Dissertação Raquel Wigg

 

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Dissertação Raquel Wigg

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ministÉrio da educaÇÃo universidade federal do rio grande instituto de ciÊncias biolÓgicas pÓs-graduaÇÃo em biologia de ambientes aquÁticos continentais caracterizaÇÃo limnolÓgica e qualidade da Água da lagoa caiubÁ rio grande rs autor raquel wigg cunha dissertação apresentada ao programa de pósgraduação em biologia de ambientes aquáticos continentais para obtenção do título de mestre em biologia de ambientes aquáticos continentais rio grande março de 2011.

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ministÉrio da educaÇÃo universidade federal do rio grande instituto de ciÊncias biolÓgicas pÓs-graduaÇÃo em biologia de ambientes aquÁticos continentais laboratÓrio de limnologia caracterizaÇÃo limnolÓgica e qualidade da Água da lagoa caiubÁ rio grande rs aluna raquel wigg cunha orientador cleber palma silva rio grande março de 2011 i

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agradecimentos primeiramente agradeço à deus por ter me dado a vida e a dedicação pelos meus estudos e por sempre estar presente agradeço ao meu orientador pela oportunidade e a ajuda para desenvolver este trabalho e por ter sido um ótimo conselheiro agradeço à todas as pessoas que participaram das coletas em campo e das análises em laboratório principalmente à sabrina amiga e colega de trabalho aos estagiários helen mariane e manuel e aos técnicos de laboratório clara carol cláudio e leonardo pela grande ajuda e apoio aos funcionários do icmbio que atuam na esec taim carol silvério serginho e amauri pela paciência e disposição sem os quais este trabalho não seria possível À granja 4 irmãos por permitir nossos acesso pelas suas terras aos professores do mestrado pelos ensinamentos importantes aos colegas de mestrado por todos os seminários e trabalhos realizados juntos e por sempre contar com eles para qualquer dúvida À furg capes embrapa fapergs e cnpq pelo apoio e infraestrutura fornecida aos meus pais pelo carinho e apoio que sempre pude contar ao meu noivo marcelo por sempre estar ao meu lado aos meus amigos que apesar de não ter tido muito tempo para eles sempre estão nos meus pensamentos e sei que sempre poderei contar com eles agradeço a todos que de uma forma ou de outra contribuíram para a realização deste trabalho ii

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resumo a lagoa caiubá rs brasil está inserida numa área de importância ambiental e econômica sendo utilizada para irrigação da cultura do arroz produção pecuária e pesca mas ainda apresenta margens bem preservadas com banhados e dunas o objetivo do trabalho foi identificar padrões de variação sazonal e espacial das suas características físicas químicas e biológicas e avaliar a qualidade de suas águas através da aplicação do iqa da national sanitation foundation modificado pelo comitesinos e das classes da resolução conama 357/2005 legislação ambiental brasileira e seu estado trófico pelo iet de carlson as amostragens foram de dezembro de 2009 a novembro de 2010 sendo realizada duas coletas por estação do ano em 9 pontos da lagoa representando sua região norte central e sul para análise dos dados limnológicos foram utilizados anova one-way teste de tukey p<0,05 e análise fatorial/análise de componentes principais af/acp a lagoa caiubá apresentou uma variação sazonal nas suas características físico-químicas e biológicas influenciado principalmente pelo clima da região e pelas atividades agropecuárias no seu entorno a af/acp indica que apenas as medidas de transparência clorofila-a turbidez material em suspensão e sólidos dissolvidos totais seriam necessários para explicar a variação temporal o iet indica que a lagoa se apresenta mais eutrofizada durante o inverno e de acordo com o iqa as condições da água são próprias para abastecimento público durante todo o ano variando de boa a excelente qualidade segundo a classificação do conama possui águas propicias para as atividades agropecuárias com exceção das variáveis fósforo total e turbidez que se encontraram acima dos valores determinados pela legislação quanto às diferenças espaciais ficou evidenciado tanto pela análise individual das variáveis quanto pelo iet e pelo iqa que a parte norte da lagoa caiubá durante o verão é mais sensível às variações devido à sua morfologia um monitoramento contínuo das suas características é necessário a fim de melhor descrever o seu padrão de variação sazonal e espacial informações imprescindíveis para a gestão da lagoa além disso é preciso a criação de um índice que melhor represente o estado atual desta lagoa rasa costeira com influência antrópica palavras-chave lago raso variação sazonal variação espacial iet iqa conama 357/2005 iii

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abstract the lake caiubá rs brazil is inserted in an area of environmental and economic importance being used for irrigation of rice livestock and fishing but still has well preserved margins with wetlands and dunes the objective was to identify patterns of seasonal and spatial variation of its physical chemical and biological characteristics and the quality of its waters through the implementation of the carlson s tsi wqi of the national sanitation foundation amended by comitesinos and classes of conama 357/2005 the brazilian environmental legislation samples were december 2009 to november 2010 being held two collections per season in nine points in the lake representing its northern central and south for analysis of limnological data were used anova one-way tukey test p<0.05 and factor analysis principal component analysis fa/pca the lake caiubá showed a seasonal variation in their characteristics physico-chemical and biological particularly influenced by the climate of the region and by the agricultural activities in their surroundings the fa/pca indicates that only measures of transparency chlorophyll-a turbidity solids suspended and solids dissolved total would be needed to explain the temporal variation the tsi indicates that the lake is more eutrophic over the winter and according to the wqi the water conditions are suitable for public water supply throughout the year ranging from good to excellent quality according to the classification of conama its waters are favorable for agricultural activities except for total phosphorus and turbidity variables that were found above the values determined by legislation for the spatial differences it was evident that by the analysis of individual variables and by the tsi and the wqi the northern part of the lagoon caiubá during the summer is more sensitive to variations due to its morphology a continuous monitoring of their characteristics is necessary in order to better describe the pattern of seasonal variation and spatial information essential to the management of the lagoon moreover it is necessary to create an index that best represents the current state of the coastal shallow lake with human influence keywords shallow lake seasonal variation spatial variation tsi wqi conama 357/2005 iv

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sumÁrio resumo iii abstract iv lista de figuras vi lista de tabelas vii 1 introduÇÃo geral 8 ecologia de lagos rasos 8 principais impactos 10 sistema hidrolÓgico do taim 10 Índices ambientais 11 2 justificativa 12 3 objetivos 12 4 organizaÇÃo do texto 13 5 referÊncias bibliogrÁficas 13 capÍtulo 1 16 capÍtulo 2 39 consideraÇÕes finais 63 v

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lista de figuras capÍtulo 1 fig 1 localização do sistema hidrológico do taim delimitado pela linha pontilhada da estação ecológica do taim esec taim da lagoa caiubá e dos nove pontos de amostragens p1 a p9 22 fig 2 médias das variáveis limnológicas dos pontos amostrais da lagoa caiubá para cada estação do ano os resultados estão expressos como média e desvio padrão p1 e p5 maior do que o p3 e p4 para o verão p<0,05 p1 p2 e p3 menor do que os demais para o verão p<0,01 #p1 p2 e p3 maior do que os demais para o inverno p<0,01 +p1 e p3 maior do que o p7 p8 e p9 para a primavera p<0,05 p1 maior do que os demais para o outono p<0,05 p1 p2 e p3 maior do que nos demais para o verão p<0,05 p1 maior do que o p7 e p8 para o verão p<0,05 od oxigênio dissolvido ce condutividade elétrica alcal alcalinidade ms material em suspensão chl-a clorofila-a dbo demanda bioquímica de oxigênio sdt sólidos dissolvidos totais col fecais coliformes fecais pt fósforo total nk nitrogênio kjedahl po4 fosfato no3 nitrato no2 nitrito so4 sulfato f-1 fluoreto cl-1 cloreto br-1 brometo 27 capÍtulo 2 figura 1 localização do sistema hidrológico do taim delimitado pela linha pontilhada da estação ecológica do taim esec taim da lagoa caiubá e dos pontos de amostragens p1 a p9 58 figura 2 variação sazonal do Índice de estado trófico iet na lagoa caiubá 58 figura 3 variação espacial do Índice de estado trófico iet para cada estação do ano na lagoa caiubá 59 figura 4 variação sazonal do Índice de qualidade da Água iqa na lagoa caiubá 59 figura 5 variação espacial do Índice de qualidade da Água iqa para cada estação do ano na lagoa caiubá 60 figura 6 variação sazonal na proporção de classificação das variáveis físicas químicas e biológicas da lagoa caiubá segundo conama 2005 classe incluída neste estudo 60 figura 7 variação espacial na proporção de classificação das variáveis físicas químicas e biológicas da lagoa caiubá para cada estação do ano segundo conama 2005 classe incluída neste estudo 61 figura 8 frequência de ocorrência de cada variável física química e biológica da lagoa caiubá nas classes do conama 2005 por estação do ano classe incluída neste estudo od oxigênio dissolvido dbo demanda bioquímica de oxigênio turb turbidez chl-a clorofila-a sdt sólidos dissolvidos totais pt fósforo total no3 nitrato no2 nitrito cf coliformes fecais cl-1 cloreto f-1 fluoreto so4 sulfato 62 vi

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lista de tabelas capÍtulo 1 tabela 1 dados médios meteorológicos para as estações do ano durante o período de estudo 24 tabela 2 médias sazonais das variáveis limnológicas da lagoa caiubá 25 tabela 3 carga dos fatores e escores fatoriais 26 capÍtulo 2 tabela 1 classificação das águas doces segundo seu uso preponderantes de acordo com conama 2005 56 tabela 2 valores máximos dos parâmetros estabelecidos para cada classe do conama 2005 57 vii

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1 introduÇÃo geral a planície costeira do rio grande do sul ocupa uma estreita e diversificada faixa ambiental onde os ambientes lagunar-lacustre são os mais predominantes vieira rangel 1988 consistindo de ecossistemas ricos em biodiversidade mas extremamente frágeis as lagoas costeiras estão entre os mais dinâmicos e complexos ambientes aquáticos caracterizadas por múltiplas interfaces alta resiliência e produtividade biológica e capacidade de acumular nutrientes de toda a bacia hidrográfica tett et al 2003 acabam refletindo a troca de material e energia com os ecossistemas adjacentes sejam eles agrícolas urbanos ou marítimos ecologia de lagos rasos os corpos de água rasos se caracterizam por apresentar a coluna d água bem misturada com pouca ou nenhuma estratificação vertical da temperatura devido principalmente à ação dos ventos rosman 1989 a penetração da luz solar pode se tornar um fator constante até o sedimento e além disso ambientes rasos podem apresentar maior produtividade devido à sua maior relação volume d água/superfície de sedimento o que aumenta a troca de nutrientes esteves 1998 É bem reconhecido e estudado que os lagos rasos possuem dois estados estáveis alternativos definidos pelo padrão de turbidez do ecossistema representando um estado de águas claras e um estado de águas túrbidas scheffer et al 2001 scheffer jeppesen 2007 estes estados oscilam devido às diferenças intrínsecas do ecossistema acumulação de fósforo e matéria orgânica e eventos externos condições climáticas scheffer jeppesen 2007 scheffer van nes 2007 o estado claro de transparência da água permite o desenvolvimento e dominância da vegetação aquática submersa blindow et al 1993 scheffer 1998 scheffer et al 2001 a qual favorece o sistema à condições mesotróficas e oligotróficas através de mecanismos que propiciam a redução da ressuspensão de nutrientes e resíduos do sedimento impactos alelopáticos na comunidade algal proteção e abrigo para o zooplâncton e peixes promovendo um equilíbrio entre os níveis tróficos e valorizando o ambiente para fins paisagísticos e recreacionais van nes et al 2003 8

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o estado de água túrbida é decorrente da proliferação de algas fitoplanctônicas e cria condições desfavoráveis ao estabelecimento de plantas submersas pois a turbidez impede a penetração da luz nas camadas mais profundas inibindo o crescimento das mesmas o sedimento desprotegido é frequentemente ressuspenso pela ação do vento e pelos peixes causando forte decréscimo da transparência da água pela ausência de plantas para servirem de refúgio o zooplâncton é constantemente predado pelos peixes aumentando o desenvolvimento das algas uma vez que estas não sofrem a pressão do pastoreio pelo zooplâncton scheffer 1998 assim no estado turvo há pobre qualidade da água e perda da biodiversidade existem vários fatores que vão determinar qual estado alternativo vai prevalecer onde cada um é estabilizado por mecanismos de feedbacks positivos e negativos que envolvem mecanismos biológicos e físico-químicos scheffer jeppesen 2007 o principal fator que pode acarretar uma mudança de estado é a carga externa de nutrientes principalmente o fósforo janse et al 2008 outros fatores que também podem atuar são a sazonalidade a heterogeneidade espacial do ambiente a dinâmica das populações as mudanças climáticas e ainda fatores que podem afetar o nível de nutrientes como a profundidade e o tamanho do lago assim como o clima da região scheffer van nes 2007 uma vez que o lago se torne túrbido o nível de nutrientes se torna bastante alto e deve ser reduzido a um nível muito abaixo para retornar ao estado claro van nes et al 2003 algumas medidas físicas químicas ou biológicas podem ser empregadas na tentativa de restaurar o ecossistema aquático os lagos rasos podem ainda se apresentar diferentes ecologicamente mesmo proximamente localizados devido a fatores específicos de cada ambiente como a influência marinha presença de uma região de entorno mais preservada grau de influência antrópica e sua morfologia petrucio 1998 missaghi hondzo 2010 podem ainda apresentar grande variação espacial e temporal das suas características físicas e químicas ao longo do ano rodrigues et al 2002 dellamano-oliveira et al 2003 trindade et al 2009 zambrano et al 2009 as variações sazonais acarretam grandes mudanças no metabolismo nas comunidades e nos parâmetros físicos químicos e biológicos dos ambientes rasos afetando o seu estado trófico schäfer 1984 bezerra-neto pinto-coelho 2002 morrice et al 2008 9

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principais impactos lagos rasos são os principais mananciais utilizados pelo homem para os mais diversos fins como captação de água para abastecimento e irrigação despejo de efluentes domésticos e industriais pesca dessedentação de animais navegação lazer e prazer estético no entanto a maioria destas atividades acaba poluindo os corpos d água por isso o modo como o homem usa e ocupa o solo tem uma implicação direta na qualidade da água dos recursos hídricos as atividades agropecuárias constituem fontes difusas de poluição sendo mais difíceis de serem medidas e assim mitigadas podendo modificar as condições físicoquímicas das águas superficiais chellappa costa 2003 são também responsáveis por um grande aporte externo de nutrientes principalmente p e n para os lagos rasos criando ambientes vulneráveis à eutrofização devido ao enriquecimento antrópico acelerado fernández et al 2009 roselli et al 2009 a cultura do arroz irrigado degrada a qualidade das águas dos corpos hídricos devido ao manejo inadequado da água de irrigação da lavoura especialmente nas etapas de preparo do solo e na aplicação de agroquímicos toledo et al 2002 taranu gregory-eaves 2008 já evidenciaram que lagos rasos em bacias hidrográficas dominadas pela agricultura são mais prováveis de apresentar maior concentração de nutrientes além disso a estabilização artificial dos níveis da água em lagos rasos em áreas agrícolas pode agravar a tendência destes lagos a permanecerem no estado turvo scheffer jeppesen 2007 a produção intensiva de gado está associada a um aumento de resíduos excretas e sedimentos advindos da erosão da terra para os lagos townsend et al 2010 o que também pode promover uma mudança de estado claro para turvo sistema hidrolÓgico do taim o sistema hidrológico do taim sht está localizado ao sul do estado do rio grande do sul entre o oceano atlântico e a lagoa mirim e os município de santa vitória do palmar e de rio grande 32°20 e 33°00 s e 52°20 e 52°45 w com 2.254 km2 e nela está inserida a estação ecológica do taim a região de inserção do sht faz parte de um continuum de áreas alagáveis caracterizado por banhados e lagoas associadas de água doce em uma dinâmica de 10

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baixo relevo marginal ao oceano atlântico em associação com o clima subtropical a área se distingue de outras áreas alagáveis existentes no brasil peld 2010 se tornando um sistema único o principal impacto ambiental incidente na região do sht no tocante aos recursos hídricos é o incremento da orizicultura que tem uma demanda de água elevada durante a época de cultivo nos meses mais críticos em termos de déficit hídrico a água captada para irrigação e manutenção da lâmina necessária para a cultura do arroz é retirada através de bombas das lagoas mangueira caiubá flores e mirim para os canais de distribuição de água villanueva et al 2000 sugeriram que o ecossistema não suporta a presente taxa de extração de água além disso o aumento ou diminuição do nível da água pode provocar mudança no balanço hídrico dos lagos alterando a qualidade da água a biodiversidade e a saúde dos ecossistemas lacustres roselli et al 2009 Índices ambientais qualquer programa de acompanhamento da qualidade da água ao longo do tempo acaba gerando um grande número de dados analíticos os indicadores têm a função de sintetizar esta quantidade de dados para que descrevam e representem de forma compreensível e significativa o estado atual e as tendências da água facilitando a interpretação de extensas listas de variáveis gastaldini souza 1994 sendo uma ferramenta importante no processo decisório das políticas públicas a qualidade da água deve ser definida com base em um conjunto de variáveis físicas e químicas que estão intimamente relacionadas com a utilização da água e para cada variável devem ser definidos valores aceitáveis e inaceitáveis córdoba et al 2010 uma determinada qualidade da água pode ser boa suficiente para a finalidade de irrigação mas não boa o suficiente para beber e o critério de qualidade da água aceitável pode variar de região para região e de tempo em tempo dependendo das condições prevalentes sarkar abbasi 2006 em corpos de água doce a qualidade da água é uma questão complexa com múltiplos aspectos como processos físicos químicos e biológicos e suas interações taner et al 2011 no entanto existem índices específicos criados para diferentes ambientes como corpos d água lóticos lênticos estuários salobras e reservatórios e com diferentes finalidades tais como para abastecimento humano pesca irrigação 11

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proteção da vida aquática e determinação do estado trófico carlson 1977 dotto et al 1996 stambuk-giljanovi 2001 da silva jardim 2006 strieder et al 2006 marques et al 2007 morrice et al 2008 2 justificativa a lagoa caiubá 32º22 s e 52º30 w localizada no município de rio grande faz parte da porção norte do sht as principais formas de ocupação do seu entorno são a orizicultura e a pecuária atividades estas consideradas fontes difusas de poluição a manutenção da alta produtividade da orizicultura exige uma lâmina permanente de água sobre o plantio por um período de aproximadamente 90 dias este método de irrigação por inundação contínua tem uma demanda elevada de água 2 l.s-1.ha-1 a qual é fornecida por levantes hidráulicos que bombeiam águas da lagoa para sistemas de canais de distribuição com isso podem ser modificadas as características da lagoa marques et al 2002 e a qualidade de suas águas a lagoa caiubá possui uma grande importância socioeconômica e ambiental e não existem dados recentes sobre a caracterização limnológica e de qualidade da água deste ecossistema assim este trabalho visou obter informações sobre estas características para assim subsidiar formas de manejo voltadas ao desenvolvimento sustentável da região 3 objetivos objetivo geral realizar uma caracterização das variáveis físico-químicas e biológicas da lagoa caiubá objetivos especÍficos · descrever o padrão de variação sazonal e espacial das características físicoquímicas e biológicas da água no período de um ano 12

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· classificar e discutir a qualidade da sua água pela aplicação do Índice de qualidade de Água iqa do Índice de estado trófico iet e as classes da resolução conama 357/2005 · averiguar se as atividades antrópicas no seu entorno exercem influência nas suas características e qualidade da água 4 organizaÇÃo do texto o trabalho está divido em dois capítulos em formato de manuscrito o capítulo 1 se intitula caracterização limnológica de um lago raso subtropical lagoa caiubá brasil seguindo as normas da revista hydrobiologia o capítulo 2 tem como título qualidade da água da lagoa caiubá rio grande rs brasil utilizando as normas da revista aquatic conservation marine and freshwater ecosystems 5 referÊncias bibliogrÁficas bezerra-neto j f pinto-coelho r m a morfometria e o estado trófico de um reservatório urbano lagoa do nado belo horizonte estado de minas gerais acta scientiarum v.242 p.285-290 2002 blindow i anderson g hargeby a hansson s long term pattern for alternative stable states in two shallow eutrophic lakes freshwater biology v.30 p.159-167 1993 carlson r e a trophic state index for lakes limnology and oceanography v.222 p.361-369 1977 chellappa n t costa m a m dominant and co-existing species of cyanobacteria from a eutrophicated reservoir of rio grande do norte state brazil acta oecologica v.24 s3-s10 2003 córdoba e b martínez a c ferrer e v water quality indicators comparison of a probabilistic index and a general quality index the case of the confederación hidrográfica del júcar spain ecological indicators v 10 p 1049-1054 2010 da silva g s jardim w f um novo índice de qualidade das águas para proteção da vida aquática aplicado ao rio atibaia região de campinas/paulínia ­ sp química nova v.29 p.689-694 2006 dellamano-oliveira m j senna p a c taniguchi g m limnological characteristics and seasonal changes in density and diversity of the phytoplanktonic community at the caçó pond maranhão state brazil brazilian archives of biology and technology v.464 p.641-651 2003 dotto s e dos santos r f singer e m determinação de um índice de qualidade de água para culturas irrigadas em são paulo bragantia v.551 p.193-200 1996 esteves f a fundamentos de limnologia ed interciência rio de janeiro 1998 13

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fernández c parodi e r cáceres e j limnological characteristics and trophic state of paso de las piedras reservoir an inland reservoir in argentina lakes reservoirs research and management v.14,p.85-101 2009 gastaldini m c c souza m d s diagnóstico do reservatório do vacacaí-mirim através de Índices de qualidade de Água anais marques d m org 1º seminário sobre qualidade de Águas continentais no mercosul ed abrh porto alegre 1994 janse j h domis l n d s scheffer m lijklema l liere l v klinge m mooij w m critical phosphorus loading of different types of shallow lakes and the consequences for management estimated with the ecosystem model pclake limnologica v.38 p.203-219 2008 marques d m l m tucci c e m calazans d callegaro v l m villanueva a gazulha v montu m a giovannini s g t schütz a r bemvenuti m a avaliação em ecossistemas aquáticos estudo de caso sistema hidrológico do taim encontro de biólogos da região sul programas e resumos crb porto alegre 2002 marques m n daude l f de souza r m g l cotrim m e b pires m a f avaliação de um índice dinâmico de qualidade de água para abastecimento um estudo de caso exacta v.51 p.47-55 2007 missaghi s hondzo m evaluation and application of a three-dimensional water quality model in a shallow lake with complex morphometry ecological modelling v.221 p.1512-1525 2010 morrice j a danz n p regal r r kelly j r niemi g j reavie e d hollenhorst t axler r p trebitz a s cotter a m peterson g s human influences on water quality in great lakes coastal wetlands environmental management v.41 p.347-357 2008 peld ­ pesquisas ecológias de longa duração site 7 ­ sistema hidrológico do taim pie peld cnpq disponível em

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