-2 de PT e 2551, 78 kg.km-2 de NIT) como as principais
responsáveis pelo aporte externo de mais de 99% do PT e mais de 98% do NIT. Esses resultados são extremamente elevados se comparados aos resultados encontrados neste trabalho para as bacias dos Ribeirões Riacho Fundo e Gama, porém justificados, pois segundo os autores essas sub-bacias estão inseridas em áreas urbanas de alta densidade totalmente desprovidas de infraestrutura
NOP POP NOD POD NIT P-PO4 3-36,9 kg.km-2 (PS) 485,4 kg.km-2 (PC) 6 kg.km-2 (PS) 666,9 kg.km-2 (PC) 0,1 kg.kg.km-2 (PS) 50,5 kg.kg.km-2 (PC) 10,3 kg.km-2 (PS) 633,3 kg.km-2 (PC) 0,47 kg.km-2 (PS) 4,36 kg.km-2 (PC) 0,03 kg.km-2 (PS) 0,65 kg.km-2 (PC) 0,01 kg.km-2 (PS) 0,07 kg.km-2 (PC) 0,02 kg.km-2 (PS) 0,77 kg.km-2 (PC) 48,4 kg.km-2 (PS) 1453,7 kg.km-2 (PC) 2,8 kg.km-2 (PS) 1260,9 kg.km-2 (PC) 0,1 kg.km-2 (PS) 119,3 kg.km-2 (PC) 14,8 kg.km-2 (PS) 702,2 kg.km-2 (PC) 0,15 kg.km-2 (PS) 0,52 kg.km-2 (PC) 0,01 kg.km-2 (PS) 0,78 kg.km-2 (PC) 0,00 kg.km-2 (PS) 0,04 kg.km-2 (PC) 0,02 kg.km-2 (PS) 0,20 kg.km-2 (PC) 2,20 kg.km-2 (PS) 31,41 kg.km-2 (PC) 0,56 kg.km-2 (PS) 6,85 kg.km-2 (PC) 2,75 kg.km-2 (PS) 5,62 kg.km-2 (PC) 114,45 kg.km-2 (PS) 215,52 kg.km-2 (PC) 0,15 kg.km-2 (PS) 0,36 kg.km-2 (PC) 0,01 kg.km-2 (PS) 0,05 kg.km-2 (PC) 0,13 kg.km-2 (PS) 0,31 kg.km-2 (PC) 0,86 kg.km-2 (PS) 0,46 kg.km-2 (PC)
adequada para coleta e tratamento de águas residuárias e gerenciamento de resíduos sólidos, o que compromete de forma significativa a qualidade da água do reservatório da Pampulha.
No entanto, comparando-se o aporte de nutrientes no cenário internacional observa-se que Waters e Webster Brown (2016) encontraram para as sub-bacias Okuti e Okana do lago Forysth (Nova Zelândia), respectivamente, contribuições anuais de fósforo total de 68 kg.km-2 e 91 kg.km-2. A contribuição anual encontrada por esses autores é extremamente elevada se comparada às estimativas realizadas neste trabalho. Ressalta-se que a bacia do Lago Forysth é relativamente pequena (102 km2) se comparada à bacia do Lago Paranoá (1034,07 km2), porém experimenta desde o ano de 1907 sucessivas florações de cianobactérias decorrentes do desmatamento e da intensificação da atividade agrícola, o que pode explicar o elevado aporte encontrado por esses autores.
No que diz respeito às frações orgânicas de nutrientes, as sub-bacias do Lago Paranoá apresentam diferentes padrões de aporte no período seco para as frações dissolvidas e particuladas de nitrogênio e de fósforo, o que não se observa no período chuvoso. No período chuvoso o nitrogênio apresenta um maior percentual na forma dissolvida, enquanto que o fósforo apresenta um maior percentual na forma particulada (Fig. 2). Esse comportamento, de certa forma já esperado, também foi observado por Waters e Webster Brown (2016), que constatou que mais de 80% do aporte externo de fósforo está na forma particulada.
Com base na relação N/P observada em todas as sub-bacias (>>10) sugere-se que o fósforo é o nutriente limitante da produtividade primária.
Conclusões
Com base nos resultados encontrados, pode-se concluir que:
▪ A sub-bacia do Ribeirão Riacho Fundo é a que apresenta o maior aporte de nutrientes para o Lago Paranoá, principalmente em termos de N;
▪ A sub-bacia do Ribeirão do Torto é a que apresenta o menor aporte de nutrientes, principalmente em termos de P;
▪ O uso e ocupação do solo é um fator determinante no aporte de nutrientes. ▪ O período chuvoso tem forte influência sobre o aporte de nutrientes.
Agradecimentos
À FAP/DF (proc. 0193.000996/2015) pelo apoio financeiro e à CAESB pela disponibilização dos dados de vazão dos tributários.
Referências Bibliográficas
Agência Nacional de Águas. 2014. Conjuntura dos Recursos Hídricos no Brasil: informe 2014. Brasília: Agência Nacional de Águas.
APHA - AWWA - WPCF. 2012. "Standards Methods for the Examination of Water and Wastewater". American Public Health Association, Washington DC.
Ferrante, José Ernesto Téllez; Rancan, Luiz; Braga Netto, Pedro. 2001. “III – Meio Físico”. Em Olhares sobre o Lago Paranoá, 45-80. Secretaria de Meio Ambiente e Recursos Hídricos, Brasília – DF.
Nunes, Gilliard. 2016. “Aplicação do modelo SWAT no estudo hidrológico e de qualidade da água da bacia do lago Paranoá - DF”. Dissertação de Mestrado, Universidade de Brasília.
Torres, I. C; Resck, R. P.; Pinto-Coelho, R. 2007. “Mass balance estimation of nitrogen, carbono, phosphorus and total suspended solids in the urban eutrophic, Pampulha reservoir, Brazil”. Acta Limnol. Bras., 19(1): 79-91.
Waters, S.; Webster-Brown, J. G. 2016. “The use of a mass balance phosphorus budget for informing nutrient management in shallow coastal lakes”. Journal of Hydro-environment Research (10): 32-49. 10.1016/j.jher.2015.11.002.