UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJA

RICARDO DELFIM

AVALIAO DA HIPOXIA E DA QUALIDADE DE GUA NO ESTURIO DO RIO ITAJA-A- SC

ITAJA 2009

Ricardo Delfim

AVALIAO DA HIPOXIA E DA QUALIDADE DE GUA NO ESTURIO DO RIO ITAJA-A- SC

Monografia apresentada como requisito parcial para a obteno do ttulo de Bacharel em Oceanografia pela Universidade do Vale de Itaja, Centro de Cincias Tecnolgicas da Terra e do Mar (CTTMar). Orientador: Dr. Jurandir Pereira Filho.

ITAJA 2009ii

DEDICATRIA

Dedico aos meus pais e ao meu irmo, este, todo e qualquer sucesso que por ventura venha a alcanar...

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AGRADECIMENTOS Agradeo primeiramente aos meus pais, pelo altrusmo, carinho e por me incentivarem nas boas iniciativas durante toda vida, proporcionando tudo e mais um pouco. E que, se algum dia me tornar metade do que so, tenho certeza, mesmo assim, que serei o homem mais nobre deste mundo. Ao meu irmo Vino, melhor companheiro, amigo e dolo que pude ter. Que ao fim escolheu trilhar pelo mesmo caminho de entender os fascinantes processos naturais do Mar. Que bom! Porque, espero t-lo por perto sempre, para que possa seguir me espelhando em sua humildade, hombridade, desprendimento e de tantas qualidades mais. Gostaria de agradecer tambm a minha doce Nan, por sempre trazer as mo cheias de carinho e os olhos cheios de perdo. Pelo companheirismo e inmeros bons momentos, que tenho ao seu lado. Ao meu orientador Dr. Jurandir Pereira Filho, pela sua imensa ajuda na minha evoluo, acadmica, laboral e cientifica. Pela sua boa vontade em ajudar, pois sem essa colaborao no seria possvel a realizao deste trabalho. Seria um sacrilgio no mencionar nesta lista de agradecimentos, os grandes amigos que tornaram esta jornada acadmica muito mais interessante, intelectual e divertida. Portanto a vai: Churisbinha, Toninho, Jimmy, Minero, D, Martin, Rbo, Gara, Tomaz, M, Pai, Pecel, Danielzinho, Fofo, Japa, Alien, Dabroca, Tch, Maraj, Simozinho, Tuto, Prof. Thadeu, Prof. Katia, Paty, Maycon, Amandinha, Paula Nolli, Morjana et al., Olivia, Mirella, Ana Paula, Ana Magda, Galeto, Marias fernadas, Aline, Dani, Renata. No poderia esquecer, no entanto, grandes amigos que mesmo no participando da minha vivencia na academia, me proporcionaram momentos muito felizes e ajudaram na minha formao pessoal. Portanto agradeo ao Maia, Lost, Edo ceta, Gabi, Chipa, Debro, D Pachioni,Tio L, Tia Clau, Neto nascimento, Dani, G, Livia, Maroca, Renatinha. A todos mencionados, Muito Obrigado!

Para finalizar: Glria ao Corrente Geostrfica!!!!

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SUMRIO DEDICATRIA ............................................................................................................... iii AGRADECIMENTOS ...................................................................................................... iv SUMRIO......................................................................................................................... v LISTA DE FIGURAS ...................................................................................................... vii LISTA DE TABELAS ....................................................................................................... x RESUMO ......................................................................................................................... xi 1. 2. INTRODUO ......................................................................................................... 1 OBJETIVOS .............................................................................................................. 4 2.1. 2.2. 3. 3.1. 3.2. Objetivo Geral .................................................................................................... 4 Objetivos Especficos ......................................................................................... 4 rea de estudo .................................................................................................... 5 Monitoramento do esturio ................................................................................. 9 Monitoramento Mensal ................................................................................. 9 Campanha Intensiva .................................................................................... 10 Experimentos da Campanha intensiva ............................................... 10 Amostragem e Processamento ........................................................... 11 Nutrientes.......................................................................................... 13 Carbono Orgnico Particulado (COP): .............................................. 13 Demanda Bioqumica de Oxignio (DBO5): ...................................... 14 Clorofila-a (Cla-a): ............................................................................ 14

METODOLOGIA ...................................................................................................... 5

3.2.1. 3.2.2.

3.2.2.1. 3.2.2.2. 3.2.3. 3.2.3.1. 3.2.3.2. 3.2.3.3. 3.2.3.4. 3.2.4. 3.2.5. 3.3. 4. 4.1.

Determinao de Laboratrio ...................................................................... 13

Descarga Fluvial ......................................................................................... 15 Tratamento dos Dados ................................................................................ 15

Balano do oxignio ......................................................................................... 15 Monitoramento Mensal ..................................................................................... 20 Descarga fluvial .......................................................................................... 20 Variveis Fsico-qumicas ........................................................................... 22 Nutrientes inorgnicos dissolvidos .............................................................. 27 Nitrognio Inorgnico Dissolvido (NID) ........................................... 27 Fsforo Inorgnico Dissolvido (PID)................................................. 32 Silcio ............................................................................................... 33 v

RESULTADOS ........................................................................................................ 20 4.1.1. 4.1.2. 4.1.3.

4.1.3.1. 4.1.3.2. 4.1.3.3.

4.1.4. 4.1.5. 4.1.6. 4.1.7. 4.1.8.

Material Particulado em Suspenso (MPS).................................................. 34 Carbono Orgnico Particulado (COP) ......................................................... 36 Demanda Bioqumica de Oxignio (DBO5) ................................................. 36 Clorofila-a (Cla-a) ...................................................................................... 39 Tratamento dos Dados ................................................................................ 41 Anlise de Agrupamento ................................................................... 41 Anlise de Ordenao ........................................................................ 44

4.1.8.1. 4.1.8.2. 4.2. 4.2.1.

Campanha Intensiva ......................................................................................... 47 Monitoramento intensivo do esturio .......................................................... 47 Variveis fsico-qumicas .................................................................. 47 Nutrientes inorgnicos dissolvidos .................................................... 50 4.2.1.1. 4.2.1.2.

4.2.1.2.1. Nitrognio Inorgnico dissolvido (NID).......................................... 50 4.2.2.1.2. Fsforo inorgnico dissolvido (PID) ............................................... 53 4.2.2.1.3. Silcio ............................................................................................. 54 4.2.1.3. 4.2.1.4. 4.3. 5. 5.1. Material particulado em suspenso .................................................... 54 Carbono orgnico particulado (COP)................................................. 55

Balano de Oxignio ........................................................................................ 56 Hipoxia e qualidade de gua ............................................................................. 57 Variao espao-temporal: Tendncias gerais ............................................. 57 Relao entre COP, amnio e hipoxia ......................................................... 59

DISCUSSO ........................................................................................................... 57 5.1.1. 5.1.2. 5.2. 5.3. 5.4.

Hipoxia: Tendncias gerais ............................................................................... 60 Perodos crticos ............................................................................................... 61 Balano de oxignio ......................................................................................... 62

6. 7. 8.

CONCLUSES ....................................................................................................... 67 CONSIDERAES FINAIS ................................................................................... 69 BIBLIOGRAFIA CITADA ...................................................................................... 69

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LISTA DE FIGURAS Figura 1. rea de estudo: destaque para a bacia de drenagem do Rio Itaja e as estaes de coleta. .............................................................................................................. 7 Figura 2. rea da seo transversal de fundo para estao #6_0 (em tom de cinza), determinada em funo da posio mdia da estratificao do esturio durante os experimentos.................................................................................................................... 17 Figura 3. Modelo esquemtico de clula adaptado para a seo da regio crtica. Representa a camada de fundo do esturio no intervalo entre as estaes #6_1, #6_0 e #6. As setas representam os fluxos de entrada e sada de oxignio do compartimento: Asf: rea da seco de fundo (m), Vcor: velocidade da corrente (m.h -), Drf: Descarga resultante de fundo (m.h-), Tae: transporte advectivo de entrada (m.h-), Tas: transporte advectivo de sada (m.h-), Tdf: fluxo difusivo (g.h-), Rdf: taxa de transporte por difuso (g.m-.h-), Ais: rea de interface gua de superfcie/gua de fundo, Dbent: demanda bentnica (g.h -), Rb: taxa de respirao bentnica (g.m-.h-), Aif: rea da interface sedimento gua (m), Dpel: demanda pelgica (g.h-), Rp: taxa de respirao pelgica (g.m-.h-), Vtc: Volume total da clula (m). .......................................................................................................... 20 Figura 4. Srie temporal de descarga para o Rio Itaja, com destaque para a srie correspondente ao perodo de estudo (em tom mais claro) e a mdia histrica (tracejado vermelho) proposta por SCHETTINI (2002). ................................................................... 21 Figura 5. Variao temporal da descarga fluvial para o perodo estudado. Destaque para o para o perodo de menor descarga fluvial. .............................................................. 21 Figura 6. Variao da temperatura no esturio do rio Itaja para o perodo de estudo: (a) Variao temporal das mdias de temperatura de todo esturio. (b) Variao espacial das mdias e erro padro de temperatura ao longo do esturio. ......................................... 23 Figura 7. Variao da salinidade no esturio, relacionada com a descarga fluvial: (a) Variao da descarga do esturio ao longo do perodo de pesquisa, com destaque para os dias em que foram realizadas as campanhas. (b) Variao temporal das mdias de salinidade de todo esturio. (c) Variao espacial das mdias e erro padro de salinidade ao longo do esturio. ............................................................................................................. 24 Figura 8. Variao do OD no esturio, relacionada com a descarga fluvial: (a) Variao da descarga do esturio ao longo do perodo de pesquisa, com destaque para os dias em que foram realizadas as campanhas. (b) Variao temporal das mdias de OD de todo esturio. (c) Variao espacial das mdias e erro padro de OD ao longo do esturio. ........................................................................................................................................ 26 Figura 9. Variao pontual de OD ao longo do tempo: (a) variao para estao #6; (b) variao para estao #6A. ......................................................................................... 27 Figura 10. Variao do NH4+ no esturio, relacionada com a descarga fluvial: (a) Variao da descarga do esturio ao longo do perodo de pesquisa, com destaque para os dias em que foram realizadas as campanhas. (b) Variao temporal das mdias de NH 4+ de todo esturio. (c) Variao espacial das mdias e erro padro de NH 4+ ao longo do esturio. ........................................................................................................................................ 29 Figura 11. Variao do NO2- no esturio, relacionada com a descarga fluvial: (a) Variao da descarga do esturio ao longo do perodo de pesquisa, com destaque para os dias em que foram realizadas as campanhas. (b) Variao temporal das mdias de NO 2- de

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todo esturio. (c) Variao espacial das mdias e erro padro de NO2- ao longo do esturio. ........................................................................................................................................ 30 Figura 12. Variao do NO3- no esturio, relacionada com a descarga fluvial: (a) Variao da descarga do esturio ao longo do perodo de pesquisa, com destaque para os dias em que foram realizadas as campanhas. (b) Variao temporal das mdias de NO 3- de todo esturio. (c) Variao espacial das mdias e erro padro de NO3- ao longo do esturio. ........................................................................................................................................ 31 Figura 13. Distribuio das percentagens de amnio (NH4+), nitrito (NO2-) e nitrato (NO3 ) sobre o montante de nitrognio inorgnico dissolvido (NID) nas estaes de amostragem...................................................................................................................... 32 Figura 14. Variao da temperatura no esturio do rio Itaja para o perodo de estudo: (a) Variao temporal das mdias de fsforo inorgnico dissolvido (PID) de todo esturio. (b) Variao espacial das mdias e erro padro de PID ao longo do esturio..................... 33 Figura 15. Variao do Si no esturio, relacionada com a descarga fluvial: (a) Variao da descarga do esturio ao longo do perodo de pesquisa, com destaque para os dias em que foram realizadas as campanhas. (b) Variao temporal das mdias de Si de todo esturio. (c) Variao espacial das mdias e erro padro de Si ao longo do esturio. . 34 Figura 16. Variao do MPS no esturio, relacionada com a descarga fluvial: (a) Variao da descarga do esturio ao longo do perodo de pesquisa, com destaque para os dias em que foram realizadas as campanhas. (b) Variao temporal das mdias de MPS de todo esturio. (c) Variao espacial das mdias e erro padro de MPS ao longo do esturio. ........................................................................................................................................ 35 Figura 17. Variao do COP no esturio, relacionada com a descarga fluvial: (a) Variao da descarga do esturio ao longo do perodo de pesquisa, com destaque para os dias em que foram realizadas as campanhas. (b) Variao temporal das mdias de COP de todo esturio. (c) Variao espacial das mdias e erro padro de COP ao longo do esturio. ........................................................................................................................................ 37 Figura 18. Variao do DBO no esturio, relacionada com a descarga fluvial: (a) Variao da descarga do esturio ao longo do perodo de pesquisa, com destaque para os dias em que foram realizadas as campanhas. (b) Variao temporal das mdias de DBO de todo esturio. (c) Variao espacial das mdias e erro padro de DBO ao longo do esturio. ........................................................................................................................................ 38 Figura 19. Variao da Cla-a no esturio, relacionada com a descarga fluvial: (a) Variao da descarga do esturio ao longo do perodo de pesquisa, com destaque para os dias em que foram realizadas as campanhas. (b) Variao temporal das mdias de Cla-a de todo esturio. (c) Variao espacial das mdias e erro padro de Cla-a ao longo do esturio. ........................................................................................................................................ 40 Figura 20. Anlise de agrupamento utilizando o mtodo do Coeficiente de Pearson, para as campanhas/estaes. Agrupadas em funo da similaridade de suas variveis. Destaque para a formao de trs grandes grupos (A, B e C). ........................................... 43 Figura 21. Plano formado pelos eixos 1 e 2 da ACP efetuada sobre as variveis medidas. Variveis representadas em forma de vetores e em forma de pontos os casos. As elipses ilustram as associaes encontradas na anlise de agrupamento ............................ 46 Figura 22. Variao espacial das mdias de temperatura ao longo do esturio nos estratos de superfcie e fundo. .......................................................................................... 48

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Figura 23. Variao da salinidade ao longo do esturio: (a) distribuio da salinidade sob condio de mar de preamar. (b) distribuio da salinidade sob condio de mar de baixamar. ......................................................................................................................... 48 Figura 24. Variao espacial das mdias de oxignio dissolvido (OD) ao longo do esturio nos estratos de superfcie e fundo. ....................................................................... 49 Figura 25. Variao da concentrao de OD a um metro da interface sedimento gua para estao #6_0, do dia 19/05/2009 (12h45min) ao dia 21/05/2009 (12h45min). Destaque para a concentrao crtica proposta por Diaz (2001)........................................................ 50 Figura 26. Distribuio das percentagens de amnio (NH4+), nitrito (NO2-) e nitrato (NO3-) sobre o montante de nitrognio inorgnico dissolvido (NID) nas estaes de amostragem, durante o monitoramento intensivo. ............................................................. 51 Figura 27. Distribuio longitudinal das mdias das concentraes de nitrato (NO 3-), nitrito (NO2-) e amnio (NH4+), nas estaes de amostragem, durante o monitoramento intensivo. ......................................................................................................................... 52 Figura 28. Distribuio longitudinal das mdias das concentraes de fosfato (PO 43-) nas estaes de amostragem, durante o monitoramento intensivo. .................................... 53 Figura 29. Distribuio longitudinal das mdias das concentraes de Silcio nas estaes de amostragem, durante o monitoramento intensivo. .......................................... 54 Figura 30. Distribuio longitudinal das mdias das concentraes de MPS nas estaes de amostragem, durante o monitoramento intensivo. .......................................... 55 Figura 31. Balano de oxignio no perodo de campanha intensiva para a estao crtica (#6_0). Valores expressos em 104 g/h. As setas indicam os fluxos: (Tae) entrada por adveco, (Tdf) Processo de difuso, (Dbent) consumo bentnico, (Dpel) consumo pelgico e (Tas) sada por adveco. Os valores nas caixas entre colchetes indicam as concentraes de oxignio encontrado nas estaes durante os experimentos. ......................................... 57 Figura 32. Balano de oxignio no perodo de campanha intensiva para a estao crtica (#6_0). Considerando o valor de consumo pelgico pela mancha de mxima turbidez. Valores expressos em 104 g/h. As setas indicam os fluxos: (Tae) entrada por adveco, (Tdf) Processo de difuso, (Dbent) consumo bentnico, (Dpel) consumo pelgico e (Tas) sada por adveco. Os valores nas caixas entre colchetes indicam as concentraes de oxignio encontrado nas estaes durante os experimentos. ......................................... 66

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LISTA DE TABELAS

Tabela 1. Descrio das estaes de coleta, posies geogrficas e principais caractersticas..................................................................................................................... 8 Tabela 2. Campanhas mensais: nomenclaturas e datas correspondentes. ................... 9 Tabela 3. Sumrio das variveis envolvidas no calculo do balano de oxignio da estao #6_0 e suas abreviaes. ...................................................................................... 16 Tabela 4. Valores de descarga confrontados com os dados de monitoramento mensal ........................................................................................................................................ 42 Tabela 5. Valores histricos de descarga fluvial (m.s-) propostos por SCHETTINI (2002), medidos durante a ltima dcada e durante o perodo de estudo. .......................... 62

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RESUMO

Rio Itaja-A, drena uma rea de aproximadamente 15500 km. A poro final do esturio caracterizada pelo adensamento de indstrias de beneficiamento de pescado e pelos portos de Itaja e Navegantes, responsveis pela maior via de comercio martimo do estado. Para essa poro do esturio, estudos anteriores mostraram que durante perodos de baixa descarga fluvial as concentraes de oxignio chegavam a nveis crticos. O presente estudo teve por finalidade identificar e avaliar o desenvolvimento, extenso e intensidade da hipoxia no esturio do rio Itaja-A no espao e no tempo, assim como as implicaes que este processo traz qualidade de gua. Foram realizadas 14 campanhas de monitoramento mensal, de maro de 2008 a junho de 2009, quando detectado o primeiro sinal de hipoxia deu-se inicio a uma srie de experimentos intensivos que subsidiaram o desenvolvimento de um balano conceitual de oxignio para a camada de fundo do esturio. Como critrio, valores inferiores a 2mg.l -, foram utilizados como descritores de um quadro hipxico. A mdia da descarga fluvial para o perodo do estudo se manteve em 282 288 m.h-, e o esturio se apresentou estratificado durante grande parte do tempo. As menores concentraes de oxignio dissolvido (OD), atingiram nveis de at 1,9 mg.l - e foram registradas de abril a junho de 2009, perodo onde as descargas fluviais atingiram os menores valores (at 53 m.s-). A qualidade de gua do esturio tambm mostrou decair nesses perodos de baixa descarga, em funo do acumulo de nutrientes inorgnicos dissolvidos que estes eventos proporcionam. A mdia de nitrognio inorgnico dissolvido (NID) para todo o estudo foi de 669 M, sendo que o NH4+ correspondeu a 60% desta concentrao. O valor mdio de fsforo inorgnico dissolvido (PID) foi de 1,10,9 M e de carbono orgnico particulado (COP) foi de 1,5508 mg.l -. Os experimentos de campanha intensiva, mostraram que a demanda de OD no sedimento (mensurado por cmara bentnica bell jar), foi a mais significante para o sistema (-7,2x10-2 gO2.m-.h-). Enquanto a demanda de OD pelgica dentro da clula onde foi aplicado o balano, por nitrificao e consumo pelo MPS provavelmente explicam uma taxa de 5,4x104 g.h-. Esses resultados confirmaram a expectativa de se explicar o desenvolvimento do processo de hipoxia no esturio do Rio Itaja-A, desencadeada pela m qualidade de gua em associao com processos fsicoqumicos.

Palavras chave: Oxignio dissolvido; Descarga Fluvial; Eutrofizao

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1. INTRODUO O ecossistema estuarino corresponde a um sistema transicional entre o oceano e o continente que possui caractersticas prprias e comuns quanto complexidade e vulnerabilidade influncia antrpica (MIRANDA et al., 2002; PEREIRA FILHO et al., 2003). So corpos dgua costeiros, restritos com livre acesso para o mar e onde ocorre diluio mensurvel da gua marinha pela gua doce proveniente da drenagem continental (PRITCHARD, 1967). Estes sistemas so os principais fornecedores de nutrientes para regio costeira, pois recebem e concentram o material originado de sua bacia de drenagem, que ocasionalmente recebem aportes significativos por ao antrpica (PEREIRA FILHO et al., 2001), e freqentemente se tornam excessivos, levando o meio a se tornar eutrofizado. Cerca de 60% das grandes cidades do mundo se desenvolveram em torno de esturios (MIRANDA et al., 2002), em funo disto se tornaram ambientes profundamente afetados pela ao antrpica. Ainda assim, o sistema estuarino tido como um dos ambientes mais resilientes da Terra (ELLIOT & MCLUSKY, 2002). O aumento da densidade demogrfica na regio costeira vem modificando os ciclos biogeoqumicos, sendo a eutrofizao um dos problemas mais comumente relatados em vrios esturios ao longo do mundo (BIANCHI, 2007). Apesar dos crescentes estudos realizados em esturios ao longo do mundo, ainda h escassez de informaes dos processos fsicos, qumicos, biolgicos e hidrolgicos que controlam a sustentabilidade destes ambientes (KITHEKA et al., 2004; WOLANSKI & SPAGNOL, 2003). A maioria dos ambientes costeiros em todo o mundo vem sendo alvo de diversos estudos sobre a relao eutrofizao e o desenvolvimento da hipoxia como: a rea adjacente foz do rio Mississipi no norte do golfo do Mxico, no esturio do Charlot Harbor na Florida USA, o esturio do rio Tone no Japo e no mar Bltico (DIAZ, 2001; ROWE, 2001; TURNER et al., 2006; ISHIKAWA et al., 2004; WASMUND et al., 2001). Corpos dgua estuarinos constantemente registram alteraes em suas caractersticas qumicas e na qualidade da gua em funo da reteno de material alctone, carreado ao ambiente via efluentes, agravando ainda mais o 1

processo natural de eutrofizao do sistema (SCHERER, 1997). Dentre as formas de aportes destes materiais, os efluentes domsticos e industriais contribuem com a entrada de vrios tipos de compostos, sendo que os mais impactantes ao meio so os nutrientes dissolvidos, material slido em suspenso e a matria orgnica (RIBEIRO, 1996). Uma significante via carreadora de contaminantes a corpos dgua, geralmente desconsiderada o run off, ou seja, efluente pluvial. O run off urbano foi identificado como um dos principais agentes de degradao da qualidade de corpos dgua receptores (U.S. EPA, 1998). Nos ltimos anos devido rpida urbanizao, muitos corpos dgua prximos a cidades se tornaram eutrficos, com biomassa de algas em excesso ou chegam depleo total do oxignio (BALLO et al., 2009). Dentro do sistema estuarino, o fluxo de matria orgnica influenciado por diversos fatores como os processos de mistura por entrada e sada da mar, uso e ocupao do solo na rea da bacia de drenagem, concentraes populacionais e industriais, descarga fluvial, entre outros; o que os faz assumir uma dinmica extremamente complexa. Cada esturio caracterizado pelo gradiente de cada um desses fatores e o processo de eutrofizao determinado por diversos fatores biolgicos (taxa de crescimento e pastagem de fito e zooplncton), qumicos (concentrao de nutrientes) e fsicos (processos de mistura e adveco) (OHIGGINS & WILSON, 2005). Oxignio necessrio para sustentar a vida dentro de qualquer sistema. Em ambientes aquticos, o oxignio dissolvido (OD) oriundo da atmosfera, via difuso, ou resultado da fotossntese fitoplnctonica. Segundo DIAZ (2001) uma vez o oxignio dissolvido na camada superficial as condies normais de mistura e adveco tendem a distribu-lo at as pores de fundo. Quando o suprimento de OD para as pores de fundo cortado ou a taxa de consumo excede a de entrada as concentraes de OD declinam, atingindo nveis incapazes de sustentar a maioria da vida animal. Esta condio denominada hipoxia e caracterizada por concentraes geralmente abaixo de 2 mg. l -1, e quando as concentraes de oxignio chegam ao declnio total, denomina-se Anoxia (DIAZ, 2001). Em funo dos sistemas estuarinos se situarem em regies geralmente 2

densamente povoadas, comum receberem elevada carga orgnica (BIANCHI, 2007), que associada ao elevado grau de estratificao vertical da coluna dgua, formam o cenrio tpico para o desenvolvimento da hipoxia e anoxia. Os Principais fatores que levam a hipoxia so: estratificao da coluna dgua que isola as camadas de fundo da camada superficial rica em oxignio e a decomposio de matria orgnica associada ao fundo do corpo dgua. A

combinao dos dois eventos pode levar ao desenvolvimento de um quadro persistente de hipoxia. Na maioria dos esturios, o fluxo de gua doce e a estratificao salina gerada pela diluio da gua do mar so apontados como fundamentais para a dinmica estuarina e, em conseqncia, para os processos de transporte e mistura em seu interior (DIAS, 2007). Em grande parte dos sistemas estuarinos a descarga fluvial pode ser um importante fator condicionante das caractersticas naturais do sistema (MIRANDA et al., 2002), estando relacionada com as condies meteorolgicas locais, que por sua vez apresentam uma grande variabilidade anual e interanual. A poro final do esturio do Rio Itaja-A, recebe uma parcela significativa de toda carga de matria orgnica oriunda da bacia hidrogrfica, com destaque para a poro final do sistema (at aproximadamente 25 km montante), onde observado um adensamento de indstrias de beneficiamento de pescado e tambm onde esto localizados os municpios de Itaja e Navegantes, municpios estes que no contam com um sistema de coleta e tratamento de esgoto. A mdia da descarga de longo perodo do Rio Itaja de aproximadamente 228m3. s-1, com a mnima em 17 m3.s-1, e a mxima 5390 m3.s-1 (SCHETTINI, 2002). Estudos com o intuito de se avaliar sistematicamente a relao da dinmica associada hipoxia no esturio, bem como sua extenso e intensidade no esturio do rio Itaja-A ainda no foram realizados. Entretanto, alguns indcios de hipoxia em perodos de baixa descarga fluvial foram observados durante o monitoramento realizado por Pereira Filho (2006). A hiptese sustentada pelo estudo que durante longos perodos de baixa descarga fluvial, um sistema hipxico progressivamente desenvolvido na poro final do esturio, devido a altas cargas de material orgnico concentradas no esturio nesses perodos. 3

Juntamente a isso, o sedimento reduzido ressuspendido pela contnua dragagem do canal de acesso ao porto de Itaja, pode intensificar o dficit de oxignio na camada de fundo do esturio. Esse material carreado para montante em situaes de baixa descarga fluvial e durante o trajeto, a forte estratificao e o isolamento da camada de fundo foram uma baixa nos teores de oxignio, e o aumento do tempo de trnsito dessa gua de fundo, devido baixa descarga fluvial, pode resultar na hipoxia. Estas alteraes dos fluxos biogeoqumicos acarretam diversas conseqncias ecolgicas como: alteraes da composio de espcies (BEUKEMA, 1991), aumento de blooms fitoplanctnicos e diminuio dos nveis de oxignio (PARKER & OREILLY, 1991; PENNOCK et al. 1994). Assim, esse estudo tem por objetivo identificar a ocorrncia da hipoxia, avaliar seu desenvolvimento, extenso e grau assim como sua implicao na distribuio dos nutrientes inorgnicos dissolvidos no esturio do rio Itaja-A.

2. OBJETIVOS 2.1. Objetivo Geral

Identificar e avaliar o desenvolvimento, extenso e intensidade da hipoxia no esturio do rio Itaja-A.

2.2.

Objetivos Especficos Avaliar o grau de hipoxia no esturio, no tempo e no espao;

Determinar perodos crticos de ocorrncia de hipoxia no esturio do rio Itaja-A. Determinar um balano conceitual do fluxo de oxignio no esturio. Avaliar os efeitos da hipoxia sobre a dinmica de nutrientes dissolvidos no esturio;

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3. METODOLOGIA 3.1. rea de estudo

O rio Itaja-Au, situado na poro centro-norte do estado, o maior rio da vertente Atlntica de Santa Catarina, desaguando no Oceano Atlntico em 26 54,7 Sul e 048 38,1 Oeste, cerca de 80 km ao norte de Florianpolis (SCHETTINI, 2005). Sua bacia de drenagem cobre uma rea de 15.500Km, onde esto situados alguns dos principais municpios do estado como, Blumenau, Brusque e Itaja. A regio da desembocadura do Rio Itaja (figura 1), marcada por adensamentos urbanos e industriais (com destaque para a indstria pesqueira). A rizicultura irrigada a principal tcnica agricultura da regio. Esta regio do esturio tambm caracterizada pela intensa atividade porturia, representando a maior via de comrcio martimo do estado (SCHETTINI, 2002). Alm disso, marcada pelo crescimento rpido e sem planejamento, acompanhado pela falta de coleta e tratamento de esgoto domstico dos municpios da bacia de drenagem (PEREIRA FILHO et al., 2003). Dentro deste contexto ainda importante frisar que desde o final da dcada de 90, a tcnica por injeo de gua vem sendo utilizada na dragagem de manuteno do Porto de Itaja, no somente no canal de acesso como tambm na bacia de evoluo e junto ao paramento do cais (SOARES LIPS, 2006). Trata-se de um processo que tem como princpio a fluidificao dos sedimentos finos que constituem o fundo tornando-os passveis de transporte, de maneira que o fluxo fluvial os transporte para fora do canal (SCHETTINI, 2002). A regio estuarina, definida como o limite de influncia da mar, alcana at cerca de 70 km montante da desembocadura. O esturio pode ser subdivido em alto esturio (regio do esturio que sofre influncia da mar, porm no da salinidade), mdio esturio (regio de mistura, sob influncia da gua costeira e marinha) e baixo esturio (poro final do esturio que est sob forte influncia da gua costeira). SCHETTINI (2002) props que a regio do alto esturio detm seus limites entre os municpios de Blumenau e Ilhota, a regio de mdio esturio

5

entre Ilhota e Itaja, prxima a confluncia do Rio Itaja - Mirim e a regio terminal, correspondente aos 10 km finais como a regio do baixo esturio O esturio classificado como estratificado, do tipo cunha salina (SCHETTINI, 1996) e a altura mdia da mar astronmica regional, classificada como predominantemente semidiurna, de 0,8 m, variando de 0,4 m na quadratura e 1,2 m na sizgia (SCHETTINI, et. al., 1998). Ao longo do ano a descarga se mantm abaixo da mdia, mas pode sofrer elevaes repentinas de descarga fluvial. Os registros de mxima descarga ocorrem geralmente nos meses de fevereiro e outubro, quando a mdia mensal atinge 285 e 309 m3. s-1 respectivamente, j os eventos de descarga mnima esto relacionados com os meses de abril e dezembro, onde as mdias mensais so de 164110 m3.s-1 e 185124 m3.s-1 respectivamente (ambos sob forte variabilidade interanual) (SCHETTINI, 2002). O sistema estuarino do Rio Itaja-A em regimes de descarga que giram em torno de 300 m3. s-1, permite uma intruso salina de aproximadamente 18 km a montante. Em contraposio, descargas superiores a 1000 m3.s-1 tem a capacidade de exterminar a intruso de gua marinha, expulsando a cunha salina do esturio (DBEREINER, 1986 apud SCHETTINI, 2002). Dessa forma, possvel inferir que os meses mais crticos quanto ocorrncia de hipoxia no Esturio do Itaja seriam os meses que apresentam baixa descarga fluvial. Sob tal regime de descarga o sistema permite uma maior estratificao da coluna dgua e um acrscimo no tempo de residncia da gua de fundo, requisitos principais para o dficit de oxignio (NIXON, 1992). A localizao e as principais caractersticas das estaes de coleta esto sumarizadas na tabela 1. Por se tratar de um trabalho que est inserido no Programa de Monitoramento Ambiental na rea de Abrangncia do Porto de Itaja, foram mantidas as mesmas nomenclaturas para as estaes de coleta que so utilizadas nos relatrios do programa.

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Figura 1. rea de estudo: destaque para a bacia de drenagem do Rio Itaja e as estaes de coleta.

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Tabela 1. Descrio das estaes de coleta, posies geogrficas e principais caractersticas.

8

3.2.

Monitoramento do esturio

3.2.1. Monitoramento Mensal Para a identificao e determinao da extenso e evoluo da hipoxia, o esturio foi monitorado mensalmente de maro de 2008 at junho de 2009, totalizando 14 campanhas, denominadas de C1 a C14 cronologicamente (tabela 2). Os meses de outubro e novembro de 2008 (perodo marcado por grandes enchentes na regio do Vale do Itaja) no tiveram amostragem, devido ao risco que as altas descargas fluviais ofereciam atividade de coleta de dados no esturio. Durante as campanhas de monitoramento, foram feitas medies dos perfis de variveis fsico-qumicas. Tambm alquotas de gua de superfcie e fundo foram coletadas com a finalidade de se determinar em laboratrio, a concentrao dos nutrientes inorgnicos dissolvidos (NH4+, NO2-, NO3-, PO43- e Si), carbono orgnico particulado (COP), material particulado em suspenso (MPS), demanda bioqumica de oxignio (DBO5) e Clorofila-a (Cla-a). Uma vez identificados os primeiros sinais de hipoxia, e a localizao da regio crtica, deu-se incio campanha intensiva e foram utilizados como critrio, valores inferiores a 2 mg. l- como descrito por DIAZ (2001). Durante as campanhas de monitoramento mensal foram analisados

estatisticamente somente os dados referentes s estaes #5, #6, #IM, #6A, #7, #8, referentes ao mdio e baixo esturio. O restante das estaes foi amostrado, porm somente com a finalidade de se monitorar o esturio acerca do desenvolvimento da hipoxia.

Tabela 2. Campanhas mensais: nomenclaturas e datas correspondentes.

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3.2.2. Campanha Intensiva A campanha intensiva foi realizada do dia 19 ao dia 21 de maio de 2009 e teve como objetivo determinar o balano de oxignio nas camadas de fundo do esturio assim como a dinmica dos nutrientes inorgnicos dissolvidos durante este perodo. Como ferramenta na determinao do balano de oxignio durante o evento de hipoxia, no ponto mais crtico (estao #6_0), foi realizada uma srie de experimentos in situ e em laboratrio, com o intuito de se determinar o consumo e/ou acrscimo de oxignio no sedimento e na zona pelgica do esturio. Em adio, durante a campanha intensiva, em todas as estaes de baixo esturio (com exceo das estaes #5 e #IM que correspondem ao mdio esturio e ao Rio Itaja Mirim respectivamente) foram realizadas perfilagens de medies de parmetros fsico-qumicos e coleta de gua, em superfcie e fundo a fim de se determinar a concentrao de nutrientes inorgnicos dissolvidos (NH4+, NO2-, NO3-, PO43- e Si), carbono orgnico particulado (COP), material particulado em suspenso (MPS) e clorofila-a (Cla-a), durante este perodo. 3.2.2.1. Experimentos da Campanha intensiva

Para quantificar o consumo e/ou produo de oxignio na zona pelgica no ponto critico (estao #6_0), foram feitas incubaes dirias de gua in situ para superfcie e fundo (um metro acima da interface sedimento-gua). O experimento consistia em obter gua de cada extrato (utilizando-se de uma garrafa de coleta Van Dorn). Ento a gua coletada de cada extrato foi acondicionada em dois frascos de DBO (300 ml). Um dos frascos tinha o OD fixado antes da incubao e o outro somente aps ter sido incubado. Os frascos eram incubados na profundidade correspondente qual a gua em seu interior havia sido coletada. O consumo pelgico foi assim obtido, a partir da diferena entre as concentraes final e inicial em relao ao tempo de incubao. Segundo ROWE (2001); DIAS (2001); ISHIKAWA et al., (2004), entre outros, o meio bentnico geralmente responsvel pela maior parcela de consumo de 10

oxignio das camadas de fundo. Ento com a finalidade de determinar o consumo de oxignio pelo sedimento , foram utilizadas incubaes in situ com cmara bentnica (bell jar) instalada manualmente por mergulhadores autnomos. Esta cmara foi confeccionada em acrlico transparente com um volume aproximado de 70 litros e uma base de aproximadamente 0,33 m. Dentro da cmara foi instalado um sistema de p giratria que tem por finalidade agitar a gua do interior do amostrador homogeneizando-a, sem que ressuspenda o material de fundo. Foi realizada uma incubao com durao de 24 horas e duas incubaes de duas horas. O tempo de incubao foi determinado em funo do tempo de depleo do oxignio dentro da cmara. A oscilao das condies fsicoqumicas, dentro da cmara ao longo da incubao, foram medidas por uma sonda Horiba W-23XD, e amostras de gua foram retiradas no incio e no final de cada incubao. As taxas de consumo de oxignio e de regenerao de nutrientes foram calculadas em funo da variao de suas concentraes, do tempo de incubao, do volume incubado e da rea de sedimento incubado. Como controle, uma sonda YSI 6600 foi fundeada do lado de fora da cmara bentnica, registrando as oscilaes fsico-qumicas do lado de fora da incubao e amostras de gua, tambm do lado de fora da cmara foram coletadas. Ainda como informao que subsidia a determinao do balano de oxignio no ponto crtico e seus estoques, por intermdio de mergulhadores autnomos, amostras de sedimento superficial foram coletadas, com a finalidade de se determinar em laboratrio o consumo de oxignio pelo sedimento do ponto crtico. 3.2.2.2. Amostragem e Processamento

Os parmetros fsico-qumicos foram coletados in situ percorrendo perfis verticais superfcie-fundo da coluna dgua por intermdio de uma sonda multiparmetros YSI 6600. No estudo, os parmetros analisados estatisticamente foram: salinidade, temperatura e OD. Com a finalidade de se determinar a concentrao de nutrientes inorgnicos dissolvidos, COP, MPS, DBO e Clorofila-a (Cla-a). Foram coletadas alquotas de gua de superfcie e fundo para cada estao utilizando- se de uma garrafa de coleta do tipo Van Dorn. As amostras 11

de gua foram acondicionadas em garrafas opacas de polietileno e resfriadas em caixa trmica com gelo at a chegada em laboratrio. Em laboratrio as amostras eram divididas em trs processos de filtrao. 1. Quantidades conhecidas de amostras foram filtradas em filtros de ster de celulose Millipore (porosidade aproximada de 0,45 m), filtros estes previamente secos em estufa e pesados. O material depois de filtrado, foi separado em pores e congelado para posterior determinao dos nutrientes inorgnicos dissolvidos. Os filtros juntamente com o que foi retido durante a filtrao eram secos em estufa e pesados novamente, sendo assim a diferena gravimtrica correspondente quantidade de MPS por volume de amostra. 2. Uma segunda filtrao foi destinada determinao de COP e consistia na filtrao de um volume conhecido de amostra, em filtros de fibra de vidro Whatman GF/F (porosidade aproximada de 0,7 m) previamente

calcinados. Este material retido era lavado com sulfato de sdio (a fim de se eliminar o efeito de cloretos durante a titulao) e congelado. 3. Para determinao de Cla-a, o projeto contou com a cooperao do laboratrio de microbiologia aplicada LAMA situado tambm no CTTMar. Foi filtrado um volume conhecido de amostra, em filtros de fibra de vidro Whatman com 25 cm de dimetro com porosidade aproximada de 0,7 m. Para determinao da DBO5, tanto de gua (durante o monitoramento mensal) quanto de sedimento (durante a campanha intensiva) no se fez necessrio nenhum processamento, fora resfriar as amostras em campo, uma vez que em laboratrio a incubao destas amostras feita sobre o material bruto. As amostras de gua e sedimento superficial, logo aps a sua obteno no campo, foram resfriadas em caixa trmica com gelo at que chegassem ao laboratrio e fosse iniciada a quantificao da demanda bioqumica de oxignio (DBO5).

12

3.2.3. Determinao de Laboratrio 3.2.3.1. Nutrientes

Os Nutrientes inorgnicos dissolvidos (NH4+, NO2-, NO3-, PO43- e Si) foram determinados seguindo mtodos colorimtricos clssicos, com leitura feita em espectrofotmetro duplo feixe Shimadzu UV 160 A, de acordo com a seguinte metodologia: NH4+: Mtodo do Azul de indofenol, corrigido pelo efeito da salinidade, adaptado de STRICKLAND & PARSONS (1972). O complexo colorido foi lido em espectrofotmetro em cubeta de 1 cm de trajeto ptico. NO2-: Determinado a partir da reao com sulfanilamida, que forma o on diazico que quando em contato com N-naftil forma o complexo colorido, metodologia descrita por STRICKLAND & PARSONS (1972). NO3-: O nitrato primeiramente foi reduzido para nitrito (NO 2-), por intermdio de uma coluna redutora preenchida por gros de Cd impregnados de Cu, para ento ser mensurado pela mesma metodologia aplicada ao nitrito. PO43-: A reao dos ons fosfato, com molibdato de amnio resultam em um complexo colorido (STRICKLAND & PARSONS, 1972), tornando passiveis de leitura em cubeta de 5 cm de trajeto ptico. Si: Determinado como cido ortosilcico (H2SiO4) aps a formao do complexo colorido Slico-molibdato, adaptado de STRICKLAND & PARSONS (1972). Sendo posteriormente lido em cubeta de 1cm de trajeto ptico.

3.2.3.2.

Carbono Orgnico Particulado (COP):

A determinao de COP foi feita sobre o material retido nos filtros previamente processados. Os filtros durante a determinao passaram por um processo de digesto cida a quente, digeridos por cido sulfrico e dicromato de potssio em excesso. Aps a digesto, o excesso de dicromato foi titulado contra uma soluo de sulfato ferroso amoniacal, segundo mtodo adaptado de CARMOUZE (1994). 13

3.2.3.3.

Demanda Bioqumica de Oxignio (DBO5):

A DBO5 correspondente s coletas do monitoramento mensal foi determinada sobre a gua bruta, segundo mtodo adaptado de APHA-AWWA-WPFC (1998). As amostras foram incubadas em laboratrio, a 20C no escuro, durante cinco dias. A concentrao de OD foi determinada no incio e no final da incubao, atravs de mtodo potenciomtrico, com a utilizao de um oxmetro YSI, modelo 58, com eletrodo adaptado para utilizao em frascos de DBO. Para os testemunhos de sedimento superficial coletados durante a campanha intensiva, o consumo de oxignio in vitro foi determinado utilizando um kit de DBO manomtrico da marca Velp de seis unidades incubadoras com agitador interno. O sedimento foi incubado em meio aquoso, gua esta, coletada junto ao fundo do mesmo ponto do esturio onde o sedimento foi coletado. O kit de DBO manomtrico foi posicionado dentro de uma incubadora a 20C no escuro por cinco dias, em duplicatas.

3.2.3.4.

Clorofila-a (Cla-a):

O procedimento de determinao foi realizado no laboratrio de microbiologia aplicada, LAMA. A concentrao da clorofila-a foi determinada sobre o material retido nos filtros GF/F Whatman. Fez-se uma extrao com 10 ml de acetona 90% (v/v) por 24 horas no escuro dentro de congelador (-15C) (PARSONS et al., 1989). As amostras assim extradas foram lidas em fluormetro Turner Designs TD-700. Para a calibrao do fluormetro utilizou-se um cultivo de microalga Skeletonema costatum em crescimento exponencial. Um volume conhecido deste cultivo foi filtrado, passando pelo mesmo processo de extrao e leitura das amostras, porm tambm foi realizada a determinao espectrofotomtrica de clorofila-a do mesmo para a posterior converso dos valores de fluorescncia (conforme PARSONS et al.,1989). Os resultados foram expressos em g.l -. 14

3.2.4. Descarga Fluvial Os valores de descarga foram obtidos por meio de medies dirias da estao fluviomtrica de Indaial mantida pela agncia nacional de energia eltrica (ANEEL). Esta estao se encontra 90 km acima da desembocadura do canal, porm a mais jusante fora da ao da mar. Os valores de descarga confrontados com os dados obtidos em campo foram gerados a partir de uma mdia entre os registros de dois dias anteriores mais o dia da coleta, a fim de cobrir a defasagem causada pela distncia entre o local de estudo e o local das medies de descarga.

3.2.5. Tratamento dos Dados Os dados gerados tanto de monitoramento mensal como de campanha intensiva foram dispostos em planilhas eletrnicas de Excel, de tornando possvel, para cada varivel monitorada, a confeco de grficos de linhas e barras facilitando assim, sua visualizao tanto espacial como temporalmente. Como ferramenta para as anlises estatsticas foram utilizados os softwares, Estatistica 8 empregado nos testes de normalidade, e para anlises multivariadas utilizou-se o MVSP 3.1.

3.3.

Balano do oxignio

A estimativa do balano de massa foi feita sobre dados adquiridos durante o perodo de campanha intensiva (19 a 21 de maio de 2009), perodo este, caracterizado por baixas descargas no esturio, onde se inicia o desenvolvimento de um quadro de hipoxia. A tabela 3 mostra um sumrio das abreviaes utilizadas no calculo da estimativa do balano de oxignio.

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Tabela 3. Sumrio das variveis envolvidas no calculo do balano de oxignio da estao #6_0 e suas abreviaes.Dimensionais Simbologia Variveis z (m) Cota de profundidade. Sl (m) Ast (m) Ass (m) Asf (m) Ais (m) Aif (m) Drf (m) Vtc (m) Seo longitudinal. Seo transversal total. Seo transversal de superfcie. Seo transversal de fundo. rea de interface gua superficial/ gua de fundo. rea da interface sedimento/gua. Descarga residual de fundo. Volume total da clula. Taxas Simbologia Variveis Vcor (m/h) Velocidade da corrente Tae (g/h) Tas (g/h) Dbent (g/h) Rb (g/m/h) Dpel (g/h) Rp (g/m/h) Tdf (g/h) Rdf (g/m/h) Kd (g/m/h) Transporte advectivo de entrada. Transporte advectivo de sada. Demanda bentnica Taxa de respirao bentnica Demanda pelgica Taxa de respirao pelgica Fluxo difusivo Taxa de trasporte por difuso Coeficiente de difuso Variao total do oxignio

[O2] (g/h)

O balano de massa de oxignio durante um evento hipxico no esturio do rio Itaja-A foi estimado sob premissas que tornaram possvel determinar as taxas de transporte e transformao de oxignio dentro do sistema. A equipe do laboratrio de oceanografia fsica CTTMar- UNIVALI auxiliou na obteno dos perfis de corrente, que foram medidos por um ADCP (Acustic Doppler Current Profiler), da marca Sontek serial# C78, 1500KHz, calibrado para realizar medies em clulas de 0,5 m, a cada 10 minutos. As medies de

velocidade da corrente foram realizadas na estao crtica (Vcor), na poro de fundo, multiplicada pela rea da seo transversal de fundo (Asf), fornecem quais so os valores de descarga residual (Drf) para a poro estudada do esturio, permitindo a determinao do tempo de residncia da gua de fundo e o grau de influncia dos processos advectivos, informaes extremamente relevantes na acurcea do modelo (figura 3). A seo transversal total (Ast) da estao #6_0, foi estimada com o auxilio da equipe do laboratrio de oceanografia fsica do CTTMar-UNIVALI e correspondeu 16

a uma rea de 1159,5 m. Em funo da posio mdia da estratificao do esturio, durante a campanha intensiva, determinou-se a rea da seo transversal de fundo (Asf) equivalente a 499,5 m (figura 2).

250m

Salinidade00 1Profu n didade (m)

5

10

15

20

25

30

35

190m 143m

3m23 4

Ass= 660,0 m

3m

56

Asf = 499,5 m

Figura 2. rea da seo transversal de fundo para estao #6_0 (em tom de cinza), determinada em funo da posio mdia da estratificao do esturio durante os experimentos.

A seo longitudinal (Sl) foi determinada sob a premissa de que, as transformaes no estoque de OD, ocorriam da estao # 6 0 at a metade da distncia das estaes a jusante e a montante, totalizando 1870 m (figura 3). Com base na dimenso da seo longitudinal, e na rea da seo transversal chegouse s dimenses da clula, correspondente estao #6_0, onde o balano foi aplicado (figura 3): o volume da clula (Vtc) correspondeu a 9,34x 105 m, a superfcie de interao com o sedimento (Aif) de 2,67x105 m e a superfcie da interface gua superficial/gua de fundo (Ais) foi de 3,55x105 m. PEREIRA FILHO et al. (2009), definem que para esta poro do esturio a proporo de luz que chega s camadas de fundo muito pequena em funo da alta turbidez apresentada. A proporo de luz incidente que chega aos 3 metros de profundidade de 1: 1,88x10-4 E.m.s-1, e para o fundo do canal (6 metros), a proporo de 1: 3,53x10-8 E. m. s-1, mostrando que a fotossntese praticamente inexistente. Portanto foram adotadas como principais vias de entrada de oxignio na clula:

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Transporte advectivo de entrada (Tae): esta entrada foi computada em funo, da carga de oxignio [O2] encontrada durante os experimentos, na estao #6, carreada jusante pela descarga residual de fundo (Drf).

Processo difusivo (Tdf): foi calculada a taxa de difuso de oxignio para a estratificao local em funo da rea da interface gua

superficial/gua de fundo. O transporte fluxo de difuso (Rdf) foi determinado atravs da lei de Fick. O coeficiente de difuso (Kd) utilizado foi descrito por GARGETT (1984), que para guas com este grau de estratificao salina de 3,8x10 -3 m-.h-. A difuso se d pelas diferenas de concentraes, e calculada para a poro do perfil com que apresenta a maior descontinuidade na densidade (neste caso salinidade) Foram adotadas as concentraes de oxignio dos 3 metros como de superfcie e dos 4 metros como fundo, por representarem respectivamente as posies imediatamente acima e abaixo da estratificao, gerando um intervalo (z) de somente um metro. A determinao do fluxo explicada pela seguinte equao: = 2 2 /

Como sadas mais expressivas de oxignio do sistema foram considerados:

Transporte advectivo (Tas): sada calculada em funo da carga de oxignio medida na poro de fundo da estao #6_0 durante a campanha intensiva, multiplicada pela descarga residual de fundo (Drf). Gerando assim a taxa de sada de oxignio da clula por adveco.

Demanda bentnica (Dbent): foi determinado por intermdio dos valores de consumo obtidos dentro da cmara de incubao bentnica multiplicados pela rea total de fundo da seo. Gerando assim a taxa total de consumo bentnico dentro da clula.

Demanda pelgica (Dpel): foi determinada a taxa de demanda bioqumica de oxignio do sedimento superficial, considerando que este 18

seja o componente principal do MPS, uma vez que boa parte do MPS de fundo, desta localidade constitudo de material de fundo

ressuspendido. Ento se multiplicou a demanda de oxignio pela concentrao de MPS encontrada no local para o perodo do experimento tendo assim o consumo que o MPS exerce dentro do volume total da clula (Vtc). Este valor posteriormente seria integrado com a demanda de oxignio apontada pelas incubaes de gua in situ, gerando assim, a taxa total de consumo de oxignio para a regio pelgica (Dpel). A estimativa do balano de massa teve o intuito de descrever a variao do oxignio na poro do esturio apontada pelo monitoramento mensal e intensivo, como a regio com maior tendncia a se desenvolver um quadro de hipoxia e a metodologia proposta, para o entendimento da variao de oxignio se baseou no principio da conservao de massa, onde: = ( + ) Onde: = ( + + + + )

19

Vtc=9,34x105 m

Tas = [O2 ]. Drf

[O2]

Tdf = Rdf . AisDbent = Tr b. Aif

Tae = [O2] . Drf

[O2]

Drf = Asf . Vcor

Dpel = Trp. [MPS] . Vtc

#6 1

2930m1195m

#6 0675m

1350m

#6

1870m

Figura 3. Modelo esquemtico de clula adaptado para a seo da regio crtica. Representa a camada de fundo do esturio no intervalo entre as estaes #6_1, #6_0 e #6. As setas representam os fluxos de entrada e sada de oxignio do compartimento: Asf: rea da seco de fundo (m), Vcor: velocidade da corrente (m.h-), Drf: Descarga resultante de fundo (m.h-), Tae: transporte advectivo de entrada (m.h-), Tas: transporte advectivo de sada (m.h-), Tdf: fluxo difusivo (g.h-), Rdf: taxa de transporte por difuso (g.m-.h-), Ais: rea de interface gua de superfcie/gua de fundo, Dbent: demanda bentnica (g.h-), Rb: taxa de respirao bentnica (g.m-.h-), Aif: rea da interface sedimento gua (m), Dpel: demanda pelgica (g.h-), Rp: taxa de respirao pelgica (g.m .h ), Vtc: Volume total da clula (m).

4. RESULTADOS 4.1. Monitoramento Mensal

4.1.1. Descarga fluvial Ao se analisar a variao histrica da descarga fluvial do rio Itaja para os ltimos 10 anos (figura 4), nota-se que na maior parte do tempo a descarga no esturio se mantm abaixo da mdia, isso em funo dos significantes picos de elevao da descarga que ascendem o valor mdio.

20

2000

Descarga (m.s-)

1500

1000

500

0

Figura 4. Srie temporal de descarga para o Rio Itaja, com destaque para a srie correspondente ao perodo de estudo (em tom mais claro) e a mdia histrica (tracejado vermelho) proposta por SCHETTINI (2002).

As campanhas de monitoramento para avaliao da hipoxia no esturio do rio Itaja-A ocorreram de maro de 2008 a junho de 2009 (figura 5). Durante este perodo a descarga fluvial medida em Indaial apresentou uma mdia de 282,12 m.s, oscilando de 53 m.s a 1938 m.s. Apesar da grande variabilidade, durante a maior parte do tempo a descarga se manteve relativamente baixa (moda= 169), apresentando um pico significativo de elevao da descarga durante os meses de outubro e novembro de 2008 que marcaram o vale do Itaja por grandes enchentes. Os perodos de baixa descarga mais acentuados foram durante os meses de maio e junho de 2009, onde os valores de descarga no ultrapassaram 200 m.s (figura 5).

2000

Descarga (m.s-)

1500

1000

500

0

Figura 5. Variao temporal da descarga fluvial para o perodo estudado. Destaque para o para o perodo de menor descarga fluvial.

21

4.1.2. Variveis Fsico-qumicas A temperatura durante o perodo monitorado variou entre 15,5 e 29,6 C. Ao longo do curso principal do esturio do Itaja no foi verificado um padro ntido de variao espacial. Porm, temporalmente, pode-se observar uma variao relacionada com a sazonalidade, sendo que as menores temperaturas associadas ao inverno, entre os meses de julho e agosto, e as maiores aos meses de janeiro e fevereiro (figura 6). A variabilidade espao- temporal da salinidade refletiu a influncia marinha no esturio. Pelos valores obtidos durante as campanhas mensais infere-se que o esturio esteve estratificado durante todo o tempo. Porm importante frisar que os meses de outubro e novembro (com os maiores picos de descarga do perodo de estudo) no foram amostrados devido s fortes correntes no esturio e provavelmente representem um perodo onde a cunha salina foi expulsa do sistema estuarino, quebrando enfim a estratificao do mesmo (figura 7b). As maiores diferenas na salinidade de superfcie e fundo e conseqentemente os maiores nveis de estratificao esto ligados a perodos de baixa descarga fluvial (figura 6b), pois sob tais condies o esturio permite uma maior penetrao da cunha salina. Estas situaes registram as maiores salinidades principalmente na poro de fundo do esturio. O limite de intruso de gua marinha durante o perodo de estudo se manteve na maior parte do tempo cerca de 18 km a montante da desembocadura, aproximadamente entre as estaes #6 e #6A (figura 7c), e em funo deste limite se delimitou a estao #6_0, onde foram executados os experimentos de acompanhamento sistemtico da hipoxia durante a campanha intensiva.

22

(a) Temperatura C30 sup 27 fundo

24 21 1815

(b) Temperatura C23,0

superficie

fundo

22,5

22,0

21,5

21,0

#5

#IM

#6 Estaes

#6A

#7

#8

Figura 6. Variao da temperatura no esturio do rio Itaja para o perodo de estudo: (a) Variao temporal das mdias de temperatura de todo esturio. (b) Variao espacial das mdias e erro padro de temperatura ao longo do esturio.

23

(a) Descarga (m.s-)2000

1500

1000

500

0

(b) Salinidade35

sup30 25

fundo

20 1510 5 0

(c) Salinidade35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0

superficie

fundo

0,0

#5

#IM

#6 Estaes

#6A

#7

Figura 7. Variao da salinidade no esturio, relacionada com a descarga fluvial: (a) Variao da descarga do esturio ao longo do perodo de pesquisa, com destaque para os dias em que foram realizadas as campanhas. (b) Variao temporal das mdias de salinidade e erro padro de todo esturio. (c) Variao espacial das mdias e erro padro de salinidade ao longo do esturio.

As concentraes de OD apresentaram uma mdia de 6,1 mg/l, e oscilaram entre 0,6 e 12,1mg/l. O menor valor de OD ocorreu na estao #IM (mdia de 5,3 1,9mg/l), que est situada fora do corpo principal do esturio, regio esta fortemente impactada pelo despejo de efluentes industriais, oriundos de industrias txteis localizadas em Brusque. Dentro do canal estuarino do rio Itaja-A, durante alguns perodos do ano de 2008 ocorreram concentraes de OD 24

condizentes com um quadro de hipoxia, porm as condies que condicionam a evoluo do evento hipoxico no se sustentaram, tornando assim um quadro sem persistncia e que no demandava um acompanhamento sistemtico (figura 8b). Em fevereiro de 2009 os baixos teores voltaram a se apresentar, porm estas baixas concentraes de OD estavam vinculadas as obras emergenciais de dragagem do canal de acesso ao porto (ps-enchentes), representando assim um evento espordico, causado por um impacto pontual, mais uma vez tornando invivel um acompanhamento sistemtico. Mas os meses de maio e junho de 2009 mantiveram registros de baixa descarga fluvial persistentemente, uma forte estratificao (figura 7b), fatores que impulsionam o desenvolvimento da hipoxia nas pores de fundo do esturio. A distribuio espacial das mdias das concentraes de oxignio (figura 8c) mostrou que as menores concentraes estiveram junto ao fundo nas estaes #6 e #6A, correspondentes seo mais alta do baixo esturio e limite da intruso salina. Porm importante frisar que a anlise da distribuio temporal foi feita sobre as mdias dos valores de todas as estaes sobre tempo, e que devido grande variabilidade das concentraes pode mascarar a situao pontual. Portanto, ao refinar a anlise temporal, sobre cada estao em relao ao tempo pode-se chegar ao valor real das concentraes, reafirmando, valores mais crticos para as estaes #6 e #6A (figura 9).

25

(a) Descarga (m.s-)2000

1500

1000

500

0

(b) OD (mg/L)10

sup8 6 4 2 0

fundo

(c) OD (mg/L)8,0

superficie

fundo

7,0

6,0

5,0

4,0

#5

#IM

#6 Estaes

#6A

#7

#8

Figura 8. Variao do OD no esturio, relacionada com a descarga fluvial: (a) Variao da descarga do esturio ao longo do perodo de pesquisa, com destaque para os dias em que foram realizadas as campanhas. (b) Variao temporal das mdias e erro padro de OD de todo esturio com erro padro. (c) Variao espacial das mdias e erro padro de OD ao longo do esturio.

26

10

(a) OD#6sup fundo

8

OD (mg/L)

6 4 20

10 8

(b) OD#6A

OD (mg/L)

6 4 2

0

Figura 9. Variao pontual de OD ao longo do tempo: (a) variao para estao #6; (b) variao para estao #6A.

4.1.3. Nutrientes inorgnicos dissolvidos 4.1.3.1. Nitrognio Inorgnico Dissolvido (NID)

O nitrognio inorgnico dissolvido (NID) que corresponde somatria de nitrognio amoniacal (NH4+), nitrito (NO2-) e nitrato (NO3-), variou entre 8,7 e 181 M. O NH4+ variou entre 5,0 e 169,5 M correspondendo a aproximadamente 60% do NID do esturio. As maiores concentraes foram encontradas principalmente no rio Itaja-Mirim (#IM) e na regio da sua confluncia com o Itaja-A (#6A) (figura 10c). Estas regies sofrem influncia direta da descarga de efluentes ricos em matria orgnica provindo de indstrias de beneficiamento de pescado e esgoto domstico. O nitrognio amoniacal resultado imediato da decomposio de matria orgnica, fato esse que provavelmente explique a ocorrncia de altas concentraes deste nutriente nestas regies. Temporalmente as concentraes responderam as variaes de descarga no esturio, sendo diludas durante eventos de alta descarga e aumentando durante perodos de baixa descarga (figura 10b). As menores concentraes entre os nitrogenados foram apresentadas pelo NO2- e variaram entre 0,2 e 4,8M. Espacial e temporalmente, extremos de 27

concentrao acompanham ao do NH4+, pois esto localizados nas estaes #5 (mnima) e #IM (mxima), e durante eventos de elevao da descarga no esturio sofrem diluio (figura 11). O NO3-, apresentou as maiores concentraes, principalmente nas estaes de coleta mais montante com menor influncia marinha, e demonstrou uma tendncia de diminuio em direo a desembocadura do esturio (figura 12c). Dos nutrientes inorgnicos nitrogenados o nitrato o nico que conferiu concentraes diretamente proporcionais a taxa de descarga, ou seja, em funo dos aumentos na descarga sofre acrscimos nas concentraes (figura 12b), mostrando que suas concentraes no esturio so regidas pela influencia da gua fluvial. A concentrao mdia do nitrato foi de 26,7 M, e variou de 1,1 at 75,4 M.

28

(a) Descarga (m.s-)2000

1500

1000

500

0

(b) NH 4+ (M)90

8070 60

sup

fundo

50 4030 20

100

(c) NH4+ (M))90

superficie

fundo

80 7060 50 40 30

20 10 0

#5

#IM

#6 Estaes

#6A

#7

#8

Figura 10. Variao do NH4+ no esturio, relacionada com a descarga fluvial: (a) Variao da descarga do esturio ao longo do perodo de pesquisa, com destaque para os dias em que foram realizadas as campanhas. (b) Variao temporal das mdias e erro padro de NH4+ de todo esturio. (c) Variao espacial das mdias e erro padro de NH4+ ao longo do esturio.

29

(a) Descarga (m.s-)2000

1500

1000

500

0

(b) NO2- (M)5

sup4 3 2 1 0

fundo

(c) NO2- (M))5 4

superficie

fundo

32 1

0

#5

#IM

#6 Estaes

#6A

#7

#8

Figura 11. Variao do NO2- no esturio, relacionada com a descarga fluvial: (a) Variao da descarga do esturio ao longo do perodo de pesquisa, com destaque para os dias em que foram realizadas as campanhas. (b) Variao temporal das mdias e erro padro de NO2- de todo esturio. (c) Variao espacial das mdias e erro padro de NO2- ao longo do esturio.

30

(a) Descarga (m.s-)2000

1500

1000

500

0

(a) NO3- (M)60 sup 50 fundo

40 30 20 10 0

(b) NO3- (M)60 5040 30

superficie

fundo

20 100

#5

#IM-

#6 Estaes

#6A

#7

#8

Figura 12. Variao do NO3 no esturio, relacionada com a descarga fluvial: (a) Variao da descarga do esturio ao longo do perodo de pesquisa, com destaque para os dias em que foram realizadas as campanhas. (b) Variao temporal das mdias e erro padro de NO3- de todo esturio. (c) Variao espacial das mdias e erro padro de NO3- ao longo do esturio.

31

Comparativamente as trs formas de nitrogenados em relao ao NID observaram-se uma diminuio gradativa do NO3- a jusante e um aumento correspondente de NH4+. O nitrognio amoniacal que representava cerca de 50% do NID na estao #5 passa a representar mais 80% na estao #8 na poro de fundo. O aumento percentual do nitrognio amoniacal a jusante deve-se influncia negativa que a massa dgua marinha exerce sobre as concentraes de NO3- (figura 13).

NO3 100% 80%

NO2

NH4

60%40%

20%0%

#5

#6S

#6F

#IM

#6AS

#6AF

#7S

#7F

#8S

#8F

Estaes

Figura 13. Distribuio das percentagens de amnio (NH4+), nitrito (NO2-) e nitrato (NO3-) sobre o montante de nitrognio inorgnico dissolvido (NID) nas estaes de amostragem.

4.1.3.2.

Fsforo Inorgnico Dissolvido (PID)

O fsforo inorgnico dissolvido, representado pelos ons fosfato (PO43-) variou entre 0,01 e 6,0 M. As maiores concentraes estavam associadas ao extrato superficial do esturio e estao #5, mostrando que sua concentrao fortemente influenciada pela massa dgua fluvial. A estao #6A foi o nico ponto que as concentraes de fundo excederam as de superfcie (figura 14b), provavelmente associadas ao impacto dos efluentes provindos das indstrias de beneficiamento de pescado, que contribuem fortemente na carga orgnica nesta poro do esturio. Temporalmente no se pode notar um padro de alterao sobre o fsforo inorgnico dissolvido, nem ligado as oscilaes da descarga nem a sazonalidade (figura 14a). 32

(a) PO43- (M)2,0

sup 1,61,2

fundo

0,80,4

0,0

(b) PO43-- (M))2,0 1,6 1,2 0,8

superficie

fundo

0,4 0,0

#5

#IM

#6Estaes

#6A

#7

#8

Figura 14. Variao da temperatura no esturio do rio Itaja para o perodo de estudo: (a) Variao temporal das mdias e erro padro de fsforo inorgnico dissolvido (PID) de todo esturio. (b) Variao espacial das mdias e erro padro de PID ao longo do esturio.

4.1.3.3.

Silcio

O silcio dissolvido se d na forma de cido orto-silcico (H2SiO4), sua origem vinculada com o intemperismo da crosta terrestre, sendo associado, portanto lixiviao e exposio do solo. As concentraes do silcio variaram entre 16,2 e 224,4 M. Por se tratar de um nutriente que a sua concentrao no esturio quase que totalmente influenciada pela drenagem continental, apresentou uma distribuio espacial onde, os picos de concentrao estavam associados superfcie da coluna dgua, porm ao longo do esturio nenhuma tendncia clara foi demonstrada (figura 15c). Temporalmente, novamente devido a sua origem o Si se mostrou fortemente ligado as taxas de descarga, aumentando as concentraes em funo dos aumentos de descarga (figura 15b). 33

(a) Descarga (m.s-)2000

1500

1000

500

0

(b) Si (M)150

sup120 90 60 30 0

fundo

(c) Si(M))150 120

superficie

fundo

9060 30

0

#5

#IM

#6 Estaes

#6A

#7

#8

Figura 15. Variao do Si no esturio, relacionada com a descarga fluvial: (a) Variao da descarga do esturio ao longo do perodo de pesquisa, com destaque para os dias em que foram realizadas as campanhas. (b) Variao temporal das mdias e erro padro de Si todo esturio. (c) Variao espacial das mdias e erro padro de Si ao longo do esturio.

4.1.4. Material Particulado em Suspenso (MPS) O material particulado em suspenso apresentou uma grande variabilidade, com valores mnimos e mximos em 4,4 (C9) e 550,7 mg/l (C6) respectivamente. Espacialmente os valores de MPS foram muito superiores na poro de fundo das estaes mais prximas a desembocadura do canal, provavelmente devido 34

constante dragagem que sofre esta poro do esturio. Apesar da estao #6A estar fora da abrangncia das dragagens, recebe uma quantidade significativa de MPS, carreada para montante pela intruso salina (figura 16c). Temporalmente o aumento de MPS esteve vinculado ao aumento das descargas fluviais.

(a) Descarga (m.s-)2000

1500

1000

500

0

(b) MPS (mg/l)180sup fundo

150 120 90 60 30 0

(c) MPS (mg/l)150 12090 60

superficie

fundo

300

#5

#IM

#6 Estaes

#6A

#7

#8

Figura 16. Variao do MPS no esturio, relacionada com a descarga fluvial: (a) Variao da descarga do esturio ao longo do perodo de pesquisa, com destaque para os dias em que foram realizadas as campanhas. (b) Variao temporal das mdias e erro padro de MPS de todo esturio. (c) Variao espacial das mdias e erro padro de MPS ao longo do esturio.

35

4.1.5. Carbono Orgnico Particulado (COP) A variao de carbono orgnico particulado se deu entre 0,12 e 4,67 mgC.l- ao longo do esturio do Itaja (figura 17). As mdias das concentraes de COP demonstraram que as concentraes mais altas esto na poro mais funda do esturio e possuem uma tendncia de aumento na concentrao em direo desembocadura do canal (figura 17c). Pode-se destacar a estao #6, onde foram registrados os maiores teores de carbono orgnico particulado na poro mais alta do baixo esturio (figura 17c), provavelmente em virtude de estar localizada prxima ao limite da intruso salina, onde h certa diminuio da dinmica, permitindo um acmulo e deposio de material particulado. Nota-se que o maior pico de COP ocorre junto com o maior pico de MPS. Ao longo do tempo os

aumentos nas concentraes de COP acompanharam as elevaes nos registros de descarga fluvial (figura 17b). Assim, alguns perodos foram marcados pelo aumento do COP no esturio como o ms de setembro de 2008 (figura 17c), coincidentes com um perodo de alta descarga fluvial, mas em algumas situaes sofreu um acrescento no estando ligado a tal evento.

4.1.6. Demanda Bioqumica de Oxignio (DBO5) Em ambientes aquticos, a demanda bioqumica de oxignio funciona como uma ferramenta indicativa da concentrao de matria orgnica. A DBO monitorada durante o perodo de estudo apresentou uma mdia de 2,1 mg/l de O2, variando de 0,34 a 9,2 mgO2/l. A distribuio espacial das mdias (figura 18c) mostra que as maiores concentraes ocorreram na poro de fundo e na estao #IM, que apresentou uma mdia de DBO de 4,8 mgO2/l, aproximadamente duas vezes a mdia geral (figura 18c). Temporalmente as taxas de DBO mostraram que em eventos de alta descarga tendem a baixar.

36

(a) Descarga (m.s-)2000

1500

1000

500

0

(b) COP (mg/l)5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0

sup

fundo

(c) COP (mg/l)3,0

superficie

fundo

2,5 2,01,5 1,0

0,5 0,0

#5

#IM

#6

Estaes

#6A

#7

#8

Figura 17. Variao do COP no esturio, relacionada com a descarga fluvial: (a) Variao da descarga do esturio ao longo do perodo de pesquisa, com destaque para os dias em que foram realizadas as campanhas. (b) Variao temporal das mdias e erro padro de COP de todo esturio. (c) Variao espacial das mdias e erro padro de COP ao longo do esturio.

37

(a) Descarga (m.s-)2000

1500

1000

500

0

(b) DBO (mg/l)7sup fundo

65 4 3 2

1 0

(c) DBO (mg/l)76 5 4 3 2 1 0

superficie

fundo

#5

#IM

#6

Estaes

#6A

#7

#8

Figura 18. Variao do DBO no esturio, relacionada com a descarga fluvial: (a) Variao da descarga do esturio ao longo do perodo de pesquisa, com destaque para os dias em que foram realizadas as campanhas. (b) Variao temporal das mdias e erro padro de DBO de todo esturio. (c) Variao espacial das mdias e erro padro de DBO ao longo do esturio.

38

4.1.7. Clorofila-a (Cla-a) A clorofila-a apresentou valores baixos em todo o esturio, durante todo o perodo de estudo, sua variao se deu de 0,1 a 8,5 g/l. Durante boa parte do tempo se manteve abaixo da mdia (1,1 g/l). As estaes #7 e #8, com a maior influncia marinha, foram onde se registraram as maiores concentraes de Cla-a em especial nos estratos de fundo (figura 19c). Todas as estaes amostradas em superfcie e fundo demonstraram teores superiores de Cla-a no estrato de fundo, principalmente em regimes de baixa descarga, que permitem uma maior penetrao da cunha salina, que junto com sua entrada no sistema estuarino arrasta manchas de produo primria associadas s adjacncias da pluma estuarina (figura 19b). As baixas concentraes apresentadas pela Cla-a no esturio devem-se aos altos valores de turbidez, que resulta em pouca intensidade luminosa em toda coluna dgua.

39

(a) Descarga (m.s-)2000

1500

1000

500

0

(b) Cla-a (g/l)8sup fundo

6

4

2

0

(c) Cla-a (g/l)4

superficie

fundo

3

2

1

0

#5

#IM

#6

Estaes

#6A

#7

#8

Figura 19. Variao da Cla-a no esturio, relacionada com a descarga fluvial: (a) Variao da descarga do esturio ao longo do perodo de pesquisa, com destaque para os dias em que foram realizadas as campanhas. (b) Variao temporal das mdias e erro padro de Cla-a de todo esturio. (c) Variao espacial das mdias e erro padro de Cla-a ao longo do esturio.

40

4.1.8. Tratamento dos Dados

4.1.8.1.

Anlise de Agrupamento

Com o intuito de se avaliar a variao espao-temporal das condies do esturio, a anlise de agrupamento foi feita sobre o total de amostras. De maneira que cada medida das variveis foi tratada separadamente, correspondendo ento, a uma campanha (data) e um ponto de coleta (localizao). Analisando desta maneira buscou-se agrupar por semelhana as estaes e perodos, tornando clara a visualizao da suscetibilidade a hipoxia de cada estao ao longo do perodo amostrado. O agrupamento foi expresso na forma de dendrograma (figura 20), onde os grupos de similaridade formados (entre campanha/estao) foram resultado da combinao das variveis: descarga, temperatura, salinidade, OD, pH, turbidez, nutrientes inorgnicos dissolvidos (NH4+, NO2-, NO3-, PO43- e Si), COP e MPS. A tendncia mais significativa mostrou a formao de trs agrupamentos distintos (figura 20). O grupo A possuiu o maior grau de diferenciao, enquanto que os grupos B e C mesmo negativamente correlacionados, juntos se opunham ao grupo A. O primeiro grupo (grupo A) observado foi formado pela separao das campanhas que estiveram sob alta descarga fluvial, teores relativamente altos de OD, baixa salinidade, altas concentraes de NO3- e Si, baixas para o restante dos nitrogenados e PO43-. O COP, MPS e a turbidez nesse grupo apresentaram picos de concentrao em virtude das altas descargas. Espacialmente, este grupo apresentou uma grande associao dos estratos superficiais das estaes, porm no se pode observar nenhum padro que selecionasse somente estaes de uma poro (em relao a distancia da desembocadura) do esturio. O segundo agrupamento (grupo B) condiz majoritariamente com os estratos de fundo, entretanto no distingue um trecho especifico do esturio. Este grupo possui caractersticas semelhantes quanto: registros de baixa descarga, alta salinidade (conseqente mente maiores valores de pH), baixas concentraes de OD, maiores concentraes de NH4+ e NO2-, baixa concentrao de nitrato, COP e 41

MPS, menores valores de turbidez (quando comparado com o grupo A), mas mesmo assim correspondem a alta turbidez, caracterstica do sistema estuarino do rio Itaja. O terceiro grupo (grupo C) apresentou as mesmas condies de descarga, nutrientes dissolvidos, COP e MPS que o grupo B. O fator que os diferenciou foi a salinidade, uma vez que o grupo C corresponde aos estratos superficiais do esturio, e nesta posio a influncia fluvial marcante. A diferenciao entre os grupos B e C deve-se ao fato que em perodos de baixa descarga o sistema permite a penetrao da cunha salina, atingindo um elevado grau de estratificao que em conseqncia proporciona condies diferentes para a superfcie e para o fundo do esturio. Os valores de descarga confrontados com os grficos (tabela 4) foram obtidos entre a mdia dos valores de descarga para o dia da coleta e dois antecedentes, como descrito no tpico 3.2.5. (descarga fluvial).Tabela 4. Valores de descarga confrontados com os dados de monitoramento mensal

42

campanha- data C1- 13/03/2008 C2- 17/04/2008 C3- 14/05/2008 C4- 18/06/2008 C5- 31/07/2008 C6- 28/08/2008 C7- 25/09/2008

campanha- data C8- 16/12/2008 C9- 29/01/2009 C10- 19/02/2009 C11- 26/03/2009 C12- 24/04/2009 C13- 26/05/2009 C14- 24/06/2009

UPGMAC12 #6F C12 #6S C12 #5S C11 #IMS C11 #7S C11 #6S C11 #6F C11 #6AS C11 #5S C12 #7S C10 #IMS C10 #6S C10 #5S C12 #8S C9 #7S C10 #6AF C9 #6S C10 #7F C10 #6F C10 #6AS C10 #8S C9 #IMS C9 #8F C9 #7F C12 #6AS C9 #6AF C9 #8S C9 #5S C5 #8F C12 #IMS C14 #6F C11 #7FS C10 #8F C11 #6AF C11 #8F C5 #7F C14 #8F C14 #7F C13 #8F C12 #6AF C5 #6AF C5 #6F C5 #7S C10 #7S C14 #6AF C5 #6AS C13 #IMS C13 #5S C13 #7S C11 #8S C13 #7F C13 #6F C5 #IMS C14 #IMS C14 #8S C14 #7S C13 #8S C13 #6AS C14 #5S C13 #6S C14 #6AS C5 #8S C5 #6S C5 #5S

(A)

(B)

(C)

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

Pearson Coefficient

Figura 20. Anlise de agrupamento utilizando o mtodo do Coeficiente de Pearson, para as campanhas/estaes. Agrupadas em funo da similaridade de suas variveis. Destaque para a formao de trs grandes grupos (A, B e C).

43

4.1.8.2.

Anlise de Ordenao

A ordenao foi feita pela anlise de componentes principais (ACP). Este tipo de anlise foi escolhido por representar uma maneira de explorar os dados, expressando sua estrutura de correlaes com o menor nmero possvel dimenses, sem perda importante de informao. Apesar de o estudo trabalhar sobre a hiptese de que o oxignio tende a quase extino sobre regimes de baixa descarga, para esta analise no h necessidade de uma hiptese a ser testada e no necessrio postular causalidades, apenas correlaes das variveis medidas. Devido capacidade que a anlise de componentes principais (ACP) possui de sintetizar em poucas variveis (componentes principais) as medidas

correlacionadas linearmente, aplicou-se a mesma matriz de dados utilizada na anlise de agrupamento. Os eixos fatoriais foram calculados a partir da matriz de correlao r de Pearson entre as variveis foram interpretados os dois primeiros eixos fatoriais da ordenao, explicando 40% da varincia total dos dados (eixo 1: 22% e eixo 2: 18%). O plano formado pelos eixos fatoriais 1 e 2 mostra a ordenao dos casos (autovalores) e as influencias das variveis (autovetores) sobre os eixos (figura 21). Este plano foi plotado pela ferramenta biplot do software MVSP, utilizada para representao grfica tanto dos autovalores quanto dos autovetores num mesmo plano, sobre a regra de Kaiser, que postula que o ultimo componente principal significativo aquele cujo autovalor igual ou superior a mdia de todos os demais autovalores. O primeiro componente (eixo 1) foi formado pelas coordenadas positivas das variveis salinidade, pH e Turbidez. Na extremidade negativa aparecem as variveis NO3-, PO43-. O eixo 2 esteve ligado positivamente a descarga, oxignio dissolvido, temperatura, MPS e COP. E negativamente a NH4+, NO2- e PO43-. A distribuio das variveis ao longo dos eixos corroborou o resultado da anlise de agrupamento formando os mesmos trs grupos (A, B e C), porm com certa peculiaridade dentro do grupo B, que formou o subgrupo B1. O 44

posicionamento das variveis sobre o primeiro componente dividiu as amostras de superfcie (grupo A e C), sob maior influncia fluvial das amostras de fundo (grupo B) sobre influncia da massa dgua marinha que adentra no esturio. O primeiro eixo ilustra que junto com o aumento do fator salinidade, maior no fundo, caminha junto um aumento no pH (maiores em guas marinhas) e turbidez (pela razo de estar associado ao fundo do esturio), e divergem as concentraes de nitrato e fosfato (caractersticas a massa dgua fluvial). Este eixo desta maneira refletiu a variao vertical das condies ambientais do sistema estuarino do ri Itaja-A. O segundo eixo por sua vez explica a ao da descarga e as implicaes que sua variao traz para o sistema. Este eixo mostra que as amostras do grupo A correspondem ao grupo de campanhas/estaes submetidas a um regime de descargas mais altas que as amostras dos grupos B e C. Junto atuao da condio de baixa descarga nota-se a condio de baixo OD (correlao positiva). Isso pode ser visto no grupo B, que corresponde a amostras de fundo, influenciadas pela salinidade, MPS e COP e que, em situaes de baixa descarga esto suscetveis diminuio de OD. Em especial as estaes #6 e #6AF, constituintes do grupo B1, demonstrou corresponder as estaes mais crticas hipoxia em perodos que o esturio assume condies que sustentem um quadro de hipoxia (C14). Neste eixo podemos notar pelo grupo A, que em regimes de descarga alta, e/ou normal o esturio em sua totalidade mantm nveis mais altos de oxignio e se apresenta menos enriquecido por amnio, nitrito e fosfato ao passo que em uma condio contrria, alm de apresentar um acmulo de nutrientes em todo esturio (grupo C), as pores de fundo sofrem uma significativa queda nas concentraes de oxignio dissolvido (grupo B).

45

campanha- data campanha- data C1- 13/03/2008 C8- 16/12/2008 C2- 17/04/2008 C9- 29/01/2009 C3- 14/05/2008 C10- 19/02/2009 C4- 18/06/2008 C11- 26/03/2009 C5- 31/07/2008 C12- 24/04/2009 C6- 28/08/2008 C13- 26/05/2009 C7- 25/09/2008 C14- 24/06/2009

ACPPCA Campanhas Mensais0.7

0.6Descarga TC

OD (mg/l) C10 #6S

0.4

(A)

(B)MPS COP

C9 #5S C10 #5S 0.3 C10 #6AS C10 #6F C9 #8S C10 #6AF C10 #IMS C9 #8F C9 #7F C9 #6S C12 #IMS C10 #8S C10 #7F 0.1 C9 #IMS C9 C11 C11 #7S #5S #7S #6S #6SC9 #6AF #7S C11 C12 C12 C11 C11 #6AS #6F C12 #6F C12 #6AS C12 #5S C11 #IMS C12 #8S -0.3 C14 #5S -0.1 C13 #6S C13 #5S C5 #5S C11 #8S #6S #8S C5 C13 C13 #6ASPO4 (uM) C5 #IMS

C5 #8F C11 #8F C10 #8F

Eixo 2

NO3 (uM)

C11 #6AF C5 C12 #6AF #7F C13 #7F Turb C5 #6AF 0.3 C13 #8F C14 #7F #8F C14

C11 #7F

-0.7

-0.6

-0.4 Si (uM)

C10 #7S 0.1 C5 #8S C13 #6F C14 #6AS C5 #6F C5 #7S -0.1 C13 C14 #8S #7S

0.4

0.6 pHSal

0.7

C14 #7S

C14 #IMSNH4 (uM)

-0.3

C5 #6AS

C14 #6AF C14 #6F

(B1)

-0.4NO2 (uM)

-0.6 C13 #IMS

(C)Eixo 1Vector scaling: 1,18

-0.7

Figura 21. Plano formado pelos eixos 1 e 2 da ACP efetuada sobre as variveis medidas. Variveis representadas em forma de vetores e em forma de 46 pontos os casos. As elipses ilustram as associaes encontradas na anlise de agrupamento

4.2.

Campanha Intensiva

4.2.1. Monitoramento intensivo do esturio Durante a campanha intensiva de monitoramento do esturio foram feitas amostragens com uma abordagem semelhante das campanhas de

monitoramento mensal, buscando um panorama das condies do esturio durante um evento de hipoxia. Porm com maior detalhamento para a poro mais alta do baixo esturio e foram includas as estaes #6_0, #6_1, #6_2, # 6A 1. A estao #5, correspondente ao incio do mdio esturio e estao #IM (estao situada no rio Itaja - Mirim) no foram amostradas, pois no participavam da rea de interesse do monitoramento intensivo. Portanto a configurao espacial de amostragem foi para as estaes: #6, #6_0, #6_1, #6_2, #6A, #6A_1, #7 e #8 onde para estas estaes foram desenvolvidos perfis verticais das variveis fsicoqumicas, coleta de gua em superfcie e fundo para determinao de nutrientes inorgnicos dissolvidos, COP, MPS e Cla-a. importante mencionar que a campanha intensiva foi executada durante mar de quadratura, e a descarga mdia para os trs dias de descarga foi 86 m.s-1.

4.2.1.1.

Variveis fsico-qumicas

A temperatura do esturio durante o monitoramento intensivo variou entre 21,3 e 22,7C. As maiores mdias de temperatura estiveram ligadas camada dgua de fundo (figura 22), de origem marinha, e tenderam a sofrer uma diminuio conforme a intruso salina avanava no fundo do esturio. Provavelmente a razo de a temperatura diminuir esturio acima, seja de que em funo da estratificao, a gua marinha fique posicionada no fundo do esturio, sob uma coluna dgua turbida que impossibilita a passagem de luz e calor do sol. A variao da salinidade foi de 2,9 a 34,1. O esturio se mostrou estratificado durante toda campanha intensiva e mesmo sob a oscilao da mar, onde a intruso salina migrava para jusante durante a baixamar e para montante com a preamar, a cunha salina se manteve dentro do esturio e atingindo pelo menos 18 47

km a montante. O que mostra que a gua de fundo do esturio durante eventos de baixa descarga sofre um significativo acrscimo no seu tempo de transito (figura 23).Temperatura ( C)23,0

superficie

fundo

22,5

22,0

21,5

21,0

#6

#6 0

#6 1

#6 2

#6A

#6A 1

#7

#8

Figura 22. Variao espacial das mdias de temperatura ao longo do esturio nos estratos de superfcie e fundo.

Salinidade(a) Preamar36 3024 18

superficie

fundo

12 6 0

(b) baixamar3630

2418

126

0

#6

#6 0

#6 1

#6 2

Estaes

#6A

#6A 1

#7

#8

Figura 23. Variao da salinidade ao longo do esturio: (a) distribuio da salinidade sob condio de mar de preamar. (b) distribuio da salinidade sob condio de mar de baixamar.

48

Os valores de oxignio dissolvido no esturio ao longo da campanha intensiva variaram de 1,6 a 7,4 mg/l. A distribuio das mdias de OD ao longo do esturio mostrou que as concentraes de OD no fundo apresentaram uma tendncia de diminuio a montante do canal (figura 24). Isso em funo de que a gua marinha entra no esturio, rica em oxignio, mas ao passo que avana esturio acima seu contedo de OD consumido. Esta diminuio da concentrao de oxignio na poro de fundo se agrava em situaes de baixa descarga, pois sob estas condies o tempo de transito da gua marinha dentro do esturio aumentado, resultando em um maior tempo em contato com o sedimento e com o material que sua oscilao mareal ressuspende, agentes responsveis por boa parte do consumo de oxignio no sistema estuarino do rio Itaja-A.

OD (mg/l)8

superficie

fundo

6

4

2

0

#6

#6 0

#6 1

#6 2

Estaes

#6A

#6A 1

#7

#8

Figura 24. Variao espacial das mdias de oxignio dissolvido (OD) ao longo do esturio nos estratos de superfcie e fundo.

Os valores obtidos ao longo de amostragens de OD ao longo do esturio foram dispostos em mdias. Porm quando analisamos as concentraes desta maneira, a real condio crtica pode ser mascarada por valores maiores que deslocam positivamente a mdia. Com a finalidade de se obter a real variao das concentraes de OD na estao mais crtica (#6_0) uma sonda YSI foi fundeada um metro da interface sedimento-gua registrando a cada 15 minutos as variaes fsico-qumicas da poro de fundo (figura 25).

49

Para a poro de fundo a estao #6_0 apresentou uma variao do OD entre 1,59 e 3,94 mg/l. Na maior parte do tempo da campanha intensiva as concentraes de oxignio se mantiveram abaixo de 2 mg/l, caracterizando para esta poro do esturio um quadro de hipoxia.

OD (mg/l) 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,50,0

tempo

Figur