Caracterização da qualidade de água e sedimento na UHE Americana relacionados à ocorrência de plantas aquáticas

Characterization of water and sediment quality at the Americana reservoir related to the occurrence of aquatic plants

ARTIGOS

Caracterização da qualidade de água e sedimento na UHE Americana relacionados à ocorrência de plantas aquáticas

Characterization of water and sediment quality at the Americana reservoir related to the occurrence of aquatic plants

Velini, E.D.^I; Negrisoli, E.^II; Cavenaghi, A.L.^III; Corrêa, M.R.^II; Bravin, L.F.N.^IV; De Marchi, S.R.^II; Trindade, M.L.B.^V; Arruda, D.P.^VI; Padilha, F.S.^VII

^IProfessor Doutor, Departamento de Produção Vegetal, FCA/UNESP, 18603-970 Botucatu-SP, <[e-mail]>

^IIPós-Graduação, Departamento de Produção Vegetal, FCA/UNESP, Botucatu-SP

^IIIEng.-Agr. Dr., Departamento de Produção Vegetal, FCA/UNESP, Botucatu-SP

^IVProfessor M.S. da Faculdade de Tecnologia de Botucatu, Botucatu-SP

^VCriativa, Consultoria em Matologia e Meio Ambiente

^VIQuímico, Departamento de Produção Vegetal, FCA/UNESP, Botucatu-SP

^VIICompanhia Paulista de Força e Luz

RESUMO

Este trabalho foi realizado na UHE Americana, pertencente à Companhia Paulista de Força e Luz, e faz parte de um projeto de pesquisa e desenvolvimento realizado em conjunto com a Faculdade de Ciências Agronômicas (UNESP) de Botucatu. Foram realizadas amostragens de água e sedimento nos meses de outubro e dezembro de 2003 e fevereiro, abril e junho de 2004. Selecionaram-se seis pontos de coleta no reservatório, sendo cinco a montante da barragem e um a jusante. Levantamentos de flora foram realizados nos meses de dezembro de 2003 e abril e julho de 2004, sendo constatados elevados teores de nitrogênio e fósforo nas amostras de água, com valores médios de 3,867 mg L^-1 para nitrato, 0,706 mg L^-1 para amônia, 1,372 mg L^-1 para nitrito e 151,979 µg L^-1 para fosfato dissolvido na água. O sedimento apresentou elevado nível de fertilidade, com médias de 32,18 g kg^-1 para matéria orgânica, 68,87 mg dm^-3 para P, 36,96 mmol dm^-3 para Ca e 11,88 mmol dm^-3 para Mg. Espécies marginais e flutuantes foram as principais infestantes do reservatório, destacando-se Brachiaria subquadripara, Eichhornia crassipes, Pistia stratiotes e Salvinia auriculata.

Palavras-chave: plantas aquáticas, qualidade de água, sedimentos, reservatório.

ABSTRACT

This work was carried out at the Americana Reservoir, owned by Companhia Paulista de Força e Luz, and was part of a joint R & D project with Faculdade de Ciências Agronômicas – Botucatu – São Paulo – Brazil. Water and sediment samplings were collected in October and December 2003 and February, April and June 2004. Six sampling points were selected, being five upstream the barrage and one downstream. Flora assessment was carried out in December 2003, April and July 2004. High levels of nitrogen and phosphorus were observed in the water samples with average values of 3.867 mg L^-1 for nitrate, 0.706 mg L^-1 for ammonia, 1.372 mg L^-1 for nitrite and 151.979 µg L^-1 for phosphate dissolved in water. Sediment presented a high level of fertility with mean values of 31.18 g kg^-1 for organic matter, 68.87 mg dm^-3 for phosphorus, 36.96 mmol dm^-3 for calcium and 11.86 mmol dm^-3 for magnesium. Marginal and floating plants were the main weeds in the reservoir, with the most prominent being Brachiaria subquadripara, Eichhornia crassipes, Pistia stratiotes and Salvinia auriculata.

Key words: aquatic plants, water quality, sediments, reservoir.

INTRODUÇÃO

Nos últimos anos tem se observado uma redução na quantidade e qualidade da água nos rios e reservatórios, com efeito direto na capacidade de geração de energia elétrica e abastecimento humano. As atividades desenvolvidas nas bacias hidrográficas que formam os reservatórios influenciam diretamente a qualidade da água e o tempo útil destes. A erosão da camada fértil de solos agrícolas e a grande descarga de efluentes residenciais e industriais têm levado rios e reservatórios, naturais ou artificiais, a uma condição de desequilíbrio, caracterizado pela grande disponibilidade de nutrientes na coluna d'água e no sedimento. Além de interferir decisivamente na qualidade da água, a grande disponibilidade de nutrientes pode levar ao crescimento desordenado de populações de plantas aquáticas.

As plantas aquáticas desempenham importantes funções na manutenção do equilíbrio natural de ambientes aquáticos (Tanaka, 1998; Thomaz, 2002), porém os inúmeros benefícios começam a se transformar em problemas quando elas deixam de coexistir em equilíbrio nesses ambientes (Tanaka, 1998; Velini, 1998; Pitelli, 1998; Marcondes, 2001; Velini et al., 2002; Galo et al., 2002; Cavenaghi et al., 2003; Carvalho et al., 2003).

O manejo de plantas aquáticas no país, através do controle químico (Martins et al, 1999, 2002; Neves et al., 2002; Tanaka et al., 2002; Carbonari et al., 2003; Cardoso et al., 2003; Guimarães et al., 2003; Marcondes et al., 2003; Negrisoli et al., 2003; Terra et al., 2003), controle mecânico (Velini, 1998; Antuniassi et al., 2002) e controle biológico (Miyazaki & Pitelli, 2003; Borges Neto & Pitelli, 2004; Borges Neto et al., 2004), são estudados e avaliados, na maioria das vezes, em sistemas fechados, como caixas-d'água e tanques fechados, ou em caráter emergencial, pois o Brasil ainda não possui legislação específica para o manejo dessas plantas em sistemas abertos (rios e reservatórios).

Dessa forma, fica evidente a importância de estudos de qualidade de água e sedimento em reservatórios e do levantamento das plantas existentes no sistema, facilitando posteriormente o manejo e o impacto que este possa causar.

A UHE Americana foi formada pela barragem do rio Atibaia. que está situado na bacia hidrográfica do rio Piracicaba. O reservatório está localizado na cidade de Americana e pertence a uma bacia hidrográfica de vasta área, com elevada atividade antrópica e grande descarga de efluentes de origem industrial e doméstica das cidades de Campinas e Paulínia, bem como intensa atividade agrícola (Leite & Espíndola, 2002).

Este trabalho teve por objetivos a caracterização de água e sedimento e o monitoramento de problemas com plantas aquáticas na UHE Americana, procurando-se correlacionar as informações obtidas.

MATERIAL E MÉTODOS

O trabalho foi realizado na UHE Americana, da Companhia Paulista de Força e Luz, localizada na cidade de Americana-SP.

Para coleta de água e sedimento foram selecionados seis pontos de amostragem no corpo do reservatório (Figura 1), sendo os pontos 1 e 6 coletados em superfície e os pontos 2, 3, 4 e 5 coletados em três profundidades (superfície, meio e fundo da seção). As campanhas de amostragens de água e sedimento foram realizadas bimestralmente, entre os meses de outubro de 2003 e junho de 2004. Foram coletadas, no total, 70 amostras de água (14 amostras por coleta) e 30 amostras de sedimento (seis amostras por coleta) para caracterização do ambiente de ocorrência das plantas aquáticas.

Em todas as campanhas, a coleta de água foi feita com o auxílio de um coletor de fluxo contínuo, com uma mangueira de 15 m, desenvolvido para que a amostragem fosse realizada em diferentes profundidades, succionando-se a amostra com a ajuda de uma bomba a vácuo (Figura 2a). A coleta de sedimento foi realizada com o auxílio de uma draga tipo Petersen, que era lançada em cada ponto até o fundo do reservatório (Figura 2b).

No momento da coleta foram realizadas as seguintes determinações: coordenadas geográficas do ponto, profundidade, transparência com disco de Secchi (Figura 3a), temperatura do ar e da água, teor de oxigênio dissolvido, pH, condutividade elétrica, turbidez e potencial de oxirredução (Figura 3b).

Feitas essas análises, as amostras de água e sedimento foram acondicionadas em recipientes apropriados e submetidas aos procedimentos de conservação, segundo Eaton et al. (1995).

Para cada amostra de água foram realizadas as análises de pH; condutividade; potencial de oxirredução; turbidez; acidez; alcalinidade; teores de sólidos suspensos, dissolvidos e totais; teor de nitrato; teor de nitrito; teor de amônio; teor de nitrogênio inorgânico, orgânico e total; teor de sulfato; teores de fosfato, fósforo reativo e total; dureza; demanda química de oxigênio; demanda biológica de oxigênio; coliformes fecais e totais; fitoplâncton; microcistina; transmissão de luz para coluna d'água de 1 m; e teores dissolvidos de Na, Ca, Si, K, Cu, Zn, Mn, Fe, Ni, Cd, Mg, Sn, Pb, Al, B, Ba, Co, Cr, Hg, Li, Mo e Se.

Em se tratando das amostras de sedimento, foram realizadas as análises de pH, capacidade de troca de cátions (CTC), soma de bases (SB), saturação de bases (V%), textura e teores de matéria orgânica (MO%), Ca, Mg, P, K, nitrato, nitrito, amônia, N orgânico, N inorgânico, N total, S, H + Al, areia, silte, argila, Na, Si, Cu, Zn, Mn, Fe, Ni, Cd, Sn, Pb, Ag, Al, B, Ba, Co, Cr, Hg, Li, Mo e Se.

Os levantamentos e as identificações das plantas aquáticas foram realizados nos meses de dezembro de 2003 e abril e julho de 2004, percorrendo-se as margens do reservatório com um barco de alumínio movido por motor de popa de 25 HP. Ao longo do reservatório foram estabelecidos 20 pontos de avaliação, sendo um localizado próximo à barragem (próximo ao ponto 2 da coleta de água), outro localizado no início do reservatório (próximo ao ponto 6 da coleta de água) e os 18 pontos restantes distribuídos no reservatório. Todos os pontos foram georreferenciados através de um aparelho localizador geográfico Garmin GPS 12 e suas respectivas áreas estimadas através de um binóculo com fotômetro a laser da marca Bushnell, modelo Yardage PRO 800.

Durante o levantamento foi realizada uma estimativa visual de valor geográfico do ponto e distribuição proporcional das plantas no foco. Foram atribuídos valores de 0 a 100%, tanto para as espécies presentes como para os espaços livres de macrófitas que eventualmente pudessem ocorrer dentro dos pontos amostrados. A partir desses dados foram calculados os índices de ocupação média (IOM) em todos os pontos avaliados, o que proporcionou uma estimativa da área ocupada pela espécie em todo o reservatório.

Com os dados referentes à estimativa de ocupação das espécies e dos pontos avaliados, foi determinada a freqüência relativa de cada espécie, com a utilização da fórmula proposta por Mueller-Dombois & Ellemberg (1974): FRe = FAe/FAt * 100 (%), em que FRe refere-se à freqüência relativa de cada espécie, FAe representa a freqüência absoluta de cada espécie (FAe = NAe/NAt * 100, em que NAe significa o número de amostragens em que ocorreu uma determinada espécie e NAt é o número total de amostragens realizadas) e FAt é a somatória das freqüências absolutas de todas as espécies da comunidade infestante. Esses parâmetros possibilitaram avaliar o nível de infestação de cada espécie em toda a represa, valorizando a infestação em pontos maiores.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Em razão do grande número de dados gerados durante as cinco coletas realizadas (3.500 análises de água e 1.230 de sedimento), optou-se por apresentar os resultados das características mais relevantes analisadas nas amostras de água e sedimento. Nas Tabelas 1, 2 e 3 são apresentados os resultados obtidos para essas características das amostras de água. Nesse caso, optou-se também por apresentar a média dos resultados das três profundidades coletadas dos pontos 2, 3, 4 e 5. Nas Tabelas 4 e 5 encontram-se os resultados obtidos para as análises das amostras de sedimento.

Os principais elementos responsáveis pela eutrofização de corpos hídricos são nitrogênio e fósforo. Segundo Leite & Espíndola (2002), estudos realizados entre 1969 e 2000 demonstraram aumentos significativos nas concentrações de nitrato (de 0,326 para 0,808 mg L^-1), nitrito (de 0,331 para 1,412 mg L^-1), amônia (de 0,0382 para 0,3197 mg L^-1) e fosfato total dissolvido (de 6,00 para 174,04 µg L^-1) no reservatório da UHE Americana. Os valores médios obtidos neste trabalho para estes elementos foram de 3,867 mg L^-1 para nitrato, 0,706 mg L^-1 para amônia, 1,372 mg L^-1 para nitrito e 151,979 mg L^-1 para fosfato dissolvido na água. No entanto, os valores máximos observados foram 19 vezes maiores para nitrato, 15 para nitrito, 22 para amônia e 10 para fósforo total dissolvido (fosfato), em relação ao valor observado por Leite & Espíndola (2002) no ano de 2000. Os valores máximos para esses elementos foram obtidos no ponto 6, localizado na entrada do reservatório, caracterizado principalmente por transição de ambiente lótico para lêntico, grande acúmulo de plantas aquáticas e baixa profundidade devido ao avançado processo de sedimentação. Neste ponto ainda foram observados valores baixos de oxigênio dissolvido (1,56 a 3,79 mg L^-1), provavelmente em decorrência do consumo elevado deste elemento no processo de decomposição de matéria orgânica. Considerando-se também os demais pontos, os valores do oxigênio dissolvido variaram entre 1,56 e 8,81 mg L^-1, mas 73% dos valores ficaram abaixo de 5,0 mg L^-1 e 50% abaixo de 4,0 mg L^-1 – valores estes utilizados como referência para classificação de águas nas classes 2 e 3, respectivamente, da Resolução CONAMA 20 de 1986, que estabelece valores para águas destinadas ao abastecimento doméstico após tratamento convencional (BRASIL, 1986). Esses valores demonstram a intensificação de um processo de eutrofização iniciado no final da década de 1970 (Leite & Espíndola, 2002).

O sedimento apresenta-se como um depósito de nutrientes para o sistema aquático. As maiores taxas de liberação de nutrientes do sedimento para a coluna d'água ocorrem quando a parte inferior desta encontrase com baixas concentrações de oxigênio, ou mesmo anaeróbica. Nessas condições, o meio torna-se, do ponto de vista físico-químico, favorável à solubilização de alguns íons (Esteves, 1998). Os resultados das análises do sedimento apresentaram grande variação, devendo-se, porém, destacar o elevado nível de fertilidade dos valores médios encontrados no reservatório, sendo 32,18 g kg^-1 para matéria orgânica, 68,87 mg dm^-3 para P, 36,96 mmol dm^-3 para Ca e 11,88 mmol dm^-3 para Mg. Estes nutrientes podem ser disponibilizados para coluna d'água ou mesmo retirados do sedimento diretamente pelas plantas.

Nas Tabelas 6 e 7 são apresentadas as espécies e seus valores de freqüência relativa e o índice de ocupação média de cada uma delas, respectivamente, durante as três épocas de avaliação. Espécies marginais e flutuantes foram as principais infestantes do reservatório, merecendo destaque Brachiaria subquadripara, Eichhornia crassipes, Pistia stratiotes e Salvinia auriculata. Somando as freqüências relativas dessas quatro espécies, obtêm-se os totais de 72,48, 63,71 e 70,27%, o que significa dizer que estas quatro espécies são de ocorrência comum em todo o reservatório.

A espécie Brachiaria subquadripara foi a que mais se destacou dentro do ecossistema, pois, além de apresentar freqüência relativa alta, mostrou os maiores índices de infestação média. Juntas, Brachiaria subquadripara e Eichhornia crassipes representam 86,88% de toda a infestação de macrófitas que ocorrem no reservatório durante a primeira avaliação. Esses resultados estão de acordo com o levantamento realizado por Faria & Espíndola (2002) no mesmo reservatório, que observaram com maior freqüência e abundância as espécies Brachiaria subquadripara, Eichhornia crassipes e Pistia stratiotes. Brachiaria subquadripara também se destacou quanto aos índices de ocupação média avaliados nas duas épocas subseqüentes, sendo estes superiores a 67 e 54% nos meses de abril e julho de 2004, respectivamente.

Embora Pistia stratiotes e Salvinia auriculata tenham demonstrado elevados valores de freqüência relativa, elas não apresentaram elevados níveis de infestação nos pontos de avaliação, mas ambas aumentaram suas áreas de ocupação no decorrer dos períodos de avaliação, com índices médios de 8,29, 11,88 e 16,12% para P. stratiotes e de 1,74, 3,87 e 8,76% para S. auriculata, nas avaliações de dezembro de 2003 e abril e julho de 2004, respectivamente.

As espécies encontradas são condizentes com o ambiente eutrófico apresentado pelo reservatório, que dificulta a sobrevivência de plantas submersas, em razão, principalmente, da baixa penetração de luz na coluna de água, levando à substituição dessas espécies por espécies marginais e flutuantes (Esteves, 1998; Thomaz, 2002).

AGRADECIMENTOS

À CPFL, Companhia Paulista de Força e Luz, pelo apoio técnico e financeiro. Projeto financiado com recursos da linha P & D da ANEEL.

LITERATURA CITADA

Recebido para publicação em 25.1.2005 e na forma revisada em 24.3.2005.

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  03 Ago 2005
• Data do Fascículo
  Jun 2005

Histórico

• Revisado
  24 Mar 2005
• Recebido
  25 Jan 2005