Usos do solo e a eutrofização de reservatórios tropiciais. I Seminario Ambiental do Ministério Público Bacia Hidrográfica do Rio São Francisco CEMIG/CODEVASF Três Marias, 6-7 outubro 2004 Ricardo M. Pinto-Coelho Depto. Biologia Geral Instituto de Ciências Biológicas Universidade Federal de Minas Gerais Belo Horizontre, MG, Brasil E-mail:
[email protected]
Agradecimento: Dr. Leandro Martinez de Castro Promotoria Ambiental Bacias dos rios Paracatú e Urucuia
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Problemas ambientais em reservatórios neotropicais: •
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• • • • • • • • • •
Eutrofização – Blooms de algas e cianobactérias – Monrtandade de peixes – Má qualidade de água ( baixo OD, altos níveis de N,P, DBO, coliformes, etc) Assoreamento - Mineração - Desmate Invasões com espécies exóticas Deposição de lixo doméstico Poluição por efluentes de agro-indústrias (suinocultura, lacticínios, avicultura) Tanques rede e aquicultura Queda na produção de peixes Extinções locais de espécies nativas Contaminação com biocidas Contaminação com metais pesados (traços) Incremento das doenças tropicais de veiculação hídrica Poluição por efluentes de indústrias
Limnoperna fotunei (molusco invasor) UFMG – ICB – Depto. Biologia Geral, Lab. Gestão Ambiental de Reservatórios
O reservatório de Três Marias é o maior reservatório em área do estado de Minas Gerais. O lago têm apresentado um preocupante processo de degradação que inclui a eutrofização precoce, o assoreamento, a perda de diversidade de vários componentes de sua biota. A ocupação desordenada de sua bacia, variações pronunciadas da cota da represa, aliadas à falta de uma política regional de desenvolvimento sustendado do lago são os principais fatores associados a essa degradaçao ambiental do reservatório.
Imagem Landsat do reservatório de Furnas Cortesia: WFZ Magdeburg, Alemanha
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O Brasil, assim como a maioria dos países da AL, não possui muitas províncias lacustres. No entanto, a sua rede fluvial deu origem a um dos maiores sistemas de reservatórios tropicais da biosfera. Certos rios, tais como o Paraná e alguns de seus principais afluentes como o Paranaíba (MG), Grande (MG), Tietê (SP), Paranapanema (SP), Iguaçú (PR) possuem os chamados sistemas de “reservatórios em cascata”. Esses sistemas artificiais impõem novos desafios aos limnólogos já que muitos deles apresentam graves problemas ambientais que demandam soluções urgentes.
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O estado de Minas Gerais é considerado como sendo “a caixa de água” do Brasil uma vez que alguns dos rios mais importantes para o país tem a sua origem no estado. Ao longo desses rios existe uma grande rede de reservatórios que foram inclusive os mais antigos e alguns deles ainda são os maiores existentes na região sudeste tais como o reservatório de Três Marias no rio São Francisco e o reservatório de Furnas no rio Grande. Nesse estado, é ainda digno de menção o reservatório de São Simão por ser um dos cinco maiores reservatórios (em termos de potência instalada) no sudeste brasileiro.
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Reservatório de Volta Grande, rio Grande
A bacia de contribuição: 4.391 Km2 Estimada através do programa Spring (INPE) Execução: Marcelo Ávila
Fonte: mosaico não equalizado das imagens 200_074 e 221_074 de 11/06/01 e 06/09/01, do sensor ETM+/Landsat-7. Fusão das bandas 3(B),4(G) e 5(R) de 30m com banda pancromática de 15m.
C. Gameleira C. Buritis
M. Uberaba
P. Industrial
M. Água Comprida
VG2
VG1
C. Divisa C. Água Comprida
M. Aramina R. Carmo
C. São Miguel C. Lageado
M. Ituverava
M. Miguelópolis
Mapa do reservatório de Volta Grande, com indicação dos pontos amostrais UFMG – ICB – Depto. Biologia Geral, Lab. Gestão Ambiental de Reservatórios
R. Grande
-1
FÓSFORO TOTAL (ton.mês )
CARGAS DE FÓSFORO RIO GRANDE JUSANTE
240 200 160 120 80 40 0
N D
J
F M A M
J
J
A
S O N D
DATA (1997-1999)
BALANÇO DE MASSA RETENÇÃO (1998) = 251,8 TONELADAS 34,8
J
Objetivo geral Iremos abordar dois casos de estudos de grandes reservatórios localizados na região tropical que envolvem o estabelecimento de um rápido e intenso processo de eutrofização. Pretendemos demonstrar que o controle do processo eutrofização depende não somente de um conhecimento das características físico-químicas da água do reservatório mas também por conhecimentos sobre da qualidade de água dos tributários aliados a uma quantificação dos diferentes tipos de usos do solo.
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Caso I: Reservatório de Furnas (Rios Grande/Sapucaí, Minas Gerais)
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Zooplâncton como uma “ferramenta”para acessar influências antrópicas em reservatórios tropicais
O objetivo central de nossa investigação no reservatório de Furnas foi quantificar as principais modificações que o zooplâncton desse reservatório sofreu ao longo de um gradiente de trofia que se estabeleceu no eixo do rio Sapucaí. Foram seguidas tanto as modificações na estrutura em espécies quanto as modificações quantitativas mensuradas tanto em termos de abundância quanto em termos de biomassa em peso seco. Procurou-se ainda quantificar os principais tipos de usos do solo na região de estudos.
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Equipe de trabalho: - Laura Rull del Aguila, MSc ECMVS, AECI, Espanha - Andrea da Costa, MSc, ECMVS, CNPq - Giovani Guimarães Landa, Dout, ECMVS, Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais - Paulo Corgosinho, Biologia, Bach. UFMG, bolsa CNPq - Cid Antônio Morais Jr, Tec. Lab. UFMG - Ricardo M. Pinto-Coelho, Coordenador, UFMG.
Reservatório de Furnas: o maior reservatório no sudeste do Brasil
O reservatório de Furnas é formando pela conjunção de dois rios: rio Grande e Sapucaí. O lago divide-se em dois sub-eixos com distintas catacterísticas ecológicas. Enquanto que o eixo do rio Grande é caracterizado por águas em geral oligotróficas e pobres em nutrientes, o eixo do rio Sapucaí apresenta já claros sinais de eutrofização.
Volume total de água de 229,500,000 m3 Volume util de 160,890,000 m3. Area inundada = 1.459km2 Zmax = 90 m Zmedia =13 m Tempo de residência =160 dias
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Reservatório de Furnas (Minas Gerais, Brazil) Área da Barragem: região oligotrófica (10/Agosto/1999)
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região de Fama: zona eutrófica, 06/Junho/1997
Relação dos municípios (Eixo Sapucaí) 1- Varginha 2 - Paraguaçú 3 - Três Pontas 4 - Fama 5 - Campos Gerais 6 - Alfenas 7 - Campo do Meio 8 -Alpinópolis
9 - Boa Esperança 10 - Areado 11 - Alterosa 12 - Conceição de Aparecida 13- Carmo do Rio Claro 14 - Ilicínea 15 - Guapé 16 - Capitólio
Foram estabelecidas 12 estações de coletas englobando 4 distintas regiões do reservatório, desde a barragem até a zona lótica do rio Sapucaí, a montande cobrindo uma faixa de aproximadamente 90 Km. Nessa região, existem 16 diferentes municípios que englobam uma das regiões mais produtivas da cafeicultura no estado de Minas Gerais. UFMG – ICB – Depto. Biologia Geral, Lab. Gestão Ambiental de Reservatórios
Nutrientes: Eixo - Rio Sapucaí Ammônio (N-NH4)
A amônia sofeu um acréscimo em suas concentrações em direção à montante em todos os meses amostrados.
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Nutrientes: Eixo do Rio Sapucaí Fósforo Total
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A clorofila assim como os nutrientes essenciais (N e P) respondeu com aumentos constantes de suas concentrações em direção à montante do reservatório.
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A comunidade zooplanctônica (macrozooplâncton)
Argyrodiaptomus furcatus
Scolodiaptomus corderoi
Notodiaptomus cearensis
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Thermocyclops minutus
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Moina micrura
Moina minuta
Diaphanosoma birgei
Diaphanosoma spp.
Daphnia gessneri
Daphnia laevis UFMG – ICB – Depto. Biologia Geral, Lab. Gestão Ambiental de Reservatórios
Bosmina hagmanii Bosmina hagmanii
Bosmina longirostris
Ceriodaphnia lacustris
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Zooplankton: Sapucaí River Basin
mg PS.m3
Milhares
Cladocera Furnas Reservoir 10/86 25,00
Daphnia Bosminopsis deitersi Diaph.fluviatile Diaph.spinulosum Diaph.brevireme
20,00
15,00
10,00
5,00
0,00 m1
m2
m3
g1
g2
g3
I1
Sapucaí Axis
i2
f1
f2
f3
Aguila, 2000
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1,4 NO2
NAUP LCYC CLADGR
CYCLOP
0,8
0,2
CALANOID
SECCHI
eixo2
Os dois eixos da análise canônica apresentaram autovalores de 0,60 e 0,11, os quais explicam cumulativamente 66.3% da variância total das variáveis ambientais (explicativas) e bióticas (biomassa de zooplâncton). Apenas o eixo 1 foi estatisticamente significativo (Chi² (16)=40,34844; p=0,00069). Os coeficientes de correlação entre o eixo 1 e as variáveis ambientais, mostraram correlações 0,69 (P-total), 0,55 (NO2) e 0,17 (Secchi). A biomassa (gPS.l-1) de cladóceros de pequeno porte (Bosminopsis deitersi, Bosmina longirostris, B. hagmanni, Ceriodaphnia cornuta e Ceriodaphnia sp.), de calanoida e de cyclopoida adultos apresentaram correlações de 0,45, -0,30, e 0,27 respectivamente.
CLOROFI
-0,4 CLADP E P _TOTAL
-1,0 NAUP LCAL
-1,6 -0,8
-0,6
-0,4
-0,2 eixo1
0,0
0,2
0,4
0,6
Quais são as causas que levam ao estabelecimento do gradiente de trofia no reservatório de Furnas (eixo Sapucaí)?
Figura - População rural. Mapa mostrando o número de habitantes em áreas rurais em cada um dos municípios do braço do rio Sapucaí. UFMG – ICB – Depto. Biologia Geral, Lab. Gestão Ambiental de Reservatórios
Figura. População urbana. Mapa mostrando o número de habitantes em áreas urbanas em cada um dos municípios do braço do rio Sapucaí. UFMG – ICB – Depto. Biologia Geral, Lab. Gestão Ambiental de Reservatórios
Figura. Mapa mostrando a percentagem de terra dedicada às lavouras totais em cada um dos municípios do braço do rio Sapucaí. UFMG – ICB – Depto. Biologia Geral, Lab. Gestão Ambiental de Reservatórios
Figura . Mapa mostrando a percentagem de área antropizada pelas atividades agropecuárias em cada município do baço do rio Sapucuaí. UFMG – ICB – Depto. Biologia Geral, Lab. Gestão Ambiental de Reservatórios
Obtiveram-se correlações positivas estatisticamente significativas: a)
b) c) d)
Concentração de clorofila-a com a percentagem de área total dedicada a atividades agropecuárias em geral (r = 0.53; p = 0.26); Clorofila-a e as extensões dos cultivos (r = 0.59; p = 0.13) e Clorofila-a e a proporção de habitantes em áreas urbanas (r = 0.51; p = 0.045); A densidade de população urbana também teve correlação significativa positiva (r = 0.55; p = 0.027) com a concentração de N-NH4 no reservatório.
CONCLUSÕES O estudo demonstrou a existência de um gradiente trófico no reservatório de Furnas que é refletido tanto nas condições físico-químicas quanto na composição e estrutura do zooplâncton.
Os municípios que se estendem ao longo do Rio Sapucaí mostraram diferentes usos agrícolas. As atividades agropecuárias são mais intensas nos municípios de Campos Gerais, Concepção da Aparecida, Alfenas e Três Pontas, estando localizados à montante do reservatório. Nessa área a densidade de população urbana também é a maior. Existe uma resposta na qualidade da água com o aumento das práticas agrícolas e da população urbana em certas regiões, que é refletida através de correlações significativas entre as concentrações de amônio e clorofila com aqueles usos. Os usos do solo definidos em Furnas são geradores de fontes poluidoras difusas e fontes pontuais do ambiente aquático. As fontes pontuais mostraram ser as mais importantes na confluência do rio Sapucaí/rio Verde onde estendem-se as maiores densidades urbanas através do lançamento de esgotos no tratados na água.
Caso II: origens e efeitos do aporte externo de nutrientes no reservatório de São Simão (MG/GO)
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A represa de São Simão localiza-se na bacia do Rio Paranaíba um dos rios formadores do Rio Paraná. Trata-se de um reservatório de grande porte, construído para produção de energia elétrica. O reservatório tem apresentado um quadro preocupante de degradação da qualidade de suas águas causado por uma multiplicidades de fatores de origem antrópica.
Variável
Valor
1
Área do Reservatório
722,25 km2
2
Área de Drenagem
171.000 km2 (estimativa CEMIG)
3
Profundidade Máxima
127 m
4
Vazão Máxima
24.000 m3.s-1
5
Altitude
404 m
6
Localização
Latitude
S19 01´ 05´´
Longitude
W 50 29´57´´
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O Objetivo geral da pesquisa foi o de identificar os tributários que seriam os maiores responsáveis pela entrada de nutrientes no corpo da represa e as seriam as principais atividades humanas existentes na bacia. Esse objetivo pode ser traduzido nos seguintes objetivos específicos: (a) Caracterização do processo de eutrofização e da degradação da qualidade de água. (b) Ênfase às variáveis físicas que estão associadas a entrada de sedimentos nos tributários e o seston da represa tais como transparência, sólidos em suspensão, turbidez e o perfil de radiação PAR. (c) Identificar e quantificar as diferentes sub-bacias do reservatório e os tributários responsáveis pela maior carga de nutrientes bem como a sua a dinâmica sazonal de entrada de nutrientes no reservatório. (d) Identificação das principais atividades humanas que estão associadas ao fenômeno da eutrofização.
A equipe de trabalho: 1- Cid Antônio Morais Jr (Tc. Laboratorista) (2002-2003) 2- Cleber Figueiredo (Bach, MSc em fitoplâncton) – identificação de algas (2003) 3- Cristiane Freitas Azevedo Barros (Bach., MSc em fitoplâncton) – (2004) 4- Luzia Azevedo (Bach., especialista em fitoplâncton) – (2002-2004) 5- Maria Elisa Castelanos de Solá (Bach., MSc em bioquímica) – GIS (2002-2003) 6- Melissa Bueno (Bach. CB, especialista em Zooplancton) – (2003-2004) 7- Patrícia Elizabeth da Veiga Rizzi (Bach., MSc em Geografia) – GIS (2004) 8 -Wladimir Eustáquio Torres (Tec. Laboratorista) (2003-2004) 9 - Ricardo Motta Pinto Coelho (MSc, PhD em Limnologia) – coordenação geral (2002-2004)
Rede Amostral Coletas trimestrais (2002-2004)
Existe também uma grande homogeneidade nos teores iônicos da coluna de água no reservatório. Isso reflete a estrutura térmica do lago. A condutividade elétrica em São Simão geralmente varia entre 40 e 60 uS.cm-1 sendo que os maiores valores foram observados ao final das chuvas (abril) e os menores ao final da estação seca (outubro).
Temperatura (C-02)
Prof (m)
3
6
6
9
9
12
12
15 50 60 70
15 50 60 70
abr/02 out/02
20
25
30
35
40
Temperatura (C) 0
0 Oxigênio dissolvido (C-02)
3 6
Prof (m)
O oxigênio dissolvido tende a decrescer com o aumento da profundidade. Em alguns meses (abril e julho de 2002) houve um notável gradiente vertical nas concentrações desse gás na coluna de água.
0
3
3 6
9
9
12
12 Abr/02 Out/02
15
15
60
60 0
2
4
6
8
10
12
14
-1
Oxigênio dissolvido (mg.02l ) 0
0
3
Prof (m)
Existe uma grande homogeneidade na temperatura da coluna de água no reservatório. Geralmente, a diferença de temperatura entre a superfície e o fundo não passa de 5 C.
0
Condutividade (C-02)
3
6
6
9
9
12
12
15 50
abr/02 out/02
60
15 50 60
70 20
40
60
Cond (uS.cm-1)
80
70 100
800
Os valores máximos da transparência, de até 5 m, foram obtidos ao final do período seco, como por exemplo em outubro de 2003. A transparência também aumentou nas regiões centrais do reservatório (pontos C-02 e C-05) sendo que esse padrão foi mais nítido durante o período chuvoso.
Reservatório (Turbidez) Outubro-2002 Janeiro-2003
NTU
600
200 150 100
A turbidez aumentou muito na estação chuvosa tanto no reservatório quanto nos tributários. No reservatório, os locais de maior turbidez foram sempre os pontos C-08 e C-09. Os rios mais turvos foram: P-02 Mateira e.C-05 Preto em GO e os rios P-16 Prata e P-17 Tijuco em MG. O ponto P-OO (Rio Paranaíba, no efluente) teve a menor turbidez sugerindo a retenção desse material dentro do reservatório. 0
1
1
2
2
3
3
0
C-02 C-05 C-06 C-07 C-08 C-09 C-10 C-13 Estações lênticas 800
Tributários - Turbidez 600
NTU
0
50
Out-2002 Jan-2003
400
4
4
5
5
6 7
C-02 C-05 C-06 C-07
6
Transparência (Secchi)
8
7 8
Jan-02 Abr-02 Jul-02 Out-02 Jan-03 Out-03 Jan-04
2002-2004
metros
metros
200
0
P-00 P-02 P-03 P-05 P-11 P-15 P-16 P-17 P-17b Estações lóticas
200
ao reservatório. A clorofila-a aumentou muito as suas concentrações nas estações limnéticas durante o período chuvoso, particularmente em janeiro de 2002 e 2004. Nessas ocasiões, o valor máximo sempre foi observado no ponto C-09.
Solidos (tributários)
P-02 P-03 P-04 P-05 P-11 P-15 P-16 P-17
Sólidos totais [mg.l-1]
150
100
50
0 Jan/02
Abr/02
Jul/02
Out/02
Jan/03
Out/03
Jan/04
2002-2004 50
Solidos (lago)
C-02 C-05 C-06 C-07 C-08 C-09 C-10 C-13
Solidos totais [mg.l-1]
40
30
20
10
0 Jan/02
Abr/02
Jul/02
Out/02
Jan/03
Out/03
Jan/04
2002-2004 140
Clorofila-a (lago)
130
Clorofila-a [ug.l-1]
Durante a estação chuvosa, os rios goianos, por exemplo, trazem de 40,0 a 170,0 mg.l-1 sendo esse último valor observado no rio Preto em janeiro de 2004. Já durante o período da seca, essa contribuição não passa de 8,0 mg.l-1 (ponto P-11 rio Meia Ponte). O teor de sólidos em suspensão no reservatório aumenta muito no período chuvoso: ao passo que na estação seca os teores de sólidos não chegam a atingir 2,0 mg.l-1 já na estação chuvosa, o teor pode chegar a 39 mg.l-1 valor esse observado no ponto C-05 em janeiro de 2003 (Fig. 3). Esse padrão é provavelmente reflexo do fato de que os tributários de São Simão trazem expressivas contribuições de sólidos totais
C-02 C-05 C-06 C-07 C-08 C-09 C-10 C-13
120 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Jan/02
Abr/02
Jul/02
Out/02
2002-2004
Jan/03
Out/03
Jan/04
0
Eixo central/barragem (C-02)
10
15
OUT/03 (Zeu = 12 m) JAN/04 (Zeu = 5,5 m)
20 0
500
1000
1500
2000
2500
3000
Radiação PAR (J.m-2.s-1) 0
Eixo central (C-05)
Prof. (m)
5
10
15
OUT/03 (Zeu = 13,0) JAN/04 (Zeu = 4,0)
20 0
500
1000
1500
2000
2500
Radiação (J.m-2.s-1)
0 Braço do rio dos Bois (C-08)
5 Prof. (m)
Os valores de penetração de radiação solar na coluna de água exibiram um padrão de atenuação dos valores ao longo da coluna de água, seja na componente espacial seja em relação ao ciclo sazonal. Os maiores valores estimados para a extensão vertical da zona eufótica chegaram aos 13 m sempre ocorreram em pontos centrais próximos à barragem, ao final do período da estação seca, ou seja, em outubro. Os menores valores, ao contrário, ocorreram na estação chuvosa nas regiões sob grande influência dos tributários tais como o ponto C-08, braço do rio dos Bois que registrou uma zona eufótica de apenas 2,0 m em janeiro de 2004.
Prof. (m)
5
10
15
OUT/03 (Zeu = 7,0) JAN/04 (Zeu = 2,0)
20 0
500
1000
1500
Radiação PAR (J.m-2.s-1)
2000
2500
140
Condutividade - Lago
120
Condutividade (uS.cm -1)
A condutividade elétrica aumentou nitidamente em alguns braços do reservatório que recebem rios fortemente impactados tais como o ponto C-08 (braço do rio dos Bois) e o ponto C-09, localizado no braço formado pelos rios Tijuco e Prata. Essa tendência permaneceu inalterada em diferentes períodos do ciclo sazonal embora os valores registrados logo ao final do período chuvoso (abril) tenham sido os mais elevados.
100
80
60
40
20
0 C-02
De outra parte, os rios Preto P-04, Meia Ponte P-11, Prata P-16 e Tijuco P-17 apresentaram os valores mais elevados de condutividade ao final do período seco, ou seja, em outubro.
C-05
C-06
C-07
C-08
C-09
C-10
C-13
Estação Lago
140
Condutividade (uS.cm -1)
A condutividade apresentou dois padrões sazonais distintos em relação aos tributários. Em uma parte deles, os maiores valores foram registrados no apogeu do período chuvoso, ou seja, em janeiro (rio Mateira P-02, rio Alegre P-03, rio São Francisco P-05 e o rio dos Patos P15).
Abril/02 Outubro/02
120
Condutividade - Tributários Jan/02 Out/02
100
80
60
40
20
0 P-02
P-03
P-04
P-05
P-11
P-15
Estações lóticas
P-16
P-17
-1
Amônia [ug.l de N-NH4]
Amônia (tributários)
100
Jan/02 Out/02
80
60
40
20
0 P-02
P-03
P-04
P-05
P-11
P-15
Pontos
Nitrato [ug.l de N-NO3]
140
120
Nitrato (tributários)
Jan/02 Out/02
100
80
-1
Os tributários do reservatório de São Simão apresentaram concentrações tanto nitrato quanto de amônio. No entanto, as maiores concentrações de amônio foram registradas ao final do período seco (outubro) enquanto que as maiores concentrações de nitrato foram obtidas no período chuvoso (janeiro). Houve uma diferença em relação às espécies da série nitrogenada se os tributários e o reservatório são comparados entre si. As concentrações de amônio foram mais elevadas no reservatório ao passo que o nitrato apresentou as maiores concentrações nos tributários. Enquanto que os maiores valores de nitrato foram encontrados no período chuvoso nos tributários, as concentrações máximas de amônio encontradas nos diferentes pontos do reservatório foram encontradas ao final da seca, em outubro.
120
60
40
20
0 P-02
P-03
P-04
P-05
Pontos
P-11
P-15
120
Amônia - lago
Jan/02 Out/02
100
80
60
40
20
0 C-02
C-05
C-06
C-07
C-08
C-09
C-10
C-13
Estações - lago
140
120
Nitrato [ug.l-1 de N-NO3]
O íon de amônio foi regularmente detectado no reservatório, porém somente durante o período da seca . O nitrato apresentou uma distribuição irregular no reservatório, embora tenha sido consistentemente observado em alguns pontos do eixo central (C-02, C-07 e C-10) .
Amônia [ug.l-1 de n-NH4]
140
Nitrato - lago Jan/02 Out/02
100
80
60
40
20
0 C-02
C-05
C-06
C-07
C-08
Estações - lago
C-09
C-10
C-13
140
As concentrações de fósforo total nos tributários também atingiram os valores mais elevados durante o período chuvoso. Em janeiro de 2002, por exemplo, todos os principais tributários goianos (P-02, P03, P-04, P-05 e P-11) apresentaram concentrações de fósforo total acima de 100,0 ug.l-1.
PT [ug.l-1 P-PO4]
120
Fósforo total (lago)
100 jan/02 out/02 80
60
40
20
0 C-02
C-05
C-06
C-07
C-08
C-09
C-10
C-13
Estações de coleta
400
Fósforo total (tributários) 300
PT [ug.l-1 P-PO4]
O fósforo total sempre apresentou-se em concentrações relativamente elevadas no reservatório. As concentrações dessa variável foram mais elevadas durante o período chuvoso e, nas áreas de influência dos tributários mais impactados as suas concentrações ultrapassaram a faixa dos 40,0 ug.l-1, como por exemplo, nos pontos C-07, C-08 e C-09 em janeiro de 2002.
jan/02 out/02
200
100
0 P-02
P-03
P-04
P-05
P-11
P-15
Estações de coleta
P-16
P-17
Abordagem GIS Foram feitos cartogramas que procuram ilustrar a entrada de sólidos e de nutrientes no reservatório. Eles foram elaborados a partir do mapa que mostra os pontos de coleta. Neles estão representados numa visão quantitativa e gráfica os valores encontrados, para a respectiva variável, em cada período de coleta. Nesse trabalho iremos apresentar apenas os cartogramas de fósforo, sólidos totais e sólidos .
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Proliferação de Algas no Reservatório e tributários
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Figs - Pudemos constatar um extenso florescimento de cianobactérias no reservatório logo em nossa primeira excursão em janeiro de 2002. As fotos ilustram o evento no braço do Tijuco-Prata (C-09). UFMG – ICB – Depto. Biologia Geral, Lab. Gestão Ambiental de Reservatórios
Fig. - Cianobactéria Anabaena circinalis fotografada em microscopia de campo claro, no aumento 1000X (com óleo de imersão) em microscópio Leica acoplado a vídeo câmera CCD-SONY. Imagem processada pelo software Photoimpact 3.2. Foto de Cid Antônio Morais Jr. UFMG – ICB – Depto. Biologia Geral, Lab. Gestão Ambiental de Reservatórios
Fig. – Colônia da cianobactéria Microcystis proveniente do reservatório de São Simão. Em janeiro de 2002, este organismo (M. viridis, M. flosaquae) esteve numericamente abundante em vários pontos de coletas ( C-02, Tab. 14, C-05, Tab. 15, C-07, Tab. 17, C-09 Tab. 19). UFMG – ICB – Depto. Biologia Geral, Lab. Gestão Ambiental de Reservatórios
(d)
(b)
(a) (b-1)
(c)
(e) (f)
(g)
Fig. – Algas fitoplanctônicas do reservatório de São Simão: (a) Epiglospheria glebulenta , (b) Coelastrum cambricum , (b-1) Scenedesmus quadricauda (c) Merismopoedia sp., (d) Aulacoseira granulata, (e) Ankistrodesmus (f) Cyclotella sp. (g) Cilindrospemopsis racirborski (h) Monoraphidium (i) Eutretramorus planctonicus
(h)
(i)
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As algas verdes (clorofíceas) foram mais abundantes nas estações centrais mais próximas à barragem sendo que as maiores densidades para esse grupo também foram registradas em janeiro de 2002, especialmente nos pontos C-02 e C-07 (Fig. 9). Os organismos mais representativos em termos de abundância foram: Eutetramorus, Monoraphidium, Schroederia, Chlorella, Oocystis e Scenedesmus e, Coelastrum.
10000
Cyanobacteria
Jan/02 Abr/02 Jul/02 Out/02 Jan/04
Ind.ml-1
1000
100
10
C2 (0m)
C5
C6
C7
C8
C9
C10
C13
Estacoes de Coleta 1000
Chlorophyta Jan/02 Abr/02 Jul/02 Out/02 Jan/04
800
Ind.ml-1
As cianobactérias chegaram a formar um florescimento massivo em janeiro de 2002 atingindo densidades da ordem de 11.000 ind.ml-1 no ponto C-09 (Fig. 9).Nessas ocasiões as espécies mais abundantes foram: Anabaena circinalis, Microcystis viridis, M. flosaquae, Anabaena spiroides , Anabaena solitária e Cylindrospermopsis spp. O grupo esteve presente de um modo geral durante todo o ano porém em menores densidades e, nessas ocasiões, o organismo predominante foi Lyngbya limnetica.
600
400
200
0 C2 (0m)
C5
C6
C7
C8
Estacoes de Coleta
C9
C10
C13
2500
2000
Cryptophyta
Jan/02 Abr/02 Jul/02 Out/02 Jan/03 Out/03 Jan/04
1500 400
Ind.ml-1
As algas fitoflageladas criptófitas, principalmente Cryptomonas erosa e C. brasiliensis, foram também mais abundantes em janeiro de 2002 e principalmente na estação central próxima à barragem (C-02) onde atingiram densidades maiores do que 2000 ind.ml-1. No entanto, o grupo sempre esteve presente com densidades da ordem 200-400 ind.ml-1 nas estações do eixo central da represa.
300
200
100
0 C2 (0m)
C5
C6
C7
C8
C9
C10
C13
C10
C13
Estações de coleta
500
Chrysophyta
Jan/02 Abr/02 Jul/02 Out/03 Jan/03 Out/03 Jan/04
400
300
Ind.ml
-1
As algas crisofíceas, principalmente as representantes do grupo centrales (Cyclotella sp.), estiveram presentes em todos os pontos de coleta, mas geralmente com densidades baixas, menores do que 200 ind.ml-1. Em algumas ocasiões, no entanto, as densidades dessa ordem atingiram até 300 ind.ml-1 (C-06 e C13, ambas em janeiro de 2002).
200
100
C2 (0m)
C5
C6
C7
C8
Estacoes de Coleta
C9
Fig - O excesso de algas pode também se observado no leito rochoso de rios eutrofizados tais como o rio da Prata (MG), ponto P-16.
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b
a
e
i
g
f
j
d
c
k
h
l
m
Figura 28- Alguns representantes dos gêneros observados nas amostras dos tributários do reservatório de São Simão: (a) Navicula; (b) Gomphonema; (c) Hantzschia; (d) Anemoneis; (e) Amphora; (f, g) Eunotia; (h) Cymbella; (i) Synedra; (j) Anemoneis; (k) Pinnularia; (l) Cocconeis; (m) Surirella.
Fig. - Riqueza (número de gêneros) de diatomáceas (Chrysophyta/ Bacillariophyceae) em cada um dos principais tributários do reservatório de São Simão em fevereiro de 2004.
Fig – Densidade (organismos/l) de diatomáceas planctônicas em cada um dos principais tributários do reservatório de São Simão em fevereiro de 2004.
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Reservatório de São Simão Causas da Eutrofização
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As fontes da eutrofização do reservatório são difusas (agricultura) e pontuais (esgotos domésticos). Portanto, o controle do processo passa pela gestão ecológica dessas atividades em toda a bacia do reservatório
Fig – Não podemos ainda esquecer da questão dos agrotóxicos. A foto ilustra embalagem de agrotóxico encontrada às margens do ponto C-09, balsa de Ipiaçú.
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Outro impacto ambiental importante refere-se a introdução de espécies exóticas. A foto acima ilustra a presença do molusco Corbicula tomada as margens do ponto C-08, rio dos Bois em fevereiro de 2004.
A partir de dados censitários disponíveis no IBGE e confrontando esses dados com a nossa base cartográfica, utilizamos um aplicativo GIS para elaborar uma carta temática ilustrando os totais de cabeças de gado por município. Pudemos identificar um padrão de maior importância relativa da pecuária nos tributários do lado mineiro. Observa-se ainda uma grande heterogeneidade da atividade nas subbacias do lado goiano. Esse tipo de análise pode auxiliar a identificar os municípios-chave na elaboração de PGA para o reservatório de São Simão
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Os mapas de uso do solo (pecuária e agricultura) para os municípios pertencentes à bacia de captação da barragem. Para tanto, foi executados os seguintes procedimentos: (a) pesquisa no sítio oficial do IBGE (http://www.ibge.gov.br) e aquisição (download) das seguintes pesquisas, usadas como fontes: 1) Pesquisa da Agricultura Municipal, 2002; 2) Censo Agropecuário, 1995-1996 e; 3) Pesquisa da Pecuária Municipal, 2002; (b) seleção dos dados (área colhida, quantidade) referentes apenas aos municípios que contribuem com o escoamento de águas superficiais, direta ou indiretamente, e deságuam na Represa de São Simão; (c) a produção agrícola foi estimada em termos de densidade de produção, ou sejam o coeficiente entre os dados do total de produção dividido pela área de cada município. As culturas foram divididas em duas categorias: (c.1) lavoura permanente: abacate, banana, borracha (látex coagulado), café (beneficiado), coco-dabaía, figo, goiaba, laranja, limão, mamão, manga, nós (fruto seco), tangerina e urucum (semente); (c.2) lavoura temporária: arroz em casca, cana de açúcar, mandioca, algodão em caroço, feijão em grão (1ª, 2ª e 3ª safras), milho em grão, soja em grão, batata inglesa (1ª, 2ª e 3ª safras), trigo em grão, maracujá e uva; (d) atividade pecuária foi expressa em termos de densidade de bovinos, ou seja, o quociente entre o somatório total de bovinos dividido pela área de cada município UFMG – ICB – Depto. Biologia Geral, Lab. Gestão Ambiental de Reservatórios
As principais sub-bacias do reservatório são: rio Meia Ponte, rio dos Bois, Rio São Francisco, Rio Preto, Rio Alegre (GO) e rio dos Patos, São Gerônimo, rio da Prata e Tijuco (MG). UFMG – ICB – Depto. Biologia Geral, Lab. Gestão Ambiental de Reservatórios
A area total do estado de Goiás é de 340.117,65 km2. A área dos municípios presentes na bacia é de 76.134 km2 e, portanto, o percentual da área total do estado de Goiás que está na bacia de captação do reservatório de São Simão chega a 22% da superfície do estado. Do total de 246 municípios do estado de Goiás, 76 (31% dos municípios) possui terras na bacia de captação do reservatório de São Simão
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Fontes Pontuais de Poluição Estão associadas aos centros urbanos e as industrias existentes na região. Procuramos identificar a localização dos municípios bem como o total da população urbana de cada município. A seguir, estimamos as entradas de fósforo devidas a cada município.
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O primeiro passo foi a identificação do “eixos” de desenvolvimento urbano na bacia do reservatório. Pudemos notar o grande desenvolvimento urbano em Goiás, ao norte-nordeste da bacia, nas áreas de influência dos rios dos Bois e Meia Ponte (Goiânia). Existem ainda muitos outros centros urbanos importantes nas sub-bacias goianas. Do lado mineiro, a maior expansão urbana foi observada na região de Ituiutaba, na sub-bacia do Rio Tijuco.
Fig – localização dos núcleos urbanos presentes nos municípios na bacia de captação do reservatório de São Simão.
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Bacia
Nº Núcleos Urbanos
População
Fósforo (kg/ano)
Nitrogênio (kg/ano)
R. Meia Ponte
22
1.673.515
1.527.919
4.886.664
R. dos Bois
36
397.464
362.885
1.160.595
Rio Tijuco
07
114.146
104.215
333.306
R. Preto
01
30.822
28.141
90.000
Rib. Bom Jesus
01
14.746
13.463
43.058
Cór. Sertãozinho
01
13.140
11.997
38.369
Rib. Invernada
01
11.394
10.403
33.270
Rib. Mateira
01
7.229
6.600
21.109
Cor. Carvalho
01
2.898
2.646
8.462
Rib.S. Jerônimo
01
2.452
2.239
7.160
Entorno
05
21.803
19.906
63.665
Total
77
2.289.609
2.090.413
6.685.658
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Fig - A pecuária é uma das principais atividades econômicas da região, principalmente do lado mineiro. A gestão das pastagens está provavelmente associada com uma importante carga (difusa) de entrada de nutrientes no reservatório. Os abatedouros são uma importante fonte pontual de nutrientes.
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Fig - A atividade agrícola, sem dúvida alguma, está associada com a
principal entrada de nutrientes N e P no reservatório. Trata-se em grande parte de uma atividade agrícola altamente mecanizada, com elevado aporte de insumos agrícolas, com rotação de cultivo acentuada e elevado rendimento.
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Do lado mineiro, a atividade agrícola também apresentou um padrão espacial heterogêneo com uma maior concentração dessa atividade na bacia do rio Tijuco e uma menor intensidade na bacia do rio São Gerônimo.
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Conclusões O reservatório apresentou sinais clássicos de eutrofização dentre eles a redução da zona fótica em decorrência do acúmulo de clorofila-a, a grande redução da oferta de oxigênio dissolvido no fundo, além de valores elevados de nutrientes (N e P) principalmente nas áreas de influência dos tributários.
A pesquisa registrou um extenso florescimento de cianobactérias em janeiro de 2002 num período em que coincidiu com elevadas concentrações de P-Total (> 100,0 ug.l-1) não somente na região mais afetada do lago como também nos tributários próximos. Uma associação positiva entre a entrada de fósforo pelos tributários e os teores de clorofila-a no reservatório foi encontrada. A ocupação humana e as atividades agrícolas e de pecuária estiveram concentradas ao longo dos rios que maior carga de nutrientes – principalmente o fósforo - e de sólidos trazem para o reservatório tanto em Minas quanto em Goiás. No estado de Goiás, os rios dos Bois e o rios Meia Ponte podem ser apontados como sendo aqueles que maior impacto ambiental causam no reservatório. Do lado mineiro, os rios Prata e Tijuco se destacam como sendo os vetores que trazem as maiores contribuições para a entrada de sólidos e de nutrientes essenciais para o reservatório.
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A Limnologia em ambientes (neo)tropicais consiste deve produzir conhecimento capaz de criar novas tecnologias visando a recuperação e manejo da água e dos recursos biológicos existentes nos grandes reservatórios. Esse conhecimento passa por: (a)
Desenvolvimento de novas tecnologias ligadas ao manejo da flora e da fauna visando uma operação ecologicamente sustentavel dos recursos existentes no reservatório: (a) Uso de tecnologia mais avançada nos programas de monitoramento (monitoramento em tempo real com sondas robotizadas, e estações de coletas automatizadas e envio de dados por telemetria, etc) bem como uma melhor integração das bases de dados existentes. (b) Uso de sistemas de informação geográfica para monitorar os eixos de desenvolvimento humano existente nas diferentes sub-bacias (c) Desenvolvimento de modelos numéricos p/ descrever os movimentos de água, os processos de sedimentação e os processos ecológicos mais importantes nos reservatórios (produção, respiração e ciclagem interna de nutrientes). (d) Construção e operação de banco de dados FQ e biológicos, imagens de satélites e bases cartográficas com acesso www universalizado. (e) Melhor capacitação dos recursos humanos numa escala regional.
(b) (c)
Educação ambiental em larga escala para a população incluindo as administrações municipais; Estabelecimento de uma base legal que possa regulamentar o uso múltiplo dos reservatórios e coibir os abusos eventuais cometidos pelos diferentes atores do processo de ocupação humana na bacia de captação do reservatório.
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Muito Obrigado ! Prof. Dr. Ricardo Motta Pinto Coelho E-mail:
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[email protected] Telefax: 055 31 3409 2605 http://ecologia.icb.ufmg.br/lgar
Pinto-Coelho, R.M. (UFMG - Brazil)
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