Made available in DSpace on 2017-07-10T17:30:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Teste_29.pdf: 5594078 bytes, checksum: 308d893fac7679189bf937de88435834 (MD5) Previous issue date: 2013-02-08 / The scarcity of water quality and concern for their management occurs in a more decentralized as possible is one of the biggest problems of today and would not be different in the municipality of Francisco Beltrão, that due to the large and rapid urban development, has become the most populous southwestern region of Paraná. Situation that was derived in an apparent degradation of the river Marrecas with wide decrease in vegetation cover, and several irregular housing effluent releases (many illegal).We tried to monitor the quality of the river in its middle reaches Marrecas, verifying the levels of pollution, eutrophication and the power to purify contamination suffered in the urban area, three monitoring points (before and after the urban area and near its mouth), by means of physico-chemical and microbiological control carried out seasonally, between higher and lower rainfall (August-October 2011), diagnosing the current situation through the classification methodology "Quality Index of waters "(ANA, 2005), for taking corrective and preventive actions in the future. These variables were associated with the results of flow and rainfall for the period. The results showed that some variables are analyzed in situ, showed normal values and other surpass the limits stipulated by law. The index of the final water quality varied between the range of "bad" to "regular" in August 2011, and between "bad" to "good" in October. The trophic state index ranged from eutrophic, mesotrophic and supereutrófico. The power of purification of the river, we used the variables BOD, COD and OD values were compared between the two point tracking (outside the city) and paragraph 3 of monitoring (near the mouth), concluding that in August the river could not debug the load of pollutants, but in October the debugging process was observed. / A escassez da qualidade da água e a preocupação para que a sua gestão ocorra de modo mais descentralizado possível é uma das maiores problemáticas da atualidade e não seria diferente no município de Francisco Beltrão, que devido ao rápido e elevado desenvolvimento urbano, tornou-se o mais populoso da região sudoeste do Paraná. Situação que derivou em um aparente processo de degradação do rio Marrecas, com ampla diminuição da cobertura vegetal, moradias irregulares e diversos lançamentos de efluentes (muitos irregulares). Neste contexto, buscou-se monitorar a qualidade do rio Marrecas em seu médio e baixo curso, para verificação dos níveis de poluição, do processo de eutrofização e do poder de depuração através do monitoramento em três locais de seu percurso pela área urbana de Francisco Beltrão (antes e após a área urbana e próximo a sua foz), utilizando-se da teoria sistêmica da caixa preta, por meio de análises físico-químicas e microbiológicas de controle, realizados sazonalmente, no período de maior e menor pluviosidade (agosto e outubro de 2011), diagnosticando a situação atual através da metodologia de classificação Índice de Qualidade das águas (ANA, 2005), para tomada de ações corretivas e preventivas futuras. Tais variáveis foram associadas aos resultados de vazão e de pluviosidade do período. Os resultados obtidos demonstraram que algumas variáveis, se analisadas in loco, apresentaram valores de normalidade e outras extrapolaram os limites estipulados na legislação vigente. O Índice de qualidade da água final variou entre a faixa de ruim a regular no mês de agosto de 2011; e entre ruim a bom em outubro. O Índice de estado trófico oscilou entre eutrófico, mesotrófico e supereutrófico. Quanto ao poder de depuração do rio, utilizaram-se as variáveis DBO, DQO e OD, comparando-se os valores á montante e à jusante, com os encontrados próximo a foz com o rio Santana, concluindo-se que no mês de agosto o rio não conseguiu depurar a carga de poluentes, mas em outubro o processo de depuração foi observado.

A 1D numerical reaction-transport model (RTM) that is a coupled system of partial differential equations is created to simulate prominent physical and biogeochemical processes and interactions in limnological environments. The prognostic variables considered are temperature, horizontal velocity, salinity, and turbulent kinetic energy of the water column, and the concentrations of phytoplankton, zooplankton, detritus, phosphate (H3PO4), nitrate (NO3-), ammonium (NH4+), ferrous iron (Fe2+), iron(III) hydroxide (Fe(OH)3(s)), and oxygen (O2) suspended within the water column. Turbulence is modelled using the k-e closure scheme as implemented by Gaspar et al. (1990) for oceanic environments. The RTM is used to demonstrate how it is possible to investigate limnological trophic states by considering the problem of eutrophication as an example. A phenomenological investigation of processes leading to and sustaining eutrophication is carried out. A new indexing system that identifies different trophic states, the so-called Self-Consistent Trophic State Index (SCTSI), is proposed. This index does not rely on empirical measurements that are then compared to existing tables for classifying limnological environments into particular trophic states, for example, the concentrations of certain species at certain depths to indicate the trophic state, as is commonly done in the literature. Rather, the index is calculated using dynamic properties of only the limnological environment being considered and examines how those properties affect the sustainability of the ecosystem. Specifically, the index is calculated from a ratio of light attenuation by the ecosystem’s primary biomass to that of total light attenuation by all particulate species and molecular scattering throughout the entire water column. The index is used to probe various simulated scenarios that are believed to be relevant to eutrophication: nutrient loading, nutrient limitation, overabundance of phytoplankton, solar-induced turbulence, and wind-induced turbulence.

A 1D numerical reaction-transport model (RTM) that is a coupled system of partial differential equations is created to simulate prominent physical and biogeochemical processes and interactions in limnological environments. The prognostic variables considered are temperature, horizontal velocity, salinity, and turbulent kinetic energy of the water column, and the concentrations of phytoplankton, zooplankton, detritus, phosphate (H3PO4), nitrate (NO3-), ammonium (NH4+), ferrous iron (Fe2+), iron(III) hydroxide (Fe(OH)3(s)), and oxygen (O2) suspended within the water column. Turbulence is modelled using the k-e closure scheme as implemented by Gaspar et al. (1990) for oceanic environments. The RTM is used to demonstrate how it is possible to investigate limnological trophic states by considering the problem of eutrophication as an example. A phenomenological investigation of processes leading to and sustaining eutrophication is carried out. A new indexing system that identifies different trophic states, the so-called Self-Consistent Trophic State Index (SCTSI), is proposed. This index does not rely on empirical measurements that are then compared to existing tables for classifying limnological environments into particular trophic states, for example, the concentrations of certain species at certain depths to indicate the trophic state, as is commonly done in the literature. Rather, the index is calculated using dynamic properties of only the limnological environment being considered and examines how those properties affect the sustainability of the ecosystem. Specifically, the index is calculated from a ratio of light attenuation by the ecosystem’s primary biomass to that of total light attenuation by all particulate species and molecular scattering throughout the entire water column. The index is used to probe various simulated scenarios that are believed to be relevant to eutrophication: nutrient loading, nutrient limitation, overabundance of phytoplankton, solar-induced turbulence, and wind-induced turbulence.

A 1D numerical reaction-transport model (RTM) that is a coupled system of partial differential equations is created to simulate prominent physical and biogeochemical processes and interactions in limnological environments. The prognostic variables considered are temperature, horizontal velocity, salinity, and turbulent kinetic energy of the water column, and the concentrations of phytoplankton, zooplankton, detritus, phosphate (H3PO4), nitrate (NO3-), ammonium (NH4+), ferrous iron (Fe2+), iron(III) hydroxide (Fe(OH)3(s)), and oxygen (O2) suspended within the water column. Turbulence is modelled using the k-e closure scheme as implemented by Gaspar et al. (1990) for oceanic environments. The RTM is used to demonstrate how it is possible to investigate limnological trophic states by considering the problem of eutrophication as an example. A phenomenological investigation of processes leading to and sustaining eutrophication is carried out. A new indexing system that identifies different trophic states, the so-called Self-Consistent Trophic State Index (SCTSI), is proposed. This index does not rely on empirical measurements that are then compared to existing tables for classifying limnological environments into particular trophic states, for example, the concentrations of certain species at certain depths to indicate the trophic state, as is commonly done in the literature. Rather, the index is calculated using dynamic properties of only the limnological environment being considered and examines how those properties affect the sustainability of the ecosystem. Specifically, the index is calculated from a ratio of light attenuation by the ecosystem’s primary biomass to that of total light attenuation by all particulate species and molecular scattering throughout the entire water column. The index is used to probe various simulated scenarios that are believed to be relevant to eutrophication: nutrient loading, nutrient limitation, overabundance of phytoplankton, solar-induced turbulence, and wind-induced turbulence.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-03-18Bitstream added on 2014-06-13T20:24:18Z : No. of bitstreams: 1 zanini_hlht_dr_jabo.pdf: 552523 bytes, checksum: 7b99434ee5c2e8f1dad2de4cceb2b79a (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Foi avaliada a qualidade da água do Córrego Rico, utilizada para abastecimento da cidade de Jaboticabal, quanto aos aspectos limnológicos e microbiológicos, índice de qualidade de água (IQA) e o índice de estado trófico médio (IETm) em três pontos: nascente (CR1); após o lançamento do efluente da estação de tratamento de esgoto de Monte Alto e de uma granja de suínos (CR2) e na captação de água para abastecimento, à jusante da confluência com o Córrego Tijuco (CR3). As variáveis analisadas foram: pH, temperatura, oxigênio dissolvido, turbidez, nitrogênio total, fósforo total, ortofosfato, nitrato, nitrito, amônia, clorofila-a, DBO5, colifomes totais, E. coli, condutividade elétrica, sólidos suspensos totais e sólidos dissolvidos totais. As coletas foram realizadas quinzenalmente durante setembro de 2007 a agosto de 2008, envolvendo períodos de seca e chuva, concluindo-se: a) Com exceção da nascente, a água é de má qualidade em relação a aspectos microbiológicos, pois coliformes totais e E. coli ultrapassaram os limites exigidos para rios de classe 2, para a maioria dos meses de estiagem; b) As atividades agrícolas e urbanas no entorno do Córrego influenciaram negativamente na qualidade da água, alterando os parâmetros clorofila-a, DBO5, amônia, ortofosfato e fósforo total; c) Os valores médios de IQA nos três pontos apresentaram relação direta com os valores médios de IETm, porém ocorreu maior discriminação da qualidade da água pelo IETm, identificando diferentes graus de trofia para os pontos e períodos de amostragens; d) O IQA apresentou melhor diferenciação da qualidade da água entre pontos no período seco e o IETm diferenciou melhor no período chuvoso; e) A autodepuração e, ou a confluência do Córrego Tijuco com o Córrego Rico contribuem para melhor qualidade da água no ponto CR3, tornando-a adequada ao abastecimento urbano após tratamento convencional. / Water quality of Rico stream which supplies the town of Jaboticabal SP Brazil with fresh water has been evaluated with regard to limnological and microbiological aspects, water quality indexes (WQI) and trophic state index (TSI), at three sites. These comprise source site (CR1); a site after the release of effluent from the town of Monte Alto sewage treatment station and a pig farm (CR2); and a site downstream of the confluence with Tijuco Stream, at the water receiving-supply station (CR3). Temperature, pH, dissolved oxygen, turbidity, total nitrogen, total phosphorus, orthophosphate, nitrate, nitrite, ammonia, chlorophyll-a, DBO5, total coliform bacteria, Escherichia coli, conductivity, total suspended solids and total dissolved solids were the analyzed variables. Collection was undertaken fortnightly, from September 2007 to August 2008, during the dry and rainy seasons. Through the results it was concluded: a) Except for the source of the stream, the water is of poor quality for microbiological aspects, as Escherichia coli and total coliforms exceed the limits required for rivers of Class 2, for most months of drought; b) The urban and agricultural activities around the Rico Stream adversely affect water quality, changing the parameters chlorophyll-a, BOD5, ammonia, orthophosphate and total phosphorus; c) The average values of IQA of tree points showed a direct relationship with the average values of mTSI, but there was greater discrimination of water quality by mTSI, identifying different trophic degrees for points and periods of sampling; d) The WQI showed better differentiation between the quality of water for points in dry season and the mTSI showed better differentiation in rainy season; e) The natural depuration process and the confluence of Tijuco Stream contribute to better water quality in CR3 point, making it suitable for urban supply after conventional treatment.

WIEGAND, Mario Cesar. Eutrofização de açudes no semiárido: vulnerabilidade e biomanipulação. 2015. 144 f : Tese (doutorado) - Universidade Federal do Ceará, Centro de Ciências Agrárias, Departamento de Engenharia Agrícola, Programa de Pós-Graduaçao em Engenharia Agrícola, Fortaleza-CE, 2015. / Submitted by demia Maia (demiamlm@gmail.com) on 2016-08-08T12:50:54Z No. of bitstreams: 1 2015_tese_mcwiegand.pdf: 6034718 bytes, checksum: 6cf2d5454be8ed60f64e12de8f40159c (MD5) / Approved for entry into archive by demia Maia (demiamlm@gmail.com) on 2016-08-08T12:51:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_tese_mcwiegand.pdf: 6034718 bytes, checksum: 6cf2d5454be8ed60f64e12de8f40159c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-08T12:51:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_tese_mcwiegand.pdf: 6034718 bytes, checksum: 6cf2d5454be8ed60f64e12de8f40159c (MD5) Previous issue date: 2015 / With the increasing water demand and the concern that the supply can not meet that consumption, it is increasingly necessary conserving the available water, in quantity and (especially) quality. This conservation is especially important in semi-arid regions such as the Brazilian Northeast (NEB), where water is scarce. The main causes of pollution (water waste) in smal reservoirs (in the semiarid) are: the animal presence on the reservoir margins, where they defecate and urinate; domestic wastewater (e.g. laundry water, water used in the household); removal of riparian vegetation, which protects reservoirs against silting and organic matter input; presence of outdoor trash; and use of agricultural inputs that contribute to the process of eutrophication. In turn, the main feature of eutrophication process is excess nutrients in water bodies, with considerable growth fluctuations and eventual death of algae and weeds. With the continuity of the process, there is the accumulation of dead matter in the deepest region of these environments, causing the increase in bacterial metabolism that causes the death of fish and other organisms by oxygen lack or reduction, plus the toxin production by blue-green algae, which are harmful to human health and to the biota at large. Therefore, studies that estimating the nutrient input become urgent. With such studies, strategies for the restoration of eutrophic reservoirs can be implemented. Among such strategies there is biomanipulation. Biomanipulation is a biological strategy based in the use of aquatic organisms (e.g. fish), to balance the aquatic ecosystem. Hypothesis: "Is it possible to treat an eutrophic reservoir using biomanipulation?” If so, what are the particularities of biomanipulating a reservoir the semiarid region, especially considering its rich ictiological diversity, with predominantly omnivorous fish population and where fish reproduction occurs throughout the year? Therefore, in order to answer these questions, this thesis was divided in two parts, the first comparing the state of eutrophication and its probable causes in two tropical reservoirs, one in wet climate (La Juventud, Cuba) and the other in semiarid climate (Marengo, Brazil). After estimating the trophic state of the two reservoirs in rainy and dry seasons, we evaluated the influence of hydrology and of land use on reservoir trophic level. It was found that the semi-arid tropical reservoir was eutrophic, while the reservoir on humid climate was mesotrophic. Considering that there is similar land use in the two basins and that, in the rainy season, the nutrient input in the wet basin is considerably higher than the nutrient input in the semiarid basin, the higher trophic state of the semi-arid basin is surprising. The variable that best explains this phenomenon is the water residence time, which directly influences the phosphorus residence time in the reservoir. The high water residence time in the semiarid basin reservoir (three times that of the reservoir in humid climate) is due as much to the low runoff coefficient (93 versus 595 mm per year in the reservoir in humid climate) as to the excessive water evaporation in the semiarid reservoir (1.2 times that of the reservoir in humid climate). These results indicate that semiarid reservoirs are more vulnerable to eutrophication than reservoirs in humid climate in summer periods and, therefore, the management of their basins should be more restrictive to nutrient production; as to the second part, it reflects the particularities of the biomanipulation issue. Thus, in experimental 2000L mesocosms, six treatments were outlined to evaluate the effects of two omnivorous species (Nile tilapia – Oreochromis niloticus and piaba – Astyanax bimaculatus) on eutrophic waters. It was also taken into account the sediment influence as a nutrient source for the eutrophication process. The treatments were: 1. Oreochromis niloticus without sediment; 2. Oreochromis niloticus with sediment; 3. Oreochromis niloticus plus Astyanax bimaculatus without sediment; 4. Oreochromis niloticus plus Astyanax bimaculatus with sediment; 5. Astyanax bimaculatus without sediment and; 6. Astyanax bimaculatus with sediment. Each test was conducted for 45 days. Water samples were taken every 15 days. Tests were performed for total phosphorus, orthophosphate, chlorophyll a and total nitrogen (TN being tested only at the beginning and at the end of each treatment). Testing for dissolved oxygen concentration, temperature, pH and Secchi transparency was done in situ. The sediment was tested for pH, ion content, nutrients (such as Ca2+, Mg2+, Al3+, iron and assimilable phosphorous) and particle size. In order to estimate the treatment water trophic level, the trophic state index (TSI) of Toledo Jr. et al. (1983) was applied. Differences between the TSI values were calculated acording to Carlson (1991). Also, the fish were tested for total phosphorus content. The results suggested that systems containing tilapia showed low efficiency in the recovery of eutrophic waters. The average TSI obtained in these tests showed that the water remained eutrophic. Treatments with piabas showed better efficiency in controlling eutrophication. The average TSI obtained in these tests showed that the water went from eutrophic to mesotrophic. However, the results found by TSI differences do not confirm if the piabas (Astyanax bimaculatus) were alone responsible for this. The same results could be also influenced by light and temperature. As to the total phosphorus content of specimens coming from treatments, tilapia showed higher bioaccumulation than that shown by piabas. However, the results were antagonic to those obtained from specimens taken directly from nature. In short, two omnivorous species were tested for their biomanipulation potential; the Oreochromis nilotucus, which, due to its behavior, proved to be an agent of water quality disruption and the Astyanax bimaculatus, which was shown as being potentially viable for future biomanipulation research. / Com o crescente aumento da demanda de água e a preocupação de que a oferta estabelecida não consiga suprir esse consumo, torna-se necessária a conservação da quantidade e, principalmente, da qualidade da água disponível, especialmente em regiões semiáridas como o Nordeste brasileiro (NEB), onde esse recurso é escasso. As principais causas da poluição da pequena açudagem no semiárido são: a presença de animais nas margens dos açudes, onde defecam e urinam; os efluentes domésticos (e.g. lavagem de roupas, águas utilizadas nas atividades domésticas); o desmatamento da mata ciliar, que protegeria os açudes contra o assoreamento e a entrada de matéria orgânica; a presença de lixo ao ar livre; e o uso de insumos agrícolas que contribuem para o processo de eutrofização. Por sua vez, a principal característica do processo de eutrofização é o excesso de nutrientes nos corpos d’água, apresentando grandes oscilações de crescimento e mortandade de algas e macrófitas. Através da continuidade do processo, há o acúmulo de matéria morta na região mais profunda desses ambientes, causando o aumento do metabolismo de bactérias que ocasiona a mortandade de peixes e outros organismos pela falta ou diminuição de oxigênio, acrescentando-se, ainda, o fato da produção de toxinas, por algas cianofíceas, ser prejudicial à biota e à saúde humana. Diante disso, estudos que estimem o aporte de nutrientes tornam-se impostergáveis para que, a partir daí, medidas que auxiliem na recuperação de reservatórios eutrofizados possam ser tomadas. Entre tais medidas há a biomanipulação. Esta é uma ferramenta biológica e o seu preceito basilar consiste na utilização de organismos aquáticos (e.g. peixes), no sentido de melhorar a qualidade do ecossistema aquático. Pergunta de Partida: É possível tratar um açude eutrofizado usando biomanipulação No caso afirmativo, quais as particularidades para um açude no semiárido, principalmente no que tange a sua ictiofauna a qual apresenta maior riqueza de espécies, estoques com dominância de peixes onívoros e onde a reprodução dos peixes ocorre durante todo o ano? Assim sendo, com o escopo de responder as aludidas questões a presente tese foi dividida em duas partes: a primeira compara o estado de eutrofização e suas prováveis causas em dois reservatórios tropicais, um em clima úmido (La Juventud, Cuba) e o outro em clima semiárido (Marengo, Brasil). Após estimar o estado trófico dos dois reservatórios nas estações chuvosa e seca, avaliou-se a influência hidrológica e de uso do solo sobre o grau de trofia dos lagos. Concluiu-se que o lago tropical semiárido encontrava-se eutrófico, enquanto que o lago úmido encontrava-se mesotrófico. Considerando-se que há similitude entre os usos do solo nas duas bacias e que, na estação chuvosa, o aporte de nutrientes na bacia úmida é consideravelmente superior ao da bacia semiárida, o maior estado trófico da bacia seca sur-preende. A variável que melhor explica esse fenômeno é o tempo de residência da água, que influencia diretamente o tempo de residência do fósforo no lago. O elevado tempo de residência da água na bacia semiárida (três vezes superior ao do lago úmido) deve-se tanto ao reduzido coeficiente de escoamento superficial (93 versus 595 mm anuais na bacia úmida) quanto à excessiva evaporação da água armazenada no reservatório seco (1,2 vezes superior à do reservatório úmido). Esses resultados indicam que lagos semiáridos são mais vulneráveis à eutrofização que lagos úmidos nos períodos de estio e que, portanto, o manejo de suas bacias deve ser mais restritivo à produção de nutrientes; consoante a segunda parte, essa retrata em particular a questão da biomanipulação. Nesse sentido, em mesocosmos experimentais de 2.000 L, foram delineados seis tratamentos para avaliar o efeito de duas espécies onívoras (tilápia do Nilo – Oreochromis niloticus e piaba – Astyanax bimaculatus) sobre águas eutróficas. Observou-se, ainda, a influência do sedimento como fonte de nutriente para o processo de eutrofização. Os tratamentos avaliados foram: 1. Oreochromis niloticus sem sedimento; 2. Oreochromis niloticus com sedimento; 3. Oreochromis niloticus + Astyanax bimaculatus sem sedimento; 4. Oreochromis niloticus + Astyanax bimaculatus com sedimento; 5. Astyanax bimaculatus sem sedimento e; 6. Astyanax bimaculatus com sedimento. Cada ensaio foi conduzidos por 45 dias. Coletas d’água foram realizadas a cada 15 dias. Foram feitas análises de fósforo total, ortofosfato, clorofila a e nitrogênio total, sendo este analisado somente no início e final de cada tratamento. As concentrações de oxigênio dissolvido, temperatura, pH e transparência de Secchi foram feitas in situ. No sedimento realizou-se análises de pH, concentração de íons e nutrientes tais como Ca2+, Mg2+, Al3+, ferro, fósforo assimilável e análise granulométrica. Para se estimar o grau de trofia da água dos tratamentos foi aplicado o índice de estado trófico (IET) de Toledo Jr. et al. (1983). Diferenças entre os IETs foram calculadas conforme Carlson (1991). Fez-se, ainda, a análise do teor de fósforo total nos peixes. Os resultados sugeriram que os sistemas que continham tilápias do Nilo apresentaram baixa eficiência na recuperação de águas eutrofizadas. O IET médio obtido nesses ensaios mostrou que a água manteve-se sempre eutrófica. Os tratamentos com piabas mostraram uma melhor eficiência no controle da eutrofização. O IET médio obtido nesses ensaios revelou que a água passou de eutrófica para mesotrófica, ao final dos mesmos. Contudo, os resultados encontrados pelas diferenças dos IETs não confirmam que as piabas foram sozinhas as principais responsáveis por esse fato. O mesmo pode ter sido influenciado, também, pela luz e pela temperatura. Quanto ao teor de fósforo total, para os espécimes advindos dos tratamentos, a tilápia apresentou bioacumulação superior ao encontrado nas piabas. Todavia, os resultados foram antagônicos para os espécimes oriundos diretamente da natureza. Em suma, foram avaliados aspectos da biomanipulação de duas espécies onívoras; o Oreochromis nilotucus que, em função de seu comportamento, revelou-se um agente perturbador da qualidade da água e o Astyanax bimaculatus, a qual se apresentou potencialmente viável para futuras pesquisas de biomanipulação.

Os diversos tipos de lançamentos de cargas poluidoras podem tornar a qualidade da água inadequada para os usos benéficos previstos. Entre as causas desta queda na qualidade da água, pode-se citar a eutrofização. O grau de trofia pode ser estimado através da utilização de índices, destacando-se o Índice do Estado Trófico desenvolvido por Carlson (1977) e o Índice do Estado Trófico desenvolvido por Carlson, modificado por Toledo et al. (1984). O presente estudo teve como principal objetivo analisar a variação espaço-temporal entre o período de 1980 a 2008, a fim de verificar o estado trófico das águas da Lagoa Rodrigo de Freitas (RJ) e do Complexo Lagunar de Jacarepaguá (RJ), através do uso destes índices. As variáveis utilizadas foram clorofila-a, transparência da água e fósforo total, e para o IETm, foi acrescido a variável ortofosfato dissolvido. Os resultados obtidos indicaram que tanto a Lagoa Rodrigo de Freitas, quanto o Complexo Lagunar de Jacarepaguá estão classificados como ambientes hipereutróficos no índice de Carlson e como eutróficos no índice modificado por Toledo. Entretanto, estes corpos dágua encontram-se em fases distintas. Para a Lagoa Rodrigo de Freitas, foi observada uma melhora na qualidade de suas águas nas últimas décadas, já para o Complexo Lagunar de Jacarepaguá, foi constatado uma piora significativa da qualidade de suas águas, principalmente nesta última década. A aplicação dos índices do estado trófico demonstrou-se uma ferramenta de avaliação do grau de trofia dos corpos dágua bastante prática, de fácil interpretação e divulgação dos dados obtidos a partir de um monitoramento sistemático / The presence of different pollutants affects the quality of water taking it inappropriate to expected uses. Eutrophication is a phenomenon that contributes to reduction of water quality. The trophic level of a water source can be estimated by the using of water quality index. In the present work were used the Trophic State Index developed by Carlson (1977) and the Trophic State Index developed by Carlson and modified by Toledo et al. (1984). It was developed a space-time variation study in form 1980 to 2008 in two lagoon metropolitan systems located in Rio de Janeiro: Lagoa Rodrigo de Freitas and Complexo de Lagoas de Jacarepaguá. The measured parameters were chlorophyll a, water transparency and total phosphorus to evaluate Carlson Index and in Toledo Index, total phosphorus was substituted by soluble phosphorus. The results showed that Lagoa Rodrigo de Freitas and Complexo de Lagoas de Jacarepaguá were classified as hypereutrophic environments according to Carlson and eutrophic environments, according Toledo, respectively. In the last decades, it was observed an improvement of water quality in Lagoa Rodrigo de Freitas, so the Complexo de Lagoas de Jacarepaguá showed a significant reduction in quality of water, mainly in the last decade. The use of Trophic State Index demonstrated be a important technical for eutrophication measure, providing easy results interpretation and divulgation by a systematic monitoring

CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Com o crescente aumento da demanda de Ãgua e a preocupaÃÃo de que a oferta estabelecida nÃo consiga suprir esse consumo, torna-se necessÃria a conservaÃÃo da quantidade e, principalmente, da qualidade da Ãgua disponÃvel, especialmente em regiÃes semiÃridas como o Nordeste brasileiro (NEB), onde esse recurso à escasso. As principais causas da poluiÃÃo da pequena aÃudagem no semiÃrido sÃo: a presenÃa de animais nas margens dos aÃudes, onde defecam e urinam; os efluentes domÃsticos (e.g. lavagem de roupas, Ãguas utilizadas nas atividades domÃsticas); o desmatamento da mata ciliar, que protegeria os aÃudes contra o assoreamento e a entrada de matÃria orgÃnica; a presenÃa de lixo ao ar livre; e o uso de insumos agrÃcolas que contribuem para o processo de eutrofizaÃÃo. Por sua vez, a principal caracterÃstica do processo de eutrofizaÃÃo à o excesso de nutrientes nos corpos dâÃgua, apresentando grandes oscilaÃÃes de crescimento e mortandade de algas e macrÃfitas. AtravÃs da continuidade do processo, hà o acÃmulo de matÃria morta na regiÃo mais profunda desses ambientes, causando o aumento do metabolismo de bactÃrias que ocasiona a mortandade de peixes e outros organismos pela falta ou diminuiÃÃo de oxigÃnio, acrescentando-se, ainda, o fato da produÃÃo de toxinas, por algas cianofÃceas, ser prejudicial à biota e à saÃde humana. Diante disso, estudos que estimem o aporte de nutrientes tornam-se impostergÃveis para que, a partir daÃ, medidas que auxiliem na recuperaÃÃo de reservatÃrios eutrofizados possam ser tomadas. Entre tais medidas hà a biomanipulaÃÃo. Esta à uma ferramenta biolÃgica e o seu preceito basilar consiste na utilizaÃÃo de organismos aquÃticos (e.g. peixes), no sentido de melhorar a qualidade do ecossistema aquÃtico. Pergunta de Partida: à possÃvel tratar um aÃude eutrofizado usando biomanipulaÃÃo No caso afirmativo, quais as particularidades para um aÃude no semiÃrido, principalmente no que tange a sua ictiofauna a qual apresenta maior riqueza de espÃcies, estoques com dominÃncia de peixes onÃvoros e onde a reproduÃÃo dos peixes ocorre durante todo o ano? Assim sendo, com o escopo de responder as aludidas questÃes a presente tese foi dividida em duas partes: a primeira compara o estado de eutrofizaÃÃo e suas provÃveis causas em dois reservatÃrios tropicais, um em clima Ãmido (La Juventud, Cuba) e o outro em clima semiÃrido (Marengo, Brasil). ApÃs estimar o estado trÃfico dos dois reservatÃrios nas estaÃÃes chuvosa e seca, avaliou-se a influÃncia hidrolÃgica e de uso do solo sobre o grau de trofia dos lagos. Concluiu-se que o lago tropical semiÃrido encontrava-se eutrÃfico, enquanto que o lago Ãmido encontrava-se mesotrÃfico. Considerando-se que hà similitude entre os usos do solo nas duas bacias e que, na estaÃÃo chuvosa, o aporte de nutrientes na bacia Ãmida à consideravelmente superior ao da bacia semiÃrida, o maior estado trÃfico da bacia seca sur-preende. A variÃvel que melhor explica esse fenÃmeno à o tempo de residÃncia da Ãgua, que influencia diretamente o tempo de residÃncia do fÃsforo no lago. O elevado tempo de residÃncia da Ãgua na bacia semiÃrida (trÃs vezes superior ao do lago Ãmido) deve-se tanto ao reduzido coeficiente de escoamento superficial (93 versus 595 mm anuais na bacia Ãmida) quanto à excessiva evaporaÃÃo da Ãgua armazenada no reservatÃrio seco (1,2 vezes superior à do reservatÃrio Ãmido). Esses resultados indicam que lagos semiÃridos sÃo mais vulnerÃveis à eutrofizaÃÃo que lagos Ãmidos nos perÃodos de estio e que, portanto, o manejo de suas bacias deve ser mais restritivo à produÃÃo de nutrientes; consoante a segunda parte, essa retrata em particular a questÃo da biomanipulaÃÃo. Nesse sentido, em mesocosmos experimentais de 2.000 L, foram delineados seis tratamentos para avaliar o efeito de duas espÃcies onÃvoras (tilÃpia do Nilo â Oreochromis niloticus e piaba â Astyanax bimaculatus) sobre Ãguas eutrÃficas. Observou-se, ainda, a influÃncia do sedimento como fonte de nutriente para o processo de eutrofizaÃÃo. Os tratamentos avaliados foram: 1. Oreochromis niloticus sem sedimento; 2. Oreochromis niloticus com sedimento; 3. Oreochromis niloticus + Astyanax bimaculatus sem sedimento; 4. Oreochromis niloticus + Astyanax bimaculatus com sedimento; 5. Astyanax bimaculatus sem sedimento e; 6. Astyanax bimaculatus com sedimento. Cada ensaio foi conduzidos por 45 dias. Coletas dâÃgua foram realizadas a cada 15 dias. Foram feitas anÃlises de fÃsforo total, ortofosfato, clorofila a e nitrogÃnio total, sendo este analisado somente no inÃcio e final de cada tratamento. As concentraÃÃes de oxigÃnio dissolvido, temperatura, pH e transparÃncia de Secchi foram feitas in situ. No sedimento realizou-se anÃlises de pH, concentraÃÃo de Ãons e nutrientes tais como Ca2+, Mg2+, Al3+, ferro, fÃsforo assimilÃvel e anÃlise granulomÃtrica. Para se estimar o grau de trofia da Ãgua dos tratamentos foi aplicado o Ãndice de estado trÃfico (IET) de Toledo Jr. et al. (1983). DiferenÃas entre os IETs foram calculadas conforme Carlson (1991). Fez-se, ainda, a anÃlise do teor de fÃsforo total nos peixes. Os resultados sugeriram que os sistemas que continham tilÃpias do Nilo apresentaram baixa eficiÃncia na recuperaÃÃo de Ãguas eutrofizadas. O IET mÃdio obtido nesses ensaios mostrou que a Ãgua manteve-se sempre eutrÃfica. Os tratamentos com piabas mostraram uma melhor eficiÃncia no controle da eutrofizaÃÃo. O IET mÃdio obtido nesses ensaios revelou que a Ãgua passou de eutrÃfica para mesotrÃfica, ao final dos mesmos. Contudo, os resultados encontrados pelas diferenÃas dos IETs nÃo confirmam que as piabas foram sozinhas as principais responsÃveis por esse fato. O mesmo pode ter sido influenciado, tambÃm, pela luz e pela temperatura. Quanto ao teor de fÃsforo total, para os espÃcimes advindos dos tratamentos, a tilÃpia apresentou bioacumulaÃÃo superior ao encontrado nas piabas. Todavia, os resultados foram antagÃnicos para os espÃcimes oriundos diretamente da natureza. Em suma, foram avaliados aspectos da biomanipulaÃÃo de duas espÃcies onÃvoras; o Oreochromis nilotucus que, em funÃÃo de seu comportamento, revelou-se um agente perturbador da qualidade da Ãgua e o Astyanax bimaculatus, a qual se apresentou potencialmente viÃvel para futuras pesquisas de biomanipulaÃÃo. / With the increasing water demand and the concern that the supply can not meet that consumption, it is increasingly necessary conserving the available water, in quantity and (especially) quality. This conservation is especially important in semi-arid regions such as the Brazilian Northeast (NEB), where water is scarce. The main causes of pollution (water waste) in smal reservoirs (in the semiarid) are: the animal presence on the reservoir margins, where they defecate and urinate; domestic wastewater (e.g. laundry water, water used in the household); removal of riparian vegetation, which protects reservoirs against silting and organic matter input; presence of outdoor trash; and use of agricultural inputs that contribute to the process of eutrophication. In turn, the main feature of eutrophication process is excess nutrients in water bodies, with considerable growth fluctuations and eventual death of algae and weeds. With the continuity of the process, there is the accumulation of dead matter in the deepest region of these environments, causing the increase in bacterial metabolism that causes the death of fish and other organisms by oxygen lack or reduction, plus the toxin production by blue-green algae, which are harmful to human health and to the biota at large. Therefore, studies that estimating the nutrient input become urgent. With such studies, strategies for the restoration of eutrophic reservoirs can be implemented. Among such strategies there is biomanipulation. Biomanipulation is a biological strategy based in the use of aquatic organisms (e.g. fish), to balance the aquatic ecosystem. Hypothesis: "Is it possible to treat an eutrophic reservoir using biomanipulation?â If so, what are the particularities of biomanipulating a reservoir the semiarid region, especially considering its rich ictiological diversity, with predominantly omnivorous fish population and where fish reproduction occurs throughout the year? Therefore, in order to answer these questions, this thesis was divided in two parts, the first comparing the state of eutrophication and its probable causes in two tropical reservoirs, one in wet climate (La Juventud, Cuba) and the other in semiarid climate (Marengo, Brazil). After estimating the trophic state of the two reservoirs in rainy and dry seasons, we evaluated the influence of hydrology and of land use on reservoir trophic level. It was found that the semi-arid tropical reservoir was eutrophic, while the reservoir on humid climate was mesotrophic. Considering that there is similar land use in the two basins and that, in the rainy season, the nutrient input in the wet basin is considerably higher than the nutrient input in the semiarid basin, the higher trophic state of the semi-arid basin is surprising. The variable that best explains this phenomenon is the water residence time, which directly influences the phosphorus residence time in the reservoir. The high water residence time in the semiarid basin reservoir (three times that of the reservoir in humid climate) is due as much to the low runoff coefficient (93 versus 595 mm per year in the reservoir in humid climate) as to the excessive water evaporation in the semiarid reservoir (1.2 times that of the reservoir in humid climate). These results indicate that semiarid reservoirs are more vulnerable to eutrophication than reservoirs in humid climate in summer periods and, therefore, the management of their basins should be more restrictive to nutrient production; as to the second part, it reflects the particularities of the biomanipulation issue. Thus, in experimental 2000L mesocosms, six treatments were outlined to evaluate the effects of two omnivorous species (Nile tilapia â Oreochromis niloticus and piaba â Astyanax bimaculatus) on eutrophic waters. It was also taken into account the sediment influence as a nutrient source for the eutrophication process. The treatments were: 1. Oreochromis niloticus without sediment; 2. Oreochromis niloticus with sediment; 3. Oreochromis niloticus plus Astyanax bimaculatus without sediment; 4. Oreochromis niloticus plus Astyanax bimaculatus with sediment; 5. Astyanax bimaculatus without sediment and; 6. Astyanax bimaculatus with sediment. Each test was conducted for 45 days. Water samples were taken every 15 days. Tests were performed for total phosphorus, orthophosphate, chlorophyll a and total nitrogen (TN being tested only at the beginning and at the end of each treatment). Testing for dissolved oxygen concentration, temperature, pH and Secchi transparency was done in situ. The sediment was tested for pH, ion content, nutrients (such as Ca2+, Mg2+, Al3+, iron and assimilable phosphorous) and particle size. In order to estimate the treatment water trophic level, the trophic state index (TSI) of Toledo Jr. et al. (1983) was applied. Differences between the TSI values were calculated acording to Carlson (1991). Also, the fish were tested for total phosphorus content. The results suggested that systems containing tilapia showed low efficiency in the recovery of eutrophic waters. The average TSI obtained in these tests showed that the water remained eutrophic. Treatments with piabas showed better efficiency in controlling eutrophication. The average TSI obtained in these tests showed that the water went from eutrophic to mesotrophic. However, the results found by TSI differences do not confirm if the piabas (Astyanax bimaculatus) were alone responsible for this. The same results could be also influenced by light and temperature. As to the total phosphorus content of specimens coming from treatments, tilapia showed higher bioaccumulation than that shown by piabas. However, the results were antagonic to those obtained from specimens taken directly from nature. In short, two omnivorous species were tested for their biomanipulation potential; the Oreochromis nilotucus, which, due to its behavior, proved to be an agent of water quality disruption and the Astyanax bimaculatus, which was shown as being potentially viable for future biomanipulation research.

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:23:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Adir Schmidt.pdf: 4444343 bytes, checksum: 6bad1992f0308020c8cd6f952358c5a1 (MD5) Previous issue date: 2014-02-21 / The western Paraná region has experienced an economic moment in which, in rural areas, there is some need to intensify livestock production. In cities, the process of urbanization is reinforced, with possible impacts on water resources, mainly sediments load and the process of rivers eutrophication. In order to contribute to the sustainable development of the region, the present study aimed at evaluating the anthropic impacts on water quality in the Basin of São Francisco Verdadeiro River. Thus, from July 2011 to June 2013, 52 monitoring campaigns have been carried out in every two weeks. Water samples were collected in nine (9) strategic locations of the watershed and a local control. The sites collections were defined considering the possibility of distinguishing the impacts of each activity developed along the watershed. Water samples were collected in 9 strategic locations throughout the watershed and a control area. The areas were defined according to the possibility of differentiating the impacts on each activity developed along the basin: a) flow measurements, dissolved oxygen, pH, conductivity, temperature, turbidity and analyses of concentrations of chlorophyll-a, orthophosphate, total phosphorus, organic carbon and total nitrogen; b) estimated yield and load suspension sediments using as reference Tomazoni et al. (2005) and Guimarães (2010) studies; c) unconformities identification to classify the rivers in Class II according to Resolution 357/05 – CONAMA; and e) Trophic state index - TSI evaluation. The results showed that the estimated sediment discharges were 171,093 and 230,281 t year-1, respectively in accordance with the references used, with low discharges in the headwater sub-basins and moderate and high discharges for the intermediate and final sub-basins. Unconformities were identified to classify in Class II for turbidity and phosphorus for the 9 surveyed areas. The trophic degree was considered mesotrophic in 6 areas; eutrophic, supereutrophic and hypereutrophic, in an area for each classification. At last, it can be concluded that few high discharge events have most contributed with the sediment discharge, that total phosphorus concentration is over the desirable originating values from urban activities, this is the greatest impact on water quality and that turbidity and electrical conductivity are useful parameters to predict phosphorus in hydric environments / A região oeste paranaense vivencia um momento econômico em que, no meio rural, há necessidade de intensificar a produção animal. Nas cidades, consolida-se o processo de urbanização, com possíveis impactos sobre os recursos hídricos, notadamente a produção de sedimentos e o processo de eutrofização dos rios. Com intuito de contribuir com o desenvolvimento sustentável da região, o presente estudo objetivou avaliar o impacto de ações antrópicas na qualidade da água na bacia hidrográfica do rio São Francisco Verdadeiro. No período compreendido entre julho de 2011 e junho de 2013, foram realizadas 52 campanhas de monitoramento com periodicidade quinzenal. Foram coletadas amostras de água em nove locais estratégicos da bacia hidrográfica e um local de controle. Os locais de coleta foram definidos considerando a possibilidade de ocorrência de diferenciação nos impactos de cada atividade desenvolvida ao longo da bacia hidrográfica. Foram realizadas: a) medições de vazão, oxigênio dissolvido, pH, condutividade elétrica, temperatura e turbidez e análises de concentrações de clorofila-a, fósforo solúvel, fósforo total, carbono orgânico e nitrogênio total; b) estimativa de produção e descarga de sedimentos em suspensão usando como referência os estudos de Tomazoni et al. (2005) e Guimarães (2010); c) identificação de conformidades para enquadramento de rios na classe II da Resolução 357/05 – CONAMA; e, e) avaliação do índice de estado trófico – IET. Os resultados permitiram verificar que as descargas estimadas de sedimentos foram de 171.093 e 230.281 t ano-1, respectivamente de acordo com as referências utilizadas, com baixas descargas nas sub-bacias de cabeceiras e moderadas e altas descargas para as sub-bacias intermediárias e finais. Foram identificadas não conformidades para enquadramento em classe II para turbidez e fósforo para os nove locais pesquisados. O grau de trofia foi considerado mesotrófico em seis locais, eutrófico, supereutrófico e hipereutrófico em um local para cada classificação. Conclui-se que poucos eventos de cheia contribuem com a maior parte da descarga de sedimentos, que a concentração de fósforo total acima dos valores desejáveis, originário de atividades urbanas, é o principal impacto à qualidade da água e que a turbidez e a condutividade elétrica são parâmetros úteis à predição de fósforo em ambientes aquáticos

O reservatório de Itupararanga localizado na UGRHI-10 é principal manancial abastecedor da cidade de Sorocaba e destaca-se como o mais importante pelo seu porte e capacidade de regularização de vazão. Este reservatório tem como seus principais formadores os rios Sorocabuçu, Sorocamirim e Una e observou-se um decaimento na qualidade de sua água durante os últimos anos. Sendo assim, este estudo teve como objetivo avaliar a contribuição das principais variáveis físicas e químicas do rio Sorocabuçu para o reservatório de Itupararanga, avaliando o possível impacto no mesmo, visando fornecer subsídios para a gestão deste recurso hídrico e garantia de seus usos múltiplos. Para tanto, foram realizadas quatro campanhas de coletas durante os períodos sazonais (inverno e primavera em 2011 e verão e outono em 2012) e coletadas amostras de água e de sedimento em oito pontos diferentes do rio Sorocabuçu e um ponto do rio Sorocaba para análises físicas e químicas, calibração do modelo hidrológico QUAL2Kw, cálculo do índice de estado trófico e cálculo das cargas contribuintes. De modo geral, o rio Sorocabuçu se comportou de acordo com o River Continuum Concept. A partir da análise das variáveis limnológicas da água e do sedimento do rio Sorocabuçu ao longo do seu perfil longitudinal, foi possível verificar que os maiores impactos foram causados principalmente pela poluição difusa e pela planície de alagamento próxima ao ponto R-08, influenciando negativamente na qualidade da água que desemboca para o rio Sorocaba. O regime pluviométrico exerceu forte influência nesta pesquisa, com um maior input de nutrientes e sólidos nos períodos chuvosos (primavera e verão). Os resultados demonstraram que o rio Sorocabuçu se adequou aos valores limites estabelecidos pela resolução CONAMA 430/2011 para rios de Classe 2. Porém, o mesmo não aconteceu para índices mais restritivos de nitrogênio total e fósforo total, sugeridos para rios do estado de São Paulo. O modelo QUAL2Kw foi calibrado com os dados obtidos nas coletas e foram propostos cenários com quadros positivos e negativos em relação a contribuição difusa no rio Sorocabuçu para a população de 2012, 2022 e 2032. O processo de autodepuração do rio Sorocabuçu não suportará o crescimento planejado para o município de Ibiúna sem que haja a implantação de políticas novas mitigadoras da poluição difusa desta região. De acordo com o cálculo do índice de estado trófico, o rio Sorocabuçu foi classificado como mesotrófico. A contribuição deste manancial foi de, pelo menos, 25% das cargas de nutrientes e sólidos suspensos totais que entraram no rio Sorocaba e, consequentemente, no reservatório de Itupararanga no período estudado. Portanto, a gestão deste sistema aquático é de grande importância para a manutenção e controle dos impactos gerados a partir de sua foz. / The Itupararanga reservoir, located in UGRH-10 is the main water supplier for Sorocaba city and stands out as the most importante by size and ability to regulate the flow. This reservoir is formed by the rivers Sorocabuçu, Sorocamirim and Una, in the last years has seen a reduction in the quality of this water. Thus, the study aimed to evaluate the contribution of the main physical and chemical parameters of Sorocabuçu river to Itupararanga reservoir, assessing the possible impact of the same, to provide input for the management of water sources and ensuring its multiple uses. Therefore, there were four sampling campaigns during seasonal periods (winter and spring 2011 and summer and autumn in 2012) to collect samples of water and sediment in eight different points of the river Sorocabuçu and one point of Sorocaba river for physical and chemical analysis, calibration of the hydrological model QUAL2Kw, calculation of the trophic state index and load calculation inputs. Generally the river Sorocabuçu behaved in accordance with the River Continuum Concept. From the analysis of limnological behavior of water and sediment of the river Sorocabuçu along its longitudinal profile, we found that the greatest impacts were mainly caused by diffuse pollution and the floodplain influences near the point R-08, causing negativeresults in thewater quality that flows into the river Sorocaba. The rainfall had a strong influence on this research with a greater input of nutrients and solids in rainy periods (spring and summer). The results showed that the river Sorocabuçu adapted itself to limits established by CONAMA 430/2011 for Class 2 rivers. But the same does not happen to more restrictive levels of total nitrogen and total phosphorus, as suggested to São Paulo state rivers. QUAL2Kw model was calibrated with data collected of the sample campaigns,then were proposed different scenarios with positive and negative frames over diffuse contribution on the river Sorocabuçu for the population estimated to 2012, 2022 and 2032. The process of autodepuration of the river Sorocabuçu not sustains the growth planned for the city of Ibiúna without the implementation of new policies mitigating diffuse pollution in this region. According to the calculation of the trophic state index the river Sorocabuçu was classified as mesotrophic. This source contribution was at least 25% of the loads of nutrients and solids that entered the Sorocaba River and consequently the reservoir Itupararanga in the sutdied period. Therefore the management of aquatic systems is of great importance for the maintenance and control of impacts generated from its outfall.