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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
CENTRO DE GEOCIÊNCIAS
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOLOGIA E GEOQUÍMICA
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DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
AVALIAÇÃO TEMPORAL E SAZONAL DE VARIÁVEIS FÍSICO-
QUÍMICAS NO RESERVATÓRIO DE TUCURUÍ- PA
Dissertação apresentada por:
CLÁUDIA SIMONE DA LUZ ALVES
BELÉM
2005
Livros Grátis
http://www.livrosgratis.com.br
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A minha mãe (Adelina), a meu pai (Oscar – in memorian), a meus irmãos, irmãs e sobrinhos pelo carinho e constante incentivo durante a minha vida acadêmica.
A Anderson pelo amor e compreensão em qualquer momento da minha vida. A Elyana, Pablo, Luciano e Bruno, pela amizade incondicional
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A Deus, sem o qual a vida se resume a tentativas frustradas de acertos.
Ao Curso de Pós-Graduação em Geologia e Geoquímica do Centro de Geociências da Universidade Federal do Pará pela oportunidade da realização do mestrado.
Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) pela concessão de bolsa de estudo durante o período de desenvolvimento desse trabalho.
Às Centrais Elétricas do Norte do Brasil (Eletronorte) pela disponibilização do seu banco de dados, possibilitando a realização desse estudo.
Ao professor José Francisco da Fonseca Ramos pela orientação e confiança depositada em mim para a concretização desse trabalho.
Aos professores Waterloo Napoleão de Lima e Ricardo de Oliveira Figueiredo (EMBRAPA) pelas valiosas contribuições dadas na correção desta dissertação.
Aos professores do Centro de Geociências pelo exemplo profissional e dedicação no ensino da geologia.
À minha família pela presença constante e incentivo na realização de meus sonhos.
A Anderson pelo amor, carinho e apoio em todas as horas, me incentivando e tornando possível a realização de mais essa etapa na minha vida.
Aos melhores amigos que alguém pode ter: Pablo, Luciano, Elyana e Bruno que tornaram os anos de universidade os mais alegres da minha vida.
A todos os funcionários do Centro de Geociências, aos colegas de curso e todos aqueles que contribuíram de algum modo para a realização desta dissertação.
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“O conhecimento abre muitas portas; o trabalho e a humildade as mantêm abertas.”
v DEDICATÓRIA... AGRADECIMENTOS... EPÍGRAFE... LISTA DE ILUSTRAÇÕES... RESUMO... ABSTRACT... 1 - INTRODUÇÃO... 1.1 – APRESENTAÇÃO... 1.2 – OBJETIVOS... 2 - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA...
2.1 - HIDRELÉTRICAS E MEIO AMBIENTE... 2.2 – LIMNOQUÍMICA DO LAGO DE TUCURUÍ...
3 - ÁREA DE ESTUDO... 3.1– LOCALIZAÇÃO E ACESSO... 3.2 – ASPECTOS AMBIENTAIS... 3.2.1 – Hidrografia... 3.2.2 – Clima... 3.2.3 – Flora e fauna... 3.2.4 – Geologia e geomorfologia... 3.2.5 – Solos... 3.2.6 – Aspectos sócio-econômicos... 3.2.7 – A Usina Hidrelétrica de Tucuruí... 4 – MATERIAIS E MÉTODOS... 5 – RESULTADOS E DISCUSSÃO... 5.1 – ASPECTOS GERAIS... 5.2 – PARÂMETROS ANALISADOS... 5.2.1 – Oxigênio dissolvido... 5.2.2 – CO2 livre... p. i ii iii vi 1 3 5 5 6 7 7 11 12 12 14 14 14 15 16 18 18 19 22 26 26 26 27 32 36
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5.2.5 - Condutividade elétrica... 5.2.6 – Íons... 5.2.7 - Sólidos totais em suspensão... 5.2.8 – Nutrientes...
5.3 – INTERAÇÃO ENTRE VARIÁVEIS... 5.4 – ZONA EUFÓTICA X PRODUÇÃO PRIMÁRIA... 5.5 – ORGANISMOS... 5.5.1 – Comunidade de zooplânctons... 5.5.2 – Comunidade de macrófitas... 5.5.3 – comunidade de peixes... 6 – CONCLUSÕES... REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS... 44 47 56 60 77 81 87 88 90 95 97 99
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Figura 1 – Hidrelétricas na Amazônia... Figura 2 – Extração de madeira no reservatório de Tucuruí... Figura 3 – Mapa de localização... Figura 4 – Imagem satélite antes e após formação do reservatório... Figura 5 – Mapa das estações de coleta selecionadas para o estudo...
Figura 6 – Concentrações de O2 no Caraipé e no reservatório...
Figura 7 - Concentrações de O2 na montante e na jusante...
Figura 8 - Concentrações de CO2 no Caraipé e no reservatório...
Figura 9 - Concentrações de CO2 na montante e no reservatório...
Figura 10 – Temperatura da água nos pontos C1 e M1... Figura 11 - Temperatura da água nos pontos MR e JTC... Figura 12 – Valores de pH em C1 e MR... Figura 13 – Valores de pH na montante e na jusante... Figura 14 - Valores de condutividade no Caraipé e no reservatório... Figura 15 - Valores de condutividade no reservatório... Figura 16 – Concentrações de cálcio no Caraipé e no reservatório... Figura 17– Concentrações de magnésio no Caraipé e no reservatório... Figura 18 – Concentrações de sódio em C1 e MR... Figura 19 – Concentrações de potássio em C1 e MR... Figura 20 - Concentrações de ferro total no Caraipé e no reservatório... Figura 21 - Concentrações de ferro total na montante e jusante... Figura 22 - Concentrações de material em suspensão em C1 e M1... Figura 23 - Concentrações de material em suspensão na montante e jusante... Figura 24 – Ciclo do fosfato em lagos... Figura 25 - Concentrações de fosfato no Caraipé e no reservatório... Figura 26 - Concentrações de fosfato na montante e jusante... Figura 27 – Ciclo do nitrato em lagos... Figura 28 - Concentrações de nitrato no Caraipé e no reservatório... Figura 29 - Concentrações de nitrato na montante e jusante...
8 10 13 20 25 30 31 34 35 38 39 42 43 45 46 48 49 51 52 54 55 58 59 61 64 65 66 69 70
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Figura 32 - Concentrações de amônia na montante e no reservatório...
Figura 33 – Relação entre O2, CO2, pH e T em profundidade...
Figura 34 – Relação entre fosfato, nitrato e ferro total em profundidade...
Figura 35 – Relação entre O2, T e condutividade elétrica em profundidade...
Figura 36 - Relação entre K+, Mg2+, CA2+ e Na+ em profundidade...
Figura 37 - Distribuição das comunidades zooplanctônicas no reservatório... Figura 38 – Classe de macrófitas no reservatório... Figura 39 – Cobertura de macrófitas aquáticas no reservatório...
Figura 40 – Concentrações de H2S em M1 nos anos de 1986 e 1987...
Figura 41 – Interações entre macrófitas e componentes da cadeia alimentar...
TABELAS
Tabela 1 – Espessura da zona eufótica no reservatório e no Caraipé... Tabela 2 – Espessura da zona eufótica na montante e na jusante... Tabela 3 – Concentrações médias de clorofila-A em C1, M1, M5 e JTC... Tabela 4 – Fosfato, oxigênio e pH em M1, C1 e MR nos anos de 1986 e 1994...
76 77 78 79 80 88 91 92 93 94 83 84 86 93
RESUMO
O reservatório de Tucuruí, localizado no sudeste do Pará, resultou do represamento do rio Tocantins às proximidades da cidade de Tucuruí. A formação do imenso lago, cuja área é de 2875 km2, ocasionou mudanças nas características hidroquímicas do rio Tocantins possibilitando o surgimento de novos ecossistemas que favoreceram algumas espécies de organismos em detrimento de outras.
Com o objetivo de avaliar as modificações ocorridas no sistema hidroquímico do rio Tocantins com a formação do reservatório, foram analisados os parâmetros físico-químicos de sete estações de amostragem, sendo duas no compartimento Caraipé, três no corpo central do reservatório, uma à montante do reservatório e uma à jusante da barragem, durante o período de 1986 a 2001, para as épocas seca e chuvosa, em diferentes profundidades. Além disso, foi estudada a interação entre as variáveis, considerando-se a estação M1, que é o ponto mais profundo do reservatório, localizado próximo à barragem. Foi feito também o estudo da espessura da zona eufótica e, com base em dados coletados na literatura, um breve estudo sobre os organismos presentes no reservatório, abrangendo os zooplânctons, a comunidade de macrófitas e de peixes.
O estudo dos parâmetros físico-químicos foi realizado a partir da interpretação do banco de dados cedido pelo Centro de Pesquisa Ambiental da Eletronorte, em Tucuruí. Considerando-se a sazonalidade da região, foi tomada como época de estiagem os meses de agosto a novembro e época chuvosa os meses de fevereiro a maio. As variáveis físico-químicas analisadas foram oxigênio dissolvido, pH, gás carbônico livre, sólidos totais em suspensão, condutividade, íons, temperatura e nutrientes.
Os resultados confirmaram os estudos feitos por Evangelista (1993) e Santos (2003) mostrando que o reservatório encontra-se no período de estabilização, tendo sofrido mudanças pouco significativas em sua hidroquímica nos últimos anos.
Observou-se que há diferenças no comportamento das variáveis entre Caraipé e corpo principal do reservatório e variação desses parâmetros em relação à sazonalidade. Outro aspecto interessante é a influencia da vegetação afogada no comportamento desses parâmetros nos primeiros anos de formação do lago. As diferenças entre montante e jusante fizeram-se notar principalmente pela concentração de fosfato e material em suspensão no reservatório. Esse fato
deve-se principalmente ao alto tempo de retenção das águas no reservatório, permitindo a acumulação de fosfato e material particulado no fundo do lago.
Em relação aos organismos estudados, período de 1996 a 1994, a comunidade de macrófitas mostrou uma tendência à diminuição, enquanto a comunidade de peixes sofreu um aumento na quantidade de carnívoros provocado pela maior disponibilidade de alimentos e condições favoráveis a determinadas espécies, o que acarretou um aumento considerável na economia pesqueira da região.
A espessura da zona eufótica não parece ter sofrido grandes modificações ao longo dos anos, o que traz boas condições de desenvolvimento dos organismos, uma vez que é mantida a intensidade de luz, favorecendo a fotossíntese e conseqüente desenvolvimento da cadeia alimentar.
De modo geral, considerando os valores referidos na legislação para a maioria dos parâmetros, o reservatório apresenta águas de boa qualidade na superfície e grande parte da coluna d’água e, exceto pela alta quantidade de amônia e águas anóxicas no hipolímnio, é adequada ao desenvolvimento e manutenção da vida aquática.
ABSTRACT
The Tucuruí reservoir, located in the Southeast of Pará, resulted by the Tocantins river impoundment near to the Tucuruí city. The formation of the huge lake with 2875 km2, caused changes in the hydrochemical features of the Tocantins River favoring the appearance of new ecosystems and species of organisms in detriment of others.
With the objective to evaluate the occurred modifications in the hydrochemical system of the Tocantins river with the formation of the reservoir, the physicochemical parameters of seven sampling stations were analyzed, being two in the Caraipé compartment, three in the central body of the reservoir, one upstream and one more downstream the dam, during 1986 to 2001, for the dry and rain seasons and different depths. In addition to, it was studied the interaction among variables at the station M1, the deepest point of the reservoir located close to the dam. Moreover, it was carried out the study of the thickness of the euphotic zone and supported by the literature a brief study of the organisms in the reservoir, embracing zooplankton, macrophyte and fish communities.
The study of the physicochemical parameters was accomplished starting from the interpretation of the database given by the Center of Environmental Researches of Eletronorte, Tucuruí. Considering the seasons of the region, it was taken as dry season the months August to November and rain season the months February to May. The physicochemical variables analyzed were: dissolved oxygen, pH, free carbonic gas, total solids in suspension, conductivity, ions, temperature and nutrients.
The results confirmed the studies from Evangelista (1993) and Santos (2003) showing that the reservoir has reached its stabilization, suffering insignificant hydrochemical changes in the last years.
Differences were observed in the behavior of the variables in the Caraipé compartment and in the main body of the reservoir, especially when considered seasonal variations. Another interesting aspect is the influence of the drowned vegetation on the behavior of the physicochemical parameters in the first years after the lake formation.
The differences between upstream and downstream were clear for the concentrations of phosphate and total solids in suspension in the reservoir. This is mainly due to the high time of retention of water, allowing the accumulation of phosphate and solids in the bottom sediments.
Concerning the organisms, period from 1986 to 1994, the macrophyte community showed a decreasing trend, while the fish community suffered an increase in the amount of carnivores caused by the larger availability of food and favorable conditions to certain species, responsible for a considerable increase in the fishing economy of the region.
The thickness of the euphotic zone does not seem to have suffered great modifications along the years. This has produced good conditions for the development of organisms, once the light intensity was maintained, favoring the photosynthesis and consequently the development of the food chain.
In general, considering the values referred in the legislation for most of the parameters, the reservoir presents waters of good quality in the surface and in great part of the water column. Despite the high concentrations of ammonia and anoxia in bottom waters, the reservoir is appropriated to the development and maintenance of the aquatic life.
1 – INTRODUÇÃO
1.1- APRESENTAÇÃO
Um rio, ao ser represado, sofre modificações diversas no seu ecossistema, pois adquire novas condições físico-químicas que podem acarretar inúmeros problemas ambientais para o sistema aquático, dentre os quais citam-se as modificações no sistema hidrológico, alterações na qualidade da água, perda da fauna e flora aquática e terrestre, deslocamento de população e aumento nas doenças endêmicas.
Na Amazônia, a construção de reservatórios tem gerado discussões devido às características dessa região, aos prejuízos causados à floresta tropical e à biodiversidade. Dentre os reservatórios amazônicos, destaca-se o da usina hidrelétrica de Tucuruí, o maior reservatório artificial em operação atualmente nesta região.
A construção do reservatório de Tucuruí possibilitou a realização de diversos estudos sobre limnologia, hidrologia, zoologia e outros que contribuíram para o melhor entendimento dos impactos em ecossistemas aquáticos e terrestres amazônicos. Tais estudos são de extrema importância quando da implantação de empreendimentos hidrelétricos do porte de Tucuruí, evitando graves problemas ambientais como os causados pela Hidrelétrica de Balbina - no rio Uatumã, Amazonas - onde o impacto ambiental causado foi maior que os benefícios gerados pela implantação da usina.
No trecho do rio Tocantins, onde foi construída a barragem de Tucuruí, as novas condições hidroquímicas criadas pelo represamento do rio refletiram na quantidade de nutrientes, nas condições de luminosidade, na quantidade de oxigênio das áreas mais profundas e em outros fatores ambientais. Várias espécies sofreram danos enquanto outras obtiveram nessas modificações vantagens que possibilitaram sua proliferação.
Todas essas alterações devem ser estudadas de forma ampla apoiando-se em dados reais, os quais fornecem subsídios para as possíveis intervenções no ecossistema, visando a amenização ou eliminação dos efeitos danosos causados ao ambiente aquático quando da construção de grandes reservatórios.
Com o objetivo de acompanhar a evolução do reservatório de Tucuruí desde sua construção foi criado um projeto de pesquisa que já gerou trabalhos de conclusão de curso, trabalhos de iniciação científica e três dissertações de mestrado, incluindo esta. Os estudos caracterizaram o reservatório em diversos aspectos a partir da avaliação de variáveis físicas e químicas.
Para o presente estudo foram utilizados dados fornecidos pela Eletronorte, tendo sido selecionados sete pontos de amostragem dentre os utilizados pelo Centro de Pesquisas Ambientais dessa empresa e analisados os parâmetros condutividade elétrica, oxigênio dissolvido, nitrato, nitrito e amônia, sólidos totais em suspensão, fósforo, íons e CO2 livre. Dentre as estações selecionadas, três estão localizadas no corpo central do reservatório, duas no Caraipé, uma à montante e outra à jusante. O período estudado compreende os anos de 1985 a 2001 durante as épocas chuvosa e seca.
1.2 - OBJETIVOS
O principal objetivo deste trabalho é a avaliação de parâmetros físicos, químicos e biológicos para a caracterização do reservatório de Tucuruí.
Os objetivos específicos são:
] Avaliar o comportamento sazonal de variáveis físicas e químicas entre os anos de 1986 e 2001 em sete pontos de amostragem dentro do reservatório, incluindo montante, jusante e compartimento Caraipé.
] Avaliar o comportamento vertical dos parâmetros oxigênio dissolvido, sólidos totais em suspensão, condutividade elétrica, CO2 livre, os principais íons (Ca2+, Na+, K+, Mg2+, Fe total), pH e os nutrientes fosfato e nitrogênio (nitrato, nitrito e amônia), estabelecendo suas inter-relações e influência na qualidade da água do reservatório e conseqüentemente no desenvolvimento de comunidades aquáticas. ] Determinar a variação da espessura da zona eufótica ao longo da existência do
reservatório e sua influência na biodiversidade e proliferação das espécies (produção primária).
] Estabelecer comparações entre o reservatório principal e o compartimento Caraipé, e entre as variáveis em profundidade.
] Avaliar, a partir de dados obtidos na literatura, como a transição de rio para lago afetou o ciclo de vida de macrófitas, zooplânctons e peixes e qual a relação existente entre o desenvolvimento desses organismos e as mudanças físico-químicas ocorridas ao longo dos anos em Tucuruí.
2 - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 - HIDRELÉTRICAS E MEIO AMBIENTE
Desde o século XIX são construídas barragens para irrigação de grandes áreas e geração de energia. Dentre os problemas causados pelo barramento de rios estão a inundação de áreas agrícolas, florestas, áreas de preservação ambiental, deslocamento de populações, inclusive indígenas, modificações no regime hidrológico, prejuízo à fauna e flora aquática e terrestre, doenças endêmicas, entre outros (Comissão Mundial de Barragens, 1999; Almeida & Régis, 2003)
De acordo com a ANEEL1 (2003) mais de 70% da energia consumida no Brasil é proveniente das hidrelétricas. Os projetos hidrelétricos de grande escala estão principalmente concentrados nas bacias dos rios Tietê-Grande, Paranapanema e Paraná. Entretanto, o maior potencial hidrelétrico está concentrado na região Norte, longe de regiões industrializadas e centros urbanos (Kelman et al., 2000; Tundisi et al., 2003). Barrow (1987) cita os diversos problemas causados pelos reservatórios no Brasil, dentre os quais: eutrofização, aumento de toxidade e contaminação, baixa diversidade de peixes e alta carga de sedimentos. Como fatores positivos, o autor menciona o controle do transporte do material em suspensão, o controle de enchentes, o aumento do pescado e aqüicultura, a regularização dos rios e as novas alternativas econômicas para a região.
Para a região amazônica, Tundisi et al. (op cit.) esclarecem que as alterações causadas no ambiente aquático estão relacionadas às altas quantidades de matéria orgânica resultantes da inundação da floresta tropical, a novos gradientes físico-químicos na coluna d’água, crescimento excessivo de macrófitas e proliferação de insetos. À jusante, as mudanças no ciclo hidrológico interferem sobre o pulso de inundação das planícies e causam alterações químicas na água.
Tais alterações podem ser observadas no reservatório de Tucuruí, uma vez que apenas parte da cobertura vegetal da área do empreendimento foi removida antes do enchimento do lago. Houve proliferação de macrófitas e insetos nos primeiros anos do reservatório e, à jusante, a principal resposta às modificações sofridas foi a redução na quantidade de peixes.
Na região amazônica existem cinco hidrelétricas operando atualmente (Figura 1): Tucuruí (rio Tocantins - PA) com uma área inundada de 2.875 km2, Coaracy Nunes (rio Araguari - AP) com 23 km2, Curuá-Una (rio Curuá-Una - PA) com 78 km2, Balbina (rio Uatumã - AM)
com 2.360 km2 e Samuel (rio Jamari - RO) com 560 km2 de drenagem (Eletrobrás/DNAEE, 1997).
Figura 1 - Localização das hidrelétricas na região amazônica.
Fonte: Internet: <http://www.dams.org/images/maps/map_brazil.htm> Acesso em 20/04/2003
Segundo Almeida & Régis (2003) a Usina Hidrelétrica de Tucuruí foi o primeiro projeto de grande porte a ser implantado na região amazônica e faz parte de um sistema de hidrelétricas planejado para o rio Tocantins. Atualmente, além da UHE de Tucuruí, estão em operação nesse rio as hidrelétricas de Serra da Mesa (1275MW no alto Tocantins), Luís Eduardo Magalhães-Lajeado (850MW no médio Tocantins) e Cana Brava (450MW), todas em Goiás. Outros reservatórios planejados ou em fase de construção no Tocantins são Serra Quebrada (1328MW, junho de 2006), Estreito (1200MW, outubro de 2007), Tupiratins (1000MW, fevereiro de 2008) e Peixe Angical (1106MW, fevereiro de 2008). Além desses, outros empreendimentos de menor porte estão sendo planejados para integrar esse sistema.
Ainda de acordo com Almeida & Régis (op cit.), o reservatório de Serra da Mesa foi implantado em 1997 criando o maior lago artificial da América Latina em termos de volume de água com 54,4 milhões de m3 e uma área de 1784 km2. O lago estende-se por nove municípios
em Goiás e atingiu cerca de 1800 famílias e terras dos índios Avá-canoeiros. Os demais reservatórios do rio Tocantins atingiram inúmeras famílias e reservas indígenas dos Avá-canoeiros (GO), Krikati, Apinajé e Krahô (MA/TO).
Segundo Tundisi et al. (2003), a primeira fase da usina de Tucuruí foi implantada para fornecer energia aos municípios do estado do Pará e do Maranhão e facilitar a navegação entre o médio e o baixo Tocantins. Porém, após a implantação dos complexos industriais da Albrás e Alunorte, no Pará, e Alumar, no Maranhão, o fornecimento de energia para essas empresas tornou-se prioridade. Além disso, a usina também fornece energia para o Projeto de Ferro de Carajás. Com a inauguração da segunda etapa haverá fornecimento de energia para outros estados do Brasil, através de convênio com a CHESF e a FURNAS.
Ainda segundo Tundisi et al. (op cit.) autor, o lago de Tucuruí é um “sistema monomítico com períodos curtos de circulação e estratificação termo-química”. Nos tributários, como o Caraipé, o tempo de permanência da água é maior, os processos dinâmicos são diversificados e há maior estratificação, além de alta condutividade nas águas anóxicas de fundo. Ainda segundo esses autores, as características limnológicas do reservatório permanecem por até 40 km à jusante, com o lado esquerdo do rio com menor conteúdo de oxigênio que o lado direito. Pesquisadores do Centro de Proteção Ambiental da ELETRONORTE, no entanto, argumentam que a água do reservatório só retoma as mesmas características do rio Tocantins a cerca de 180 km da barragem, na cidade de Cametá (Costa, 2000).
Para Tundisi et al. (1993), a biogeoquímica do lago sofre influência da circulação ou estagnação hídrica e da matéria orgânica acumulada, cuja decomposição gera amônia, H2S, CH4 e carbono orgânico. A produção desses compostos cria um ambiente favorável à proliferação de mosquitos. Rosa et al. (1999) fizeram o estudo de emissão de gases em Tucuruí para os anos de 1998 e 1999, obtendo o valor de 10,43Kg/km2ano e 6,516 Kg/km2ano para o CO2, respectivamente e o valor de 209,20Kg/km2ano e 14,60 Kg/km2ano para o CH4, respectivamente, mostrando que essas emissões diminuem com o passar dos anos e a estabilização do reservatório. Com a implantação do reservatório de Tucuruí foram inundados cerca de 285 mil hectares de terras dos municípios de Itupiranga, Tucuruí e Jacundá, causando a perda de espécies animais e vegetais, deslocamento de 30 mil pessoas além da relocação das tribos Gavião e Parakanã. Foram criadas 1800 ilhas onde vivem 6500 pessoas que subsistem do extrativismo animal e vegetal (World Commission on Dams, 2000; Almeida & Régis, 2003).
Do ponto de vista de perdas da diversidade e mudanças na biota, os impactos mais importantes foram mudanças na fauna ictiológica, destruição ou deslocamento de fauna terrestre, crescimento de macrófitas com flora e fauna associada e perdas de floresta tropical (Valença, 1992; World Commission on Dams, op cit).
De acordo com Roma Júnior2 apud Costa (2000), apenas 10% da floresta nativa foram desmatados antes do enchimento do reservatório, ficando o restante submerso, inclusive madeira de lei. Segundo a Comissão Mundial de Barragens (1999), em 1989 a ELETRONORTE firmou um acordo com o IBAMA concedendo licença às madeireiras regionais para a extração da madeira submersa. A extração da madeira já começou, como mostra a Figura 2. Embora submersa há mais de 15 anos, ela mantém várias de suas características. São cerca de dois milhões de m3 de madeira, divididas em 30 glebas, que seriam suficientes para doze anos de extração, se todas fossem exploradas (Roma Júnior, op cit.)
Alguns pesquisadores acreditam que a duplicação da usina irá provocar o alagamento de mais 20km2 de uma área já desmatada na primeira fase. A Eletronorte, contudo, alega que o impacto será nulo e que a área já inundada será suficiente para a implantação da segunda fase (Luís Indriunas, FOLHA DE SÃO PAULO, 09/04/2000).
Figura 2 – Extração de madeira no reservatório de Tucuruí, PA. Fonte: Internet:
<http://www.amazonpress.com.br/meio_ambiente/dedoc/amb20072000.htm Acesso em 15/05/2003
2 Valter Roma Júnior, gerente do Centro de Proteção Ambiental da UHE de Tucuruí, em entrevista a Costa (2000).
2.2 – LIMNOQUÍMICA DO LAGO DE TUCURUÍ
Diversos autores estudaram o reservatório de Tucuruí caracterizando-o quanto às características físicas e químicas, à fauna e flora, aos aspectos econômicos e sociais, aos impactos ambientais, etc. Entre os trabalhos mais completos estão os do Convênio Eletronorte & Engevix-Themag (1988) e da Comissão Mundial de Barragem (1999; 2000). Estes autores analisaram diversos aspectos relacionados à construção do reservatório, sua posição no contexto regional e social e avaliaram os impactos causados na região.
Muitas das informações levantadas por esses autores serão destacadas nesta dissertação. Dentro do projeto ao qual está vinculada esta dissertação vários trabalhos foram realizados, incluindo trabalhos de conclusão de curso, de iniciação científica e as dissertações de mestrado de Santos (2003) e Evangelista (1993).
Evangelista (1993) estudou os aspectos limnoquímicos sazonais do reservatório e compartimento Caraipé entre 1990 e 1991. Observou que o reservatório encontrava-se limnologicamente compartimentado, confirmando os estudos realizados por Eletronorte & Engevix-Themag (1988), havendo diferenças físico-químicas entre reservatório principal e Caraipé. Notou ainda a estratificação térmico-química do reservatório com anoxia no fundo durante a estiagem e desestratificação no período chuvoso. Estudou também o estado trófico do sistema para o ano de 1991, definindo-o como oligo-mesotrófico e fez uma comparação com outros reservatórios da Amazônia e do estado de São Paulo.
Santos (2003) estudou as características do reservatório para o ano de 2001, utilizando dados de superfície e comparando os resultados com os obtidos por Evangelista no ano de 1991. Em seu estudo, Santos utilizou nove estações de amostragem, as mesmas usadas pela Eletronorte, fazendo uma avaliação sazonal de variáveis físico-químicas. Fez também um estudo temporal do período de 1986 a 2001 utilizando as variáveis sólidos totais em suspensão, oxigênio dissolvido, pH, gás carbônico livre, amônia e fosfato, além da avaliação do estado trófico do sistema em 2001 e entre 1986 e 2001, utilizando o Índice de Carlson, observando a variação sazonal do estado trófico do reservatório.
Os estudos feitos por esses dois autores, entretanto, não envolveram a análise do comportamento vertical dos parâmetros físico-químicos – principal objetivo desta dissertação - limitando-se apenas à camada superficial da coluna d’água.
3 - ÁREA DE ESTUDO
3.1 – LOCALIZAÇÃO E ACESSO
O reservatório de Tucuruí está localizado no sudeste do Estado do Pará, entre as latitudes 3° 45’ e 5° 15’ S e longitudes 49° 12’ e 50° 00’ W. A altitude local é de 72 m. O reservatório é resultante do barramento do rio Tocantins próximo à cidade de Tucuruí. As principais cidades da região são Tucuruí, Novo Repartimento, Breu Branco, Jacundá, Nova Ipixuna e Itupiranga – esta, à montante do reservatório (Figura 3).
A distância entre a Capital do Estado, Belém, e o local onde está implantado o reservatório é de cerca de 300 km em linha reta. Tucuruí, a cidade mais desenvolvida na região do reservatório fica cerca de 7,5 km à jusante da barragem (World Commission on Dams, 1999).
O acesso ao reservatório de Tucuruí é feito através de via terrestre, aérea ou hidroviária. As principais estradas que conduzem à região são a BR-230 (Transamazônica), BR-422, PA-263 e PA-150 e a alça viária que liga a capital do estado a essas rodovias. A cidade possui aeroporto, existindo linha comercial entre Belém e Tucuruí. A navegação até a cidade de Tucuruí pode ser feita através do rio Tocantins, à jusante da barragem, ou através do próprio reservatório. Com a conclusão das eclusas, já em fase de construção, a navegação será possível até o Planalto Central3.
Figura 3 – Mapa de localização da UHE de Tucuruí. Imagem Landsat 5 TM.
Disponível em: <http:// www.dgi.inpe.br /catalogo> Acesso em 20/02/2005
3° S
51° W
5° S 48° W
3.2 - ASPECTOS AMBIENTAIS
3.2.1. Hidrografia
De acordo com a Comissão Mundial de Barragens (1999), o rio Tocantins está inserido na Bacia Tocantins - Araguaia localizada entre os paralelos 2º e 18º Sul e os meridianos 46º e 56º oeste. Esta bacia distribui-se pelos estados de Tocantins e Goiás (58%), Mato Grosso (24%); Pará (13%) e Maranhão (4%), além do Distrito Federal (1%). Limita-se ao sul com a bacia do Paraná, a oeste com a do Xingu e a leste com a do São Francisco.
A vazão média anual da Bacia Tocantins-Araguaia é de 10.900 m3/s, com volume médio anual de 344.000 m3 e uma área de drenagem de 767.000 km2, sendo formada pelos rios Tocantins (343.000 km2), Araguaia (382.000 km2) e Itacaiúnas (42.000 km2). O IBGE4, entretanto, considera a área da bacia de 803.250 km2 até a foz na baía do Marajó, onde deságua. Em Tucuruí, a descarga média é estimada em 12.000 m3/s. O regime dos rios está relacionado ao regime pluvial da região, com o rio Tocantins apresentando as maiores vazões entre dezembro e maio e as menores entre agosto e outubro. A quantidade de sólidos transportados por esse rio varia de 100.000 a 800.000 t/dia (Tundisi et al, 2003).
Ainda segundo Tundisi et al. (op cit.), o rio Tocantins é do tipo canalizado com estreita planície de inundação tendo sua origem no Escudo Brasileiro, na confluência dos rios Maranhão e das Almas, em Goiás, e desaguando na foz do rio Amazonas. Possui 2.640 km de extensão dos quais 2.200 km são navegáveis (entre as cidades de Peixe-GO e Belém-PA). Seus principais afluentes pela margem esquerda são os rios Araguaia e Itacaiúnas e pela margem direita os rios Paranã, Palma, Manuel Alves da Natividade e Sono.
O Tocantins, assim como o Araguaia e o Itacaiúnas, corre sobre solos pobres em nutrientes sendo classificado como rio de águas claras. Os habitats mais comuns no Tocantins são as corredeiras e cachoeiras que ocorrem em todo o percurso do rio formando um importante habitat reprodutivo no seu curso inferior.
3.2.2. Clima
A exemplo do que ocorre em toda a Amazônia, o clima na região de Tucuruí é quente e úmido com temperaturas entre 18oC e 36oC (World Commisson on Dams, 2000). Segundo Fisch
et al. (1990) a amplitude diária da temperatura é em torno de 10 °C com uma leve sazonalidade
na temperatura, atingindo valores mais elevados no verão. As chuvas são de caráter convectivo, sendo caracterizadas por um período chuvoso (dezembro a maio) e outro seco (junho a novembro), com precipitação anual entre 2.250 e 2.500 mm, tendo como mês mais chuvoso março e mais seco setembro.
De acordo com o INPA5 a umidade relativa do ar é maior que 80%, sendo os valores mais altos registrados no período chuvoso, quando atinge 97%. A evaporação média para a região é de 905,8 mm.
A velocidade dos ventos é da ordem de 1,0 a 2,0 m.s-1, característica de regiões tropicais e decorrentes dos baixos gradientes horizontais de pressão e movimento de massas de ar da zona de Convergência Inter-Tropical. A radiação solar varia entre 160 e 200 w/m2 e a transmissividade média é de 48%, com valores mais elevados de insolação registrados no período seco (Fisch et
al., 1990).
3.2.3. Flora e fauna
A vegetação predominante na bacia Tocantins-Araguaia é o Cerrado. Variações locais são influenciadas pelos microclimas de cada região ou relacionadas às diferenças de solos, principalmente em áreas onde ocorrem solos mais férteis derivados de rochas calcárias (World Comission on Dams, 2000). Na região de Tucuruí, a vegetação é típica de Floresta Amazônica.
Com o enchimento do reservatório uma grande área de floresta foi inundada e hoje representa os “paliteiros” dentro do lago, enquanto nas áreas adjacentes a vegetação foi devastada para implantação de áreas agrícolas ou residenciais, porém ainda existem grandes áreas com cobertura vegetal nativa.
Segundo Eletronorte & Engevix-Themag (1988) a vegetação original da região de Tucuruí é representada por florestas ombrófilas (densa e aberta) com variações estruturais e florísticas ocasionadas pelos diferentes relevos e solos da área, podendo ser subdividida em florestas de terra firme e florestas aluviais.
A floresta de terra firme é composta por duas variações florestais: a floresta densa constituída por árvores de grande porte como breus (Protium spp), ingás (Inga ssp) e casca-seca (Pradosia kuhlmannii) e floresta aberta caracterizada pela presença esparsa de árvores de grande porte como castanheira (Bertholletia excelsa), andiroba (Carapa guianensis) e angelim (diversas espécies da família Leguminosae) e palmeiras tais como babaçu (Orbignya ssp) e bacaba (Oenocarpus bacaba).
A floresta aluvial apresenta um dossel vegetativo mais baixo e uniforme e ocorre margeando os rios. A mata de Igapó é característica de margens de lagoas, enquanto no interior do reservatório há a presença de macrófitas aquáticas. As espécies dominantes são a palmeira açaí (Euterpe oleraceae) e a aninga do igapó (Montrichardia linifera).
Quanto à fauna da região, a Comissão Mundial de Barragens (1999) estimou para Tucuruí a ocorrência de 294 espécies de aves, 120 de anfíbios e répteis e 117 de mamíferos. Dentre essas espécies, algumas são ameaçadas de extinção como a ararajuba (Aratinga guarouba) e o cuxiú (Chiropotes satanas utahicki - espécie de primata). Com relação a ictiofauna, observou-se uma diminuição na diversidade das espécies no reservatório, embora tenha havido um aumento significativo de espécies carnívoras como o tucunaré (Cichla spp) e a pescada branca (Cynoscion
sp), em conseqüência do aumento de camarões e peixes menores, aumento na quantidade de
maparás (Hypophthalmus edentatus) e estabelecimento de curimatãs (Prochilodus nigricans) e jaraquis (Semaprochilodus taeniurus) no trecho à montante da represa (Eletronorte & Engevix-Themag, 1988).
3.2.4. Geologia e geomorfologia
A região de Tucuruí está inserida na porção norte da faixa Araguaia, em contato com a borda leste do Cráton Amazônico que constitui o embasamento da área. As rochas aflorantes na área do reservatório são representantes do Complexo Xingu (embasamento cristalino) e dos grupos Tucuruí e Tocantins, além de sedimentos terciários do Grupo Barreiras e sedimentos quaternários (Matta, 1982; Matta & Hasui, 1984).
O Complexo Xingu aflora na margem esquerda do reservatório sendo composto de rochas de médio grau metamórfico como gnaisses, migmatitos, granulitos, anfibolitos e rochas
cataclásticas. Intrusivos nessas rochas ocorrem os granitóides denominados de Novo Repartimento (Eletronorte & Engevix-Themag, 1988).
Segundo Matta & Hasui (op cit.), o Grupo Tucuruí subdivide-se nas Formações Caraipé e Morrote. A Formação Caraipé é constituída por arenitos estratificados e camadas de siltitos, na base, e derrames basálticos sobrepostos. A Formação Morrote é representada por grauvacas, tendo na base uma zona de brecha. Além disso, são observados diques de diabásio pós-empurrão. Suas melhores exposições estão na margem esquerda do rio Tocantins.
O Grupo Tocantins repousa sobre a Formação Morrote, em contato falhado devido à Falha de Empurrão de Tucuruí. Este grupo é representado na área pela Formação Couto Magalhães, a qual é composta por filitos ardosianos com intercalações de metasiltitos e quartzitos e, subordinadamente, rochas carbonáticas na zona de falha. Intrusivos nessa formação encontram-se corpos máficos e ultramáficos, diques de diabásio pós-empurrão e rochas cataclásticas. Aflora na margem direita do rio Tocantins.
Sobre esta seqüência, em contato discordante, ocorre o Grupo Barreiras, composto por arenitos inconsolidados com níveis conglomeráticos e argilosos, e os depósitos quaternários, constituídos de níveis de concreções lateríticas, terraços aluvionares, alúvios e colúvios.
Segundo Eletronorte & Engevix-themag (1988) afloram ainda na área rochas das formações Codó e Itapecuru, pertencentes à Bacia do Parnaíba. A Formação Codó ocorre em áreas restritas sendo constituída por arenitos finos, siltitos calcíferos/carbonosos e folhelhos betuminosos. A Formação Itapecuru, na área, compõe-se de arenitos médios a grossos e zonas conglomeráticas.
Quanto à geomorfologia da área, a UHE de Tucuruí situa-se sobre três unidades de relevo: Planalto Setentrional Pará-Maranhão, Planalto Rebaixado do Amazonas e Depressão Periférica do Sul do Pará. Esta última abrange quase totalmente a área do reservatório e sua origem está relacionada à atuação de processos erosivos iniciados no fim do período Terciário (Eletronorte & Engevix-Themag, 1988; Evangelista, 1993).
Na área do reservatório ocorrem diversas formas de relevo, destacando-se superfícies pediplanadas, áreas dissecadas em colinas e planícies fluviais (World Commission on Dams, 2000). Na margem esquerda do reservatório ocorrem colinas convexas ravinadas; na margem direita predominam colinas convexas e interflúvios tabulares com dissecação média a muito
fraca. Em alguns setores próximos ao reservatório são observados planos de acumulações aluviais que ocorrem na forma de terraços e diques marginais cuja principal característica é a superfície aplainada, exibindo alternância de áreas deprimidas com cristas de diques marginais (Evangelista,
op cit.).
3.2.5. Solos
Na região, são representados por podzólios amarelos, latossolos vermelho-amarelos, latossolos amarelos e, subordinadamente, cambissolos, solos litóficos, areias quartzosas hidromórficas, solos glei indiscriminados e solos aluvionares. No geral, são solos de baixa fertilidade e alta acidez (Evangelista, 1993; World Commission on Dams, op cit.; Tundisi
et al., 2003). Os podzólios vermelho-amarelos representam 60% dos solos do entorno do
reservatório, podendo ser observados principalmente na margem esquerda. Os latossolos vermelho-amarelos e amarelos constituem 25% da área e ocorrem na margem direita do reservatório. Segundo Eletronorte & Engevix-Themag (1988), próximo a Tucuruí ocorre um latosolo vermelho–amarelo epieutrófico de alta fertilidade em seus horizontes superiores.
3.2.6. Aspectos econômicos e sociais
Segundo dados do Governo do Pará6, as cidades na área de influência do reservatório desenvolvem os três setores da economia. O setor primário é representado por exportação de madeiras, indústria de leite, agricultura, pecuária, pesca e extração de argilas, areias, couro, frutos tropicais como açaí, babaçu, pupunha, castanha-do-pará e outros, consumidos tanto pelo mercado interno quanto pelo externo.
No setor secundário destacam-se fábricas de compensados, usinas de laticínios, indústrias alimentícias, construção civil e moveleira. O setor terciário é representado pelo comércio local das cidades de Tucuruí, Breu Branco, Nova Jacundá, Novo Repartimento e Itupiranga (Evangelista, 1993).
Ainda de acordo com o Governo do Pará6, com a formação do reservatório de Tucuruí, a atividade pesqueira obteve 100% de crescimento, sendo retirados do lago entre 80 e 100 toneladas de peixe por mês, principalmente tucunaré, pescada, mapará e jacundá. Na agricultura, os principais produtos são o abacaxi, o arroz, o feijão, a mandioca, a melancia e o milho, todos produtos de culturas temporárias; o abacate, a banana, o cacau, o café, o coco, a laranja e o maracujá são as principais culturas permanentes. Na agropecuária destacam-se bovinos, eqüinos, suínos e outros. A criação de gado bovino é a mais importante, destinando-se à produção de carne, leite e derivados.
Do ponto de vista social, segundo Eletronorte & Engevix-Themag (1988) a construção do reservatório atingiu aproximadamente 4300 famílias e centenas de índios que tiveram de ser remanejados para outras áreas. Para receber essas famílias foram construídas as vilas de Novo Repartimento, Novo Breu Branco e Nova Jacundá, na periferia das quais houve uma invasão em massa de migrantes à procura de novas oportunidades, gerando inúmeros problemas relacionados à falta de infraestrutura urbana. De acordo com Costa (2003), das pessoas que foram expropriadaspelo lago algumas foram transferidas para áreas onde existem muitos morros, solo ruim e pouca água, o que obrigou muitos deles a voltarem para as margens do lago.
Além disso, ocorreu uma acelerada ocupação territorial, mudanças na socioeconomia, impactos no ciclo hidrossocial e também modificações na macro economia com a implantação de indústrias, projetos florestais e agronegócios. Houve diminuição do pescado à jusante, proliferação de mosquitos e acelerada exploração dos recursos naturais (Valença, 1992; World Commission on Dams, 2000).
3.2.7. A Usina Hidrelétrica de Tucuruí
Os primeiros estudos para a construção da Usina Hidrelétrica de Tucuruí começaram em 1957, porém os trabalhos para a construção da usina só foram intensificados em novembro de 1975, começando sua operação em 22 de novembro de 1984, tendo instalada uma capacidade de 4 milhões de kw, que será aumentada para 8milhões de kw na segunda fase7.
Com base em levantamentos por aerofotografia a área a ser inundada seria de 2.430 km2 com a formação de 600 ilhas, porém, hoje, o reservatório possui uma área de 2.875 km2, tendo
sido formadas 1800 ilhas. Na cota 72 m o reservatório possui 50,8 milhões de m3 de água, um comprimento próximo a 170 km e largura média de 14,3 km atingindo a largura máxima de 40km (Comissão Mundial de Barragens, 1999).
Na Figura 4 pode ser visto o rio Tocantins, em 1979, antes do enchimento do reservatório e em 1988, após a formação do lago.
Figura 4 – Imagem Landsat do trecho do rio Tocantins onde foi implantada a barragem
de Tucuruí. Fonte: Internet: <http://www.dgi.inpe.br >Acesso em 16/03/2003
Ainda segundo a Comissão Mundial de Barragens (op cit.), a profundidade máxima do reservatório é de 75 m, com profundidade média de 17,3 m. O nível mínimo de operação é de 58,0m e o máximo maximorum de 75,3 m, em relação ao nível do mar. O tempo de residência média da água no reservatório é de aproximadamente 50 dias, com um volume de água não renovável de apenas 3%.
Com o advento da hidrelétrica foram construídas estradas vicinais e feito o remanejamento de famílias que viviam às margens da hidrelétrica para dois povoados construídos pela Eletronorte: Novo Repartimento e Breu Branco, emancipados de Tucuruí em 31 de dezembro de 1992. Atualmente, a Hidrelétrica de Tucuruí beneficia cerca de 11 milhões de
habitantes em 360 municípios e atende 96% do mercado de energia elétrica do Pará, 99% do Estado do Maranhão, além do norte do Estado de Tocantins8.
Segundo a ELETRONORTE9 Com a construção da segunda etapa da Usina, que já está em andamento, serão acrescentadas onze turbinas as doze já existentes, ampliando a capacidade de geração de energia de 4.000 para 8.370 MW em 2006, possibilitando o atendimento a cerca de 40 milhões de pessoas.
Segundo Souza (2001), Tundisi et al. (2003) e ELETRONORTE10 para a segunda fase da usina a Eletronorte tem novos projetos ambientais e sociais, inclusive para a área de influência do reservatório. Entre eles, destacam-se: criação do Banco Genoma, junto com o Instituto de Pesquisas da Amazônia (INPA) que promoverá uma melhor preservação da biodiversidade e aumento de reflorestamento de áreas nativas; estabelecimento de nativos com um programa de novas reservas, relocação de famílias e estímulo para atividades tradicionais; novas unidades de conservação; melhoria do monitoramento e pesquisa no reservatório e novos projetos de proteção e estudo da fauna ictiológica, incluindo aspectos econômicos da pesca.
8 Disponível em: <http://www.pa.gov.br> Acesso em 13/04/2003 9 Disponível em: <http://www.eln.gov.br> Acesso em 26/04/2003 10 Disponível em: <http://www.eln.gov.br> Acesso em 26/04/2003
4 - MATERIAIS E MÉTODOS
Para o presente estudo não foram feitas coletas de campo, uma vez que o objetivo principal é a avaliação de parâmetros hidroquímicos do reservatório de Tucuruí num intervalo de 15 anos. Os dados utilizados foram obtidos a partir do banco de dados cedido pelo Centro de Pesquisa Ambiental da Eletronorte, em Tucuruí, porém foi feito o acompanhamento de uma das campanhas de coleta realizadas pelos técnicos da Eletronorte, bem como das análises realizadas no Laboratório de Limnologia do Centro de Pesquisa Ambiental para familiarização com a metodologia adotada pela Eletronorte e reconhecimento da área de estudo.
A partir da análise do banco de dados da Eletronorte, foram selecionadas sete estações de amostragens dentre as utilizadas pelo Centro de Pesquisa Ambiental, das quais cinco estão localizadas no reservatório, incluindo montante e jusante, e duas no compartimento Caraipé. As interpretações foram feitas para os dois períodos sazonais, seco e chuvoso, dos anos de 1986 a 2001.
Foram selecionadas as estações M1, M3, MR, M5 e JTC, no reservatório, e as estações C1 e C2, no Caraipé. Essas estações foram selecionadas devido a sua posição dentro do sistema e por apresentarem dados de profundidade, exceto a estação JTC cujos dados são referentes apenas à camada superficial da lâmina d’água (Figura 5).
As características dessas estações são descritas abaixo:
Região de entrada (M5) apresenta características de rio, com pouca profundidade, coluna d’água homogênea e oxigênio dissolvido o ano todo.
Estações M3 e M1 representam a antiga calha do rio Tocantins, com reduzido tempo de residência hidráulica (World Commission on Dams, 2000), estratificação vertical e hipolímnio anóxico no período seco e desestratificação e oxigenação do hipolímnio no período chuvoso. No ponto M1, o mais próximo da barragem, a profundidade da coluna d’água é de 75m.
A estação MR está localizada à margem esquerda do antigo leito do Tocantins, na parte central do reservatório e possui características semelhantes as das estações M3 e M1, porém com períodos de estratificação/desestratificação mais prolongados.
Caraipé (C1 e C2) apresenta características hidroquímicas próprias, com elevado tempo de residência hidráulica e estratificação permanente da coluna d’água.
Jusante (JTC) representa a água que sai do reservatório, após passar pelas turbinas. As águas são bastante oxigenadas devido à maior circulação da coluna d’água nessa região.
Os parâmetros analisados foram escolhidos pela sua importância na caracterização limnológica de sistema hídrico. São eles: temperatura, oxigênio dissolvido, CO2 livre, pH, condutividade elétrica, fosfato, nitrato, nitrito, amônia, íons (Mg2+, Ca2+, Na+, K+ e Fe total), sólidos totais em suspensão e transparência. Para a determinação da variação sazonal desses parâmetros foram selecionados os meses de fevereiro a maio para o período chuvoso e os meses de agosto a novembro para o período seco. Os resultados foram obtidos a partir dos valores médios dessas variáveis em cada período e apresentados em gráficos.
Os procedimentos utilizados pelo Centro de Pesquisa Ambiental da Eletronorte para determinação físico-química foram:
Procedimentos de campo
As coletas foram realizadas pelos técnicos do Centro de Pesquisa Ambiental da Eletronorte quatro vezes ao mês, em todas as estações pré-definidas pela Eletronorte. A coleta de água foi feita, em diferentes profundidades, utilizando-se a garrafa de Van Dorn, com capacidade para 5 litros. As amostras de água foram acondicionadas em garrafas plásticas, devidamente identificadas, sendo separadas as alíquotas para determinação de oxigênio dissolvido, pH, condutividade e temperatura.
Os parâmetros pH, condutividade elétrica, temperatura e transparência foram determinados no local de coleta, através da utilização de aparelhos portáteis:
pH - Leitura com pH-metro com limite de detecção de 0,01-14.
Temperatura - Leitura direta através do termômetro de mercúrio, com resultados em °C. Condutividade elétrica – método Eletrométrico, com medida através do condutivímetro
de campo, com limite de detecção de 0,01 µS/cm.
Transparência: leitura através do disco de Secchi, a partir do método de Souza & Derísio
(1977). O disco é imerso na água até a profundidade máxima, em metros, em que ainda é possível visualizá-lo a partir da superfície. Os dados de transparência foram utilizados para a determinação da zona eufótica. Para tal determinação utilizou-se os valores de transparência multiplicados pelo fator 3, o fator mais utilizado pelos limnólogos brasileiros, segundo Esteves (1998).
Procedimentos de laboratório
No laboratório foram determinados os parâmetros oxigênio dissolvido, CO2 livre, nitrato, amônia, nitrito, sólidos totais em suspensão, fósforo total e íons (Mg2+, Ca2+, Na+, K+ e Fe total).
Oxigênio dissolvido – método titulométrico, através do método de Winkler com azida
sódica, conforme metodologia da CETESB (1978). Os resultados são expressos em mg/l.
Co2 livre – calculado através da fórmula
CO2 livre = 1,589 x 106-pH x HCO3-mg/l
Nitrato – método colorimétrico, com método de redução do nitrato para nitrito com
cádmio (Mackreth et al., 1978). Da quantidade total, subtrai-se a quantidade original de nitrito. Os resultados são expressos em µg N-NO3-/l.
Amônia – método colorimétrico, através do método azul de indofenol (Mackreth et al.,
1978), com resultados em µg N-NH4+/l.
Fósforo total – método colorimétrico, através da reação do ortofosfato com molibdato de
amônio e antimonil tartarato de potássio e redução com ácido ascórbico, formando o complexo azul de molibdênio (CETESB, 1978). Os resultados são expressos em µg P-PO43-/l.
Sólidos totais em suspensão – método gravimétrico, utilizando filtros de membrana de
0,45 µm. os filtros são secados em estufas e pesados antes e após a filtragem. A quantidade de sólidos totais em suspensão é calculada pela fórmula:
C = [(Pf – Pi) x 100/Va]
Onde C = concentração em mg/l; Pi = peso do filtro antes da filtragem, em gramas; Pf = peso do filtro após filtragem e secagem; Va = volume da amostra filtrada, em litros.
Íons – método espectrométrico de absorção atômica/ emissão de chama. As amostras são
filtradas em filtro de membrana de 0,45 µm e levadas ao espectrofotômetro para leitura direta (CETESB, 1978), com resultados expressos em mg/l.
Para a análise dos parâmetros em profundidade foi selecionado o ponto M1, durante o período de estiagem, no ano de 2001. Esse ponto foi escolhido por ser o de maior profundidade (75m).
Para a avaliação dos efeitos que a transição de rio para lago causou nos dos organismos, foram utilizados dados coletados na literatura, particularmente em Espíndola et al. (2000); World Commission on Dams (2000) e Graciani & Novo (2003).
Figura 5 – Mapa das estações de coleta usadas pela Eletronorte (Santos, 2003).
Circuladas em verde estão as estações usadas neste trabalho; os locais indicados pelas setas são os pontos de coleta utilizados por Espíndola et al. (2000); a área circulada em amarelo (na estação MP) é o local da pesquisa de macrófitas utilizado por Graciani & Novo (2003).
Araçagi Aarão Caraipé
5 - RESULTADOS E DISCUSSÃO
Para a análise dos parâmetros físico-químicos do reservatório levou-se em conta a sazonalidade da região, sendo os dados apresentados para os dois períodos sazonais: chuvoso (fevereiro a maio) e estiagem (agosto a novembro). Foi feita a média dessas concentrações, considerando-se as quatro coletas mensais feitas pela Eletronorte.
Os resultados são apresentados em gráficos para melhor visualização do comportamento das variáveis, levando-se em conta as diferentes profundidades.
Em alguns anos, de algumas estações de coleta não existem dados nas planilhas recebidas da Eletronorte.
5.1 – CONSIDERAÇÕES GERAIS
Os pontos foram selecionados levando-se em conta sua distribuição no reservatório. Dentro do compartimento Caraipé foram selecionados os dois pontos de coleta (C1 e C2) usados pela Eletronorte. No corpo principal do reservatório foram selecionados pontos distribuídos à montante (M5), ao longo do lago (M3, MR e M1) e à jusante (JT).
Dentro do reservatório, as características de cada ponto estão relacionadas aos períodos sazonais de estratificação/desestratificação, enquanto no Caraipé as características permanecem praticamente as mesmas nos dois períodos sazonais. O ponto JT, no entanto, tem suas características relacionadas tanto ao regime do rio Tocantins quanto às características geométricas da tomada d’água e regras operacionais da usina.
Os dados da estação C2 foram analisados para o período de 1995 a 2001, de acordo com os dados cedidos pela Eletronorte.
5.2 – PARÂMETROS ANALISADOS
Os parâmetros analisados foram oxigênio dissolvido, CO2 livre, condutividade elétrica, íons (Ca2+, Na+, K+, Mg2+, Fe total), pH, temperatura, sólidos totais em suspensão, fósforo total e nitrogênio (nitrato, nitrito e amônia).
5.2.1. Oxigênio dissolvido
A quantidade de oxigênio dissolvido influencia todos os processos químicos e biológicos que ocorrem na água. A medida de sua concentração é usada para indicar o grau de poluição por matéria orgânica e o nível de auto-purificação da água (Esteves, 1998).
As principais fontes de oxigênio para a água são a atmosfera e a fotossíntese, estando as perdas relacionadas à decomposição orgânica, perdas para a atmosfera, respiração dos organismos e oxidação de íons metálicos (Esteves, op cit). Segundo Schafer (1985) a solubilidade do oxigênio depende de fatores como temperatura, alcalinidade e pressão atmosférica, sendo maior quanto menor for a temperatura e a salinidade.
De acordo com Esteves (1998), em lagos tropicais a estratificação química, principalmente do oxigênio, é bastante freqüente em lagos formados sobre densas áreas de florestas. Este fenômeno foi observado no reservatório de Tucuruí por Evangelista (1993) que considerou a estratificação/desestratificação térmico-química como o principal fator controlador da distribuição do oxigênio nesse corpo d’água.
O comportamento do oxigênio na coluna d’água é inverso ao do gás carbônico, uma vez que este é consumido na zona eufótica durante os processos de fotossíntese gerando quantidades elevadas de oxigênio. Nas zonas profundas ocorre o contrário, pois a decomposição da matéria orgânica consome oxigênio e produz gás carbônico. Este fato pode ser observado no reservatório e no compartimento Caraipé, sendo neste último mais evidente devido sua maior estratificação química.
De acordo com a resolução N° 20 do CONAMA (Baumgarten & Pozza, 2001), a concentração de oxigênio dissolvido nas águas superficiais deve ser superior a 5,0 mg/l de O2, assegurando desse modo a preservação e desenvolvimento da comunidade aquática.
Tanto no reservatório quanto no Caraipé, a quantidade de oxigênio dissolvido foi no geral inferior a 5,0 mg/l a partir de 5 m no Caraipé e 10-20 m no reservatório.
Como mostrado nos gráficos para a estação C1, durante o período chuvoso, as concentrações de oxigênio variaram de acordo com a profundidade, tendo as maiores concentrações nas zonas superficiais da coluna d’água. Observou-se ainda que até 5 m de profundidade a quantidade de oxigênio praticamente não sofreu variação.
O mesmo padrão foi obtido para a estação C2, porém com concentrações levemente mais baixas de oxigênio que a estação C1, principalmente para a profundidade de 15 m que é a
profundidade máxima deste ponto. Este fato pode ser atribuído ao isolamento da estação C2 que sofre pouca ou nenhuma influência do corpo principal.
Para a época de estiagem notou-se que as concentrações foram semelhantes as do período chuvoso, com variação apenas na profundidade de 15 m. Embora não tenha havido anoxia total no hipolímnio – parte inferior da coluna d’água - neste período, as quantidades de oxigênio foram sempre inferiores a 1,0 mg/l.
Dentro do corpo central do reservatório, durante a estiagem, as quantidades de oxigênio aumentaram no sentido montante-jusante, sendo as maiores concentrações observadas na estação M1, ultrapassando 2,0 mg/l na profundidade de 50 m, em quase todos os anos estudados. No MR foi observada a situação mais crítica, com anoxia a partir de 20 m.
À montante, as concentrações de oxigênio foram superiores a 7,0 mg/l enquanto à jusante essas concentrações ficaram em torno de 5,0 mg/l durante o período seco.
A distribuição mais heterogênea do oxigênio (maior estratificação) foi observada nos primeiros anos de formação do reservatório, com quantidade mínima de oxigênio no fundo do reservatório. Tal fato pode ser atribuído principalmente à decomposição da fitomassa afogada, que consumiu grandes quantidades de oxigênio. Nesses anos, a desoxigenação na porção inferior do reservatório foi independente dos períodos de estiagem e chuva.
Tanto no reservatório quanto no Caraipé foi observada a estratificação química (Figuras 6 e 7). O perfil do oxigênio é do tipo clinogrado, sendo comum observar em vários anos a anoxia total no hipolímnio, tal fato pode ser atribuído à decomposição da matéria orgânica que se encontra depositada no fundo do reservatório. Hipolímnio anóxico é bastante comum em reservatórios tropicais, tendo o mesmo padrão de Tucuruí sido observado por Figueiredo et al. (1994) no reservatório de Samuel (RO) e por Júlio Jr. et al.(1997) no reservatório de Segredo (PR).
No período seco a diminuição na quantidade de oxigênio com a profundidade se torna mais crítica, visto que nesse período ocorre queda do nível da água e da oxigenação da coluna d’água, o que é desfavorável à fauna aquática, principalmente porque ausência de oxigênio no hipolímnio significa ocorrência de altas concentrações de amônia, H2S e metano. O aumento na concentração de oxigênio no hipolímnio sugere que há maior circulação da coluna d’água, confirmada também pela distribuição mais homogênea da condutividade elétrica.
Em alguns anos, entretanto, observou-se que as concentrações de oxigênio no período seco foram maiores que no período chuvoso, o que pode ser interpretado como aumento da fotossíntese devido a maior penetração de luz na coluna d’água.
Além disso, o aumento na concentração de oxigênio no hipolímnio sugere que houve maior circulação da coluna d’água, confirmada também pela distribuição mais homogênea da condutividade elétrica.
30 Figura 6 - Concentrações de oxigênio dissolvido no Caraipé (C1) e no reservatório (M1).
C1 - período chuvoso 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 ano oxi gê n io d is sol vi d o m g/l d e O 2 ) 0m 5m 10m 15m 20m 25m C1 - período seco 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 ano oxigê ni o d is so lv id o (m g/l d e O2 ) 0m 5m 10m 15m 20m 25m M1 - período chuvoso 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 ano oxi gê n io d is so lv id o (m g/l d e O2 ) 0m 10m 20m 30m 40m 50m 60m M1 - período seco 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 ano oxi gên io d is so lv id o (m g/l d e O 2 ) 0m 10m 20m 30m 40m 50m 60m
31 Figura 7 - Concentrações de oxigênio dissolvido na montante (M5) e na jusante (JTC)
M5 - período chuvoso 5,0 6,0 7,0 8,0 198 5 198 6 198 7 198 8 198 9 199 0 199 1 199 1 199 2 199 3 199 4 199 5 199 6 199 7 199 8 199 9 200 0 200 1 ano oxi gê ni o d is sol vi do (m g/ l d e O 2 ) 0m 5m 10m M5 - período seco 5,0 6,0 7,0 8,0 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991ano1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 ox ig êni o d iss ol vi do (m g/l d e O2 ) 0m 5m 10m JTC 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 198 5 198 6 198 7 198 8 198 9 199 0 199 1 199 2 199 3 199 4 199 5 199 6 199 7 199 8 199 9 200 0 ano ox igê ni o di ss ol vi d o (m g/ l d e O2 ) seco chuvoso
5.2.2. CO2 livre
As principais origens do CO2 para o meio aquático são a atmosfera, a chuva, as águas subterrâneas, decomposição e respiração de organismos (Custódio & Llamas, 1976).
Segundo Esteves (1998), o CO2 reage facilmente com a água formando ácido carbônico que sofre dissociação gerando íons de hidrogênio e bicarbonato. Este se dissocia e dá origem a novos íons de hidrogênio e carbonato. Desta maneira, o carbono inorgânico ocorre sob três formas nas águas: carbono inorgânico livre (CO2 e H2CO3), íon bicarbonato (HCO3-) e íon carbonato (CO32 –).
Os diferentes compostos de carbono inorgânico têm sua ocorrência diretamente relacionada ao pH do meio, com o CO2 livre predominando em ambientes com pH < 6,4 (Esteves, op cit.).
Na estação C1, as quantidades de CO2 livre foram praticamente idênticas nos primeiros .10 m, variando só a partir de 20 m de profundidade. As quantidades desse composto foram inversamente proporcionais aos valores de concentração obtidos para o oxigênio em todas as estações, pois produção de CO2 significa consumo de oxigênio - por exemplo, durante a decomposição orgânica. No ano de 1999, durante o período chuvoso, a 25 m foi observada uma queda abrupta da quantidade de CO2, ano também em que se observou um aumento na concentração de oxigênio, conforme visto no gráfico de concentração de oxigênio.
Até 10 m de profundidade as concentrações foram baixas, não ultrapassando 9,0 mg/l, sendo as maiores concentrações de CO2 observadas durante o período seco, principalmente no hipolímnio o que pode ser explicado pela maior decomposição orgânica nesse período.
Na estação C2, para o período chuvoso, notou-se que as concentrações para a profundidade de 15 m foram superiores aos da estação C1, chegando a quase 40 mg/l, no ano de 2000. Nas profundidades menores não houve mudança significativa nessas concentrações.
No reservatório as quantidades de CO2 foram inferiores a 10 mg/l até 20m, principalmente no período chuvoso, onde foram registradas as menores concentrações. À jusante, as concentrações foram, no geral, levemente maiores que às da montante.
A menor quantidade de CO2 na superfície deve-se ao processo de fotossíntese, em que há consumo de gás carbônico. No fundo do reservatório, entretanto, houve a produção desse gás resultante, principalmente, da decomposição da matéria orgânica (Figuras 8 e 9).
Santos (2003) já havia observado a estratificação de CO2 dentro do reservatório, com concentrações aumentando com a profundidade. Tal observação pode ser comprovada pelos valores de concentração de gás carbônico mostrados nos gráficos das Figuras 8 e 9.
34 Figura 8 - Concentrações de CO2livre no Caraipé (C1) e no reservatório (M1)
C1 - período chuvoso 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 ano CO 2 liv re ( m g/l) 0m 5m 10m 15m 20m 25m C1 - período seco 0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 ano CO 2 liv re (m g/l) 0m 5m 10m 15m 20m 25m M1 - período chuvoso 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 198 5 198 6 198 7 198 8 198 9 199 0 199 1 199 2 199 3 199 4 199 5 199 6 199 7 199 8 199 9 200 0 200 1 ano CO 2 li vre (mg/ l) 0m 10m 20m 30m 40m 50m 60m M1 - período seco 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 ano CO 2 li vr e ( m g/l) 0m 10m 20m 30m 40m 50m 60m
35 Figura 9 - Concentrações de CO2livre na montante (M5) e no reservatório (MR)
M5 - período chuvoso 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 ano CO 2 livre (m g/l) 0m 5m 10m M5 - período seco 0,0 2,0 4,0 6,0 19 85 19 86 19 87 19 88 19 89 19 90 19 91 19 91 19 92 19 93 19 94 19 95 19 96 19 97 19 98 19 99 20 00 20 01 ano CO 2 li vr e ( m g/ l) 0m 5m 10m MR - período chuvoso 0,0 10,0 20,0 30,0 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 ano C O 2 liv re ( m g/l) 0m 5m 10m 15m 20m 25m 30m MR - período seco 0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 ano C O 2 li vre ( m g/ l) 0m 5m 10m 15m 20m 25m 30m
