DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE PESCA
ESTUDO DA POLUIÇÃO ORGÂNICA DO
AÇUDE SANTO ANASTÁCIO (CAMPUS DO
PICI ) COM VISTAS AO USO DE SUA ÁGUA
NA AQUICULTURA.
ERWIN MARCÍLIO CASTRO DE FIGUEIREDO
Dissertação apresentada ao Departamento de Engenharia de Pesca do Centro de Ciências Agrárias da Universidade Federal do Ceará como parte das exigências para a obtenção do titulo de Engenheiro de Pesca.
Fortaleza — Ceará Janeiro/2000
Prof'
Moisés Almeida de Oliveira OrientadorCOMISSÃO EXAMINADORA:
Prof' Moises
Almeidade Oliveira
Prof'
AdjuntoProf'
JoséJarbas Studart Gurgel
Prof'
AdjuntoProf'
JoséWilliam
Bezerra da SilvaProf'
AdjuntoVISTO:
Prof'
AdjuntoLUIS
PESSOA ARAGÃO Chefe do Departamento de Engenharia de PescaProf'
Msc. MARIA SELMA RIBEIRO VIANA Coordenadora do Curso de Engenharia de PescaF489e Figueiredo, Erwin Marcílio Castro de.
Estudo da poluição orgânica do açude Santo Anastácio (Campus do Pici ) com vistas ao uso de sua água na aquicultura / Erwin Marcílio Castro de Figueiredo. – 2000.
18 f. : il.
Trabalho de Conclusão de Curso (graduação) – Universidade Federal do Ceará, Centro de Ciências Agrárias, Curso de Engenharia de Pesca, Fortaleza, 2000.
Orientação: Prof. Dr. Moisés Almeida de Oliveira.
1. Àguas - Poluiçao. 2. Aquicultura. 3. Engenharia de Pesca. I. Título.
ESTUDO DA POLUIÇÃO ORGÂNICA DO AÇUDE SANTO
ANASTÁCIO (CAMPUS DO NC!) COM VISTAS AO USO DE
SUA ÁGUA NA AQUICULTURA.
ERWIN MARCÍLIO CASTRO DE FIGUEIREDO
INTRODUÇÃO
Este estudo foi realizado visando fornecer informações de caráter limnológico, com ênfase sobre a influência da poluição orgânica na qualidade da água destinada ao cultivo de organismos aquáticos, como forma de contribuição ao aproveitamento da agua do açude Santo Anastácio, para o abastecimento de tanques e viveiros da Estação de Piscicultura Professor Raimundo Saraiva da Costa (EPPRSC) pertencente ao Departamento de Engenharia de Pesca da UFC.
Desde o inicio de sua operacionalização como unidade prática de ensino e de local para desenvolvimento de pesquisas ligadas a aquicultura, que a EPPRSC utiliza para o seu consumo e abastecimento de tanques e viveiros, água tratada e fornecida pela CAGECE, na criação de peixes e outros organismos aquáticos.
Sendo a referida Estação de Piscicultura implantada a jusante do açude Santo Anastácio, seria mais lógico e racional que fosse utilizada agua desse reservatório, sem quase nenhum custo para a UFC, mesmo se sabendo do seu elevado nível de poluição haja vista se tratar de um reservatório que vem sofrendo uma forte degradação ambiental por parte de efluentes domésticos drenados para dentro de sua bacia hidráulica, devido estar localizado em uma densa area urbana de Fortaleza.
Recentemente, com o problema da falta de agua para abastecimento público, a crise econômica que afeta o pais e, principalmente diante dos escassos recursos financeiros que têm sido alocados para a Universidade Federal do Ceara como custeio, esta instituição vem se submetendo a problemas de inadiplência, inclusive no tocante a débitos com o fornecimento de energia elétrica, telefones e água. Este problema vem preocupando a administração do Centro de Ciências Agrárias (CCA), que tudo vem fazendo para sua minimização. Passando a EPPRSC a utilizar a própria água do Nude Santo Anastácio, sem comprometimento com a sua operacionalidade, seria esta uma forma de redução das despesas com custeio arcadas pela UFC, já que a água da CAGECE é no momento o bem de consumo de maior custo junto ao Departamento de Engenharia de Pesca.
Neste aspecto este trabalho se propõe verificar níveis de concentrações de compostos químicos dissolvidos, tais como, o nitrogênio amoniacal, nitratos, nitritos, Demanda Química de Oxigênio (DQ0) e Demanda Bioquímica de Oxigênio (DB05), bem como os resultados desses constituintes com aqueles já realizadas em anos anteriores, estabelecer correlações entre os parâmetros referidos, tanto em locais diversos de sua bacia hidráulica, como em diferentes épocas do ano e verificar a possibilidade de aproveitamento da água do açude para o uso na aquicultura.
CARACTERÍSTICAS DO RESERVATÓRIO
Morfometricamente, a maior parte da bacia hidráulica do açude Santo Anastácio fica localizado no Campus da Universidade Federal do Ceará, na cidade de Fortaleza, Estado do Ceará, Brasil. Apresenta-se geograficamente situado a 3°04'30" S e 38035100" W, sendo diretamente ligado por um canal à lagoa da Parangaba (GURGEL, 1993).
A capacidade de armazenamento d'água do açude originalmente, era de 500.000m3 mas em face do intenso assoreamento resultante da mistura de sedimentos e resíduos sólidos, bem como pela presença de grandes depósitos de matéria orgânica originados pela alta concentração de macrófitas, o volume encontra-se bastante reduzido, já que a capacidade atual do mesmo encontra-se em torno de 192.000m3 na cota de sangria.
A bacia hidráulica abrange uma área de 12,8 ha e a bacia hidrografica 1,34 km2. A profundidade máxima verificada é de 3,5 metros, com uma media de 1,4 metros. Sua barragem possui 182 metros de comprimento, e com largura de 10 metros, tendo o sangradouro 8 metros de comprimento e que permite uma vazão em pico de cheia de até 0,794 m3/s.
Vale ressaltar que o reservatório recebe influência de águas residuais domésticas e industriais, tanto em sua própria bacia hidrográfica, representada pelos 1,34 km2 como daqueles da Lagoa Parangaba, onde são lançados alguns despejos agricolas resultantes do cultivo de hortaliças que fertilizam a água e aumentam o índice de produtividade do ecossistema. Por outro lado o acúmulo de nitrogênio, fósforo e potássio sobre todo o ecossistema que o homem introduz no ambiente, originam um dos sérios problemas da contaminação: a eutrofização.
MATERIAL E MÉTODOS
As coletas foram realizadas em intervalos mensais entre os meses de janeiro a junho de 1999, em 2 diferentes locais da bacia hidráulica do açude Santo Anastácio, sendo a estação A atrás do Restaurante Universitário, e a estação B, no sangradouro do açude em estudo. (ver no mapa anexo)
As amostras foram coletadas em ¡gum superficiais do açude a uma profundidade de 0,5 metros aproximadamente, sendo colocado, em vidraria apropriada de 300 ml, com tampa esmerilhada e lavada corn água destilada. Com a finalidade de evitar a penetração de luz, o frasco foi revestido com uma fita adesiva de cor marron.
As amostras quanto aos teores de nitrogênio amoniacal, nitratos, nitritos, DB05, e DQO, cujos resultados podem ser observados nas tabelas 1 e 2 para as estações A e B, respectivamente, cuja localização pode ser observada no mapa anexo. Em seguida as amostras foram analisadas, usando-se os seguintes métodos: - NITROGÊNIO AMONIACAL em (NFIll
Determinado pelo método de Nessler, segundo o APHA (1963). NITRATO em (N031
Determinado pelo método de Griss-Slova, segundo o APHA (1963). NITRITO em (N021
Determinado pelo método de Griss-Slova, segundo o APHA (1963). DEMANDA QUÍMICA DE OXIGÊNIO (WO):
Determinado pelo método de Winkler, segundo o APHA (1963). DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXIGÊNIO (D805)j
Utilizado o instrumento eletrônico DISSOLVED OXYGEN METER - YSI MODEL 58, cuja quantidade de oxigênio necessária para a oxidação bioquímica da matéria orgânica remanescente após um intervalo de(5 dias) de incubação, mantida sempre a uma temperatura constante de 20°C. De acordo com o procedimento
6
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Dentro da caracterização limnolágica dos ecossistemas aquáticos, é de vital importância a determinação qualitativa e quantitativa das formas de nitrogênio presentes na água. 0 nitrogênio, sem dúvida, é uni dos elementos mais importantes no metabolismo dos corpos d'água. Os compostos nitrogenados estão presentes em quase todas as células vivas e na matéria orgânica morta também, na qual o nitrogênio adicionado na água é assimilado pelas plantas, o qual com a morte destas é depositado no sedimento como um componente da matéria orgânica.
Na atmosfera o nitrogênio representa 78,04% dos seus gases totais, e apesar de ser um gás inerte e de baixa solubilidade na água, através de processos de fixação de nitrogênio, este é incorporado nos ecossistemas aquáticos por diversas simbioses envolvendo plantas e bactérias. 0 ciclo do nitrogênio é bioquímico, no qual envolve muitas transformações, mas, este ciclo é regulado nos viveiros por atividades biológicas.
Nos ambientes aquáticos, o nitrogênio pode apresentar-se sob diversas formas sejam elas, como nitrato (NO;), nitrito(NO2-), amônia(NH3), ion amônio(NH4+), óxido nitroso(N,0), nitrogênio orgânico dissolvido (peptideos, purinas, aminas, aminoácidos, etc), nitrogênio orgânico particulado (bactérias, fitoplancton, zooplancton e detritos), etc. (ESTEVES, 1988).
Neste trabalho, foram enfocados os principais compostos nitrogenados, entre eles, o nitrogênio amoniacal, o nitrato, o nitrito, além da DB05 e DQO como indicadores de compostos carbonatados e nitrogenados e de matéria orgânica e inorgânica oxidável respectivamente.
Os ions de amônia e seus sais são muito solúveis na água e, embora em pequena proporção, contribuem para a fertilidade da Agua, porém sabe-se que os peixes não toleram grandes concentrações de amônia na água, porque ela reduz a capacidade de sangue de transportar oxigênio, afeta a permeabilidade do peixe e reduz a concentração interna de ions, acarreta em mudanças histológicas, principalmente nos rins e no baço, aumenta o consumo de 02 nos tecidos, prejudica os brânquias, aumentando assim a suscetibilidade do peixe a doenças. Entretanto, o seu efeito tóxico vai depender do pH e da concentração de 02 e CO2 na água. Pesquisas apontam que o efeito torna-se mais tóxico em pH ácido. A principal fonte de amônia provêm da decomposição do nitrogênio orgânico, da redução microbiona de nitrato em condições anaeróbias ou entrada de dejetos e uso de fertilizantes em terras adjacentes.
Nas figuras 1 e 2 pode-se observar as variações das concentrações de nitrogênio amoniacal, nas estação A e B do açude Santo Anastácio. Nestas figuras
verifica-se uma certa regularidade de concentrações na quadra chuvosa, representada pelos meses de janeiro a abril e decréscimo no fries de junho, período em que as chuvas se tornaram mais escassas. Comparando-se os resultados entre as estações verifica-se na Estação B menores concentrações do componente em tela. Sobre este aspecto deve-se destacar que referida estação encontra-se cercada por intensa vegetação de macrófitas emersas, que exerce o chamado efeito filtro em relação as alterações provocadas pelos efluentes na qualidade da água do reservatório, podendo-se deduzir, possivelmente que grande parte da concentração de nitrogênio amoniacal nesta estação de coleta foi produzida pela decomposição destes vegetais.
Sendo a amônia não ionizada (NH3) potencialmente ts5xica para os peixes, a influência do pH e da temperatura na razão NH4 : NH3 e dada por:
[NH4-d = KNH3
KNH3 1 0 -4,74em que: para pH=8
[NH3]
Kw/Ri+J Kw --= 10-14. [H]= 1 0-8 Essa proporção pode ser obtida diretamente em tabela apresentada por Boyd(1990) que nas condições de pH médio = 7,3 e temperatura média da água de 28,5°C, observados no período das coletas, atribui que em média, apénas 1,3% do nitrogênio amoniacal é composto da forma mais toxica (NH3), o que atenua esse problema da qualidade da água.
0 nitrato é a principal forma de nitrogênio na água natural, devido ao fato de ser altamente solúvel e constituir a forma mais estável em águas superficiais. Ele é resultante da oxidação completa de compostos nitrogenados (nitrificação). 0 nitrato chega ao ambiente aquático através da dissolução das rochas, excrementos de animais, dejetos industriais e humanos, fertilizantes e precipitações atmosféricas. Observando-se os gráficos nas figuras 3 e 4, referentes as alterações nos teores de nitrato em 6 meses de coletas nas estações A e B, pode-se observar, decréscimo gradativo de concentrações na estação A e variações corn decréscimo apenas ao final da quadra chuvosa, ou seja no mês de junho. Deve-se ressaltar que em todas as amostras observou-se medidas, que conferem alta produtividade na água, sugerindo ainda forte oxidação de nitritos por bactérias, haja vista ser o açude, caracteerizado pela pequena profundidade.
O nitrito, de todas as formas combinadas do nitrogênio, é o que se apresenta em menor proporção em águas superficiais.
E
urna forma instável na presença de oxigênio, e ocorre como composto intermediário na nitrificação e na desnitrificação. Sendo mais toxico que a amônia e o nitrato, o nitrito é um grande indicador de9
estações, com excesseies dos resultados atribuidos ao mês de janeiro (figuras 9 e 10), e decréscimo de concentração ao final da quadra chuvosa em conformidade com resultados de outros componentes, já abordados anteriormente.
A relação DQ0/DBO em Aguas naturais pode variar entre 7,0 e 2,0, dependendo do teor de óleos e graxas detergentes, resíduos fenólicos, etc (PORTO et. all, 1991). Neste trabalho, esta relação variou de 3, 9 a 6,6 na estação A e de 3,0 a 4,4 na estação B, o que caracteriza essa última, como mais isenta dos poluentes acima citados. Consequentemente a estação A está sendo mais influenciada por despejos orgânicos, embora a estação B se apresenta com maiores níveis tanto de DBO como de DQO.
Os nitratos, bem como o ion amônio, são as formas que mais rapidamente são assimiladas pelas plantas, tanto terrestre como aquáticas; constituem assim, as formas mais importantes de nitrogênio.
As bases nitrogenadas são compostos elementares na formação das proteínas que por sua vez, são componentes básicos da biomassa da biota aquática. Dessa forma, quando há variações na concentração deste elemento tão importante, pode-se perceber a atuação do mesmo como fator limitante na produção primária de ecossistemas aquáticos. 0 pH também exerce grande influência na perda de nitrogênio para o meio. Assim, quando o pH é alto ocorre maior perda de nitrogênio para o meio. Como a amônia é potencialmente teoxica para os peixes, a influência do pH será alta, pois a taxa de NH4 + e NH3 aumenta com o decréscimo do pH (ácido) no meio.
Se a matéria orgânica em decomposição tiver grande quantidade de nitrogênio, os microrganismos proliferaram e muito do nitrogênio, a partir da matéria orgânica, sera liberado para a agua como nitrogênio inorgânico mineralizado.
Quando a matéria orgânica contém baixo teor de nitrogênio, este terá que ser obtido do meio para o crescimento dos microrganismos, já que se encontra na condição de imobilizado. Este último processo favorece a ocorrência de decréscimos na concentração de nitrogênio inorgânico no ambiente e como a decomposição não se procede com a ausência do nitrogênio, também sera lenta a taxa de decomposição, e o excedente de nitrogênio no substrato sera liberado para o ambiente como amônia.
A amônia e o ion amônio são produzidos pelo processo denominado amonificação. Podem ser usados pelas plantas aquáticas ou nitrificado para nitrato, o qual pode ser absorvido pelas plantas aquáticas.
Na ausência de oxigênio molecular qualquer microrganismo pode usar NO3 ou outra forma de nitrogênio oxidada ao invés de 02 como aceptor final de elétrons
na respiração. Este processo heterotrófico é denominado redução do NO3 ou respiração do NO3, quando este é reduzido a NO2 ocorre desnitrificação, quando formas gasosas de nitrogênio são liberadas como metabólitos e podem ser perdidos do sistema. (SIPAOBA, 1995).
A grande importância do nitrogênio para a formação dos organismos é o fato das formas mais bem assimiláveis serem encontradas comumente em quantidades mínimas (100 mg/I em águas superficiais e 1000 mg/I em Aguas subterrâneas), fazem com que o estudo das formas de nitrogênio na água e sua correlação com a biologia se ache num dos primeiros planos dos estudos limnológicos visando o cultivo de organismos aquáticos.
II
CONCLUSÃO E SUGESTÕES:
De acordo com resultados comparativos entre as qualidades de Agua observados nas estações A e B, pode-se afirmar que a grande densidade de biomassa de macrófitas emersas e flutuantes em torno da estação B e também em toda a extensão da barragem do nude Santo Anastácio, favorece ao chamado efeito filtro, que é consequentemente, favorável ao aproveitamento da água do referido açude, como fonte de abastecimento para a estação de Piscicultura Professor Raimundo Saraiva da Costa.
Mesmo havendo favorecimento para a captação de água para fins piscicolas nas imediações da estação B, a manutenção dos macrófitas na bacia hidráulica é extremamente prejudicial, já que favorece a retenção de sólidos em suspensão e consequentemente ao assoreamento do reservatório.
Do nitrogênio amoniacal detectado nas estações A e B, em média, apenas 1,3% deste componente químico foi representado pela forma mais tóxica aos organismos aquáticos, ou seja, pela amônia não ionizada.
Elevadas concentrações de nitratos, como os observados nas estações A e B com médias respectivas de 10,4 mg/1 e 9.7 mg/1, podem ser conferidas a elevada produtividade da água e também um intenso processo de oxidação do nitrogênio orgânico por bactérias.
Conforme resultados da relação DQ0/DB05 , com valores médios de 5,2 e 3,5 mg/1 para estação de coleta A e B respectivamente, pode-se atribuir a esta última estação a qual representa o local com possibilidade de captação de água para a Estação de Piscicultura localizada a jusante do açude, como a água mais isenta dos óleos graxos, detergentes e resíduos fenálicos.
Pelos resultados obtidos, pode-se propor como sistema de abastecimento alternativo no aproveitamento da água do nude Santo Anastácio para uso na EPPRSC, uma unidade de capacitação de água composta de um (1) filtro mecânico, uma (1) caixa de derivação corn tits (3) comportas e três (3) tanques para estabilização da matéria orgânica e aeração (Fig. 11). Cada componente observado na figura anteriormente citada, poderá ter as seguintes descrições:
O filtro mecânico servirá para reter larvas de organismos indesejáveis e sólidos suspensos, e poderá ser calculado através da formula de Darcy, com base nos dados sobre: vazão minima de projeto, necessária ao manejo na Estação de Piscicultura; diâmetro do material filtrante a ser utilizado; e diferença de cotas entre a soleira do sangradouro e o terreno. A caixa de derivação deverá ter três (3) comportas de saída, uma para cada tanque de estabilização, (T1 a T3).
também permitir o decaimento de patógenos por ventura existentes. Em cada tanque a água ficará retida por um mínimo de 72 horas ( 3 dias ) e ao final desse período é bombeada ou transportada por gravidade aos viveiros, conforme cotas de abastecimento dos mesmos. Assim a cada dia o volume d'água armazenada em cada tanque poderá ser utilizada quando for necessário encher os níveis após despesca total. No manejo de renovação de água ou compensação de perdas por evaporação; o tempo de maturação da água poderá ser maior nos referidos tanques.
Sugere-se ainda a realização de cultivos experimentais comparativos, com utilização da água da CAGECE (atual), águas captadas na entrada e na saída do filtro mecânico, e com água depurada nos tanques T1 , T„ e T3 . Pode-se ainda estudar as condições limnológicas na captação de água da forma acima mencionada.
13
BIBLIOGRAFIA CITADA A CONSULTADA
AGUDO, E.G.; 198.7; Guia de coleta e preservação de amostras de Agua/CETESB.; 150p.; Sao Paulo - SP.
APHA, 1963, Métodos Estandar para el Examer de Aguas y Aguas de Desecho, Editorial Interamericano, 605 p. Mexico.
BASTOS, J. A. M. Influência de Nitritos na Mortandade de Peixe Cangati (Trachg corystes. sp.) Fortaleza; DNOCS, 1950 p.8. Fortaleza - CE.
BOYD, C. E., 1982; Water Quality Manageament for Pond Fish Culture. Elsevier Scientific Publishing Company, New York, Developments in Aquaculture and Fisheries Science 9. 317 p., New York, EUA.
BOYD, C. E., 1990; Water Quality in Ponds for Aquaculture. Birmingham Publishing Co.; 482pg; Alabama, USA.
COSTA, A. 1991, Introdução a Ecologia das Aguas Doces, Imprensa Universitária/UFRPE, 297p., Recife - PE.
CSERINE, E. K. , 1990, Manual prático de análises físicos, químicos e biológicos da Agua, MA/DNOCS convênio DNOCS/AGROBER, 109p. Fortaleza - CE
ESTEVES, F. A.; 1988, Fundamentos de Limnologia, Editora Interciências/ FINEP, 575p. Rio de Janeiro, RI.
FERNANDES, E.G.; 1978; Contribuição Limnológica do Açude "Santo Anastácio" (Fortaleza, Ceará, Brasil) no período de setembro a novembro de 1978; Disertação apresentada ao Departamento de Eng. de Pesca, como parte das exigências para obtenção do titulo de Eng. de Pesca; 28p.; Fortaleza - CE.
GURGEL,J.J.S.; 1997, Apostila de Limnologia, UFC/CCA/DEP, 14-2p., Fortaleza - CE.
GURGEL, J.J.S., 1993, Mortandade Maciça de Peixes no Açude Santo Anastácio (Campus do Pici, Fortaleza, Ceará, Brasil) provocada por perturbações atmosféricas, Ciênc. Agron., 24 (1/2): 52-56, Fortaleza-CE.
KLEEREKOPER, H.; 1944, Introdução ao Estudo da Limnologia, Ed. SIA/MA, 129p, Rio de Janeiro, RJ.
MACKERETH, F.J.H.; HERON, J. & TAILING, J.F.; 1978; Water Analysis:
Some revised methods for limnologists. Scient. Public., London; number 36;
121p. London.
OGAWA, M. e KOIKE, J.; 1987, Manual de Pesca, Associação dos Engenheiros de Pesca do Ceará, 779p, Fortaleza, CE.
OLIVEIRA, G.M. 1975, Aspectos Limnológicos do Açude Santo Anastácio, Fortaleza, Ceará, Brasil - Estudos Fisicos-quimicos; Monografia apresentada ao Departamento de Engenharia de Pesca como parte das exigências para obtenção do Titulo de Eng. de Pesca; 21p.; Fortaleza - CE.
PORTO, R.L. et. all. 1991; Hidrologia Ambiental, Associação Brasileira de Recursos Hídricos (ABRH), vol.3, 411pg. São Paulo - SP.
SIPAÚBA - TAVARES, L.H.; 1995; limnologia Aplicada a Aquicultura; Boletim Técnico n° 1; HINER 70p. Jaboticabal - SR
Figura 7 - Variação da Demanda Bioquímica de Oxigênio na estação A do Açude Santo
Anastácio
(Período Janeiro/Junho de 1999)
Concen traç ão (mg /I) 6,4 6,2 5,8 5,6 5,4 5,2 2 3 4 5 6Meses
34,5 34 33,5 33 32,5 32 31,5 31 30,5 Tn. 30 E 29'5 29 0 Nu 28,5 (13 28 s- 27,5 ci) 27 a 26,5 ,9 26 25,5 25 24,5 24 23,5 23 22,5 22 21,5 21 2 3 Meses 4 5 6
Figura 10- Variação da Demanda Química de Oxigênio na estação B do Açude Santo Anastácio (Período Janeiro/Junho de 1999) 35 I 34,5 34 33,5 33 32,5 32 31,5 31 30,5 30 CZ 29,5 rz) E 29 28,5 o 28 im C.) a 27,5
)
.01 27 tj 26,5 a) 26 L./ C 25,5 0 0 25 24,5 24 23,5 23 ,1 22,5 ; 22 21,5 21 20,5 20 19,5 2 3Meses
4 5 6FILTRO
MECÂNICO CAIXA DE DERIVAÇÃO COM COMPORTAS
TI
12
13
0111W111,
SAIDA PARA ABASTECIMENTO
FIGURA 11. SISTEMA DE ABASTECIMENTO ALTERNATIVO PROPOSTO NO APROVEITAMENT( DA AGUA DO AÇUDE SANTO ANASTÁCIO 'CAMPUS - UFC) PARA USO NA AQUICULTURA
