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UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS
CURSO DE BACHARELADO EM GEOGRAFIA
TAINAN DA FONSECA FERNANDES
INFLUÊNCIA DA PLUVIOSIDADE ACUMULADA E DA MARÉ SOBRE A
VARIAÇÃO DE CURTO PRAZO DA QUALIDADE DE ÁGUA EM UMA PRAIA
TROPICAL EUTROFIZADA (ILHA DO FUNDÃO - BAÍA DE GUANABARA, RJ)
Niterói 2019
TAINAN DA FONSECA FERNANDES
INFLUÊNCIA DA PLUVIOSIDADE ACUMULADA E DA MARÉ SOBRE A
VARIAÇÃO DE CURTO PRAZO DA QUALIDADE DE ÁGUA EM UMA PRAIA
TROPICAL EUTROFIZADA (ILHA DO FUNDÃO - BAÍA DE GUANABARA, RJ)
Monografia apresentada ao curso de Bacharelado em Geografia, como requisito parcial para a obtenção do título de Bacharel em Geografia.
Orientador: Prof. Dr. Humberto Marotta
Coorientadora:
Drª. Roberta Bittencourt Peixoto
Niterói 2019
TAINAN DA FONSECA FERNANDES
INFLUÊNCIA DA PLUVIOSIDADE ACUMULADA E DA MARÉ SOBRE A
VARIAÇÃO DE CURTO PRAZO DA QUALIDADE DE ÁGUA EM UMA PRAIA
TROPICAL EUTROFIZADA (ILHA DO FUNDÃO - BAÍA DE GUANABARA, RJ)
Monografia apresentada ao curso de Bacharelado em Geografia, como requisito parcial para a obtenção do título de Bacharel em Geografia.
BANCA EXAMINADORA
_____________________________________________ Prof. Dr. Humberto Marotta (Orientador) - UFF
_____________________________________________ Profª. Drª Luana Queiroz Pinho - UERJ
_____________________________________________ Prof. Dr. Carlos Augusto Silva e Ramos - UFF
_____________________________________________ Msc. Ludmila Caetano dos Santos - UFF
Niterói 13 de março de 2019
Às minhas avós, Alvina e Fidelina, suas histórias de vida são inspiração de força e resistência para mim enquanto mulher.
AGRADECIMENTOS
Aos meus pais, professores na profissão e também de história de vida. Obrigada por
todo ensinamento e por sempre priorizarem a minha educação, acreditando que é a
partir dela que construímos uma sociedade mais justa e inclusiva. Nossa família sem
dúvida é luta e resistência! E eu terei eterna gratidão por esse encontro que a vida
nos proporcionou.
Ao meu irmão Gabriel, símbolo de muita luta para mim. Não há um só dia que eu não
aprenda com seu carisma e sua resistência. Obrigada pelos abraços carinhosos e
acolhedores nos dias difíceis. Todo o meu esforço é por nós!
À minha família agradeço a paciência, pelo apoio e por acreditarem em mim, sempre
me incentivando a estudar e a correr atrás dos meus sonhos. Em especial gostaria de
agradecer ao meu tio Nêo que me ajudou muito durante essa jornada.
Aos meus amigos de luz e guias espirituais, minha eterna gratidão! Obrigada por
sempre estarem ao meu lado, não me deixando andar só, me ajudando e me guiando
pelo caminho do bem.
À Lícia, agradeço pelos sábios conselhos, pela disponibilidade de me ouvir e sempre
preocupada com meu bem-estar. Minha vida se tornou outra depois que você chegou,
sua amizade é de grande estima para mim.
À Laís, minha amiga e cúmplice, obrigada pelas dicas de pesquisa, pela ajuda e por
ser uma amiga tão compreensiva e presente. Sua amizade é essencial!
Às minhas amigas “jurássicas” (Monique, Melissa, Francine e Bruna), que
compartilharam e cresceram comigo em grandes momentos de escolhas, trocas e
aprendizagem. Vocês tornaram tudo mais leve e feliz! Obrigada por todo esse tempo
de amizade.
Ao meu orientador Humberto por toda ajuda e atenção, sempre com MUITA paciência
para me explicar e me ouvir. Obrigada pela oportunidade de novos aprendizados, por
ter acreditado e confiado em mim. Seus sábios conselhos e puxões de orelha na hora
certa foram bastante efetivos (risos). Sem dúvidas essa caminhada não teria sido igual
sem seus ensinamentos e sua disponibilidade a me ajudar. Admiro sua honestidade
e dedicação pela ciência.
À minha coorientadora Roberta, que mesmo de longe nessa reta final se disponibilizou
a me ajudar com muita paciência e carinho. Suas correções e incentivo foram cruciais
na construção desse trabalho. Muito obrigada!
Aos amigos e amigas de geografia! Obrigada pela troca de conhecimentos sobre essa
ciência tão questionadora e crítica durante as aulas, assim como nos corredores, no
diretório acadêmico e nos trabalhos de campo. Gostaria de agradecer em especial à
Camila, uma amiga que me acolheu com muito carinho desde meu primeiro dia de
UFF, compartilhando comigo momentos bons e ruins, que vibrava junto a cada
conquista. Ao Lucas, agradeço pelos conselhos e por sempre me acalmar durante as
provas e trabalhos (nós sabemos o drama!), foi um grande amigo durante essa
caminhada. Ao Emanuel, agradeço pela disponibilidade, ajuda e solidariedade na reta
final da construção desse trabalho. Sem dúvida sua amizade foi essencial! A Stefanny
por todo apoio, cumplicidade, empatia e carinho de sua amizade.
À Universidade Federal Fluminense, por ter me acolhido na metade da minha
graduação. Agradeço aos professores e professoras pelos ensinamentos e pelas
experiências de campo. Agradeço também às coordenadoras, Carla e Cristina, por
terem me ajudado muito nessa reta final.
A galerinha do LEMG, agradeço pela troca de conhecimento e dicas em cada Carbono
Quente.
A banca examinadora Dra. Luana Queiroz, Dr. Carlos Augusto Silva e Ramos e a
Doutoranda Ludmila Caetano que gentilmente aceitaram o convite. Muito obrigada.
Por fim, agradeço ao Programa de Biomonitoramento Contínuo das Águas da Baía de
Guanabara (BICA) pela oportunidade de trabalhar no projeto e pelo fornecimento dos
dados para esse trabalho de conclusão de curso.
Quem não se movimenta não sente as correntes que o prendem
Rosa Luxemburgo
RESUMO
O planejamento e a gestão envolvem diferentes dimensões geográficas e político-administrativas. A Baía de Guanabara apresenta complexidade de fatores naturais e antropogênicos que conjuntamente determinam a qualidade de suas águas, sendo um adequado modelo de estudo para baías tropicais urbanas em países onde frequentemente o crescimento urbano não é acompanhado de investimentos em saneamento. A poluição desse ecossistema apresenta prejuízos cada vez mais danosos à saúde humana, à economia e ao bem-estar social. Além disso, estudos recentes têm demonstrado que a degradação da qualidade de suas águas é relacionada ao lançamento de esgotos, causando enriquecimento de carga orgânica e nutrientes (eutrofização). Apesar da elevada relevância à tomada de decisão para manutenção de usos sociais múltiplos, ainda há grande carência de estudos sobre os controles da maré e das variáveis meteorológicas sobre a qualidade da água dos ecossistemas aquáticos estuarinos tropicais eutrofizados. Análises geográficas sobre variações de curto prazo no ciclo nictemeral (24h) associadas às sazonais ainda são muito escassas, especialmente em ecossistemas tropicais com alta incidência luminosa e mais elevadas temperaturas o ano inteiro. Nesse sentido, o presente trabalho buscou analisar a influência das flutuações de maré e de variáveis meteorológicas sobre a qualidade das águas de uma praia de uma baía tropical altamente urbanizada e eutrofizada durante o período do inverno (Praia do Catalão, Baía de Guanabara - Rio de Janeiro). A viabilidade foi proveniente do Programa de Biomonitoramento Contínuo das Águas da Baía de Guanabara (BICA), executado desde 2017, que contempla coletas mensais ao longo de 24h e amostragens a cada 2h em marés de sizígias, no qual são reunidos importantes pesquisadores que estudam a contaminação dos processos controladores da qualidade de águas da Baía de Guanabara. Os presentes resultados mostraram um controle da precipitação acumulada sobre as quantidades de nutrientes e carbono orgânico dissolvido nas águas da Praia do Catalão, o que ressalta o potencial em diluir a poluição e melhorar a qualidade da água na região. Tal relação aponta para futuras preocupações diante de cenários de aquecimento global, no qual existiria uma diminuição da precipitação no Rio de Janeiro, reduzindo sua ação potencial de diluição e melhoria da qualidade das águas. Palavras-chave: Baía de Guanabara. Eutrofização. Maré. Meteorologia.
ABSTRACT Planning and management involve different geographical and political-administrative dimensions. The Guanabara Bay presents a series of physical and anthropogenic characteristics that determine the quality of its waters, being a study model for tropical systems in countries where urban growth is not accompanied by investments in sanitation. These regions are also affected by forest loss, which is increasingly damaging human health, the economy and social well-being. In addition, recent studies have shown that the degradation of the coastal waters is related to the launching of sewage, causing the enrichment of organic and nutritive load (eutrophication). Despite the high importance for decision makers to maintain social standards, there is still a great uncertain about how climate and meteorological variables control the quality of aquatic ecosystems in tropical eutrophic estuaries, especially at geographical analyzes on the short-term scales during a nictemeral cycle (24h). Studies about the influence of geographical factors over eutrophication in costal waters are very scarce in tropical ecosystems with high light incidence and higher year-round temperatures. Therefore, the present work investigated the influence of tide fluctuations and meteorological variables on the water quality of a highly urbanized and eutrophic tropical beach during the winter period (Catalão Beach, Guanabara Bay - Rio de Janeiro). The study was supported by the Guanabara Bay Waters Continuous Biomonitoring Program (BICA), executed since 2017, which contemplates monthly collections over 24 hours following every 2 hours in syzygy tides,The results show at higher accumulated precipitation there is a reduction of nutrients and dissolved organic carbon at the waters of Catalão Beach, which highlight the potential for dilution and improvement of water quality in the region. This relationship is important facing global warming scenarios which predicts an increase in precipitation in Rio de Janeiro potentially decreasing its capacity of dilution and improvement of water quality. Keywords: Guanabara Bay. Eutrophication. Tide. Meteorology.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 – Estuário e a interação entre os fatores do continente, da atmosfera e do oceano........................................................................................
05
Figura 2 – Processos de poluição de águas costeiras........................................ 08
Figura 3 – Mapa de localização do ponto de Biomonitoramento Contínuo das Águas (BICA), Praia do Catalão, Baía de Guanabara.........................................................................................
10
Figura 4 – Imagem das ilhas antes do aterramento da construção da Ilha do Fundão ..............................................................................................
10
Figura 5 – Mapa de uso e cobertura do solo a partir das bacias contribuintes ao ponto de Biomonitoramento Contínuo das Águas (BICA), Baía de Guanabara – RJ .................................................................................
11
Figura 6 – Desenho esquemático das instalações de amostragem contendo o sistema de bomba para captação de água próximo ao píer, a conexão entre a água da Baía de Guanabara e o ponto de coleta de água dentro da Universidade (a bica) ...............................................
12
Figura 7 – Imagem do funcionamento do Biomonitoramento Contínuo das Águas, Praia do Catalão - Baía de Guanabara .................................
12
Figura 8– Pluviosidade (mm) acumulada correspondente as 24h de amostragens dos dois meses de análise (julho e agosto) .................
17
Figura 9– Velocidade do vento (km/h) correspondente ao ciclo nictemeral de amostragens dos dois meses de análise (julho e agosto) .................
18
Figura 10– Medidas de nutrientes dissolvidos como nitrato (μm), nitrito (μm), N amoniacal (μm) e fosfato (μm) correspondentes as 24h de amostragens relacionadas as marés semidiurnas.............................
20
Figura 11– Medidas de oxigênio dissolvido (mg/L), silicato (μm), pH e carbono orgânico dissolvido (mg/L) correspondentes as 24h de amostragens relacionadas as marés semidiurnas...................................................
21
Figura 12– Amplitude de maré relacionada a salinidade (US) durante as 24h de amostragens da maré semidiurna dos meses de julho e agosto.......
22
Figura 13– Variáveis de qualidade da água entre os dois meses estudados (julho e agosto), meses com menor e maior pluviosidade acumulada no inverno de 2018. Letras iguais diferenças não significativas (teste t p <0,05).............................................................................................
24
Figura 14– Nutrientes dissolvidos como N amoniacal (uM), nitrito (uM), nitrato (uM), concentração de OD (mg/L) e pH em ciclos de 24h (nictemeral) de amostragem e índices tróficos estabelecidos de acordo com a Resolução CONAMA nº 357/2005 sendo comparados para os dois meses de estudo................................................................................
26
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Parâmetros utilizados para a análise e dispostos na resolução CONAMA para águas salinas (classe 1)...........................................................................................................
14
Tabela 2 – Dados meteorológicos de precipitação (mm) acumulada, temperatura (Cº) média e velocidade média do vento (km/h) dos dois meses de análise (julho e agosto)..................................................................................................
16
Tabela 3 – Matriz de correlação Pearson do mês de julho (dados- análise de dados – correlação) contendo salinidade (US), pH, OD (mg/L), N amoniacal (uM), nitrito (uM), nitrato (uM), fosfato (uM), silicato (uM), COD (mg/L) e temperatura ar (ºC) Alerta Rio ......................................
23
Tabela 4 – Matriz de correlação Pearson do mês de agosto (dados- análise de dados – correlação) contendo salinidade (US), pH, OD (mg/L), N amoniacal (uM), nitrito (uM), nitrato (uM), fosfato (uM), silicato (uM), COD (mg/L) e temperatura ar (ºC) Alerta Rio........................................
24
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ALERTA RIO
Sistema Alerta Rio da Prefeitura do Rio de Janeiro
BG Baía de Guanabara
BICA
Projeto de Biomonitoramento Contínuo das Águas
COD
Carbono Orgânico Dissolvido
CONAMA CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE
OD
Oxigênio Dissolvido
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ....................................................................................
01
2 OBJETIVO...........................................................................................
03
3 REFERENCIAL TEÓRICO ..................................................................
04
3.1
ESTUÁRIOS ........................................................................................
04
3.2 EUTROFIZAÇÃO DAS ÁGUAS COSTEIRAS .....................................
06
4 MATERIAL E MÉTODOS ...................................................................
09
4.1 ÁREA DE ESTUDO .............................................................................
09
4.2 DESENHO AMOSTRAL .....................................................................
11
4.3 MÉTODOS ANALÍTICOS ....................................................................
13
4.3.1 ANÁLISE NUTRIENTES DISSOLVIDOS ............................................
13
4.3.2 ANÁLISE CARBONO ORÂNICO DISSOLVIDO (COD; mg/L) ............
13
4.3.3 MEDIDAS DE SANILIDADE, pH E DAS CONCENTRAÇÕES ÔXIGÊNIO ...........................................................................................
13
4.3.4 DADOS DE MARÉ E METEOROLÓGICO ..........................................
13
4.3.5 ANÁLISE DOS ÍNDICES TRÓFICOS CONAMA .................................
14
4.4 MÉTODOS ESTATÍSTICOS ...............................................................
15
5 RESULTADOS ....................................................................................
15
6 DISCUSSÃO .......................................................................................
27
7
CONCLUSÕES ...................................................................................
29
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................
30
1
1 INTRODUÇÃO
Ao longo das últimas décadas, o enriquecimento de nutrientes (i.e.
eutrofização) causado pelas atividades humanas tem se intensificado nos
ecossistemas aquáticos (ALTIERI e GEDAN, 2015). Um destino preferencial para
aportes de matéria orgânica e inorgânica advindos de extensas áreas na bacia de
drenagem é a região costeira (BRAND et al., 2018). As fontes antropogênicas de
nutrientes para suas águas são representadas especialmente pelo lançamento de
esgotos não tratados, uso de fertilizantes agrícolas ou dejetos da pecuária e da
agroindústria (RABALAIS et al., 2010). Nesse sentido, a eutrofização com
subsequente perda de qualidade da água aos múltiplos usos pelos sujeitos sociais é
considerada uma das mudanças globais mais importantes na atualidade (VITOUSEK
et al., 1997, ROCKSTROM et al., 2009 e LIN &YU, 2018). Os efeitos da carga de
nutrientes dos usos urbano-industrial e agropecuário sobre o funcionamento dos
ecossistemas marinhos podem ser intensos (HENSON et al., 2016), tais como aqueles
relacionados ao aumento de florações algas (GAO et al., 2017) ou de cianobactérias
tóxicas (PAERL e PAUL, 2012; WOOD et al., 2017) e às alterações nos níveis de
oxigênio dissolvido (OD; DIAZ et al., 2008, PRICE et al., 2017) e no pH das
águas.( ORR et al., 2005) outras evidências também indicam o aumento da
exportação de matéria orgânica (HUNTINGTON et al., 2016) e de nitrato nas águas
costeiras (BOURAOUI et al., 2004).
Em baías ou estuários, evidências têm indicado a elevada variabilidade de
parâmetros de qualidade da água na escala nictemeral (SELVAM et al, 1994)
comparando períodos com presença e ausência de luz solar (SAWABINI et al., 2014),
ao longo do ciclo de maré (JEFFREY et al., 2018) e em condições meteorológicas
contrastantes (MURRELL et al., 2018). Apesar do conhecimento crescente dos efeitos
da eutrofização sobre o funcionamento dos ecossistemas aquáticos, são ainda
escassos dados de variações de curto prazo que podem ser especialmente
importantes em dinâmicos ambientes de interface dulcícola-marinho como as águas
costeiras (LIU et al., 2018). Essa carência de dados de curto prazo pode ser atribuída
à dificuldade logística envolvida (TOSIC et al. 2018). A variabilidade nictemeral da
qualidade de água pode ser negligenciada e ainda mais elevada em águas tropicais
quentes eutrofizadas. As altas temperaturas o ano inteiro associadas à disponibilidade
2
de nutrientes e substratos orgânicos (e.g. proveniente de esgotos não tratados em
áreas densamente urbanizadas) podem tornar as respostas metabólicas relacionadas
a parâmetros de qualidade da água mais intenso (MONTEIRO et al., 2012).
3
2. OBJETIVO
Avaliar a variação nictemeral da qualidade de água superficial (concentrações
de nutrientes, carbono orgânico e oxigênio dissolvidos, salinidade e pH) ao longo de
ciclos de maré, comparando meses com contrastantes pluviosidades acumuladas no
inverno de 2018 em uma praia de baía tropical altamente eutrofizada (Praia do Catalão
- Baía de Guanabara, região metropolitana do estado Rio de Janeiro).
4
3. REFERENCIAL TEÓRICO
3.1 ESTUÁRIOS
Além de comumente produtivos e ecologicamente importantes na perspectiva
de serviços ecossistêmicos e, em particular, para a pesca (SCHELSKE e ODUM,
1961; POTTER et al., 2015), os estuários são ecossistemas que apresentam estrutura
e funcionamento físico ou biogeoquímico de alta variabilidade e representam a
interação entre continente, atmosfera e oceano, sendo vulneráveis a mudanças
nestes três grandes sistemas (NASCIMENTO, 2017). Vale ressaltarmos a seguinte
definição:
“Estuário é um corpo d’água costeiro semi-fechado que apresenta uma
ou mais conexões livres com o mar, se estendendo até o limite de
influência da maré, dentro da qual a água marinha é mensuravelmente
diluída pela drenagem continental” (DYER, 1997).
Esses ecossistemas possuem níveis de alteração pelas atividades
antropogênicas em suas águas ou bacias de drenagem (ELLIOT E WHITFIELD,
2016). A maior parte desta degradação provém dos impactos da atividade
antropogênica desde o período de colonização quando se utilizava o estuário como
recurso e para o desenvolvimento (PRICE et al., 2017). Dessa forma, era comum a
produção e liberação de resíduos domésticos, industriais e agrícolas, que resultava
no enriquecimento de nutrientes em suas águas (WILSON, 1988; MCLUSKY e
ELLIOT, 2004; TWEEDLEY et al., 2015).
É importante destacar que, nem todos os estuários são igualmente suscetíveis
a perturbações, ou seja, existem variáveis atuantes típicas em cada tipo de
geossistema (RODRIGUEZ et al. 2017) e, assim, a extensão da alteração irá
depender em grande parte do regime das marés e intensificada pela ação do clima
(WARWICK et al., 2018). Para tal inteligibilidade, utilizamos como exemplo a seguinte
definição de estuário:
“Um estuário é uma massa de água costeira parcialmente fechada que
está permanentemente ou periodicamente aberta ao mar e que recebe
pelo menos uma descarga periódica de um rio (s) e, portanto, sua
salinidade é tipicamente menor que a da água do mar natural e varia
temporalmente e ao longo de sua extensão, pode se tornar hipersalino
5
em regiões onde a perda de água por evaporação é alta e as entradas
de água doce e de maré são insignificantes ” (POTTER et al. 2010).
Ademais, entendemos que um estuário é uma importante unidade espacial de
análise (MCLUSKY e ELLIOT, 2004) por se tratar de um ecossistema vulnerável a
interferências de fatores ambientais, sociais e econômicos; tendo em vista que sua
morfologia abrange a conectividade entre os sistemas fluvial e costeiro (figura 1),
influenciado pelas oscilações de maré, vazão fluvial e variáveis meteorológicas
(ELLIOT E WHITFIELD, 2016). Assim sendo, estuários sofrem com fortes variações
no nível e características da água, promovendo a inundação periódica de áreas ricas
em matéria orgânica (ESTEVES, 2011).
Figura 1: Estuário e a interação entre os fatores do continente, da atmosfera e do
oceano. Modificado de Oceanography and Marine Biology: An Annual Review (2016),
p 84.
6
3.2 EUTROFIZAÇÃO DAS ÁGUAS COSTEIRAS
Primeiramente, devemos compreender que a eutrofização ocorre através do
processo de enriquecimento de nutrientes, especialmente de fósforo e nitrogênio
(CARPENTER et al., 1998; ESTEVES, 2011). Sem dúvidas, os aportes provenientes
do lançamento de efluentes domésticos, industriais e da agropecuária não tratados
constituem reconhecidos controles antropogênicos da qualidade da água nos
mananciais de áreas costeiras (SCHINDFLER et al., 2006). Esse tipo de processo de
eutrofização desencadeado pela influência antrópica é denominado de “eutrofização
cultural”, o qual vem sendo cada vez mais potencializado (RABALAIS et al., 2009).
Dessa forma, o enriquecimento de nutrientes causa a eutrofização e alteram a
biogeoquímica dos estuários, impactando os usos múltiplos dos recursos hídricos
pelos agentes sociais (ESTEVES, 2011).
As bacias hidrográficas costeiras são um dos principais contribuintes de
nutrientes em águas marginais e desempenham um papel fundamental na
eutrofização (BRICKER et al., 2007). Diante disso, quanto mais eutrófico é
considerado um ecossistema, menor a contribuição relativa das bactérias para a
respiração ecossistêmica (PRICE et al., 2017). Isso ocorre devido a competição por
nutrientes, excreção de COD, predação e mortalidade por vírus, em que a respiração
planctônica total aumenta em razão maior que a respiração do bacterioplancton
(ESTEVES, 2011). Logo, os sedimentos acabam por formar um compartimento
acumulador de matéria orgânica proveniente na coluna d’água e dessa forma, torna-
se um importante sítio de armazenagem e transformação de carbono (LIU et al., 2018).
Outro fator que deva ser abordado trata-se da reprodução de algas e plantas aquáticas
caracterizadas como a principal fonte de matéria orgânica em sistemas eutrofizados
(SANTOS et al., 2017), sendo a decomposição deste material pela comunidade
bacteriana acaba por gerar a diminuição do oxigênio dissolvido (GLIBERT et al.,
2005). É previsto que existe uma tendência para o aumento exponencial de eventos
de hipoxia e anoxia em escala global, tanto em número de ocorrência, frequência,
intensidade e duração, devido à atividade antrópica e as mudanças climáticas
(RABALAIS et al., 2010).
Devido à sua posição terminal na bacia de drenagem e elevada ocupação
humana (RAIMONET et al, 2018), as águas costeiras podem ser especialmente
sensíveis ao enriquecimento de nutrientes provenientes dos usos urbano-industrial e
7
agropecuário sem a apropriada constituição de infraestrutura no tratamento de
efluentes (RABALAIS, 2002). Esses efluentes apresentam comumente sólidos em
suspensão, matéria orgânica, nutrientes e organismos patogênicos que alteram
substancialmente a qualidade das águas (BARBOSA et al., 2015). Localidades com
elevada densidade populacional a poluição é uma dinâmica comum na paisagem,
especialmente os lugares com concentração de renda e desigualdade social mais
elevadas (MONTEIRO, et al.2012). Deste modo, a dinâmica da eutrofização apresenta
diferentes estágios ao longo do tempo (ANDERSON et al., 2008), estas que podem
ser prejudiciais para os ecossistemas marinhos e afetar os diversos usos da água,
como por exemplo o turismo, a pesca e o lazer (PRICE et al., 2017). Entende-se por
eutrofização:
“A eutrofização pode ser natural ou artificial. Quando natural, é um processo lento e contínuo que resulta do aporte de nutrientes trazidos pelas chuvas e pelas águas superficiais que erodem e lavam a superfície terrestre. A eutrofização natural corresponde ao que poderia ser chamado de “envelhecimento natural” de um corpo d’água. Quando ocorre artificialmente, ou seja, quando é induzido pelo homem, a eutrofização é denominada de artificial, cultural ou antrópica. Neste caso, os nutrientes podem ter diferentes origens, como: efluentes domésticos, efluentes industriais e/ou atividades agrícolas, entre outras. Este tipo de eutrofização é responsável pelo “envelhecimento precoce” de ecossistemas aquáticos. “ (ESTEVES, 1998)
Todavia, o processo de eutrofização em águas costeiras devido às atividades
humanas é um problema mundial (FISTAROL et al., 2015). Estudos recentes apontam
que esse fenômeno tende a se agravar por causa dos impactos causados por
mudanças hidrológicas induzidas pelo clima (RAIMONET et al., 2018). Estima-se que
houve aumento do número de três vezes do fósforo (P) e de dez vezes de nitrogênio
(N) nos oceanos na última década (FISTAROL et al., 2015). Nos EUA, por exemplo,
a eutrofização está se tornando um processo cada vez mais frequente (SCAVIA e
BRICKER, 2006), com estudos demonstrando que aproximadamente 65% dos
estuários avaliados tendem a serem de moderados a altamente eutróficos (PRICE et
al., 2017). Similarmente, no Canadá, pelo menos 40 estuários experimentaram um ou
mais eventos anóxicos (devido ao nível reduzido de oxigênio) nos últimos dez anos
por causa da eutrofização (BUGDEN et al., 2014). Ainda, para Struijk (et al. 2010), 25
localidades em áreas de águas costeiras na América do Sul foram identificadas como
eutróficas e estima-se que este número tende a dobrar entre 1970 e 2050.
8
Para entendermos o processo de poluição de águas costeiras no Brasil,
compreendemos a necessidade de realizarmos um breve recorte histórico-espacial
sobre o mesmo. Contudo, a ocupação do território brasileiro se caracteriza pela
espacialização desigual e fragmentada, fruto do processo de urbanização pautado na
modernização tecnológica que resultou em segregação espacial e exclusão social
(BORELLI, 2007). A ocupação das áreas litorâneas se encontra no contexto
espacialmente planejado devido à intensa política econômica voltada ao mercado
externo até o século XX (IBGE, 2011). De fato, a desigual distribuição demográfica se
reflete nos dias atuais e consequentemente, acoplada à intensa degradação ambiental
dos ecossistemas costeiros. Um bom exemplo é o estuário da Baía de Guanabara,
considerado altamente eutrófico e que sofre com a pressão urbana de mais de 7
milhões de pessoas que vivem no seu entorno (COTOVICZ JR et al. 2016). Portanto,
no Brasil, essa questão sobre a poluição de águas marginais se torna mais ressaltada
devido ao excessivo aporte de efluentes altamente enriquecidos de nutrientes (figura
2) proveniente de bacias de drenagem localizadas em áreas onde a urbanização não
foi acompanhada pela adequada constituição de infraestrutura de coleta e tratamento
(MAROTTA et al., 2008).
Figura 2: Processos de poluição de águas costeiras. Extraído de
<http://7fbiolugar.blogspot.com.br/2012/06/fontes-de-poluicao-aquatica.html> Acesso
em: janeiro 2019
9
4 MATERIAL E MÉTODOS
4.1 ÁREA DE ESTUDO
A Praia do Catalão (- 43,22º -22,84º) é localizada em uma baía costeira tropical
na cidade do Rio de Janeiro (figura 4), caracterizada por temperatura quente, com
média de 26.1 °C em janeiro (o mês mais quente do ano) e 20.6 °C em julho (o mês
mais frio) (CLIMATE-DATE, 2019). O clima é tropical úmido e as precipitações
acumuladas anuais variam entre 1220 e 1800 mm ano (BIDONE, et al. 2004). O
inverno é caracterizado por um período seco e de baixos índices pluviométricos,
sendo marcado pela passagem de frentes frias, atuação de sistemas de baixa pressão
e transporte de umidade durante os meses de julho e agosto (ALERTA RIO, 2019). A
baía é governada por um regime de micromarés com variação média de 0,7 m e
principalmente semidiurnas (COTOVICZ JR, et al. 2016); contudo, as correntes se
intensificam entre a linha de costa e a Ilha do Governador devido ao estreitamento do
canal e ao vento predominante (FISTAROL, et al.2015).
Localizada na Ilha do Fundão (zona norte da cidade do Rio de Janeiro), ao lado
do Hangar – UFRJ e margeada pela baía de Guanabara, a Praia do Catalão é derivada
da antiga Ilha do Catalão, uma das oito ilhas da baía que foram aterradas e
interligadas (figura 5) entre 1949 e 1952 para a criação da Cidade Universitária
(MENEZES, et al 2005). Atualmente, a área de estudo está inserida em uma reserva
de mata atlântica no Parque do Catalão, que preserva ecossistemas tais como
manguezais (COPPE, 2013) e é utilizada para recreação e pesca por muitos
moradores do entorno. Por exemplo, em relação as bacias contribuintes, observa-se
que o manguezal possui a menor área, assim como também há pouca área de
vegetação e sendo a maioria referente a áreas urbanas (figura 6).
Com essa maior ocorrência de áreas urbanas no entorno, a praia sofre com os
impactos ambientais causados pela pressão antrópica como, por exemplo, a poluição
de suas águas. Essa poluição ocorre uma vez que a área integra o principal corpo
hídrico da região metropolitana do estado – Baía de Guanabara, considerado como
um dos estuários mais impactados e eutrofizados do mundo devido ao intenso
lançamento de efluentes domésticos e industriais não tratados (COTOVICZ JR et al.
2016). Dentre os rios que mais contribuem com a descarga de água ao ponto de
monitoramento, destacam-se o Irajá, Faria e o São João de Meriti (KCI
TECHNOLOGIES, 2016).
10
Figura 3: Mapa de localização do ponto de Biomonitoramento Contínuo das Águas
(BICA), Praia do Catalão, Baía de Guanabara - RJ. Elaborado por Tainan Fonseca,
2018.
Figura 4: Imagem das ilhas antes do aterramento da construção da Ilha do Fundão.
Extraído e modificado de: Projeto Memória SBI <
http://memoria.sibi.ufrj.br/index.php/ufrj-em-imagens>
11
Figura 5: Mapa de uso e cobertura do solo a partir das bacias contribuintes ao ponto
de Biomonitoramento Contínuo das Águas (BICA), Baía de Guanabara - RJ.
Elaborado por Tainan Fonseca, 2018.
4.2 DESENHO AMOSTRAL
Medidas de nutrientes dissolvidos como nitrato (μM), nitrito (μM), N amoniacal
(μM), fosfato (μM) e silicato (μM); salinidade (US), oxigênio dissolvido (mg/L), carbono
orgânico dissolvido (mg/L) e pH foram coletadas no píer do BICA e posteriormente
associadas aos dados de maré e meteorológicos, adquiridos nos sítios públicos da
Marinha do Brasil e do Alerta Rio, correspondentes as datas da coleta (30 e 31 de
junho, 22 e 23 de agosto de 2018). A coleta foi realizada em águas superficiais
(entorno de 20cm) na Praia do Catalão (Baía de Guanabara), através do sistema de
bombeamento hidráulico instalado na porção do píer (figura 7), onde há uma bomba
(modelo SP 3 Dirt- karcher) flutuante que varia de acordo com a flutuação da maré e
é interligada através de um encanamento (tubos PVC) ao espaço da universidade
(figura 8). Na área de análise, por sua vez, o encanamento possui uma bifurcação
acoplada a dois registros (figura 7), no intuito de controlar a vazão de ambas as saídas
e de forma a permitir que o fluxo de água seja contínuo. O recolhimento das amostras
foi realizado de 2 em 2 horas durante um período nictemeral (24 horas) em marés de
sigízia.
12
Figura 6: Desenho esquemático das instalações de amostragem contendo o sistema
de bomba para captação de água próximo ao píer, a conexão entre a água da Baía
de Guanabara e o ponto de coleta de água dentro da Universidade (a bica). Elaborado
por: Tainan Fonseca, 2019.
Figura 7: Imagem do funcionamento do Biomonitoramento Contínuo das Águas, Praia
do Catalão - Baía de Guanabara. (1) píer de amostragem, (2) instalações da bomba
flutuante, (3) praia do Catalão, (4) ponto de coleta de água (bica) e mensuramentos
dentro da universidade, (5) instalação de equipamentos conectados a saída de água,
(6) pesquisadora realizando amostragem de água pela bica dentro da universidade.
Imagens de: Humberto Marotta (2017) e Tainan Fonseca (2018).
13
4.3 MÉTODOS ANALÍTICOS
4.3.1 ANÁLISE NUTRIENTES DISSOLVIDOS
Após coletadas em campo durante o regime nictemral (24h) de 2 em 2h, as
amostras de água foram filtradas em filtros de fibra de vidro Whatman GF/14,
preservadas a -20 °C e, posteriormente, na Unidade Multiusuária de Análises
Ambientais (UFRJ) foram realizadas as análises de nitrato (μM), nitrito (μM), nitrogênio
amoniacal (μM), fosfato (μM) e silicato (μM). As análises dos nutrientes foram feitas por
colorimetria num analisador automático de análise por injeção em fluxo (FIA) fabricado
pela FOSS modelo FiaStar 5000, segundo as especificações recomendadas pela
mesma.
4.3.2 ANÁLISE CARBONO ORÂNICO DISSOLVIDO (COD; mg/L)
Para obter os valores de carbono orgânico dissolvido (COD; mg/L), as amostras
de água foram filtradas imediatamente após a coleta em filtros de fibra de vidro de 0,7
μm de porosidade, acidificadas até alcançar pH < 2.0 pela adição de H3PO4 em
concentração de 85%, lacradas em frascos de vidro e refrigeradas para posterior
determinação das concentrações de COD, através de um analisador de carbono (Total
Organic Carbon – Shimadzu) na Unidade Multiusuária de Análises Ambientais (UFRJ).
3.3.3 MEDIDAS DE SANILIDADE, pH E DAS CONCENTRAÇÕES ÔXIGÊNIO
As medidas de salinidade, oxigênio (mg/L) e pH foram realizadas in situ nas
amostras de água com um condutivimetro (WTW Cond 330i), um oxímetro (KR1200
digital portátil com datalogger) e um pHmetro (PH221 digital portátil com datalogger)
pré-calibrado com padrões de pH 4 e 7.
4.3.4 DADOS DE MARÉ E METEOROLÓGICO
Os dados de maré (m) foram coletados da Tábua de Maré do Porto do Rio de
Janeiro – Ilha Fiscal (22º 53’ 8” S 43º 10’ 0”W) numa distância de 7km do ponto de
monitoramento do BICA, disponibilizado através do site da Marinha do Brasil <
https://www.marinha.mil.br/chm/tabuas-de-mare >. Tais dados correspondem as
marés baixas e altas (baixa-mar e preamar) do período de 24h e dessa forma, foram
14
compilados numa tabela e relacionados de acordo com o dia e os horários de coleta
(nictemeral de 2 em 2 horas). Os parâmetros meteorológicos de pluviosidade (mm),
de velocidade do vento (km/h) e temperatura (Cº) foram obtidos da Estação
Meteorológica de São Cristóvão (-22,896667º -43,221667º) a 6km do ponto de
monitoramento, disponibilizados pelo sítio público do Alerta Rio<
http://alertario.rio.rj.gov.br/documentos/climatologiamensal/>, este que realiza coletas
diárias de 15 em 15min. A partir de tais dados, também foram compilados numa tabela
e relacionados de acordo com o dia e os horários de coleta (nictemeral de 2 em 2
horas). Ademais, os dados meteorológicos, também foram submetidos a cálculos de
soma para a pluviosidade, correspondendo às 24h, 3 dias, 7 dias, 15 e 30 dias
anteriores a data da coleta; para velocidade do vento e para a temperatura foram
realizadas as médias equivalente 24h, 3 dias, 7 dias, 15 e 30 dias anteriores a data
da coleta, e submetidas ao valor médio (± desvio padrão).
4.3.5 ANÁLISE DOS ÍNDICES TRÓFICOS CONAMA
A análise dos índices tróficos de águas salinas se baseou nos parâmetros de
medidas (tabela 1) de monitoramento da qualidade da água alicerçado de acordo com
a Resolução vigente do CONAMA nº 357/2005 para águas salinas (classe 1). A
Resolução dispõe valores ou faixa de valores para a classificação dos índices tróficos
“aceitáveis” (tabela 1), além de propor diretrizes ambientais para o enquadramento
dos corpos d’água superficiais e das condições e padrões de lançamento de efluentes.
Parâmetros Valores
Oxigênio Dissolvido (OD) Qualquer amostra, não inferior a 6 mg/L
O2
pH Entre 6,5 a 8,5
Nitrito 0,7 mg/L
Nitrato 0,40 mg/L
Nitrogênio Amoniacal 0,40 mg/L
Tabela 1: Parâmetros utilizados para a análise e dispostos na resolução CONAMA
para águas salinas (classe 1). Retirado e adaptado de: CONAMA nº 357/2005
15
4.4 MÉTODOS ESTATÍSTICOS
Os dados de nutrientes dissolvidos, pH, COD e OD foram submetidos ao teste
de Komogorov Sminorv (p>0.05) para testar se assumem distribuição Gausiana.
Como os dados apresentaram distribuição Gausiana, para avaliar as diferenças entre
os meses de agosto e julho foi utilizado o teste T (p<0.05) para os valores de OD,
salinidade, nitrito, nitrato, fosfato, silicato, N-amoniacal e COD. Tais testes estatísticos
foram realizados utilizando o software GraphPadPrism 7.0®. Além disso, foi realizada
uma correlação de Pearson (p<0.05) apresentada na forma de matriz de correlação
para identificar possíveis interações entre os parâmetros estudados (nutrientes, pH,
COD, OD e temperatura do ar) no software Excel.
5 RESULTADOS
Os dados meteorológicos apresentaram características esperadas para um
clima tropical úmido que possui um inverno caracterizado por um período seco e de
baixos índices pluviométricos. Nota-se que o maior volume de chuva acumulada de
58mm foi observado durante o período correspondente a 30 dias anteriores a coleta
do mês de agosto (tabela 2). Durante as 24h de amostragem, apenas o mês de julho
apresentou 0,4mm de precipitação nos últimos horários (figura 8). Ademais, os
resultados de temperatura média (DP foi de 22,6 0,9º C para agosto e julho
sendo a média do mês de julho 23,2 1,7ºC e de agosto 21,9 2,1º C. Já a variação
mínima foi de 18,9 ºC e máxima de 25,5 ºC entre os dois meses. A velocidade média
do vento foi de 2,8± 0,1km/h para julho e de 2,5± 0,2km/h para agosto. Entretanto,
para os dias de coleta de ambos os meses obtiveram valores altos de velocidade do
vento chegando a mais de 15km/h (figura 9).
16
Variáveis
Meteorológicas
Julho
Agosto
Precipitação (mm)
acumulada anterior a
coleta
24 horas =1,4
3 dias= 1,4
7 dias= 1,4
15 dias= 6,2
30 dias= 7,6
24 horas =0
3 dias= 0
7 dias= 5,2
15 dias= 5,8
30 dias= 58
Temperatura (Cº) média
anterior a coleta
24 horas= 25,5
3 dias= 23,3
7 dias= 23,2
15 dias= 23,1
30 dias= 23,2
24 horas =23,6
3 dias= 21,8
7 dias= 21,6
15 dias= 18,9
30 dias= 23,2
Velocidade do vento
(km/h) média anterior a
coleta
24 horas =2,9
3 dias= 2,9
7 dias= 2,9
15 dias= 2,7
30 dias= 2,6
24 horas = 2,5
3 dias= 2,5
7 dias= 2,4
15 dias= 2,0
30 dias= 2,9
Tabela 2: Dados meteorológicos de precipitação (mm) acumulada, temperatura (Cº)
média e velocidade média do vento (km/h) dos dois meses de análise (julho e agosto).
17
Figura 8: Pluviosidade (mm) acumulada nas 24h de amostragem nos dois meses de
análise, a) julho e b) agosto. O quadrado que contém a hachura corresponde ao
período da noite.
18
Figura 9: Velocidade média km/h nas 24h de amostragem nos dois meses de análise,
a) julho e b) agosto. O quadrado que contém a hachura corresponde ao período da
noite.
19
Para a análise nictemeral do presente estudo em relação à maré, de ambos os
meses, foi indicado nas figuras 11 e 12 os padrões das marés semidiurnas
representadas pelas setas vermelhas e azuis. Diante disso, é importante destacar que
no mês de julho a maré alta alcançou 1,2 m às 16h23 do dia 30 assim como às 04h23
do dia 31 e, a maré baixa foi de 0,4m às 23h09 do dia 30 e 0,2m às 11h21 do dia 31.
No mês de agosto durante as 24h de amostragem, a maré alta foi de 1m às 13h06 do
dia 22 e também para 00h36 do dia 23, a baixa atingiu 0,5m às 19h26 do dia 22 e
0,2m às 07h23 do dia 23 (MARINHA DO BRASIL, 2019).
Os valores de N-amoniacal foram, no mês mais chuvoso (23,9 µM ±10,2 em
agosto), foi em média (± DP) quase a metade dos valores encontrados no mês menos
chuvoso (37,5 µM ±9,8 em julho) (Figura 13, este T, p<0.05). Já o nitrato foi quase 2
vezes maior no mês mais chuvoso (Figura 13; teste T, p<0.05) (6,4 µM ±1,2 em agosto
e 4,1 µM ±2 em julho). O fosfato não apresentou diferença estatística entre os meses
estudados com valores de 3,4 µM ±1 e 4 µM ±1 nos meses de agosto e julho,
respectivamente (Teste T, p>0.05 Figura 13). Os valores de silicato foram, em média
(± DP), quase 3 vezes maiores no mês mais chuvoso quando comparados ao mês
menos chuvoso (Figura 13 este T, p<0.05), sendo os maiores índices observado
próximo a maré alta e no período diurno. Já o COD teve uma queda pela metade no
mês mais chuvoso (Figura 13, teste T, p<0.05 (2,1 µM ±0,6 em agosto e 4 µM ±0,5
em julho). Todavia é observado que os valores de COD, obtiveram mínima de 3,4mg/L
e máxima de 5,2mg/L em julho, e mínima de1,08mg/L e máxima 4,01mg/L em agosto,
com médias significativamente diferentes entre esses meses (Teste-T, p<0,05).
Contudo, nota-se que no mês de agosto a máxima atingida foi próxima a maré alta e
durante as marés baixas ocorreram os menores índices de COD. Já o OD apresentou
uma média (±DP) diferente (Teste-T, p<0.05) entre os meses estudados com valores
de 8,1mg/L (±2,9) em agosto e de 5,3mg/L (±1,7) em julho, sendo o período da noite
a menor concentração durante as marés baixas (Figura 11). O pH obteve média (±DP)
muito próximas para ambos os meses 8,0 (±0,2) e 8,1(±0,2), em julho e agosto,
respectivamente, porém observa-se que foi durante a maré baixa que os índices
estiveram menores (Figura 11).
20
Figura 10: Medidas de nutrientes dissolvidos como nitrato (μM), nitrito (μM), N
amoniacal (μM) e fosfato (μM) correspondentes as 24h de amostragens relacionadas
as marés semidiurnas. As setas correspondem ao padrão de maré semidiurna: azuis
marés de preamar e as vermelhas baixamar. O eixo y da esquerda refere-se aos
nutrientes dissolvidos e o eixo x a hora do dia em que ocorreram as coletas. O
quadrado que contém a hachura corresponde ao período da noite.
21
Figura 11: Medidas de oxigênio dissolvido (mg/L), silicato (μM), pH e carbono orgânico
dissolvido (mg/L) correspondentes as 24h de amostragens relacionadas as marés
semidiurnas. As setas correspondem ao padrão de maré semidiurna: azul maré alta e
vermelha maré baixa. O eixo y da esquerda refere-se aos parâmetros e o eixo x a
hora do dia em que ocorreram as coletas. O quadrado que contém a hachura
corresponde ao período da noite.
22
De acordo com a Figura 12, no mês de julho, conforme ocorreu o aumento da
maré e a salinidade a acompanhou. Nota-se que, durante o mês de julho a maré
alcançou uma amplitude maior do que em relação a de agosto. A variação de
salinidade para agosto foi de 29,6 a 32,4 com média de 30,81 (± 0,87) e a variação de
julho foi de 31,6 a 32,5 com média de 32,4 (±0,64), sendo a diferença significativa para
test T (p>0,05). No entanto, é observado que o mês de agosto a salinidade está indo
ao contrário da maré, o que mostra que pode estar ocorrendo uma influência de água
doce advinda da bacia de drenagem, uma vez que há chuva acumulada nos 30 dias
anteriores (tabela 2).
Figura 12: Amplitude de maré relacionada a salinidade (US) durante as 24h de
amostragens da maré semidiurna dos meses de julho e agosto. A linha preta
corresponde a variação da maré semidiurna e o pontilhado azul a oscilação da
23
salinidade. O eixo y da esquerda refere-se a amplitude da maré e o eixo y da direita
a concentração da salinidade; o eixo x a hora do dia em que ocorreram as coletas. O
quadrado que contém a hachura corresponde ao período da noite.
No mês de julho (tabela 3) houve uma correlação positiva entre OD e pH
(r=0,717), pH e nitrito (r=0,557), OD e temperatura do ar (r=0,634) e nitrato e COD
(r=0,574). Já no mês de agosto, observamos que o parâmetro silicato teve correlação
positiva com a salinidade (r=0,726), o N-amoniacal (r=0,884), nitrato (r=0,884) e
fosfato (r=0,633, tabela 4), (Pearson, p<0.05). Nos dois meses estudados houve uma
correlação positiva entre pH e OD (julho r=0,717 e agosto r=0,875). O pH e o oxigênio
foram 51% e 75% correlacionados nos meses de julho e agosto, respectivamente
(tabela 3 e 4). Além disso, foi 30% correlacionado ao nitrito no mês de julho (tabela
3). No mês de agosto, a salinidade foi correlacionada em 50% com o N-amoniacal
(tabela 4). Já o silicato mostrou-se 50% correlacionado com salinidade, 77% com N-
amoniacal, 77% com o nitrato e 40% com o fosfato (tabela 4).
Tabela 3: Matriz de correlação Pearson do mês de julho (dados- análise de dados –
correlação) contendo salinidade (US), pH, OD (mg/L), N amoniacal (uM), nitrito (uM),
nitrato (uM), fosfato (uM), silicato (uM), COD (mg/L) e temperatura ar (ºC) Alerta Rio,
com significante r> 0.553 e grau de liberdade 13-2=11. Negrito é significativo.
Salinidade Ph OD
[mg/L]
N amoniacal
(uM)
Nitrito (uM)
Nitrato (uM)
Fosfato (uM)
Silicato (uM)
COD(mg/L) Temperatura
ar [°C]_AlertaRio
Salinidade 1,00
pH 0,37 1,00
OD [mg/L] 0,32 0,717 1,00
N amoniacal (uM)
-0,71 -0,48 -0,44 1,00
Nitrito (uM) -0,49 0,557 -0,73 0,64 1,00
Nitrato (uM) -0,24 -0,38 -0,26 0,10 0,56 1,00
Fosfato (uM) -0,47 -0,48 -0,40 0,41 0,71 0,61 1,00
Silicato (uM) 0,53 0,31 0,42 -0,44 -0,69 -0,62 -0,65 1,00
COD(mg/L) -0,24 -0,04 0,20 -0,02 0,22 0,574 0,51 -0,54 1,00
Temperatura ar
[°C]_AlertaRio 0,42 0,57 0,634 -0,13 -0,59 -0,38 -0,49 0,60 -0,07 1
24
Tabela 4: Matriz de correlação Pearson do mês de agosto (dados- análise de dados –
correlação) contendo salinidade (US), pH, OD (mg/L), N amoniacal (uM), nitrito (uM),
nitrato (uM), fosfato (uM), silicato (uM), COD (mg/L) e temperatura ar (ºC) Alerta Rio,
com significante r> 0.553 e grau de liberdade 13-2=11. Negrito é significativo.
Figura 13: Variáveis de qualidade da água entre os dois meses estudados (julho e
agosto), meses com menor e maior pluviosidade acumulada no inverno de 2018.
Letras iguais diferenças não significativas (teste t p <0,05).
Salinidade Ph OD
[mg/L] N
amoniacal(uM) Nitrito (uM)
Nitrato (uM)
Fosfato (uM)
Silicato (uM)
COD(mg/L) Temperatura ar [°C]_AlertaRio
Salinidade 1
pH -0,26744 1
OD [mg/L] -0,26658 0,875 1
N amoniacal (uM)
0,703 0,206014 0,261942 1
Nitrito (uM) -0,1955 0,575 -0,62964 0,17665722 1
Nitrato (uM) -0,7126 -0,17158 -0,10519 0,43332873 0,53905 1
Fosfato (uM) -0,70009 -0,23884 -0,11718 0,604978015 0,471275 0,604978 1
Silicato (uM) 0,726 0,027867 0,125945 0,884 0,299261 0,884 0,633 1
COD(mg/L) -0,72679 0,479635 0,534053 0,739 0,006655 0,330313 0,409141 0,756423 1
Temperatura ar [°C]_AlertaRio
0,283085 0,52056 0,516 -0,063445707 -0,48535 -0,43735 -0,28749 -0,13607 0,144122 1
25
Ao compararmos os dados do presente estudo aos parâmetros aceitáveis pela
resolução CONAMA nº 357/2005, durante o mês de agosto observamos que as
concentrações de nitrato mostraram uma média (±DP) de 6,4 (±1,2) mg/L estando 16
vezes maior do que em relação ao limite estabelecido e julho, apresentando valores
aproximadamente 10 vezes superiores. Já o nitrito, em julho, esteve 10 vezes maior
do que o limite de 0,7mg/L aceito pelo CONAMA e, no mês de agosto,8 vezes superior.
O N-amoniacal apresenta o valor máximo aceitável o CONAMA de 0,40 mg/L, porém
no mês de julho esse parâmetro esteve a 93 vezes acima do estabelecido e agosto
(23,9±10,2) com aproximadamente 60 vezes acima do proposto. Para OD o critério
mínimo estabelecido pela resolução é de 6 mg/L porém agosto a média (±DP) foi de
8,1 (±2,9) estando 35% acima do estabelecido e em julho, esse percentual
permaneceu, em média (5,3±1,7) dentro do esperado. O pH (média ± DP) em agosto
(8,25±0,25) e julho (8±0,27) estiveram dentro do critério estabelecido pela resolução
(tabela1).
26
Figura 14: Nutrientes dissolvidos como N amoniacal (uM), nitrito (uM), nitrato (uM),
concentração de OD (mg/L) e pH em ciclos de 24h (nictemeral) de amostragem e
índices tróficos estabelecidos de acordo com a Resolução CONAMA nº 357/2005
(tabela 1 de métodos analíticos), sendo comparados para os dois meses de estudo.
O eixo y da esquerda refere-se aos parâmetros estabelecidos e o eixo x a hora do dia
em que ocorreram as coletas. A linha vermelha refere-se ao CONAMA,
correspondendo a máxima permitida para os nutrientes e variação mínima e máxima
para pH e OD; a linha preta refere-se à variação das análises. O quadrado que contém
a hachura corresponde ao período da noite.
27
6 DISCUSSÃO
O presente estudo mostra um potencial controle da precipitação acumulada nos
30 dias anteriores da coleta sobre a salinidade e aas concentrações de COD e
nutrientes causadores da eutrofização, como nitrito e N-amoniacal (GAO et al., 2018).
Esses resultados ressaltam a importância dos fatores controladores meteorológicos
sobre a qualidade da água (COFFEY et al., 2018) de ambientes eutrofizados como a
praia do Catalão.
Nesse sentido, diminuição da salinidade no mês de agosto pode estar relacionada
a maior entrada de água doce advinda da bacia de drenagem que tende a estar
relacionada a pluviosidade acumulada (XIONG et al., 2016). Além disso, esse mês
também mostrou menores valores de nitrito, N amoniacal e COD, o que poderia
corroborar a ocorrência do processo de diluição pela grande quantidade de água doce
advinda da precipitação entrando no sistema estuarino via bacia de drenagem
(GIJS VAN DIJK et al. 2015). Nesse mesmo mês, a atuação tanto da influência da
maré quanto da entrada de água doce mostra uma maior variabilidade nos dados,
com maior presença de correlações significativas entre os parâmetros estudados. Por
exemplo, o silicato mostrou um aumento nas suas concentrações no mês de maior
pluviosidade acumulada (agosto), o que poderia estar relacionado a uma origem
terrígena com entrada no sistema estudado via transporte pela bacia de drenagem
(RAIMONET et al., 2018). Esse fato poderia ainda ser sustentado pela correlação
positiva linear do silicato com a salinidade e o N amoniacal no período de agosto
quando houve maior precipitação acumulada e esses nutrientes mostraram uma
diminuição provável devido à diluição. Além disso, a maior disponibilidade de silicato
dissolvido pode favorecer o crescimento algas diatomáceas que o utilizam na
formação de estruturas como as paredes celulares ou frústulas (JOHNSON et al.,
1986). As diatomáceas planctônicas demonstram um comportamento de bloom
(rápida reprodução e proliferação) quando as condições nas camadas superficiais,
nutrientes e luz, são favoráveis, podendo se tornar superiores competitivamente em
relação a outros táxons (VILLAC E TENEMBAUM, 2010). No entanto, seriam
necessárias análises de amostras de fitoplâncton para corroborar a presença desse
grupo. Por fim, o aumento das concentrações de nitrato seguido de diminuição das
concentrações de nitrito e N-amoniacal sem mudanças no fosfato e em condições de
presença de oxigênio poderiam indicar a ocorrência do processo de nitrificação, no
qual o N-amoniacal é oxidado a nitrito e este a nitrato (ESTEVES, 1998).
28
Ademais, o OD é um gás metabólico envolvido no balanço entre a produção
primária e a respiração (MURREL et al., 2018), de forma que os maiores picos de
concentração de OD em similares condições de temperatura e salinidade de agosto
em comparação a julho pode ser atribuídos à maior transparência das águas
superficiais (i.e . maior disponibilidade de radiação solar à fotossíntese) devido ao
maior aporte de água fluvial antes da coleta). A diminuição do N-amoniacal consumido
por algas estaria favorecendo o processo de fotossíntese em detrimento da
degradação da matéria orgânica. No entanto, uma alta carga de matéria orgânica
durante o período menos chuvoso (julho) provavelmente devido a influência de uma
água eutrofizada advinda da baía, estaria propiciando o aumento dos processos de
decomposição bacteriana e diminuindo a disponibilidade do OD no sistema (WETZ et
al., 2016; DIAZ & ROSENBERG, 2008). Esse fator é típico de estuários eutrofizados,
onde as perdas acontecem pelo seu consumo via decomposição de matéria orgânica
(oxidação) e respiração de organismos aquáticos associados ao fator da temperatura,
por exemplo (ESTEVES, 2011). Além disso, a tendência de diminuição do OD durante
a noite é consistente com o esperado já que nesse período não ocorre sua produção
pela fotossíntese devido à ausência de luz (SAWABINI et al., 2014), o que seria
seguido pelo aumento nas concentrações do parâmetro durante o período diurno
(ESTEVES, 2011). Ainda mais, o N-amoniacal, pode estar ligado a matéria orgânica
e dessa forma o seu aumento pode ser relacionado a uma diminuição do OD devido
ao seu consumo para geração de matéria orgânica (LIU et al.,2012), o que pode ser
visto nos nossos dados entre os meses de julho e agosto. Dessa maneira, quando o
OD abaixa temos a formação de NHx (ESTEVES, 2011), exceto nitrato, que pode vir
da fixação do nitrogênio. Aliás, é preciso frisar que o OD é um dos indicadores
ambientais mais representativos na avaliação dos corpos hídricos, pois a sua
concentração é um indicador primário da qualidade das águas (SACHETTO, 2012).
Outro parâmetro analisado é o pH que indica o equilíbrio ácido-base natural de um
corpo hídrico pode ser afetado por efluentes industriais e deposições atmosféricas de
substâncias formadoras de ácidos (SACHETTO, 2012). Em ambos os meses (tabela
3 e 4) o pH se correlaciona tanto com OD quanto com nitrito, este que por sua vez é
encontrado em baixas concentrações em ambientes oxigenados (ESTEVES, 2011).
Apesar do pH se enquadrar na faixa estabelecida pelo CONAMA (tabela 1) na maior
parte dos horários amostrados com médias semelhantes (8 em julho e 8,5 em agosto),
29
sua correlação positiva com o nitrito (tabelas 3 e 4) pode estar demonstrando um
aumento do processo de nitrificação em maiores valores de pH (SUJITHA et al., 2017).
Nesse sentido, ao incluirmos a comparação com a legislação do CONAMA
357/005 verificamos os limites que definem as possibilidades de uso. De acordo com
o INEA (2015) as praias que compõe a Baía de Guanabara em sua maioria do ano
encontram-se impróprias para o uso. No caso da área de monitoramento – Praia do
Catalão, como podemos observar no gráfico 4, os resultados demonstram que para
as horas da coleta seria inapropriado a utilização de suas águas. Contudo, mesmo no
mês com alta pluviosidade acumulada, a qualidade da água esteve ruim e fora do
padrão estabelecido pela resolução CONAMA. No entanto, diante os presentes
resultados mostramos que no período mais chuvoso refletiu uma melhora significativa
em relação ao mês anterior ocasionada pela diluição das altas concentrações de
determinados nutrientes. De fato, a Baía de Guanabara apresenta sérios problemas
de poluição e eutrofização (FISTAROL et al.,2015).
6 CONCLUSÃO
A qualidade da água é muito dinâmica e sua degradação está relacionada ao
lançamento de esgotos que causam o enriquecimento de carga orgânica e nutrientes
(eutrofização). A pluviosidade exerce um importante controle na qualidade das águas,
uma vez que tem o potencial de diminuir a concentração de nutrientes através do
efeito da diluição. De acordo com o IPCC (2014) a previsão é de redução das chuvas
para o sudeste brasileiro e, portanto, a tendência é de piora da qualidade da água.
Apesar da elevada relevância à tomada de decisão para manutenção de usos sociais
múltiplos, ainda há grande carência de estudos sobre os controles da maré e da
pluviosidade acumulada sobre a qualidade da água de praias estuarinas tropicais e
eutrofizadas. Análises geográficas sobre variações de curto prazo no ciclo nictemeral
(24h) associadas às sazonais também são muito escassas, especialmente em
ecossistemas tropicais com alta incidência luminosa e mais elevadas temperaturas o
ano inteiro. Nesse sentido, o presente estudo abordou a importância dos controles
geográficos de curto prazo de forma que o melhor entendimento sobre seus
mecanismos biogeoquímicos é de subsídio essencial para a gestão e ao planejamento
do espaço.
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