AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA E DO SEDIMENTO EM RESERVATÓRIOS DE ABASTECIMENTO PÚBLICO NA BACIA DO RIO MAMANGUAPE, PARAÍBA, BRASIL

Eutrophication is currently one of the greatest environmental impacts worldwide, proven and present in northeastern waters. Due to this process many water bodies in the world have already lost the capacity of human supply, maintenance of aquatic life and recreation. Phosphorus, a nutrient limiting to eutrophication, comes mainly from domestic sewage, industrial effluents and fertilizers. In addition to its presence in the water column, the external contribution of this nutrient can be deposited in different forms at equal or even higher intensities. The objective of this work was to monitor the water quality and the phosphorus content in the water and sediment of three reservoirs of public supply in the city of Areia - Paraíba, generating information to diagnose the main impacts on these environments. In order to do this, monthly samples of water were collected and sediment samples annually. Some parameters such as pH, electrical conductivity, temperature and transparency were analyzed in situ. At the laboratory, total phosphorus, orthophosphate content in water and the fractionation of phosphorus forms in the sediment were analyzed. It was observed that the seasonality influenced the parameters of water quality, mainly the conductivity and the pH. In most of the analyzed months, the reservoirs presented as oligotrophic, with low values of P-total and orthophosphate in the water. P-total contents in the sediment ranged from 1185.3 mg kg-1 to 3182, 1 mg kg-1. The fractionation indicated predominance of the inorganic P reaching 86.8% of the total phosphorus in the Rio do Canto dam in 2014. The apatite and unavailable fraction was predominant in the inorganic phosphorus. It was observed low pH levels in the sediment, which favors the adsorption of non-apatitic phosphorus and available, with iron and aluminum, retaining it. It was concluded that seasonality is a determining factor in the water quality variation of these reservoirs. The results indicated a potential natural control in the release and increase of the phosphorus concentrations of the sediments to the water column, reducing the effect of eutrophication on the waters of the reservoirs of that region.A eutrofização figura atualmente como um dos maiores impactos ambientais em escala mundial, comprovado e presente em águas do Nordeste do Brasil. Em função desse processo muitos corpos d’água no mundo já perderam a capacidade de abastecimento humano, manutenção da vida aquática e recreação. O fósforo, nutriente limitante à eutrofização, é oriundo principalmente de esgotos domésticos, efluentes industriais e uso de fertilizantes. Além da sua presença na coluna de água, pode ser depositado no sedimento sob diferentes formas, em intensidades iguais, ou até mesmo superiores, a contribuição externa desse nutriente. O objetivo desse trabalho foi monitorar a qualidade da água e os teores de fósforo na água e sedimento de três reservatórios de abastecimento público do município de Areia - Paraíba, gerando informações para diagnosticar os principais impactos sobre estes ambientes. Nesse contexto, foram coletadas amostras mensais de água e anualmente amostras de sedimento de três reservatórios; Rio do Canto, Saulo Maia e Vaca Brava, no município de Areia, Paraíba. Foram analisados “in situ” alguns parâmetros como pH, condutividade elétrica, temperatura e transparência. No laboratório, teores de fósforo total, ortofosfato na água e o fracionamneto das formas de fósforo no sedimento. Observou-se que a sazonalidade influenciou nos parâmetros de qualidade de água, principalmente a condutividade e o pH. Na maioria dos meses analisados, os reservatórios apresentaram-se como oligotróficos, com baixos valores de P-total e ortofosfato na água. Os teores de P-total no sedimento variaram entre 1185,3 mg kg-1 a 3182, 1 mg kg-1. O fracionamento indicou predominância do P-inorgânico chegando a 86,8% do fósforo total na Barragem de Rio do Canto em 2014. A fração apatítica foi predominante no fósforo inorgânico. Observou-se baixos teores de pH no sedimento, o que favorece a adsorção do fósforo não apatítico e disponível, ocorrendo a retenção pelo ferro e alumínio. Em geral a sazonalidade apresentou-se como um fator determinante na variação da qualidade da água desses reservatórios. Os resultados indicaram um potencial controle natural na liberação e aumento das concentrações de fósforo dos sedimentos para a coluna d´água, reduzindo o efeito da eutrofização sobre as águas dos reservatórios dessa região

Compartmentalization and water quality: Billings reservoir case

A Represa Billings, maior reservatório de água da Região Metropolitana de São Paulo, devido à sua importância estratégica e à degradação na qualidade de suas águas, foi e continua sendo alvo de muitos estudos. A fim de avaliar de maneira integral a qualidade das águas superficiais desse manancial, investigaram-se diversas variáveis limnológicas ao longo de 20 pontos. Analisaram-se as variáveis: temperatura, pH, condutividade elétrica, transparência da água, oxigênio dissolvido, sólidos totais, nitrogênio total, nitrato, nitrito, amônio, ortofosfato, ortosilicato, clorofila a e feofitina. De maneira geral, a represa apresenta sinais de degradação da qualidade da água, com elevados teores de clorofila a. Análise de Componentes Principais forneceu nítida separação dos braços formadores da Represa Billings. Observaram-se sete compartimentos: 1) região de Pedreira, sob influência das águas do rio Pinheiros, apresentou elevados teores de nutrientes e clorofila a; 2) região do Corpo Central e Bororé, sob influência das águas provenientes de Pedreira, apresentou elevados teores de sólidos totais; 3) região do Taquacetuba; 4) região do Summit Control, Riacho Grande, partes do Taquacetuba e Capivari, sob influência da variável amônio; 5) Braços Capivari e 6) Rio Pequeno apresentaram os menores teores de clorofila a e nutrientes; 7) Braço Rio Grande, constantemente submetido à aplicação de algicidas, isolado do restante da Represa Billings. A compartimentação da Represa Billings deve-se principalmente à sua conformação dendrítica, associada às atividades antrópicas, como a ocupação do seu entorno. Portanto, é crucial reduzir a carga de nutrientes que penetram nesse ecossistema, o que pode ser obtido por meio do controle dos assentamentos urbanos e medidas de saneamento básico.Billings reservoir, the biggest reservoir in the Metropolitan Region of São Paulo\ud (SP), due its strategic importance and the deterioration in its water quality over\ud time, was and remains, subject of many studies in several areas. In order to\ud assess the water quality of this source, several limnological features were\ud investigated throughout 20 surface points. Were analysed: temperature, pH,\ud electrical conductivity, water body transparency, dissolved oxygen, total solids,\ud total nitrogen, nitrate, nitrite, ammonium, orthophosphate, orthosilicate,\ud chlorophyll a and phaeophytin. In general, Billings Complex has signs of water\ud quality degration, with high levels of chlorophyll a. Principal Component Analysis\ud provided a clear separation of the Complex Billings’ arms. Were observed seven\ud compartments: 1) Pedreira region, influenced by Pinheiros river, presented high\ud levels of nutrients and chlorophyll-a; 2) Corpo Central and Bororé regions,\ud influenced by Pedreira’s waters, with high levels of total solids; 3) Taquacetuba\ud region; 4) Summit Control, Riacho Grande and parts of Taquacetuba and Capivari,\ud influenced by the variable ammonium; 5) Capivari and 6) Rio Pequeno, both\ud areas had the lowest levels of chlorophyll a and nutrients; 7) Rio Grande, with\ud constant applications of algaecides, isolated from the other Billings reservoir\ud regions. The separation was probably due to the dendritic conformation of the\ud reservoir associated with the operating system and human activities such as\ud illegal occupation in the vicinity of the dam. Therefore, actions must be taken in\ud order to reduce nutrient loading that continually enters this ecosystem, through\ud urban settlements control in the region and appropriate sanitation.À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Processos 2002/13376-4) e ao Departamento de Ecologia, Instituto de Biologia, Universidade de São Paulo

Variabilidade espacial e temporal do pH e do OD na superfície do reservatório Iraí-PR

Orientador : Prof. Dr. Tony Vinicius Moreira SampaioTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Terra, Programa de Pós-Graduação em Geografia. Defesa: Curitiba, 01/08/2016Inclui referências : fls. 118-138Área de concentraçãoResumo: Este trabalho procura retratar a importância da análise espaço-temporal para o conhecimento do estado ambiental de recursos hídricos, uma vez que a qualidade da água pode variar significativamente num corpo da água, a depender de fatores internos e externos. Um dos problemas na definição da qualidade da água é a falta de leis normativas que determinem a quantidade de pontos e frequência de coleta, o que possibilita existir diferentes metodologias de análise que indicam a qualidade de um corpo hídrico, gerando dúvidas quanto acurácia das informações. Dessa forma, o estudo tem como objetivo verificar a variabilidade espaço-temporal das variáveis pH e OD e assim, avaliar se existe uma estrutura de compartimentos (zona fluvial, zona intermediária e zona lacustre) no reservatório Iraí. A área de estudo é o reservatório Iraí localizado na região metropolitana de Curitiba/PR. Foram realizadas campanhas mensais durante um ano (2013/14), com amostragens de 15 e 33 pontos, analisadas em superfície. Para análise e modelagem dos dados aplicou-se a estatística descritiva e ferramentas de geoestatística, krigagem ordinária, aplicadas no software ArcGis 10.0. As ferramentas de geoestatística representaram 58,3% das coletas apresentando efeito pepita zero para variável pH e, 41,6% com baixo efeito pepita para variável OD. As coletas que utilizaram 33 pontos apresentaram maior efeito pepita. Assim, o grid amostral de 15 pontos foi suficiente para utilizar as ferramentas de geoestatística. O resultado mostrou que tanto a variável pH quanto o OD não apresentaram em todas as coletas os três compartimentos bem definidos como o esperado. A variabilidade espacial do pH, comparado com OD, mostrou mais próximo da existência dos compartimentos e com variabilidade de norte para sul. A maior variabilidade de pH ocorreu na zona intermediária do reservatório, isto pode ser decorrente da existência de uma estrada submersa. O OD apresentou maior variabilidade de oeste para leste. A variabilidade do pH e do OD pode ter sido influenciada principalmente pelo vento, macrófitas e precipitação. Em relação à análise temporal, o pH e o OD não teriam variabilidade superficial representada por duas amostragens/ano. O OD foi o que apresentou maior variabilidade dentro da mesma estação. Os modelos de distribuição dos resíduos indicaram baixos valores e bem distribuídos, com pouco efeito de borda. Palavras-chave: Ambiente lêntico. Parâmetros físico-químicos. Variabilidade espaçotemporal. Geoestatística.Abstract: This research aims to portray the importance of the space-temporal analysis for knowing the environmental state of the hydrous resources, once the water quality can be varied on a body of water, depending on external and internal factors. A problem to define accurately the quality of water is the lack of normative laws, which are able to determine the amount of points and the frequency on the water samples collect. This fact makes possible several different methodologies for analysis, indicating the quality of a hydrous body, giving inaccurate information results. This way, the present study aims to verify the spatiotemporal variation on the variables pH and OD, evaluating if there is a compartment structure in Iraí reservoir. The area to be studied is Iraí reservoir, which is located into the metropolitan area of Curitiba, Parana State, in Brazil. Montlhy campaigns were made, in a year period (2013/14), with samples of 15 and 33 points, analyzed on surface. In order to analyze and model the data, descriptive statistics was applied, as well as tools of geostatistics, ordinary kriging, applied on the ArcGis 10.0 software. The tools of geostatistics represented 58,3% of the collects which presented zero nugget effect for the pH variable, and 41,6% with low nugget effect for the OD variable. The collections that used 33 points showed higher nugget effect. Thus, the sampling grid of 15 points was enough to use the geostatistical tools. The results could show that the pH variable, as well as the OD variable did not present very well defined compartments, as it was expected. The spatial pH variability, being compared to OD demonstrated closer to the compartment existence with north-south variability. The greatest pH variability occurred in the middle zone of the reservoir, this may be due to the existence of a submerged road. The OD showed greater variability west to east. Variability of pH and OD may have been influenced mainly by wind and rainfall macrophytes. Regarding the temporal analysis, pH and the OD surface variability would not be represented by two sampling / year. The OD showed the greatest variability within the same season. Residue distribution models showed low values and well distributed, with little edge effect. Key words: Lentic environment. Physico-chemical parameters. Variability spatiotemporal. Geostatistics

Monitoramento do índice de estado trófico do lago do Universidade do Vale do Taquari UNIVATES - Lajeado/RS

Devido ao aporte de poluentes através de fontes pontuais e difusas, alguns recursos hídricos têm apresentado alterações na qualidade de suas águas. O impacto mais frequente nos ecossistemas aquáticos é a eutrofização, manifestação observada, na maior parte das vezes, em ambientes considerados lênticos. A eutrofização é decorrente do aporte excessivo de nutrientes, como Fósforo e Nitrogênio. O excesso desses nutrientes em um recurso hídrico implica no desenvolvimento de fitoplâncton e macrófitas aquáticas em níveis acima do considerado natural. O Índice de Estado Trófico (IET) é utilizado para classificar os recursos hídricos conforme o seu grau de trofia, avaliando a qualidade, disponibilidade e efeito do aporte de nutrientes encontrados na água a partir de três variáveis: Clorofila ɑ, Transparência e Fósforo Total. A aplicação dos resultados das análises de Fósforo Total é compreendida como uma medida do potencial de eutrofização do meio, pois atua como agente causador do processo. O objetivo do estudo é monitorar o IET do lago do Universidade do Vale do Taquari UNIVATES, classificando o recurso hídrico conforme o grau de trofia, a partir da aplicação dos resultados de Fósforo Total no IET de Carlson modificado por Toledo Jr. et al. (1983), para ambientes lênticos. A localização e o número de pontos de amostragem ao longo da seção transversal e vertical do lago foram definidos de acordo com a largura e a profundidade do mesmo. O lago foi subdividido em cinco pontos de amostragem, três localizados em uma seção transversal a jusante, em direção ao exutório do lago, e dois a montante, em profundidades intermediárias. As coletas foram realizadas no período de julho a outubro, correspondendo a um total de 4 (quatro) campanhas amostrais. A coleta das amostras de água foi realizada a partir de uma garrafa Van Dorn, as quais foram acondicionadas em recipientes de vidro e encaminhadas ao Laboratório de Análises Unianálises. No período de realização das campanhas houveram variações significativas no volume de precipitações. As concentrações de Fósforo Total obtidas para os pontos coletados mantiveram-se na faixa de 0,06 mg/L a 0,1 mg/L, apresentando variação entre os pontos e também entre as seções a montante e a jusante do lago. Os resultados das análises químicas de Fósforo Total foram convertidos e aplicados na equação do IET, classificando a água do lago da Univates como Eutrófica nas quatro campanhas realizadas. Estes resultados indicam uma produtividade biológica excessiva, altas concentrações de nutrientes, baixa penetração de luz e alterações na distribuição do oxigênio dissolvido na coluna d’água, o que acaba conferindo mau cheiro e coloração esverdeada à água. Ao comparar as concentrações de Fósforo Total com os limites estabelecidos pela Resolução CONAMA 357/2005 a água do lago é enquadrada como Classe 4. As classificações e a baixa qualidade apresentada pela água do lago correspondem ao período avaliado e podem sofrer alterações no decorrer do tempo

Avalição de produtos do sensor laser scanner no planejamento e concepção de projetos de unidades de produção em carcinicultura marinha

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2011A carcinicultura é um dos ramos da aquicultura global de maior velocidade de crescimento. A redução do impacto destes cultivos nos ambientes costeiros está diretamente ligada ao planejamento e ao gerenciamento. Neste sentido o objetivo deste trabalho foi desenvolver uma pesquisa aplicada no estudo da potencialidade da tecnologia Airborne Laser Scanning no planejamento e concepção de projetos de carcinicultura marinha. Os Modelos Digitais de Terreno de alta resolução geométrica gerados a partir dos pontos laser scanner apresentaram grande potencialidade de aplicação. Serviram de suporte às análises ambientais, aspecto topográfico e outras características de forma da terra. As análises ambientais relacionadas à modelagem topográfica com os pontos derivados do laser scanner potencializadas neste estudo foram: altimetria, declividade, bacia hidrográfica, rede de drenagem e áreas com influencia de maré. A simulação do empreendimento feita através da adição do projeto geométrico da fazenda de camarão na área de estudo e a visualização em 3D constituíram-se em uma importante base de estudo do efeito deste projeto no ambiente em que ele será inserido.Shrimp farming is one of the branches of the global aquaculture with higher growth rate. Reducing the impact of these crops in coastal environments is directly related to planning and management. The objective of this research was to study the potential of the Airborne Laser Scanning applied for planning and design of marine shrimp farming projects. High resolution Digital Terrain Models generated from the laser scanner points presented a great potential for this application supporting the environmental analysis, topographic aspect, and other characteristics of earth shapes. The topographic modeling with points derived from technology Airborne Laser Scanning improved environmental analyses related to: altimetry, slope, watershed, drainage system and areas with tidal influence. Both the simulation of the proposed project, that was made by the addition of the geometric design of the shrimp farm in the study area, and its 3D visualization proved to be important tools for the evaluation of the effects of the proposed project on the surrounding environment

Dinâmica espaço-temporal da turbidez no reservatório de Itaipu, na região sul do Brasil, utilizando dados de sensoriamento remoto

A turbidez da água é um parâmetro crucial na determinação da qualidade da água. A erosão e o assoreamento estão diretamente ligados à turbidez, influenciando a qualida de das águas e o armazenamento de reservatórios. Mapear padrões de turbidez é importante para a gestão e monitoramento de reservatórios. O monitoramento da turbidez em reservatórios, depende de métodos tradicionais com coletas pontuais, analisadas em labor atório que consomem tempo, dinheiro e mão - de-obra exaustiva. Diante disso, o sensoriamento remoto surge como alternativa para complementar programas de monitoramento, preenchendo lacunas temporais e espaciais. Esta Tese aborda métodos para analisar e quantificar padrões de turbidez da água utilizando dados de sensoriamento remoto e técnicas de processamento digital de imagens. Investigou- se a relação entre turbidez, precipitação e reflectância espectral. Os resultados mostraram alta correlação entre o índic e de turbidez NDTI e a turbidez ( R² = 0,91). A precipitação teve influência determinante, sendo o rio Paraná, nos períodos de maior precipitação, o principal agente no transporte de sedimentos. Os compartimentos laterais do reservatório mostraram menor inf luência no transporte de sedimentos. Também comparou-se o desempenho dos algoritmos Classification and Regression Tree (CART), Naive Bayes (NB) e Random Forest (RF), a partir de classificação supervisionada de imagens, e abordagens em Pixel -Based Image analysis (PBIA) e Geographic Object-Based Image Analysis (GEOBIA), para classificar a turbidez. O classificador RF obteve a maior precisão em ambas as abordagens, seguido por CART e NB. Os índices Kappa e Aná lise Global das classificações GEOBIA foram superiores às classificações PBIA em ambos os algoritmos. Também avali ou-se o potencial de estimativa da Área de Água Superficial e Nível de Água do Reservatório. Testamos séries temporais de imagens ó pticas Landsat 8 e Sentinel-2, radar Sentinel- 1, e validação c om altimetria Jason-3. A metodologia foi desenvolvida na rotina operacional do Google Earth Engine, que agilizou o mapeamento. Os melhores resultados foram entre Sentinel-2 e NDWI com R² = 0,88 e RMSE de 11,59 km². No geral, nossos resultados demonstram o potencial do sensoriamento remoto para identificar e analisar padrões de turbidez no reservatório de Itaipu. O que pode ser extraído deste estudo é que a turbidez da água do reservatório é espectralmente ativa. Em segundo lugar, há uma forte conexão entre materiais supensos, turbidez e precipitação. Os dados multiespectrais de média resolução foram ideais na detecção e análise de turbidez. Nosso estudo mostra que mesmo sem dados in situ, é possível analisar, e quantificar padrões de turbidez do reservatório de Itaipu a partir de sensores acoplados em satélites espaciais.Water turbidity is a crucial parameter in determining water quality. Erosion and siltation are directly linked to turbidity, influencing water quality and reservoir storage. Mapping turbidity patterns is important for reservoir management and monitoring. The monitoring of turbidity in reservoirs depends on traditional methods with punctual collections, analyzed in the laboratory that consume time, money and exhaustive labor. Given this, remote sensing emerges as an alternative to complement monitoring programs, filling temporal and spatial gaps. This Thesis addresses methods to analyze and quantify water turbidity patterns using remote sensing data and digital image processing techniques. The relationship between turbidity, precipitation and spectral reflectance was investigated. The results showed a high correlation between the NDTI turbidity index and turbi dity (R² = 0.91). Precipitation had a decisive influence, with the Paraná River, in periods of greater precipitation, being the main agent in the transport of sediments. The lateral compartments of the reservoir showed less influence on sediment transport. nt transport. The performance of the Classification and Regression Tree (CART), Naive Bayes (NB) and Random Forest (RF) algorithms was also compared, based on supervised image classification, and Pixel-Based Image analysis (PBIA) and Geographic Object approaches. Based Image Analysis (GEOBIA), to classify turbidity. The RF classifier achieved the highest accuracy in both approaches, followed by CART and NB. Kappa indices and Global Analysis of GEOBIA rankings were superior to PBIA rankings in both algorithms. The estimation potential of the Surface Water Area and Water Level of the Reservoir was also evaluated. We tested time series of Landsat 8 and Sentinel-2 optical images, Sentinel-1 radar, and validation with Jason-3 altimetry. The methodology was developed in the operational routine of Google Earth Engine, which streamlined the mapping. ng. The best results were between Sentinel-2 and NDWI with R² = 0.88 and RMSE of 11.59 km². Overall, our results demonstrate the potential of remote sensing to identify and analyze turbidity patterns in the Itaipu reservoir. What can be extracted from this study is that the turbidity of the reservoir water is spectrally active. e. Second, there is a strong connection between suspended materials, turbidity and precipitation. Medium resolution multispectral data were ideal for detecting and analyzing turbidity. Our study shows that even without in situ data, it is possible to analyze and quantify turbidity patterns in the Itaipu reservoir using sensors attached to space satellites

Anais...

Interações e redes tróficas; Populações, comunidades e biodiversidade; Processos ecossistêmicos (produção, consumo e decomposição; Geoprocessamento, inovações e interfaces com a limnologia; Estudos de síntese e meta-análises; Gestão e conservação de ecossistemas; Espécies invasoras e impactos em ambientes aquáticos; Serviços ecossistêmicos e biomonitoramento; Divulgação científica e educação ambiental; Recuperação e restauração de ambientes

Análise limnológica para avaliação do nível trófico em reservatório formado na implementação de uma pch em Rio Peixe/SC com ênfase no parâmetro fósforo

TCC(graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnológico. Engenharia Sanitária e Ambiental.O presente trabalho busca avaliar preliminarmente a alteração da qualidade da água do futuro reservatório da PCH Salto Góes, localizada no Oeste do Estado de Santa Catarina, próxima a cidade de Tangará. em função do quantitativo de supressão de vegetação na área a ser inundada, além dos aportes naturais de nutrientes da bacia de contribuição. O estudo se baseia na aplicação de modelagem simplificada correlacionando a quantidade de fitomassa inundada, aporte de nutrientes da bacia e qualidade da água estimada no futuro reservatório. O potencial de eutrofização do futuro lago é avaliado com utilização de modelagem simplificada, fornecendo subsídios para elaborar prognósticos da qualidade da água para sobrevivência da ictiofauna e do florescimento de cianofíceas ou macrófitas no trecho que virá a compor o reservatório do futuro barramento além de aspectos de saúde pública, navegação e paisagismo do reservatório. É um estudo que visa fornecer um panorama de cenários de qualidade da água em função de diferentes percentuais de supressão de vegetação e de contribuição das bacias de montante. De acordo com os resultados obtidos para a PCH, o percentual de remoção de biomassa não será preponderante na determinação da qualidade da água do futuro reservatório da PCH Salto Góes e sim os aportes de nutrientes e cargas orgânicas dos principais afluentes