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BRUNO DIAS BATISTA
FITOPLÂNCTON DA REGIÃO CENTRAL DO LAGO PARANOÁ, DF: UMA ABORDAGEM ECOLÓGICA E SANITÁRIA
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação Stricto Sensu em Planejamento e Gestão Ambiental da Universidade Católica de Brasília, como requisito parcial para obtenção do Título de Mestre em Planejamento e Gestão Ambiental.
Orientador: Profa. Dra. Bárbara Medeiros Fonseca
Ficha elaborada pelo Sistema de Bibliotecas da Universidade Católica de Brasília – SIBI//UCB.
B333f Batista, Bruno Dias
Fitoplâncton da região central do Lago Paranoá, DF: uma abordagem ecológica e sanitária / Bruno Dias Batista. - 2011.
81 f. ; il. ; 30 cm.
Dissertação (mestrado) – Universidade Católica de Brasília, 2011. Orientador: Profa. Dra. Bárbara Medeiros Fonseca
1. Reservatórios. 2. Abastecimento de água – Brasília (DF). 3.
Cianobactérias. 4. Água - Qualidade. I. Fonseca, Bárbara Medeiros, orient. II. Título.
AGRADECIMENTOS
Depois desta árdua jornada tenho muito a agradecer às pessoas que direta ou indiretamente contribuíram para a realização deste trabalho.
Primeiramente, agradeço a Deus por me guiar nesse e em todos os momentos da minha vida.
À minha orientadora Bárbara Medeiros Fonseca, pela sua sabedoria, por acreditar no meu potencial e por ter tido muita paciência e ter sido generosa mesmo quando mereci ser disciplinado.
À Line, “princesa”, que esteve presente desde o início, acompanhou as angústias, as conquistas, e por muitas vezes abdicou do seu tempo para me apoiar, dar conforto emocional e sempre me instigou a persistir.
À Cristine Cavalcanti, Fernando Starling e Cláudia Morato por terem apoiado este projeto e acreditarem na importância dessa obra para o laboratório de hidrobiologia e para a CAESB.
Aos membros da banca, Luciana Mendonça Galvão, cuja tese foi referência ao longo de todaa execução desse mestrado, e Lenora Nunes Ludolf Gomes, pela disponibilidade e considerações.
À colega e amiga Nadirene, ou simplesmente Nadi, pelo incentivo e suporte dado no laboratório de hidrobiologia da CAESB. Agradeço também à Isis, recém chegada ao laboratório, que também contribuiu bastante dando suporte nas análises.
Às amigas Lilian Estrela e Ana Maria Mota, que ajudaram muito no meu início no laboratório da CAESB e sempre me apoiaram.
A todos os colegas do laboratório central da CAESB (PHIQ), pelo companheirismo e descontração durante os “momentos da qualidade”. Em especial à Ivana e Dani, pelos conselhos e amizade, e ao Sr. Rubervaldo pelo exemplo de compromisso e dedicação ao trabalho.
À família MPGA que, apesar do pouco tempo de convívio, já formou laços de amizade inseparáveis.
Aos amigos Gustavo, Vinícius, Tiago, Brasil e Quinzim que, apesar da distância criada pelo mestrado, estiveram sempre presentes.
À amiga Fernanda Carneiro, pela pessoa que é, pela profissional que se tornou, pela paixão pela limnologia, enfim, por ser uma referência.
Aos meus pais, aos meus irmãos e à Glauce, que foram a base da minha formação e me apoiam sempre.
À família Cappele (Jane, Talita, Gabi e Régio), por terem me acolhido e estarem sempre por perto.
RESUMO
BATISTA, Bruno Dias. Fitoplâncton da região central do Lago Paranoá, DF: uma abordagem ecológica e sanitária. 2011. 81p. Planejamento e Gestão Ambiental – Universidade Católica de Brasília, Brasília, 2011.
ABSTRACT
BATISTA, Bruno Dias. Phytoplankton from the central region of Paranoá Lake, DF: an ecologic and sanitary approach. 2011. 81p. Planejamento e Gestão Ambiental – Universidade Católica de Brasília, Brasília, 2011.
Paranoá Lake (15º48’S, 47º47’W), an urban reservoir of multiple uses, is located at Federal District, Brazil. This study aimed at analyzing the dynamic, structure and sanitary significance of phytoplankton and the physical and chemical variables on a vertical profile during one year at the central area of Paranoá Lake. Sampling was performed monthly during twelve months, October-2009 to September-2010, at the reservoir’s pelagic zone (15º47’31”S; 47º48’01”W), 1500m from dam, approximately. It was used a sampling vertical bottle (Ruttner bottle) to take water samples from six depths (sub-surface, 5m, 10m, 15m, 20m and bottom). Physical, chemical and biologic variables analyzed were water temperature, dissolved oxygen, pH, electric conductivity, transparency, turbidity, total dissolved solids, total phosphorus (PT), soluble reactive phosphorus (PSR), total nitrogen (NT), amoniacal nitrogen (N-NH3), nitrate ion (N-NO3), chlorophyll a and phytoplankton. These variables were driven by mixing pattern, which was determined by climate, which is marked by two distinct periods: one, rainy and warm, other, cool and dry. Therefore, it was possible to identify two distinct phases: first phase, when there was stratification tendency (oct/2009-may/2010), second, mixing phase (jun-set/2010). Despite seasonality, principal component analyzes (PCA) with abiotic variables showed differences between sampling units from surface layers and bottom layers. Altogether, 94 phytoplanktonic taxons were found, distributed on 10 taxonomic classes, with diatom centrales, clorophycean and cyanophycean dominance. Thirteen (13) functional groups were identified from species that contribute with 5% of total biomass in at least one sampling unit. Major groups were C, J, F, X2, K and S1.Although there was homogeneity of groups on vertical profile, during mixing and transition months(jun-set/2010) there was an increasing in diatom biomass (group C) and S1 group relative contribution dropped. On vertical profile, functional groups did not present marked qualitative difference. On the other hand, correspondence canonical analyses (CCA) showed tendency of K and S1 groups to locate at surface layers in warm months and C and X2 groups to locate nearby bottom. PT and PSR concentrations and biomass were low, allowing Paranoá Lake classification as an oligotrophic reservoir. In opposite, NT and functional groups were typical of meso-eutrophic environments. In a sanitary approach, potentially toxic cyanobacteria were identified, as well odor and taste promoting algae (e.g., diatom, criptophycean and cyanophycean), or algae that can cause filter occlusion at water treatment plants (e.g. diatoms).
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 – Mapa das principais unidades hidrográficas que formam a bacia do Lago Paranoá ... 26
Figura 2 – Mapa de localização do ponto de coleta e do ponto da futura captação do Lago Paranoá ... 28
Figura 3 – Precipitação (barra), em mm, e média mensal da temperatura do ar (linha tracejada), em oC, no período de outubro de 2009 a setembro de 2010 na região central do Lago Paranoá, DF ... 33
Figura 4 – Perfis verticais de temperatura da água (o
C) e de oxigênio dissolvido (mg/L) na região central do Lago Paranoá, entre outubro de 2009 e setembro de 2010 ... 36
Figura 5 – Variação sazonal da zona eufótica (Zeu) e zona de mistura (Zmix) na região central do Lago Paranoá no período de outubro/2009 a setembro/2010 ... 37
Figura 6 – Diagramas de profundidade e tempo de (a) temperatura da água (oC), (b) oxigênio dissolvido (mg/L), (c) pH, (d) condutividade elétrica (μS/cm), (e) turbidez (NTU), (f) sólidos dissolvidos totais (mg/L), (g) nitrato (μg/L), (h) nitrogênio amoniacal (μg/L), (i) nitrogênio total(μg/L) e (j) fósforo total (μg/L) na região central do Lago Paranoá durante o período de outubro de 2009 a setembro de 2010 ... 38
Figura 7 – Análise de componentes principais (PCA) aplicada a 11 variáveis limnológicas da porção central do Lago Paranoá (Temperatura – temp; Oxigênio dissolvido – OD; nitrogênio amoniacal – NH3; íon nitrato – NO3; nitrogênio total – NT; Sólidos Dissolvidos Totais – SDT; Turbidez – turb; Condutividade – cond; pH e clorofila a – clo) e nas profundidades e meses de outubro-2009 a setembro-2010 (n=72). Legenda das unidades amostrais: 1ª letra ou número corresponde à profundidade e as duas letras e dois números seguintes correspondem ao mês e ano (e.g., Smr10= Superfície, março-2010) ... 40
Figura 8 – Isolinhas de profundidade e tempo de (a) clorofila a (μg/L), (b) biomassa (mg/L) e (c) densidade do fitoplâncton (ind/mL), (d) riqueza específica (S) na região central do Lago Paranoá durante o período de outubro-2009 a setembro-2010 ... 43
Figura 9 – Isolinhas de profundidade e tempo do Índice de Diversidade de Shannon (H’) e da Equitabilidade (J’) aplicados aos dados de densidade e biomassa fitoplanctônica na região central do Lago Paranoá no período de outubro-2009 a setembro-2010 ... 44
Figura 11 – Variação sazonal e vertical da contribuição relativa (%) das classes do fitoplâncton à biomassa (mg/L) na região central do Lago Paranoá (outubro-09 a setembro-10) ... 47
Figura 12 – Variação sazonal e vertical da contribuição dos grupos funcionais do fitoplâncton (REYNOLDS et al., 2002; PADISÁK; CROSSETTI; NASELLI-FLORES, 2009) na região central do Lago Paranoá (outubro-09 a setembro-10) ... 50
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Características morfométricas do Lago Paranoá ... 25
Tabela 2 – Métodos de análises em laboratório das variáveis físicas e químicas com seus respectivos limites de detecção ... 29
Tabela 3 – Valores de mínimo, máximo, média, mediana, desvio padrão (DP) e coeficiente de variação (CV) das variáveis limnológicas na região central do Lago Paranoá durante o período de outubro de 2009 a setembro de 2010 (n=72) ... 37
Tabela 4 – Média, mínimo, máximo, desvio padrão e coeficiente de variação das variáveis biológicas na região central do Lago Paranoá (clorofila a, densidade e biomassa do fitoplâncton) no período de outubro-2009 a setembro-2010 ... 42
Tabela 5 – Média, mínimo, máximo, desvio padrão e coeficiente de variação da diversidade fitoplanctônica na região central do Lago Paranoá (riqueza, Índice de Shannon – H’ e Equitabilidade – J’) no período de outubro-2009 a setembro-2010 . 42
Tabela 6 – Média, mínimo, máximo, desvio padrão e coeficiente de variação da diversidade fitoplanctônica na região central do Lago Paranoá (riqueza, Índice de Shannon – H’ e Equitabilidade – J’) no período de outubro-2009 a setembro-2010 . 48
Tabela 7 – Síntese de resultados da Análise de Correspondência Canônica (CCA) a partir de seis variáveis abióticas e 13 grupos funcionais do fitoplâncton da região central do Lago Paranoá ... 51
Tabela 8 – Valores de mínimo, máximo, média, mediana, desvio padrão e coeficiente de variação de Cianobactérias na região central do Lago Paranoá durante o período de outubro de 2009 a setembro de 2010 (n=72). O limite da Portaria MS 518/2004 (LP) também é apresentado ... 54
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ... 12
2 REVISÃO DA LITERATURA ... 14
2.1 CARACTERIZAÇÃO DE RESERVATÓRIOS ... 14
2.2 FITOPLÂNCTON EM RESERVATÓRIOS E SEUS ASPECTOS SANITÁRIOS ... 17
2.3 LAGO PARANOÁ: HISTÓRICO DE ESTUDOS E GESTÃO ... 20
3 METODOLOGIA ... 24
3.1 ÁREA DE ESTUDO: LAGO PARANOÁ ... 24
3.2 AMOSTRAGEM E TRATAMENTO DOS DADOS ... 27
3.2.1 Variáveis físicas e químicas ... 29
3.2.2 Variáveis biológicas ... 29
3.3 ANÁLISES ESTATÍSTICAS ... 32
4 RESULTADOS ... 33
4.1 VARIÁVEIS CLIMATOLÓGICAS ... 33
4.2 VARIÁVEIS FÍSICAS E QUÍMICAS ... 34
4.3 VARIÁVEIS BIOLÓGICAS ... 41
4.4 ASPECTOS SANITÁRIOS ... 54
5 DISCUSSÃO ... 55
6 CONCLUSÃO ... 63
7 BIBLIOGRAFIA ... 64
1 INTRODUÇÃO
Reservatórios ou represas são lagos artificiais construídos pelo homem para
atender demandas de uso da água específicas. Assim, diferem dos sistemas
naturais por serem formados a partir do barramento de rios e córregos
(STRAŠKRABA; TUNDISI, 2000). Nesses ambientes, a comunidade algal,
especialmente a representada pelo fitoplâncton, se destaca dentre os componentes
biológicos por ser o principal responsável pela introdução de matéria e energia nos
sistemas tróficos aquáticos e por sua importância sanitária relacionada à presença
de odor ou sabor na água (HUTCHINSON, 1975; MARGALEF, 1983; ESTEVES,
1998; REYNOLDS, 2006).
Parte significativa do abastecimento de água nas cidades brasileiras é
proveniente de represas. No Distrito Federal, as principais fontes de água para
abastecimento da população são os reservatórios de Santa Maria e do Descoberto,
que contribuem com cerca de 80% do suprimento de água.
Entretanto, a quantidade e qualidade nem sempre são adequadas à demanda
e uso. Segundo a Organização das Nações Unidas - ONU, o nível mínimo de
suficiência hídrica capaz de manter o desenvolvimento sócio-econômico e ambiental
sustentado é de 2500m3/hab/ano (BRASIL, 2006) e há risco de escassez futura com disponibilidade menor que 1700m3/hab/ano (MENEZES-JUNIOR; NETTO; SARAIVA, 2001). O Distrito Federal encontra-se entre as unidades da federação
com menor disponibilidade hídrica do país, acima apenas dos estados da Paraíba e
Pernambuco (TUNDISI, ), com disponibilidade da ordem de 1338m3/hab/ano (IBRAM, 2010).
Diante desse quadro, o Lago Paranoá, um reservatório de múltiplos usos
situado na porção central da área urbana de Brasília, tem se configurado como
promissora fonte para o abastecimento público do DF (MENEZES-JUNIOR; NETTO;
SARAIVA, op. cit.). Em 2008 a empresa de consultoria THEMAG realizou uma
avaliação preliminar que atestou a possibilidade de captação da água do Lago
Paranoá para abastecimento humano, com a ressalva de que eram necessárias
análises e ensaios de qualidade da água complementares (THEMAG, 2008).
outorga para captação de 2,8m3/s de água, por meio da Resolução no 158 de 30 de março de 2009 da Agência Nacional de Águas (BRASIL, 2009).
Apesar do número relativamente grande de trabalhos realizados sobre a
comunidade fitoplanctônica do Lago Paranoá entre as décadas de 1970 e 1990
(e.g., CRONBERG, 1976; COELHO, 1983; GIANI, 1984; GIANI;
PINTO-COELHO, 1986; BRANCO; SENNA, 1994; 1996a, 1996b), os últimos trabalhos
sobre o tema para esse reservatório foram as teses de Mendonça-Galvão (2005) e
de Philomeno (2007). Os mesmos analisaram amostras coletadas entre 1997 e 2000
(no caso de Philomeno, há dados também de 2005), nos braços do Torto e do
Riacho Fundo, respectivamente. Assim, a proposta apresentada no atual estudo é
inédita ao permitir a divulgação de dados recentes do fitoplâncton referentes à
região central do Lago Paranoá e por apresentar uma análise vertical da
comunidade fitoplanctônica.
Embora a CAESB faça o monitoramento limnológico sistemático do
reservatório, inclusive do fitoplâncton, não há uma abordagem científica das
relações entre essa comunidade e as variáveis ambientais. Não obstante, com a
iminência do uso do reservatório para abastecimento, os aspectos sanitários
relativos ao fitoplâncton precisam ser discutidos, fornecendo subsídios à tomada de
decisão pelos gerentes do tratamento da água.
Nesse contexto, o presente trabalho tem como objetivo analisar a estrutura,
dinâmica e aspectos sanitários do fitoplâncton em um perfil vertical, ao longo de um
ano, na porção central do Lago Paranoá, DF, e os fatores físicos e químicos que
podem afetar essa comunidade. Parte-se da hipótese de que há diferenças na
composição e abundância da comunidade fitoplanctônica ao longo do perfil vertical e
ao longo do ano no ambiente em questão, em resposta às variações dos fatores
abióticos, principalmente dos processos físicos de mistura e estratificação do
2 REVISÃO DA LITERATURA
2.1 CARACTERIZAÇÃO DE RESERVATÓRIOS
A grande variabilidade de tamanho, forma, localização e características
operacionais relacionadas ao uso múltiplo dos reservatórios torna o seu
gerenciamento e manejo uma tarefa complexa que envolve a atuação de equipes
multidisciplinares (STRAŠKRABA; TUNDISI, 2000).
Embora a designação Reservatório tenha sido dada a estes lagos artificais, o
termo é genérico, tendo sido utilizado também para denominar pequenos estoques
de água encontrados em residências para abastecimento doméstico ou pequenos
corpos d’água manipulados pelo homem para estocar água para fins diversos
(dessedentação de animais, aquicultura, etc.). Visando a criação de uma referência,
o ICOLD – International Commission on Large Dams – demarcou reservatórios como
corpos d’água artificiais que apresentem volume mínimo de 1,0x106 m3 ou cuja barragem tenha altura mínima de 15m (STRAŠKRABA; TUNDISI, 1999).
Ao longo da história da humanidade, a construção de barragens tem se
justificado pela necessidade de armazenamento de água para suprir demandas tais
como geração de energia, abastecimento doméstico e industrial, irrigação,
navegação, aquicultura, recreação, recepção de águas residuárias, controle de
inundações e vazões (THORNTON; STEEL; RAST, 1996; KENNEDY, 1999;
JORGENSEN; VOLLENWEIDER, 2000; TUNDISI; MATSUMURA-TUNDISI, 2008).
Segundo Straškraba e Tundisi ( 2000), houve construção intensiva de barragens em
quase todos os continentes (à exceção da Antártida), mesmo em territórios onde há
relativa abundância hídrica.
A pressão por armazenamento de água, entretanto, tem posto em risco outro
aspecto que é motivo de preocupação durante o gerenciamento de reservatórios: a
qualidade da água.
Para Meybeck, Kimstach e Helmer (1996), o conceito de qualidade da água é
difícil deequacionar, poistem evoluído com o conhecimento das características da
os objetivos para os quais o recurso é utilizado. Straškraba e Tundisi ( 2000)
definem qualidade como um atributo da água que depende do tipo de uso ao qual
será empregada e das caracterísiticas físicas, químicas e biológicas desta água.
Assim sendo, o uso para fornecimento de água potável, por exemplo, sofre maiores
restrições quanto à qualidade do que o seu uso para navegação, ou mesmo para
piscicultura e atividades de aquicultura. Este aspecto muitas vezes não é levado em
conta durante o processo de planejamento de construção de barragens, o que
resulta em conflitos a serem superados durante o gerenciamento, sobretudo quando
há múltiplas demandas de uso.
Para a eficácia do gerenciamento, é necessário entender como funciona esse
sistema hídrico. O reservatório deve ser tratado como um ecossistema dinâmico,
determinado por atributos relacionados à sua localização geográfica - padrões
climatológicos, radiação solar, hidrologia, geomorfologia, etc. -, tipo de construção -
morfometria do reservatório e da bacia hidrográfica, posição na bacia, localização
das saídas de água na barragem, etc.-, e sua(s) finalidade(s) de operação -
variações de volume, tempo de retenção (KENNEDY, 1999; TUNDISI;
MATSUMURA-TUNDISI, 2008). Além disso, como outros ambientes aquáticos, é
formado por uma complexa rede de interações entre seus componentes bióticos e
abióticos (meio físico e químico).
Em muitos aspectos, reservatórios são governados pelos mesmos princípios
de lagos. Entretanto, algumas características peculiares dos ambientes artificiais são
decisivas para o seu funcionamento e determinantes da sua qualidade hídrica:as
represas possuem maiores áreas de bacia hidrográfica, tempos de residência
menores, que variam de acordo com a operação por usos múltiplos e, por estes
motivos, apresentam maior aporte de matéria orgânica e inorgânica (STRAŠKRABA;
TUNDISI, 1999). Sob o ponto de vista qualitativo, isto significa dizer que barragens
artificiais sofrem maiores efeitos desses elementos que lagos naturais.
Além disso, reservatórios apresentam gradientes longitudinais de variáveis
limnológicas determinados pela sua morfometria, localização geográfica e operação
(THORNTON; STEEL; RAST, 1996; STRAŠKRABA; TUNDISI, 2000; WETZEL,
2001, TUNDISI; MATSUMURA-TUNDISI, 2008). Devido a essa heterogeneidade
que é diretamente influenciada pelo rio de origem e tributários à montante do
reservatório; zona de transição, onde se observam características intermediárias de
rio e lago, e a zona lacustre na qual se encontram as maiores profundidades,
menores fluxos, menores concentrações de nutrientes e matéria orgânica, e
geralmente está mais próxima à barragem. Tal classificação foi proposta por Kimmel
e Groeger (1984) e diversos estudos têm demonstrado esta compartimentalização
em represas (e.g., MELCHER; SORACCO; BOYLEN,1997; ARMENGOL et al., 1999;
VELHO et al., 2001; MATSUMURA-TUNDISI; TUNDISI, 2005; SCOTT et al., 2009).
A diferenciação espacial também se estende às porções verticais do
reservatório. A circulação das massas de água e mistura vertical em reservatórios
são induzidos por processos de troca de calor, movimento das massas d’agua
devido às vazões (intrusão de tributários e vazões de saída) e fatores climatológicos
(ventos, precipitação). Assim, a distribuição desigual da temperatura ao longo da
coluna d’água determina a formação de estratos verticais (estratificação térmica).
Uma série de efeitos físicos, químicos e biológicos são produzidos (diferenças de
densidade da água, estratificação química de gases e substâncias químicas
dissolvidas, distribuição de comunidades planctônicas) e têm sido alvo de vários
estudos (e.g., CHALAR; TUNDISI, 1999; TUNDISI et al., 2004; LOPES; BICUDO;
FERRAGUT, 2005; BELL et al., 2006; MARCÉ, et al., 2007; MORENO-OSTOS et al.,
2009).
Nesse sentido, a tipologia do reservatório bem como suas condições de
operação influenciam na dinâmica das variáveis limnológicas e, portanto, são fatores
2.2 FITOPLÂNCTON EM RESERVATÓRIOS E SEUS ASPECTOS SANITÁRIOS
A comunidade fitoplanctônica é formada por espécies de inúmeros grupos
taxonômicos que coexistem em suspensão nas águas de mares, rios, lagos e lagoas
durante parte ou todo seu período vital (REYNOLDS, 2006), apesar de seus
diferentes requerimentos fisiológicos e de suas tolerâncias variáveis aos parâmetros
ambientais (BARBOSA; BICUDO; HUSZAR, 1995). Sabe-se que a estrutura e a
dinâmica do fitoplâncton são moldadas pelos recursos e condições do ambiente, tais
como disponibilidade de luz, nutrientes, mistura da coluna d’água, etc. Para sua
sobrevivência e manutenção nos diferentes sistemas aquáticos, as espécies dessa
comunidade utilizam diferentes estratégias adaptativas morfológicas e fisiológicas
(BECKER; HUSZAR; CROSSETTI, 2009).
Grupos de algas que respondem similarmente a condições ambientais
específicas foram definidos por Reynolds et al. (2002) como grupos funcionais. Tais
autores classificaram as espécies em códigos alfa-numéricos (exemplo: grupo
funcional S1, para cianobactérias filamentosas, grupo funcional M, para
cianobactérias coloniais formadoras de floração) capazes de resumir características
ambientais. Ao todo foram propostos nesse trabalho 31 grupos funcionais. Padisák,
Crossetti e Naselli-Flores (2009) realizaram uma revisão dos mesmos e somaram
nove novos grupos ao primeiro conjunto. Essa abordagem tem sido uma importante
ferramenta para oconhecimento do fitoplâncton de reservatórios (e.g., ALBAY;
AKÇAALAN 2003; MOURA et al., 2007; CAPUTO et al., 2008; CROSSETTI;
BICUDO, 2008; BECKER; HUSZAR; CROSSETTI, 2009; GEMELGO; MUCCI;
NAVAS-PEREIRA, 2009; FONSECA; BICUDO, 2010, BECKER et al., 2010). Nesse
sentido, o entendimento do fitoplâncton é relevante por ser este grupo um bom
caracterizador de condições ambientais e por ser governado pelos fatores abióticos
e bióticos do meio. Além disso, seu curto tempo de geração o transforma em um
ótimo instrumento para avaliação de mudanças antrópicas ou naturais (REYNOLDS
et al., 2002) e, portanto, uma boa ferramenta de gestão de sistemas hídricos.
Sob o aspecto sanitário, o fitoplâncton tem sido reportado por promover sabor
e odor à água de reservatórios para consumo humano (DAVIES; ROXBOROUGH;
al., 2005; DZIALOWSKI et al., 2009) e por causar inconvenientes nos sistemas de
tratamento, como obstrução de filtros, corrosão de estruturas de concreto e
crescimento em sistemas de reservação e distribuição (PALMER, 1962a; 1962b;
BRANCO, 1986; DI BERNARDO, 1993,1995).
Mais recentemente, como efeito de processos de eutrofização artificial que se
desenvolvem em corpos hídricos no mundo todo, as cianobactérias – um grupo
particular dessa comunidade – vêm despertando interesse de diversos segmentos
da sociedade (academia, gestores do tratamento da água, governos, agentes de
saúde pública) por seu potencial tóxico (CARMICHAEL, 1994; CHORUS;
BARTRAM, 1999; BRASIL, 2003).
Cianobactérias são organismos procariontes fotoautotróficos. A maioria vive
em sistemas de água doce, mas podem ser encontrados em águas salgadas,
ambientes terrestres, subaerofíticos e até mesmo em ambientes extremos como
geleiras e fontes termais (MUR; SKULBERG; UTKILEN, 1999).
Muito embora apresentem essa alta plasticidade de hábitat, as cianobactérias
têm encontrado condições ótimas para o seu desenvolvimento em ambientes
aquáticos comprometidos pela eutrofização causada pelo homem, especialmente
lagos e reservatórios. Altas concentrações de nutrientes e altas temperaturas
somadas à baixa transparência da água, diminuição da zona eufótica, aumento no
pH e estratificação térmica favorecem o crescimento excessivo desses organismos,
o qual é designado como floração. No Brasil, as altas temperaturas e o crescente
aumento da eutrofização de corpos hídricos e mananciais de abastecimento têm
propiciado eventos de florações que preocupam os órgãos e instituições brasileiros
de vigilância da qualidade da água.
O incidente de Caruaru-PE, no qual pacientes de uma clínica de hemodiálise
foram a óbito após intoxicação por microcistinas provenientes de uma floração de
cianobactérias no reservatório Tabocas (AZEVEDO et al., 2002), foi um marco no
Brasil e serviu para a implementação, em instrumentos legais, da exigência do
monitoramento destes organismos em corpos hídricos brasileiros, como a Portaria
Com isso, a comunidade fitoplanctônica tem sido objeto de estudo em
importantes reservatórios de abastecimento público brasileiros, principalmente sob o
aspecto sanitário. A maioria desses reservatórios está localizada nas regiões
Sudeste e Sul, como por exemplo Gurapiranga, Billings, Anhuma e Cruzes, no
Estado de São Paulo (BEYRUTH, 2000, MATSUZAKI, 2007; TAKENAKA;
SOTERO-SANTOS; ROCHA, 2006); Juturnaíba, no Rio de Janeiro (HUSZAR et al., 2000);
Faxinal, no Rio Grande do Sul (BECKER et al.; 2008; BECKER; HUSZAR;
CROSSETTI, 2009). Reservatórios das regiões Norte e Nordeste também têm sido
alvo de estudos recentes, entre os quais o de Utinga, no Pará (VIEIRA et al., 2003);
Tapacurá, Mundaú, Algodões e Ingazeiras, em Pernambuco (BOUVY et al., 2003;
MOLICA et al., 2005; DANTAS et al., 2008; HUSZAR et al., 2000); Armando Ribeiro
Gonçalves, no Rio Grande do Norte (RN) (COSTA et al., 2006; CHELLAPA;
CÂMARA; ROCHA, 2009).
Estudos relacionando fitoplâncton de reservatórios de abastecimento com
qualidade da água são inúmeros, como por exemplo Sau, na Espanha (ARMENGOL
et al., 1999; CAPUTO et al., 2008; BECKER et al., 2010); Garcia e Prizzi, na Itália
(NASELLI-FLORES et al., 2007); Saidenbach e Neunzehnhain, na Alemanha
(HORN; HORN, 2008); Clinton Lake e Tomhannock, nos EUA (WANG et al., 2005;
MELCHER; SORACCO; BOYLEN, 1997); Ömerli, na Turquia (ALBAY; AKÇAALAN,
2.3 LAGO PARANOÁ: HISTÓRICO DE ESTUDOS E GESTÃO
O Lago Paranoá é um reservatório urbano que foi formado em 1959
primordialmente com a finalidade de geração de energia, melhoria do microclima da
capital federal, Brasília, e como elemento paisagístico (FRANÇA; GURGEL; BRAGA,
1964 apud ANGELINI; BINI; STARLING, 2008). Além disso, o lago se tornou
também fonte de lazer e recreação (banho, pesca, esportes náuticos) para a
população local e tem cumprido a função de diluidor de águas residuárias da cidade.
Apesar da existência de estudos contrários ao despejo de efluentes no reservatório
(NETTO, 2001), duas estações de tratamento em nível secundário foram instaladas
nas suas porções sul e norte. O trabalho de Mendonça-Galvão (2005) apresenta
uma revisão criteriosa dos estudos limnológicos e intervenções realizados no Lago
Paranoá desde a construção da barragem até o início da década de 2000.
Logo nos primeiros anos de operação foram observados problemas de
deterioração da qualidade das águas do Lago Paranoá devido ao acelerado
processo de eutrofização, fruto principalmente do lançamento de efluentes brutos ou
inadequadamente tratados e ricos em nutrientes. As mudanças na composição das
comunidades planctônicas foram relatadas pelos trabalhos pioneiros de Oliveira e
Krau (1970) e Palmer (1969). Estes autores verificaram a dominância de
cianobactérias nas áreas mais poluídas do reservatório, como Microcystis e
Aphanizomenon flos-aquae.
Os problemas ambientais que se instalaram levaram à criação, em 1969, da
Companhia de Águas e Esgotos de Brasília (CAESB), em cujas atribuições estaria o
controle da poluição hídrica (BURNETT; MATTOS; AZZOLIN, 2001). Na década de
1970, estudos de consultoria nacionais e internacionais foram contratados pela
CAESB e foi criado o Grupo de Estudos de Poluição (GEP) para formulação de
estratégias utilizadas no Programa de Recuperação do Lago Paranoá. Nessa época,
o laboratório de monitoramento limnológico da CAESB foi instituído, com
investimento em recursos tecnológicos e humanos (BURNETT; MATTOS; AZZOLIN,
op. cit.).
Em 1976, um acordo de cooperação foi firmado entre o Programa de
Saúde (OMS), Secretaria Especial de Meio Ambiente (SEMA) e Ministério das
Relações Exteriores, dando continuidade ao programa de recuperação do lago
(ALTAFIN et al., 1995). Nessa fase, diversos estudos foram desenvolvidos no
reservatório (MARAIS, 1975; FERREIRA; OVÍDIO-FILHO, 1975; DIANESE;
PIGATTI; KITAYAMA, 1976; BRANCO, 1976; ENELL, 1977; LINDMARK, 1977;
CRONBERG, 1976, 1977; BJÖRK, 1975, 1979).
Em 1978 ocorreu uma floração de Microcystis aeruginosa no braço Sul da
represa de proporção desastrosa, que provocou mortandade de peixes e
desprendimento de forte mau-cheiro das águas do Lago Paranoá. A partir de então,
a CAESB passou a adotar o algicida sulfato de cobre como medida de contingência
de florações de cianobactérias, principalmente durante as décadas de 1980 e 1990.
Após a década de 1970 a maior parte dos estudos no reservatório foram
desenvolvidos por pesquisadores da Universidade de Brasília e técnicos da CAESB.
Estes estudos abordaram aspectos taxonômicos e ecológicos das comunidades
planctônicas (MOURA; RIBEIRO; COLLARES, 1979; FREITAS, 1983; FERREIRA;
ROCHA, 1988; ELMMOR-LOUREIRO, 1984, 1988; GIANI, 1984; PINTO-COELHO,
1983, 1987; GIANI; PINTO-COELHO, 1986; IBAÑEZ, 1989; BRANCO, 1991;
BRANCO; SENNA, 1994, 1996a, 1996b; MATTOS; ESTUQUI; CAVALCANTI, 1997;
STARLING, 2000; PEREIRA, 2001; MENDONÇA-GALVÃO, 2001, 2005;
ELMOOR-LOUREIRO, 2002; PADOVESI-FONSECA; MENDONÇA-GALVÃO; ROCHA, 2002;
PHILOMENO, 2003, 2007; ELMOOR-LOUREIRO; MENDONÇA-GALVÃO;
PADOVESI-FONSECA, 2004); caracterização limnológica (MATTOS et al., 1986;
ALVES; CAVALCANTI; MATTOS, 1988, TOLEDO; FREITAS; FERREIRA, 1988;
ALTAFIN, 1995); produtividade primária (TOLEDO, 1986; TOLEDO; HAY, 1988;
CAVALCANTI; ALVES; IKAWA, 1992); balanços de carga de fósforo no lago
(CORDEIRO-NETTO; DUTRA-FILHO, 1981; CAVALCANTI; COSTA; ALVES, 1990;
CAVALCANTI et al., 1997); comunidade bentônica (VIEIRA, 1991); ictiofauna e
biomanipulação (GRANDO, 1990; STARLING, 1989, 1993a, 1993b; STARLING;
ROCHA, 1990); bioacumulação de cianotoxinas em peixes (STARLING, 2010).
Em 1987 o governo do Distrito Federal firmou novo acordo de cooperação
do lago, técnicas de manejo e causas da poluição (SOMLYÓDY; MASINI; VAN
STRATEN, 1989; MATTOS et al., 1992).
Permaneceram durante a década de 1990 as intervenções da companhia de
saneamento no lago, como o uso de algicidas para conter as florações de
Microcystis aeruginosa (PADOVESI-FONSECA; PHILOMENO, 2004) e a retirada de
macrófitas que prejudicavam os usos recreacional e de navegação no lago por
tomarem grandes áreas do espelho d’água, principalmente nos braços mais poluídos
– sul e norte (BURNETT; MATTOS; AZZOLIN, 2001).
Os trabalhos de Branco e Senna (1994) e Branco (1991) revelaram condições
de eutrofização em várias porções do Lago Paranoá e a dominância da
cianobactéria filamentosa Cylindrospermosis raciborskii, que até então era
indentificada como Anabaenopsis raciborskii (CRONBERG, 1976).
A melhoria gradativa da qualidade da água do reservatório , contudo mais
lenta do que se esperava, foi observada ao longo da década de 1990 devido a
medidas tomadas pela CAESB e pela Companhia Energética de Brasília (CEB) –
embora não as tenham feito de forma integrada. Em 1993 são inauguradas as novas
instalações das estações de tratamento de esgotos sul e norte da CAESB, cujas
capacidades de tratamento foram ampliadas, bem como foi implementado o
tratamento em nível terciário. Além disso, manipulações no tempo de residência pela
CEB, como a diminuição da cota em 80 cm em 1990, resultaram em mudanças
significativas nas variáveis limnológicas, como aumento da transparência,
diminuição dos níveis de fósforo, da biomassa algal no lago e alterações na
composição fitoplanctônica (ALTAFIN et al., 1995). De acordo com
Mendonça-Galvão (2005), a CEB interrompeu, em 1998, a produção de energia elétrica com o
fechamento das comportas. Isso resultou no aumento do tempo de residência de
321 para 791 dias. As comportas foram reabertas em dezembro de 1998 resultando
em uma queda brusca do tempo de retenção para 192 dias.
Após as manobras operacionais de 1998, foram observadas mudanças
significativas na qualidade da água do reservatório (MATTOS; CAVALCANTI;
STARLING, 1999; STARLING; LAZZARO, 1997). Alterações de características
das concentrações de clorofila a e de fósforo foram reportadas por Starling e
Lazzaro (2001), Mendonça-Galvão (2005), Angelini, Bini e Starling (2008) e
Padovesi-Fonseca, Philomeno e Andreoni-Batista (2009).
O estudo de Fellizato et al. (2000) apontou tendência à mesotrofia do
reservatório e hoje raramente são observados no plâncton indivíduos da
cianobactéria outrora dominante, Cylindrospermopsis raciborskii. Além do mais, a
melhoria expressiva da qualidade da água do ponto de vista bacteriológico permitiu
a retomada do uso recreacional em mais de 90% do reservatório (BURNETT;
MATTOS; AZZOLIN, 2001).
Com isso, a prática de deplecionamento, comum antes do período chuvoso,
passou a ser considerada como uma importante medida de manejo do reservatório
(BURNETT; MATTOS; AZZOLIN op. cit; SOUTO-MAIOR et al., 2001). Desde então,
tal prática tem sido tomada de forma integrada entre CEB, CAESB e outros órgãos
do Distrito Federal, como a Polícia Florestal e Corpo de Bombeiros.
Apesar da reconhecida recuperação do Lago Paranoá, há a preocupação do
retorno das condições estabelecidas durante as décadas de intensa eutrofização
(NETTO, 2001), dada a intensa ocupação da bacia do reservatório, que hoje já
supera a marca de dois milhões de habitantes.
Para garantir a sustentabilidade do sistema e o controle da qualidade
ambiental, ações de gerenciamento integrado têm se expandido pela atuação do
3 METODOLOGIA
3.1 ÁREA DE ESTUDO: LAGO PARANOÁ
O Lago Paranoá (15º48’S, 47º47’W) está situado no Distrito Federal, na
região Centro-Oeste do Brasil, a uma altitude aproximada de 1000m. O clima na
região caracteriza-se como tropical de Savana, de acordo com a classificação de
Köppen, e apresenta duas estações definidas: verão quente e chuvoso e inverno
seco e frio. Apresenta ainda precipitação média interanual entre 1200 e 1700mm; a
temperatura média anual varia entre 18 e 22ºC, sendo que registram-se
temperaturas absolutas de até 2ºC para a mínima e 33ºC para a máxima e os meses
mais frios são junho e julho. Uma característica marcante é que no período de seca
– que compreende maio a setembro – observam-se medidas de umidade relativa do
ar muito baixas, chegando a atingir valores que caracterizam clima desértico (12%),
principalmente no final da estação seca – agosto e setembro (FERRANTE;
RANCAN; NETTO, 2001).
Possui área superficial de 38km2 e um volume de cerca de 498 milhões de metros cúbicos. É um reservatório raso (profundidades máxima e média de 38 e
12,4m aproximadamente) cujo tempo de retenção é de 299 dias (Tabela 1). A bacia
de drenagem do Lago Paranoá (Figura 1) corresponde a 18% do território do Distrito
Federal com1034km2, e possui como principais tributários o Riacho Fundo, Ribeirão do Gama, Ribeirão Bananal, Ribeirão do Torto e Ribeirão Cabeça de Veado, além
de receber os efluentes de estações de tratamento de esgoto e águas de drenagens
Tabela 1– Características morfométricas do Lago Paranoá – Adaptado de Ferrante; Rancan e Netto (2001)
Parâmetro Valor
Área da bacia de drenagem (km2) 1034,07
Área do reservatório – A (km2) 37,5
Volume – V (m3) 498 x 106
Comprimento máximo – Lmax (km) 40,0
Largura máxima – Lamax (km) 5,0
Profundidade máxima – Zmax (m) 38,0
Profundidade média – Z (m) 12,4
Perímetro – L (km) 111,87
Índice de Desenvolvimento da Margem (DL) 5,15
Tempo de retenção teórico – RT (dias) 299
Vazão média afluente dos tributários – Q (m3/s) 11,3
O reservatório apresenta elevada influência urbana e sofre consequências da
pressão pela ocupação de suas margens e das demandas múltiplas de uso. Apesar
da existência de áreas de preservação ambiental que ocupam mais de 67% da
bacia, como o Parque Nacional de Brasília, APA’s do Lago Paranoá, do Gama e
Cabeça de Veado, existem importantes e extensas áreas urbanas que influenciam
Figu Para
ura 1 – Ma anoá. Font
pa das pri e: Ferrante
ncipais un e; Rancan
nidades hid e Netto (2
drográficas 2001)
3.2 AMOSTRAGEM E TRATAMENTO DOS DADOS
As amostras foram coletadas na região pelágica do reservatório (15º47’31”S;
47º48’01”W), a aproximadamente 1500m da barragem (Figura 2). O local de
amostragem não correspondeu exatamente ao ponto onde será instalada a futura
captação de água (15o47’43”S; 47o47’24”W), embora estejam relativamente próximos (cerca de 1200m) e pertençam à porção central do reservatório, de acordo
com a compartimentalização descrita em Altafin et al. (1995). Esse ponto de
amostragem foi adotado em função do monitoramento mensal já existente no
mesmo, realizado pela CAESB.
Os dados climatológicos foram cedidos pela CAESB. A precipitação foi obtida
da Estação da Barragem do Paranoá (15º47’00”S e 47º43’43”W), que é operada
pela CEB. Os dados de temperatura do ar foram obtidos da Estação
Caesb-Hidrologia (15º 46' 32"S; 47º 54' 20"W) que está localizada em uma região central do
plano piloto, próxima do reservatório.
As coletas ocorreram mensalmente ao longo de doze meses, de outubro de
2009 a setembro de 2010. Foi utilizada uma garrafa de amostragem vertical (garrafa
de Ruttner) para a coleta de água em seis profundidades diferentes (sub-superfície,
5m, 10m, 15m, 20m e 1m do fundo). A profundidade máxima aproximada do ponto
Figu Lago
ura 2 – Map o Paranoá
3.2.1 Variáveis físicas e químicas
As amostras de água coletadas com a garrafa de Ruttner foram
acondicionadas em frascos de polietileno de 2L e levadas ao laboratório da CAESB
para análise de turbidez, sólidos dissolvidos totais (SDT), fósforo total (PT) e fósforo
solúvel reativo (PSR), nitrogênio total (NT), nitrogênio amoniacal (N-NH3) e íon nitrato (N-NO3). Os métodos de análise (Tabela 2) estão descritos em APHA (2005). É importante ressaltar que os dados dessas variáveis foram cedidos pela CAESB e,
portanto, são secundários.
Tabela 2 – Métodos de análises em laboratório das variáveis físicas e químicas com seus respectivos limites de detecção
Variável Método Unidade Limite de detecção
Turbidez Nefelométrico NTU -
SDT Potenciométrico mg/L -
N-NH3 Nesslerização direta μg/L 18μg/L
N-NO3 Cromatografia iônica μg/L 1μg/L
N-Total Espectrofotométrico μg/L 10μg/L
P-Total Espectrofotométrico μg/L 2μg/L
PSR Cromatografia iônica μg/L 1μg/L
As variáveis temperatura da água, oxigênio dissolvido (OD), condutividade
elétrica e pH foram medidas diretamente em campo, por meio de uma sonda
multiparamétrica YSI (Yellow Springs) a partir da sub-superfície em intervalos de 1m
até 15m de profundidade, e daí a intervalos de 5m até o fundo. A transparência da
água foi aferida por meio do disco de Secchi. A extensão da zona eufótica foi
definida multiplicando-se a profundidade do disco de Secchi pela constante 2,7
(COLE,1994). A zona de mistura (Zmix) foi determinada a partir dos perfis de temperatura e oxigênio, conforme Reynolds (2006) e Armengol et al. (1999).
3.2.2 Variáveis biológicas
Clorofila a
As amostras para análise de clorofila a corrigida pela feofitina foram
laboratório. Os pigmentos foram obtidos por método espectrofotométrico e o
solvente empregado na extração foi acetona a 90% (APHA, 2005). As
concentrações dos pigmentos foram obtidas a partir da equação de Lorenzen
(1967).
Fitoplâncton
Foram tomadas amostras para análise qualitativa e quantitativa do
fitoplâncton. Para a primeira, a amostragem foi realizada por meio de rede de
plâncton com abertura de malha de 15μm e a preservação das amostras feita de
acordo com Bicudo e Menezes (2006), com formalina (solução aquosa de
formaldeído a 4%).
Para a análise quantitativa, amostras de água bruta (100mL) foram coletadas
e imediatamente preservadas com lugol acético. A contagem dos indivíduos seguiu
o método clássico de Utermöhl (1958), com o auxílio de microscópio invertido marca
Leitz, em cubetas de sedimentação de 5mL ou 10mL, sob aumento de 400x. O
tempo de sedimentação foi utilizado conforme Margalef (1983), ou seja, três horas de sedimentação para cada centímetro da cubeta.
Os organismos (células, cenóbios, colônias e filamentos) foram contados
sistematicamente em, no mínimo, 30 campos aleatórios até atingir 100 organismos
do táxon mais abundante, de modo que o erro da contagem seja inferior a 20%, para
o intervalo de confiança de 95% (LUND; KIPLING; LE CREN, 1958). Além disso, nos
casos em que não foi possível adotar esse procedimento, foram contados quantos
campos fossem necessários para que se estabilizasse o número de espécies, ou
seja, até que não fossem mais adicionadas espécies por campo.
A biomassa foi apresentada na forma de peso fresco, expresso em mg/L, que
foi obtido a partir do biovolume específico. O biovolume de cada espécie foi obtido
da média dos volumes de 20 a 30 organismos, conforme o método de modelos
geométricos de Hillebrand et al. (1999) e de Sun e Liu (2003).
A identificação dos organismos foi realizada ao menor nível taxonômico
possível por meio de literatura especializada (e.g., ANAGNOSTIDIS; KOMÁREK,
1985, 1988; KOMÁREK; ANAGNOSTIDIS, 1989; KOMÁREK; FOTT, 1983; COMAS,
Além disso, o fitoplâncton foi classificado de acordo com os grupos funcionais
de Reynolds et al. (2002) e Padisák, Crossetti e Naselli-Flores (2009), tendo em vista
as espécies que contribuíram com mais de 5% do biovolume total em cada amostra.
A riqueza específica (S) corresponde ao número total de táxons presentes em
cada amostra. A diversidade específica (H’) foi calculada pelo Índice de
Shannon-Wiener (SHANNON; WEAVER, 1963) e expressa em bits/mm3para os dados de biovolume, segundo a Equação1, na qual: pi= Ni/ N, Ni = biovolume da espécie i; e N= biovolume total da amostra.
H’= -
∑
=n
l i
(pi)(logpi) (1)
A equidade (Js) foi obtida da fórmula de Pielou (PIELOU, 1966) e expressa em valores entre 0e 1, indicando mínima e máxima equidade, conforme a Equação
2, na qual: H’= diversidade da amostra e Hmax= diversidade da amostra calculada como Log(S) onde S = número de espécies da amostra.
Js = H’/ Hmax (2)
Sob o aspecto sanitário, os dados de cianobactérias foram confrontados com
os limites estabelecidos pela legislação vigente, ou seja, a Portaria MS no 518/2004 (BRASIL, 2004). Para os demais grupos fitoplanctônicos, foram investigados os
potenciais riscos que possam causar no âmbito do tratamento da água e para a
3.3 ANÁLISES ESTATÍSTICAS
Foi aplicada estatística descritiva aos dados bióticos e abióticos, por meio do
cálculo da média aritmética, como medida de tendência central, e desvio-padrão e
coeficiente de variação, como medidas de dispersão.
O grau de associação entre as variáveis abióticas e bióticas foi avaliado em
teste não-paramétrico por meio do Coeficiente de Correlação de Spearman. Análise
exploratória dos dados foi feita por meio de Análise de Componentes Principais
(PCA), utilizando 10 variáveis abióticas e clorofila a. As unidades amostrais
provenientes de todas as profundidades foram ordenadas em relação às suas
respectivas variáveis abióticas, a partir de matrizes de covariância, com os dados
transformados pela sua amplitude de variação (‘ranging’). Esta transformação evita
distorções em função das diferenças nas escalas dos valores das variáveis.
A análise integrada de variáveis bióticas e abióticas foi realizada por meio de
Análise de Correspondência Canônica (CCA). Foram selecionadas seis variáveis
abióticas a partir da PCA, dentre aquelas com maiores coeficientes de correlação
Pearson em relação aos dois primeiros eixos. Quanto às variáveis bióticas, foram
utilizados os dados de biomassa dos grupos funcionais fitoplanctônicos.
Os cálculos estatísticos foram realizados no Programa PC-ORD 5.0
(McCUNE; MEFFORD, 1997). Os resultados de todas as análises foram
4 RESULTADOS
4.1 VARIÁVEIS CLIMATOLÓGICAS
Os dados de pluviosidade e temperatura do ar (Figura 3) atestam a
característica marcante do clima da região do Paranoá de formação de dois
períodos bem definidos: um chuvoso e quente (outubro/2009 a abril/2010) e outro
seco e frio (maio a setembro/2010). A máxima temperatura ocorreu em setembro de
2010 (32,0ºC) e a mínima, em agosto de 2010 (9,5ºC).
No entanto, para o mês de abril de 2010, a pluviosidade mensal foi alta para
aquele mês (220mm), que é normalmente considerado um mês de transição para
seca, superando a marca de meses chuvosos como janeiro e fevereiro. A
precipitação total do período foi de 1301mm.
Figura 3 – Precipitação (barra), em mm, e média mensal da temperatura do ar (linha tracejada), em oC, no período de outubro de 2009 a setembro de 2010 na região central do Lago Paranoá, DF
17 18 19 20 21 22 23 24
0 50 100 150 200 250 300
O N D J F M A M J J A S
Te
mperatura média mensal
(oC)
Precipitação (mm)
4.2 VARIÁVEIS FÍSICAS E QUÍMICAS
Os perfis de temperatura e oxigênio dissolvido permitiram identificar um curto
período de total mistura vertical no reservatório (junho a setembro/2010), que
corresponde ao período de estiagem (Figura 4). Nos meses do período chuvoso
(outubro/09 a abril/10) e no mês de maio (seca) a coluna apresentou tendências de
estratificação térmica e química.
A Tabela 3 apresenta a estatística descritiva das variáveis limnológicas do
Lago Paranoá no período de estudo.
A Figura 5 apresenta a variação sazonal da profundidade da zona de mistura
(Zmix), da zona eufótica (Zeu).A disponibilidade de luz,dada pela razão Zeu/Zmix, pode ser fator de influência direta na comunidade fitoplanctôncia. Em meses de mistura,
quando Zmix alcançou o fundo do reservatório e Zeu apresentou maiores valores (12m em junho-julho e 9m em agosto/10) a luz alcançou apenas de 30-40% de Zmix. Entre os meses de estratificação, a disponibilidade de luz na zona de mistura atingiu 100%
nos meses de outubro/2009 e janeiro/2010 e nos demais, oscilou entre 40 e 89%.
As demais variáveis químicas seguiram a mesma tendência àestratificação
sazonal, principalmente pH, N-NO3, N-NH3 e NT (Figura 6).
Os maiores valores de oxigênio dissolvido foram encontrados à superfície
(média= 7,41mg/L) e, durante os meses de forte estratificação
(outubro/2009-maio/2010), o fundo do reservatório apresentou características anóxicas. No mês de
setembro de 2010, que apresentou característica transitória do ponto de vista do
regime de mistura, o deplecionamento não chegou ao ponto de concentrações nulas
de oxigênio no fundo; contudo, houve hipoxia (2,00mg/L).
Acompanhando essa tendência, maiores concentrações de nitrato foram
observadas à superfície. Em contrapartida, os maiores valores de nitrogênio
amoniacal foram encontrados no fundo anóxico, sugerindo atividade decompositora.
Os meses de mescla da coluna d’água (junho-agosto/2010) apresentaram valores
Além do N-NH3, as variáveis NT, condutividade, turbidez e SDT também apresentaram maiores valores no fundo do reservatório, principalmente durante os
meses com estratificação.
O pH, significativamente correlacionado ao OD (rs= 0,89; p<0,05) e clorofila a (rs= 0,63; p<0,05) apresentou maiores valores às profundidades superiores. A variável PT apresentou valores considerados extremos e outliers que foram
desconsiderados da amostragem. De qualquer forma, os valores encontrados foram
relativamente baixos (média de 13μg/L), com alguns valores abaixo do limite de
detecção do método de <2 μg/L. Além disso, a variável PSR também apresentou
valores abaixo do limite de detecção do método (<1μg/L) na maior parte do ano.
Valores detectáveis de PSR foram obtidos apenas no mês de outubro de 2009 (<1 -
33μg/L).
A razão NT/PT apresentou todos os valores acima de 16 com média de 228.
Vale ressaltar que esta medida não foi determinada para os meses de abril e maio
de 2010 uma vez que não houve resultados para a variável NT nesse período (falha
Figu (mg/
ura 4 – Pe /L) na regiã
Te
erfis vertic ão central
emperatur
ais de tem do Lago P
ra
-mperatura Paranoá, de
- - Oxigên
da água e outubro d
nio Dissol
(oC) e de de 2009 a
lvido
oxigênio setembro
dissolvido de 2010
Tabela 3 – Valores de mínimo, máximo, média, mediana, desvio padrão (DP) e coeficiente de variação (CV) das variáveis limnológicas da porção central do Lago Paranoá durante o período de outubro de 2009 a setembro de 2010 (n=72)
Variáveis Mín Máx Média Mediana DP (%) CV
Transparência da água (m)* 1,80 4,40 2,89 2,75 0,83 29
Temperatura da água (oC) 20,78 27,76 23,39 22,94 1,94 8
pH 6,64 8,31 7,27 7,16 0,39 5
Condutividade (μS/cm) 90 132 99 97 8 8
Turbidez (NTU) 0,8 13,7 2,7 2,1 2,2 84
Oxigênio Dissolvido (mg/L) 0,20 8,17 4,41 5,89 3,08 70
SDT (mg/L) 55,3 72,7 65,2 65,6 3,8 6
N-NH3 (μg/L) 72 1.845 598 494 359 60
N-NO3 (μg/L) 13 822 344 368 182 53
NT (μg/L)** 771 2.088 1.088 1.057 242 22
PSR (μg/L) <1 33 2 1 4 216
PT(μg/L) <2 62 13 10 11 82
Razão NT/PT** 31 696 228 207 138 60
Clorofila a (μg/L) 0 6,9 3,2 3,2 1,9 58
Densidade (ind/mL) 19 25.548 5.883 2.768 6.553 111
Biomassa (mg/L) 0,003 1,480 0,309 0,253 0,277 89
* n=12**n=60
Figura 5 – Variação sazonal da zona eufótica (Zeu) e zona de mistura (Zmix) na região central do Lago Paranoá no período de outubro/2009 a setembro/2010
0
5
10
15
20
25
30
O N D J F M A M J J A S
Profundidade (m)
750 850 950 1050 1150 1250 1350 1450 1550 1650 1750 1850 1950 2050 Sup 10 5 15 20 25 Fun P rof und id ad e ( m )
O N D J F M A M J J A S
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Sup 10 5 15 20 25 Fun P rof undi d ad e ( m )
O N D J F M A M J J A S 0 70 140 210 280 350 420 490 560 630 700 770 840 Sup 10 5 15 20 25 Fun P ro fun dida de (m ) 0 150 300 450 600 750 900 1050 1200 1350 1500 1650 1800 Sup 10 5 15 20 25 Fun P ro fun dida de (m ) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Sup 10 5 15 20 25 Fun Prof undidade (m ) 6.6 6.8 7.0 7.2 7.4 7.6 7.8 8.0 8.2 8.4 Sup 10 5 15 20 25 Fun P rof und ida de ( m ) 20.5 21.0 21.5 22.0 22.5 23.0 23.5 24.0 24.5 25.0 25.5 26.0 26.5 27.0 27.5 28.0 Sup 10 5 15 20 25 Fun Pr o fundi da de ( m ) 55 57 59 61 63 65 67 69 71 73 Sup 10 5 15 20 25 Fun P ro fun did ade (m ) 88 92 96 100 104 108 112 116 120 124 128 132 Sup 10 5 15 20 25 Fun Pr o fundi dade ( m ) 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 Sup 10 5 15 20 25 Fun P ro fundi dade ( m )
Temperatura (oC) Oxigênio Dissolvido (mg/L)
pH Condutividade (μS/cm)
Turbidez (UNT) SDT (mg/L)
N-NO3 (μg/L) N-NH3 (μg/L)
N-Total (μg/L) P-Total (μg/L)
Figura 6 – Diagramas de profundidade e tempo de (a) temperatura da água (oC), (b) oxigênio dissolvido (mg/L), (c) pH, (d) condutividade elétrica (μS/cm), (e) turbidez (NTU), (f) sólidos dissolvidos totais (mg/L), (g) nitrato (μg/L), (h) nitrogênio amoniacal (μg/L), (i) nitrogênio total(μg/L) e (j) fósforo total (μg/L) na região central do Lago Paranoá durante o período de outubro de 2009 a setembro de 2010
(a) (b) (d) (c) (f) (e) (g) (h)
A análise de componentes principais (PCA) utilizando dez variáveis abióticas
e clorofila a explicaram 57% da variabilidade dos dados nos dois primeiros eixos de
ordenação (eixo 1=44%; eixo 2=13%; Figura7). As variáveis mais importantes para o
eixo de ordenação 1 foram pH (rp= -0,89), OD (rp= -0,95), N-NO3 (rp= -0,56), N-NH3 (rp= 0,59) e clorofila a (rp= -0,70). Em relação ao eixo 2, as variáveis SDT (rp=-0,77) e NT (rp= -0,66) foram as que mais responderam por sua ordenação.
Os resultados da PCA indicam que o eixo 1 tem sua ordenação explicada
pelo gradiente de profundidade. Unidades amostrais correspondentes às camadas
superficiais (superfície, 5m e 10m), em geral, se situaram na porção negativa do eixo
1 associadas a altos valores de OD, pH, clorofila a e NO3, enquanto as unidades amostrais de meses com tendência à estratificação (outubro/2009 a maio/2010) e
mais próximas do fundo (15m, 20m e Fundo) se situaram na porção positiva do eixo
1. Estas últimas estiveram associadas a altas concentrações de N-NH3 e turbidez, a baixas concentrações de OD e a pH mais baixo, sugerindo atividade decompositora.
Algumas unidades amostrais dos meses de mistura da coluna d’água (junho –
setembro-2010), entretanto, foram alocadas na porção negativa do eixo 1 e/ou
agrupadas, sugerindo maior homogeneidade do sistema nesse período. As unidades
amostrais de fundo associadas a altas concentrações de SDT e NT estão
Figura 7 – Análise de componentes principais (PCA) aplicada a 11 variáveis limnológicas da porção central do Lago Paranoá (Temperatura – temp; Oxigênio dissolvido – OD; nitrogênio amoniacal – NH3; íon nitrato – NO3; nitrogênio total – NT; Sólidos Dissolvidos Totais – SDT; Turbidez – turb; Condutividade – cond; pH e clorofila a – clo) e nas profundidades e meses de outubro-2009 a setembro-2010 (n=72). Legenda das unidades amostrais: 1ª letra ou número corresponde à profundidade e as duas letras e dois números seguintes correspondem ao mês e ano (e.g., Smr10= Superfície, março-2010)
Sou9 Sno9 Sde9 Sja10 Sfe10 Smr10 Sab10 Sma10 Sjn10 Sjl10 Sag10 Sse10 5ou9 5no9 5de9 5ja10 5fe10 5mr10 5ab10 1ma10 5jn10 5jl10 5ag10 5se10 10ou9 10no9 10de9 10ja10 10fe10 10mr10 10ab10 10ma10 10jn10 10jl10 10ag10 10se10 15ou9 15no9 15de9 15ja10 15fe10 15mr10 15ab10 15ma10 15jn10 15jl10 15ag10 15se10 20ou9 20no9 20de9 20ja10 20fe10 20mr10 20ab10 20ma10 20jn10 20jl10 20ag10 20se10 Fou09 Fno09 Fde09 Fja10 Ffe10 Fmr10 Fab10 Fma10 Fjn10 Fjl10 Fag10 Fse10 temp pH OD cond turb SDT NO3 NH3 NT clo -1,0 -0,8
-0,5 0,0 0,5 1,0
-0,4 0,0 0,4
Eixo 1 (44%)
4.3 VARIÁVEIS BIOLÓGICAS
Comunidade fitoplanctônica
Ao todo, foram registrados para a porção central do Lago Paranoá 94 táxons,
distribuídos em 10 classes. As classes mais representativas foram Chlorophyceae
(44,7%) e Cyanophyceae (16,0%). A lista completa de táxons com o biovolume
médio encontra-se no Apêndice A.
Densidade, biomassa e diversidade
O Lago Paranoá apresentou média anual de clorofila a de 3,2μg/L (Tabela 4).
Os maiores valores foram encontrados nas camadas superficiais. No entanto,
valores relativamente altos para o ponto amostrado foram encontrados no fundo do
reservatório em dezembro de 2009 (6,9μg/L), quando o mesmo apresentava
tendência à estratificação térmica (Figura8).
As médias anuais de densidade do fitoplâncton e biomassa foram
respectivamente 5.949ind/mL e 0,309mg/L (Tabela4). O maior valor de densidade foi
observado na superfície de outubro-2009 (25.548ind/mL) e o de biomassa,
entretanto, foi registrado em 5m de setembro-2010 (1,48mg/L). A despeito de
relativamente altos valores de densidade e biomassa do fitoplâncton no fundo de
novembro-2009, o fitoplâncton respondeu ao regime de circulação das massas de
água do sistema, apresentando maiores valores de densidade e biomassa nas
camadas superficiais da coluna d’água em meses com estratificação e distribuição
homogênea ao longo do perfil vertical nos meses de mistura. Os gráficos de
isolinhas de profundidade e tempo são apresentados na Figura 8.
Embora os dados demonstrem tendência das variáveis bióticas
acompanharem os padrões apresentados pelas variáveis abióticas, acorrelação de
Spearman (p<0,05) demonstrou correlação positiva da clorofilaa apenas com N-NO3 (rs=0,47).A densidade e a biomassa do fitoplâncton se correlacionaram positivamente com a clorofila a (rs=0,69; rs=0,67) e N-NO3 (rs=0,58; rs=0,68) e negativamente com o N-NH3 (rs=-0,36; rs=-0,37).
A Tabela 5 apresenta os valores médios encontrados para o Lago Paranoá no
de isolinhas de profundidade e tempo dos índices de diversidade são apresentados
na Figura 9.
Tabela 4 – Média, mínimo, máximo, desvio padrão e coeficiente de variação das variáveis biológicas na região central do Lago Paranoá (clorofila a, densidade e biomassa do fitoplâncton) no período de outubro-2009 a setembro-2010
Estatística Clorofila a Densidade Biomassa
(μg/L) (ind/mL) (mg/L)
média 3,2 5.949 0,309
n=72
mín-máx 0,0-6,9 19-25.548 0,003-1,480
DP 1,9 6.531 0,277
CV(%) 58 110 89
Tabela 5 – Média, mínimo, máximo, desvio padrão e coeficiente de variação da diversidade fitoplanctônica na região central do Lago Paranoá (riqueza, Índice de Shannon – H’ e Equitabilidade – J’) no período de outubro-2009 a setembro-2010
Estatística Riqueza (S)
Densidade Biomassa
(bits/ind) H' J' (bits/mmH' 3) J'
média 30 2,09 0,45 3,19 0,67
n=72
mín-máx 5-47 1,17-3,56 0,22-0,97 1,49-4,15 0,38-0,83
DP 10 0,57 0,58 0,58 0,08
4.0 9.0 14.0 19.0 24.0 29.0 34.0 39.0 44.0 Sup 10 5 15 20 25 Fun Pr o fu ndi dade ( m )
O N D J F M A M J J A S
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 Sup 10 5 15 20 25 Fun Pr o fu n d id ad e ( m ) 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Sup 10 5 15 20 25 Fun P ro fund id ad e ( m ) 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 Sup 10 5 15 20 25 Fun P ro fund id ad e ( m )
(a) Clorofila a (μg/L)
(b) Biomassa Total do Fitoplâncton (mg/L)
(c) Densidade do Fitoplâncton x 103 (ind/mL)
(d) Riqueza (S)
1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 2.20 2.40 2.60 2.80 3.00 3.20 3.40 3.60 Sup 10 5 15 20 25 Fun Pr o fundi da de ( m ) 1.40 1.60 1.80 2.00 2.20 2.40 2.60 2.80 3.00 3.20 3.40 3.60 3.80 4.00 4.20 Sup 10 5 15 20 25 Fun Pr o fundi da de ( m ) 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 Sup 10 5 15 20 25 Fun Pr o fundi da de ( m )
O N D J F M A M J J A S
0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 Sup 10 5 15 20 25 Fun Pr o fundi da de ( m )
O N D J F M A M J J A S Índice de Shannon (H’)
(a) H’ (bits/ind) (b) H’(bits/mm3)
Equitabilidade (J’)
(c) J’ (indivíduos) (d) J’ (biomassa)
Figura 9 – Isolinhas de profundidade e tempo do Índice de Diversidade de Shannon (H’) e da Equitabilidade (J’) aplicados aos dados de densidade e biomassa fitoplanctônica na região central do Lago Paranoá no período de outubro-2009 a setembro-2010
A média da riqueza nas unidades amostrais foi de 30 táxons. À exceção dos
meses de mistura (junho-setembro/2010), a riqueza tendeu ao decrescimento da
superfície (média= 35 táxons) para o fundo (média= 20 táxons). Houve correlação
significativa dessa variável com a clorofila a (rs= 0,61); densidade (rs= 0,79) e biomassa total (rs= 0,83); diversidade pela densidade (rs= -0,36) e pela biomassa total (rs= 0,62), N-NO3 (rs= 0,57) e N-NH3 (rs= -0,38).
Em se tratando do Índice de Diversidade de Shannon (H’), baseado na
densidade, o valor médio foi de 2,09 bits/ind. Baseando-se na biomassa, no entanto,
encontrou-se um valor cerca de 1,5 vez maior que o índice baseado na densidade. A
Equitabilidade (J’) média baseada na densidade e na biomassa foi de 0,45 e 0,67,
respectivamente.
De modo geral, a diversidade e a equitabilidade não variaram tanto entre os
meses – ou pelo menos não apresentaram nenhum padrão aparente. Entretanto, é
importante notar que a diversidade apresentou duas tendências completamente
a aumentar para o fundo enquanto a diversidade baseada na biomassa apresentou
tendência contrária. A equitabilidade também apresentou diferenças entre as
profundidades dependendo de qual medida do fitoplâncton esteve baseada (ind/mL
ou mg/L). Em geral, não houve grandes oscilações nesse índice entre as
profundidades quando J ’é baseado na biomassa. Contudo, se baseado na
densidade, houve tendência ao aumento desse índice para o fundo.
Classes taxonômicas do fitoplâncton
Do ponto de vista da densidade, a classe que dominou a comunidade
fitoplanctônica foi Cyanophyceae com mais de 85%do total de indivíduos da grande
maioria das unidades amostrais (Figura 10).
A dominância de Cyanophyceae foi maior no epilímnio, tendendo a menores
densidades próximas do fundo, que teve maior representação de outras classes. De
qualquer modo, a presença desta classe foi expressiva ao longo do ano todo e em
todas as profundidades, mesmo quando a densidade total foi baixa.
Em contrapartida, se tomados os valores de biomassa, três classes ganham
destaque: Bacillariophyceae (36,4%); Chlorophyceae (28,8%) e Cyanophyceae
(20,2%) – Figura 11. Os baixos biovolumes das espécies de Cyanophyceae, a
despeito da grande densidade, não foram capazes de sobrepor a biomassa das
espécies de outras classes, tornando este grupo menos expressivo. As demais
Contribuição relativa (%) Densidade (ind/mL) (a) Superfície (b) 5m (c) 10m (d) 15m (e) 20m (f) Fundo
Figura 10 – Variação sazonal e vertical da contribuição relativa (%) das classes do fitoplâncton à densidade (ind/mL) na região central do Lago Paranoá (outubro-09 a setembro-10) 0% 20% 40% 60% 80% 100% 0 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000 0% 20% 40% 60% 80% 100% 0 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000 0% 20% 40% 60% 80% 100% 0 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000 0% 20% 40% 60% 80% 100% 0 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000 0% 20% 40% 60% 80% 100% 0 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000 0% 20% 40% 60% 80% 100%
O N D J F M A M J J A S
0 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000
