Avaliação do risco de degradação daqualidade da água em baciashidrográficas agrícolas em situação decheia

Maria da Conceição GonçalvesInstituto Nacional de Investigação Agrária e Veteri nária, I.P.Ex Estação Agronómica Nacional (Solos)Av. da República, Quinta do Marquês, 2784-505 OeirasEmail: maria.goncalves@iniav.pt

Estudo realizado no âmbito dos projetos SOE1/P2/F146 AGUA FLASH e PTDC/AGR-AAM/098100/2008 EUTROPHOS

Introdução

As cheias são fenómenos naturaisresponsáveis pelo transporte de sedimentose nutrientes para as linhas de águaOriginam picos de poluição que podemdurar de poucas horas a alguns dias epodem conduzir à eutrofização dos rios ereservatórios e à contaminação da águapotável

No caso do sudoeste Europeu, devido áscaracterísticas do clima, dos solos e do usoda terra, as cheias têm um contributo muitoimportante para a remoção de sedimentos,pesticidas, fósforo e azoto do solo,originando uma consequente degradaçãodo solo e da água

• O fósforo que é um fator limitante para aprodução primária é transferido dos solosagrícolas ligado às partículas do solo,através do escorrimento superficial e daerosão do solo

• O azoto também muito importante naprodução autotrófica, nomeadamente naforma de nitratos, é fundamentalmentetransportado nas águas de drenagem.

• Devido ao caracter esporádico das cheias, os

picos de poluição podem escapar aos sistemas de

monitorização clássicos, baseados em

amostragens sazonais ou mesmo mensais

• Também a monitorização não fornece informação

da fonte dos sedimentos ou nutrientes

• A histerese verificada na relação concentração-

descarga pode ser analisada para obter aquela

informação

Histerese

• Sentido horário – O pico deconcentração chega antes do picoda cheia• Entradas rápidas do elemento norio - locais próximos

• Sentido anti-horário – O pico deconcentração chega depois do picoda cheia• Transferência para o rio mais lentae difusa - de locais mais afastados

• A histerese para uma dada descarga é caracterizada pordiferenças na concentração de um elemento no ramo ascendentee descendente do hidrograma• As relações entre a variação da concentração-descarga pode mresultar em trajetórias no sentido horário ou no sentido anti-horário

Objectivos

• Estudar a evolução da qualidade da águadurante eventos de cheias, ocorridos emcondições hidrológicas e estações do anodiferentes

• Interpretar a histerese para determinar aorigem dos sedimentos, nutrientes epesticidas

Locais de estudo

Bacia hidrográfica do Enxoé a montante do reservatório (60 km2)

Água

Outros usos da terra

Povoação

Pastagens permanentes

Culturas anuais (17%)

Olival (18.3 %)

Montado (17.6 %)

Land use:

Rio Enxoé com 9 kmAltitude média 200 m

Others

Luvisols

Cambisols

Fluvisols

Soils:

Vertisols

Calcisols

Outros

Luvissolos (47%)

Cambissolos (28%)

Fluvissolos

Soilos:

Vertissolos (4%)

Calcissolos (13%)

Solos da bacia hidrográfica do Enxoé

)

O rio Enxoé no fim da Primavera (rio temporário)

O rio Enxoé após as primeiras chuvas

O rio Enxoé após uma cheia

Local do estudo

Monitorizações na bacia do Enxoé

0

5

10

15

20

25

30

24-9-10 22-10-10 19-11-10 17-12-10 14-1-11 11-2-11 11-3-11 8-4-11 6-5-11

Time (d)

Dis

char

ge (

m3 s

-1)

0

5

10

15

20

25

30

35

Pre

cip

itat

ion

(m

m)

Discharge Sampling Precipitation

Oct. 10

Feb. 11

Mar. 11

Apr. 11

Oct. 10

Precipitação (mm) e descarga (m3 s-1) no rio Enxoé entre Outubro 2010 e Junho 2011.

0

5

10

15

20

25

30

24-09-10 22-10-10 19-11-10 17-12-10 14-01-11 11-02-11 11-03-11 08-04-11 06-05-11

Time (d)

Dis

char

ge (

m3 s

-1)

0

250

500

750

1000

1250

1500

SS

C (

mg

L-1

) T

urbi

dity

(N

TU

)

Discharge SSC Turbidity

Descarga, concentração de sólidos suspensos (SSC) e turbidezmonitorizados entre Outubro 2010 e Junho 2011

0

5

10

15

20

25

30

24-09-10 22-10-10 19-11-10 17-12-10 14-01-11 11-02-11 11-03-11 08-04-11 06-05-11

Time (d)

Dis

char

ge (

m3 s

-1)

NO

3- (mg

L-1

)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

TP

, SR

P, P

P (

mg

L-1

)

Discharge NO3- TP SRP PP

Descarga, concentações de nitratos (NO3-), de fósforo total (TP),

particulado (PP) e solúvel reactivo (SRP) observadas entre Outubro2010 e Junho 2011.

HISTERESE

1st Fall flood (October 2010)

0

300

600

900

1200

0 1 2 3 4

SSC

co

nce

ntr

atio

n (

mg

L-1)

1st Fall flood (October 2010)

0

20

40

60

80

0 1 2 3 4

NO

3-co

nce

ntr

atio

n (

mg

L-1)

Late Winter flood (March 2011)

0

300

600

900

1200

0 5 10 15 20

Exemplos de curvas de histerese obtidas

Late Winter flood (March 2011)

0

3

6

9

12

15

0 3 6 9 12 15Q (m3 s-1)Q (m3 s-1)

O padrão da histerese alterou-se ao longodo ano:

• SSC, TP e PP - trajectória horária nascheias do Outono até meio do Inverno eanti-horária no fim do Inverno e Primavera

• SRP apresentou trajectórias mistasdependendo da cheia e de práticas defertilização locais

• NO3- trajectória anti-horária

• O comportamento dos elementosparticulados foi diferente dos elementossolúveis

• Os particulados chegaram muitorapidamente ao rio, tendo sido arrastadosessencialmente de locais próximos

• Os solúveis chegaram mais lentamente aorio, por difusão lenta, a partir de locais amontante

Carta de risco potencial de erosão do solo obtida com o modelo PESERA

Modelo conceptual para a fonte de transporte dos sedimentos e nutrientes na bacia hidrográfica do rio Enxoé

.

Estação do ano

Elementos particulados(SSC, TP, PP)

Elementos solúveis(SRP, NO3

-)

Fonte Transferência Fonte Transferência

Outono a meio do Inverno

Margens e leito do rioCampos de cultivo

Escoamento superficial

Campos de cultivo

EscoamentosuperficialEscoamentosub-superficial

Fim do Inverno à Primavera

Campos de cultivo

Escoamento superficial

Campos de cultivo

Escoamento superficial(SRP)Escoamento sub-superficial(NO3

-)

.

Conclusões

• Os valores máximos para todos os elementos

foram sempre observados durante as cheias

• As cheias de Outono foram as que apresentaram

valores mais elevados, devido à erosão provocada

por chuvas intensas e operações de lavoura

• Os valores de TP encontrados no rio foram

sempre superiores ao limite para classificação das

águas de superfície como eutróficas (>0.035 mg L-1 )

• Encontrou-se um valor de NO3- superior ao limite

estabelecido para o consumo humano (<25 mg L-1)

Os agricultores da bacia hidrográfica do Enxoé estãoconscientes dos problemas da eutrofização acentuada doreservatório mas acreditam que o seu nível trófico é umaconsequência da sua morfologia (pequena profundidade)associada à matéria orgânica que foi lá deixada durante aconstrução e não uma consequência dos nutrientestransportados pelo rio.

No entanto, como resultado deste estudo, verificou-se queuma medida prática para atenuar a eutrofização noreservatório do Enxoé seria a da proteção das margens do riodo pastoreio, com a consequente prevenção da suadegradação e redução de depósitos de sedimentos no leito dorio