Aplicação de um modelo matemático para determinação de áreas potencialmente erodíveis adjacentes ao reservatório Divisa do Sistema Salto de Hidrelétricas

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Avaliação da qualidade da água em trechos dos rios Paranhana e dos Sinos com vistas ao abastecimento público

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Aplicação e adequação de índice de qualidade da água, resultante de monitoramento dos reservatórios do sistema salto e bacias dos rios Paranhana e dos Sinos (RS) e outros ambientes límnicos

O uso de índices vem ganhando cada vez mais relevância em diversos segmentos das atividades humanas fazendo crescer a necessidade de adequá-los aos usos pretendidos, para sintetizarem e indicarem as características e situações essenciais ao planejamento e tomada de decisões. Um dos índices mais utilizados na área de recursos hídricos foi, e continua sendo, o IQA da NSF (Índice de qualidade da água da National Sanitation Foundation), criado nos Estados Unidos e adotado pela CETESB (Companhia Ambiental do Estado de São Paulo) e pela ANA (Agência Nacional de Águas) no Brasil. No entanto, a metodologia por trás do mesmo vem necessitando ser adequada às condições brasileiras. Como forma de avaliar a adequabilidade deste IQA a uma situação específica, além da verificação da necessidade de novas alterações, nesta tese foram escolhidos ambientes com características que possibilitassem a obtenção de dados e que fossem favoráveis a percepção de diferentes situações de qualidade da água em ambientes brasileiros. Estes ambientes incluem águas com boa qualidade, situações intermediárias e com qualidade ruim, principalmente devido à poluição por lançamentos de esgotos sanitários. O objetivo do presente trabalho foi adequar o IQA NSF-CETESB (que é uma versão já adaptada do IQA NSF), com base em estudos limnológicos focados, principalmente nos reservatórios do Sistema Salto de Hidrelétricas (RS), rios a jusante, e complementados por dados de outros ambientes, como o lago Guaíba (RS) e rios e reservatórios do Estado de São Paulo. Dentro do estudo limnológico do Sistema Salto foi possível observar que os reservatórios apresentaram, em geral, água de boa qualidade com alta transparência, teores de nutrientes característicos de ambientes oligotróficos e baixas concentrações de coliformes termotolerantes (fecais). Nos rios de jusante destes, houve uma tendência, em praticamente todos os períodos estudados, de elevação dos valores no sentido de montante a jusante. Este aumento ocorreu especialmente na turbidez e nos coliformes, no caso destes últimos, ultrapassando dezenas de vezes o determinado na resolução CONAMA 357/2005, para águas de classe 3, a menos restritiva para águas destinadas ao tratamento para consumo humano. A análise da aplicação do IQA NSF-CETESB permitiu verificar que este índice de qualidade da água foi pouco restritivo, pois mostrou qualidade boa ou regular para ambientes com qualidade comprovadamente comprometida por despejos de efluentes sanitários. Isto ocorreu pricipalmente em função do significado dos coliformes termotolerantes na composição final do referido índice. Outro fator de baixa restritividade verificado no IQA NSF-CETESB foi o fósforo total, em função de suas concentrações praticamente não terem influenciado no resultado do IQA, ou seja, o referido índice apresentou uma sensibilidade muito baixa às concentrações de fósforo total. A nova adequação do IQA, produzida pelo presente trabalho, e denominada IQA NSF-COLI 25, trouxe como resultado: (1) as alterações dadas pelas novas curvas de sub-índices de coliformes termotolerantes e fósforo total; (2) alterações pela incorporação de uma curva de sub-índices de clorofila-a e; (3) alterações pela revisão dos pesos concedidos, em função da atual importância de cada uma das variáveis componentes do índice. Desta forma, trouxe um avanço a síntese de resultados por IQAs. Estes avanços foram constatados pela verificação do aumento das correlações dos resultados de classificação da qualidade da água (que cresceram de 73 à 85 porcento) por IQA e pela Resolução Conoma 357/2005.The use of indices is increasingly relevant in various segments of human activities, requiring further adaptations to the intended uses, in order to synthetize and indicate the characteristics and situations essential to planning and decision making. One of the most widely used indices in water resources was, and still is, the WQI of the National Sanitation Foundation, created in the United States and adopted by CETESB (Environmental Company of the State of São Paulo) and by ANA (National Water Agency) in Brazil. However, the methodology behind it must be further adapted to Brazilian conditions. As a way of assessing the suitability of this WQI to a specific situation, besides verifying the need for new changes, in this thesis environments were chosen with characteristics that would enable obtaining data and be favorable to the perception of different water quality situations. These environments include good quality water, intermediate situations and bad quality, mainly due to pollution by the discharge of sanitary sewage. The essential objective of this work was to adapt the WQI NSF-CETESB (which is an already adapted version of WQI NSF) based on focused limnological studies, especially in the reservoirs of the Sistema Salto de Hidrelétricas (Salto Hydropower Plants System) (RS), rivers downstream and, complemented by data from other environments, such as the Guaiba Lake (RS) and rivers and reservoirs in the State of São Paulo. In the limnological study of the Salto System, it could be seen that the reservoirs generally present good quality, highly transparent water, with nutrient contents characteristic of oligotrophic environments, and low concentrations of thermotolerant (fecal) coliforms. In the rivers downstream from them, there was a tendency, in practically all the periods studied, for a rise in values from upstream to downstream. This increase occurred especially in turbidity and coliforms. In the case of the latter, they often surpassed dozens of times what was determined in Conama Resolution 357/2005 for class 3 waters, the least restrictive for water to be treated for human consumption. The analysis of the application of WQI NSF-CETESB allowed verifying that this water quality index was not very restrictive, since it showed good or fair quality for environments that had been proven to be compromised by sanitary effluent discharges. This occurred mainly because of the significance of the thermotolerant coliforms in the final composition of the aforementioned index. Another factor of low restrictiveness found in WQI NSF-CETESB was the local phosphorus, because its concentrations practically did not influence the results of the WQI, ie, the aforementioned index presented a very low sensitivity to the concentrations of total phosphorus. The new adaptation of WQI produced by this work, and called WQI NSF-COLI 25, had the following result: (1) changes given by the new curves of subindices of thermotolerant coliforms and total phosphorus; (2) changes due to the incorporation of a curve of subindices of chlorophyll-a, and; (3) changes due to the review of the weights given, because of the current importance of each of the variables which are components of the index. In this way, the synthesis of results by WQIs brought an advance. These advances were found by looking at the increased correlations of the results of water quality classification by WQI and by Conama Resolution 357/2005, which grew from 73 to 85 percent

Avaliação sazonal de variáveis limnológicas e grupos fitoplanctônicos na foz dos principais rios formadores do lago Guaíba (RS), com ênfase em Microcystis aeruginosa kütz. emend. elenkin

A Bacia Hidrográfica do Lago Guaíba é a principal bacia do Rio Grande do Sul. Possui uma área equivalente a 30% do território do Estado. Abrange o maior contingente populacional, a maior concentração de atividades econômicas e, consequentemente, o maior número de problemas ambientais. Microcystis aeruginosa é uma espécie de Cianobactéria que produz Microcystina, uma hepatotoxina inibidora das proteínas fosfatases do metabolismo animal e que pode provocar câncer em mamíferos, se expostos a doses subletais a longo prazo e em altas doses danifica o fígado, levando à morte em poucas horas. Alguns autores citam M. aeruginosa como um dos organismos mais freqüentes entre as Cianobactérias da comunidade fitoplanctônica do Lago Guaíba; como possível conseqüência disso, muitas florações de M. aeruginosa têm sido registradas na região da Laguna dos Patos, que é o destino final de toda a água proveniente da Bacia do Guaíba, além de registros de ocorrência em reservatórios de águas captadas para o abastecimento público, provenientes destes ambientes. Este trabalho procura dar uma contribuição para o melhor conhecimento de fatores limnológicos, além disso fornecer dados para uma melhor compreensão e controle da dinâmica ecológica das populações de M. aeruginosa e de seus estágios de crescimento, no ponto inicial do Lago Guaíba e na foz dos principais tributários. Foram levantadas, sazonalmente, as variáveis limnológicas temperatura da água, transparência Secchi, pH, condutividade elétrica, oxigênio dissolvido, demanda química de oxigênio, fósforo e nitrogênio totais, clorofila, além da razão N:P, afim de se relacionar à presença de gêneros de algas fitoplanctônicas e ao número e status coloniais M. aeruginosa. A clorofila-a obteve uma maior correlação com a razão N:P. Tanto a análise de ordenação, através das variáveis físicas e químicas como descritores, como a análise de agrupamento, em função da presença/ausência de gêneros fitoplanctônicos, mostrou a formação de um grupo de estações amostrais no período do outono, onde o grau de eutrofização se tornou mais elevado. A análise de aleatorização mostrou que nos ambientes estudados o gênero Scenedesmus tende a crescer em estações amostrais e períodos do ano cujos graus de eutrofização são mais elevados; já o gênero Asterionella, tende a crescer, em ambientes menos eutrofizados. Foi constatada ainda, uma menor diversidade de gêneros no período do ano em que o grau de eutrofização se mostrou mais elevado. Os status coloniais de M. aeruginosa encontrados não demonstraram correlação com nenhuma das variáveis físicas e químicas estudadas. Porém o registro de apenas formas senescentes (status Ia e Ib) ocorreu devido à condições não propícias para o crescimento desta Cianobactéria, nas estações amostrais estudadas, principalmente, à baixa razão N:P e a alta hidrodinâmica ou turbulência, característica destes ambientes. As colônias encontradas são, portanto, resultados de crescimento em regiões a montante das estações amostrais, onde ocorrem, possivelmente condições propícias para tal desenvolvimento.The Lake Guaíba watershed is the main hydrographic system in the State of Rio Grande do Sul, with an area equivalent to 30% of the state. It includes most part of the state population and economic activities, and, consequently, most of the environmental problems. Microcystis aeruginosa is a Cyanobacteria that produces microcystin, an hepatotoxin inhibitory of the animal metabolism phosphatases and that can induce cancer in mammals exposed to sub-lethal dosis for long periods. In high dosis, microcystin can damage the liver, leading to death within a few hours. Some authors mention M. aeruginosa as one of the most common organisms among the Cyanobacteria of phytoplanktonic communities in the Lake Guaíba. As a possible consequence, many blooms of M. aeruginosa have been recorded in the Laguna dos Patos region, which is the target of all water from Lake Guaíba watershed. The present work is a contribution to the knowledge of limnological factors in the initial portion of Lake Guaíba and in the mouth of its tributaries. It also provides data for a better understanding and control of the ecological dynamics of M. aeruginosa populations and its initial growth stages in that area. Seasonal sampling was performed to obtain data on water temperature, Secchi transparency, pH, conductivity, chemical oxygen demand, total phosphorus and nitrogen, and chlorophyll, as well as N:P ratio. These data were analyzed for correlation with the presence of phytoplankton genera and to the number and status of colonial M. aeruginosa. Chlorophyll-a was best correlated with N:P ratio. Both the ordination analysis, using physical and chemical variables as descriptors, and the cluster analysis based on presence/absence of phytoplankton genera produced a group of sampling stations in autumn when eutrophication leves were higher. Scenedesmus tends to grow in sampling stations and periods with higher eutrophication levels. Conversely, genus Asterionella tends to grow in environments with less eutrophication. There was also a lower diversity of genera in season with the highest degree of eutrophication. The colonial status of M. aeruginosa did not show correlation with any of the studied physical and chemical variables. The fact that only senescent forms (status Ia and Ib) were observed occurred because general conditions were not favorable to the growth of M. aeruginosa in the studied areas. This is explained mainly by the low N:P ratios and the strong turbulence or hydrodynamic of these environments. The observed colonies are, consequently, result of a growth process that took place in upstream areas, where growth conditions are probably more favorable

Avaliação sazonal de variáveis limnológicas e grupos fitoplanctônicos na foz dos principais rios formadores do lago Guaíba (RS), com ênfase em Microcystis aeruginosa kütz. emend. elenkin

A Bacia Hidrográfica do Lago Guaíba é a principal bacia do Rio Grande do Sul. Possui uma área equivalente a 30% do território do Estado. Abrange o maior contingente populacional, a maior concentração de atividades econômicas e, consequentemente, o maior número de problemas ambientais. Microcystis aeruginosa é uma espécie de Cianobactéria que produz Microcystina, uma hepatotoxina inibidora das proteínas fosfatases do metabolismo animal e que pode provocar câncer em mamíferos, se expostos a doses subletais a longo prazo e em altas doses danifica o fígado, levando à morte em poucas horas. Alguns autores citam M. aeruginosa como um dos organismos mais freqüentes entre as Cianobactérias da comunidade fitoplanctônica do Lago Guaíba; como possível conseqüência disso, muitas florações de M. aeruginosa têm sido registradas na região da Laguna dos Patos, que é o destino final de toda a água proveniente da Bacia do Guaíba, além de registros de ocorrência em reservatórios de águas captadas para o abastecimento público, provenientes destes ambientes. Este trabalho procura dar uma contribuição para o melhor conhecimento de fatores limnológicos, além disso fornecer dados para uma melhor compreensão e controle da dinâmica ecológica das populações de M. aeruginosa e de seus estágios de crescimento, no ponto inicial do Lago Guaíba e na foz dos principais tributários. Foram levantadas, sazonalmente, as variáveis limnológicas temperatura da água, transparência Secchi, pH, condutividade elétrica, oxigênio dissolvido, demanda química de oxigênio, fósforo e nitrogênio totais, clorofila, além da razão N:P, afim de se relacionar à presença de gêneros de algas fitoplanctônicas e ao número e status coloniais M. aeruginosa. A clorofila-a obteve uma maior correlação com a razão N:P. Tanto a análise de ordenação, através das variáveis físicas e químicas como descritores, como a análise de agrupamento, em função da presença/ausência de gêneros fitoplanctônicos, mostrou a formação de um grupo de estações amostrais no período do outono, onde o grau de eutrofização se tornou mais elevado. A análise de aleatorização mostrou que nos ambientes estudados o gênero Scenedesmus tende a crescer em estações amostrais e períodos do ano cujos graus de eutrofização são mais elevados; já o gênero Asterionella, tende a crescer, em ambientes menos eutrofizados. Foi constatada ainda, uma menor diversidade de gêneros no período do ano em que o grau de eutrofização se mostrou mais elevado. Os status coloniais de M. aeruginosa encontrados não demonstraram correlação com nenhuma das variáveis físicas e químicas estudadas. Porém o registro de apenas formas senescentes (status Ia e Ib) ocorreu devido à condições não propícias para o crescimento desta Cianobactéria, nas estações amostrais estudadas, principalmente, à baixa razão N:P e a alta hidrodinâmica ou turbulência, característica destes ambientes. As colônias encontradas são, portanto, resultados de crescimento em regiões a montante das estações amostrais, onde ocorrem, possivelmente condições propícias para tal desenvolvimento.The Lake Guaíba watershed is the main hydrographic system in the State of Rio Grande do Sul, with an area equivalent to 30% of the state. It includes most part of the state population and economic activities, and, consequently, most of the environmental problems. Microcystis aeruginosa is a Cyanobacteria that produces microcystin, an hepatotoxin inhibitory of the animal metabolism phosphatases and that can induce cancer in mammals exposed to sub-lethal dosis for long periods. In high dosis, microcystin can damage the liver, leading to death within a few hours. Some authors mention M. aeruginosa as one of the most common organisms among the Cyanobacteria of phytoplanktonic communities in the Lake Guaíba. As a possible consequence, many blooms of M. aeruginosa have been recorded in the Laguna dos Patos region, which is the target of all water from Lake Guaíba watershed. The present work is a contribution to the knowledge of limnological factors in the initial portion of Lake Guaíba and in the mouth of its tributaries. It also provides data for a better understanding and control of the ecological dynamics of M. aeruginosa populations and its initial growth stages in that area. Seasonal sampling was performed to obtain data on water temperature, Secchi transparency, pH, conductivity, chemical oxygen demand, total phosphorus and nitrogen, and chlorophyll, as well as N:P ratio. These data were analyzed for correlation with the presence of phytoplankton genera and to the number and status of colonial M. aeruginosa. Chlorophyll-a was best correlated with N:P ratio. Both the ordination analysis, using physical and chemical variables as descriptors, and the cluster analysis based on presence/absence of phytoplankton genera produced a group of sampling stations in autumn when eutrophication leves were higher. Scenedesmus tends to grow in sampling stations and periods with higher eutrophication levels. Conversely, genus Asterionella tends to grow in environments with less eutrophication. There was also a lower diversity of genera in season with the highest degree of eutrophication. The colonial status of M. aeruginosa did not show correlation with any of the studied physical and chemical variables. The fact that only senescent forms (status Ia and Ib) were observed occurred because general conditions were not favorable to the growth of M. aeruginosa in the studied areas. This is explained mainly by the low N:P ratios and the strong turbulence or hydrodynamic of these environments. The observed colonies are, consequently, result of a growth process that took place in upstream areas, where growth conditions are probably more favorable

Aplicação e adequação de índice de qualidade da água, resultante de monitoramento dos reservatórios do sistema salto e bacias dos rios Paranhana e dos Sinos (RS) e outros ambientes límnicos

O uso de índices vem ganhando cada vez mais relevância em diversos segmentos das atividades humanas fazendo crescer a necessidade de adequá-los aos usos pretendidos, para sintetizarem e indicarem as características e situações essenciais ao planejamento e tomada de decisões. Um dos índices mais utilizados na área de recursos hídricos foi, e continua sendo, o IQA da NSF (Índice de qualidade da água da National Sanitation Foundation), criado nos Estados Unidos e adotado pela CETESB (Companhia Ambiental do Estado de São Paulo) e pela ANA (Agência Nacional de Águas) no Brasil. No entanto, a metodologia por trás do mesmo vem necessitando ser adequada às condições brasileiras. Como forma de avaliar a adequabilidade deste IQA a uma situação específica, além da verificação da necessidade de novas alterações, nesta tese foram escolhidos ambientes com características que possibilitassem a obtenção de dados e que fossem favoráveis a percepção de diferentes situações de qualidade da água em ambientes brasileiros. Estes ambientes incluem águas com boa qualidade, situações intermediárias e com qualidade ruim, principalmente devido à poluição por lançamentos de esgotos sanitários. O objetivo do presente trabalho foi adequar o IQA NSF-CETESB (que é uma versão já adaptada do IQA NSF), com base em estudos limnológicos focados, principalmente nos reservatórios do Sistema Salto de Hidrelétricas (RS), rios a jusante, e complementados por dados de outros ambientes, como o lago Guaíba (RS) e rios e reservatórios do Estado de São Paulo. Dentro do estudo limnológico do Sistema Salto foi possível observar que os reservatórios apresentaram, em geral, água de boa qualidade com alta transparência, teores de nutrientes característicos de ambientes oligotróficos e baixas concentrações de coliformes termotolerantes (fecais). Nos rios de jusante destes, houve uma tendência, em praticamente todos os períodos estudados, de elevação dos valores no sentido de montante a jusante. Este aumento ocorreu especialmente na turbidez e nos coliformes, no caso destes últimos, ultrapassando dezenas de vezes o determinado na resolução CONAMA 357/2005, para águas de classe 3, a menos restritiva para águas destinadas ao tratamento para consumo humano. A análise da aplicação do IQA NSF-CETESB permitiu verificar que este índice de qualidade da água foi pouco restritivo, pois mostrou qualidade boa ou regular para ambientes com qualidade comprovadamente comprometida por despejos de efluentes sanitários. Isto ocorreu pricipalmente em função do significado dos coliformes termotolerantes na composição final do referido índice. Outro fator de baixa restritividade verificado no IQA NSF-CETESB foi o fósforo total, em função de suas concentrações praticamente não terem influenciado no resultado do IQA, ou seja, o referido índice apresentou uma sensibilidade muito baixa às concentrações de fósforo total. A nova adequação do IQA, produzida pelo presente trabalho, e denominada IQA NSF-COLI 25, trouxe como resultado: (1) as alterações dadas pelas novas curvas de sub-índices de coliformes termotolerantes e fósforo total; (2) alterações pela incorporação de uma curva de sub-índices de clorofila-a e; (3) alterações pela revisão dos pesos concedidos, em função da atual importância de cada uma das variáveis componentes do índice. Desta forma, trouxe um avanço a síntese de resultados por IQAs. Estes avanços foram constatados pela verificação do aumento das correlações dos resultados de classificação da qualidade da água (que cresceram de 73 à 85 porcento) por IQA e pela Resolução Conoma 357/2005.The use of indices is increasingly relevant in various segments of human activities, requiring further adaptations to the intended uses, in order to synthetize and indicate the characteristics and situations essential to planning and decision making. One of the most widely used indices in water resources was, and still is, the WQI of the National Sanitation Foundation, created in the United States and adopted by CETESB (Environmental Company of the State of São Paulo) and by ANA (National Water Agency) in Brazil. However, the methodology behind it must be further adapted to Brazilian conditions. As a way of assessing the suitability of this WQI to a specific situation, besides verifying the need for new changes, in this thesis environments were chosen with characteristics that would enable obtaining data and be favorable to the perception of different water quality situations. These environments include good quality water, intermediate situations and bad quality, mainly due to pollution by the discharge of sanitary sewage. The essential objective of this work was to adapt the WQI NSF-CETESB (which is an already adapted version of WQI NSF) based on focused limnological studies, especially in the reservoirs of the Sistema Salto de Hidrelétricas (Salto Hydropower Plants System) (RS), rivers downstream and, complemented by data from other environments, such as the Guaiba Lake (RS) and rivers and reservoirs in the State of São Paulo. In the limnological study of the Salto System, it could be seen that the reservoirs generally present good quality, highly transparent water, with nutrient contents characteristic of oligotrophic environments, and low concentrations of thermotolerant (fecal) coliforms. In the rivers downstream from them, there was a tendency, in practically all the periods studied, for a rise in values from upstream to downstream. This increase occurred especially in turbidity and coliforms. In the case of the latter, they often surpassed dozens of times what was determined in Conama Resolution 357/2005 for class 3 waters, the least restrictive for water to be treated for human consumption. The analysis of the application of WQI NSF-CETESB allowed verifying that this water quality index was not very restrictive, since it showed good or fair quality for environments that had been proven to be compromised by sanitary effluent discharges. This occurred mainly because of the significance of the thermotolerant coliforms in the final composition of the aforementioned index. Another factor of low restrictiveness found in WQI NSF-CETESB was the local phosphorus, because its concentrations practically did not influence the results of the WQI, ie, the aforementioned index presented a very low sensitivity to the concentrations of total phosphorus. The new adaptation of WQI produced by this work, and called WQI NSF-COLI 25, had the following result: (1) changes given by the new curves of subindices of thermotolerant coliforms and total phosphorus; (2) changes due to the incorporation of a curve of subindices of chlorophyll-a, and; (3) changes due to the review of the weights given, because of the current importance of each of the variables which are components of the index. In this way, the synthesis of results by WQIs brought an advance. These advances were found by looking at the increased correlations of the results of water quality classification by WQI and by Conama Resolution 357/2005, which grew from 73 to 85 percent

Aplicação de um modelo matemático para determinação de áreas potencialmente erodíveis adjacentes ao reservatório Divisa do Sistema Salto de Hidrelétricas

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Teor de remoção da cianobactéria microcystis aeruginosa por floculação com sulfato de alumínio em ensaios extraídos na ETA Lomba do Sabão, Porto Alegre, RS

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