andré luiz bezerra da silva
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
COORDENAÇÃO DO CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL
AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DE LIBERAÇÃO DE FÓSFORO A
PARTIR DO SEDIMENTO DE UM RESERVATÓRIO DA REGIÃO
SEMIÁRIDA: ESTUDO EM ESCALA EXPERIMENTAL
André Luiz Bezerra da Silva
Natal - Junho
2018
André Luiz Bezerra da Silva
AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DE LIBERAÇÃO DE FÓSFORO A
PARTIR DO SEDIMENTO DE UM RESERVATÓRIO DA REGIÃO
SEMIÁRIDA: ESTUDO EM ESCALA EXPERIMENTAL
Projeto de Trabalho de Conclusão de
Curso apresentado à Universidade
Federal do Rio Grande do Norte como
parte dos requisitos exigidos para
concluir o curso de Engenharia
Ambiental.
Orientador(a): Dra. Fabiana Araújo
Coorientador(a): Profª. Dra. Vanessa Becker
Natal - Junho
2018
Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN
Sistema de Bibliotecas - SISBI
Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Central Zila Mamede
Silva, André Luiz Bezerra da.
Avaliação do potencial de liberação de fósforo a partir do
sedimento de um reservatório da região semiárida: estudo em
escala experimental / André Luiz Bezerra da Silva. - 2018. 22 f.: il.
Monografia (graduação) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Centro de Tecnologia, Curso de Engenharia Ambiental.
Orientadora: Prof.ª Dr.ª Fabiana Oliveira de Araújo Silva.
Coorientadora: Prof.ª Dr.ª Vanessa Becker.
1. Eutrofização - Monografia. 2. Fertilização interna -
Monografia. 3. Reservatórios tropicais - Monografia. I. Silva,
Fabiana Oliveira de Araújo. II. Becker, Vanessa. III. Título.
RN/UF/BCZM CDU 556.18(813.2)
Elaborado por Ana Cristina Cavalcanti Tinôco - CRB-15/262
André Luiz Bezerra da Silva
AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DE LIBERAÇÃO DE FÓSFORO A
PARTIR DO SEDIMENTO DE UM RESERVATÓRIO DA REGIÃO
SEMIÁRIDA: ESTUDO EM ESCALA EXPERIMENTAL
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Universidade Federal do Rio Grande do Norte como
parte dos requisitos para obtenção do título de Engenheiro Ambiental
BANCA EXAMINADORA
______________________________________________________
MSc. Hérika Cavalcante Dantas da Silva
Universidade Estadual da Paraíba
______________________________________________________
Dr. Pablo Lúcio Rubim Costa dos Santos
Universidade Federal do Rio Grande do Norte
________________________________________________________
Dra. Fabiana Oliveira de Araújo Silva – Orientadora
Universidade Federal do Rio Grande do Norte
________________________________________________________
Dra. Vanessa Becker – Coorientadora
Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Agradecimentos
Agradeço em primeiro lugar а Deus que sempre esteve comigo, me deu forças para nunca desistir e
iluminou о meu caminho durante esta caminhada;
Agradeço а minha mãe Maria das Graças Bezerra, a quem eu devo tudo o que sou hoje, muitas vezes
abdicando de fazer coisas para si, para se dedicar a mim, sem ela não seria nada. Ela que sempre fez de
tudo pra me dar o necessário e que sempre me deu apoio e incentivo todas as horas. Obrigado por tudo;
Agradeço a minha amiga e orientadora Fabiana por toda orientação, apoio е confiança, não só na
realização deste trabalho, mas também na vida. Ela que me acompanhou no decorrer de todo o trabalho e
sempre esteve disposta a me tirar dúvidas a qualquer hora. Obrigado por toda orientação e amizade;
Agradeço a minha coorientadora Vanessa, por suas correções, pela oportunidade de conhecer e participar
do seu projeto de pesquisa ELISA, pela confiança e suporte essencial para a realização das coletas e
análises;
Agradeço aos meus amigos e colegas da sala de projetos, Daniel Medeiros, Daniel Lima, Diógenes,
Fernanda, Hérika, Ingridh, Jade, Jessica Leite, Jessica Papera, Mozart, Neuciano, Pablo, Raul e Thais,
pelo convívio diário, por toda ajuda no laboratório, apoio e amizade;
Agradeço aos meus amigos, irmãos que escolhi, Adrielly, Brunna, Jéssica, Larissa, Patrick, Suane e Yuri
que estão comigo desde o inicio de C&T. Arthur, Bruna, Edna, Laís, Lillian, Lizandra, Lorena, Renata,
Rodrigo e Talles que são sempre presentes em minha vida, pelo carinho, amizade, incentivo e apoio
constantes;
Agradeço aos meus amigos Bárbara, Daniel, David, Filipe, Raul e Roberto que fizeram parte da minha
formação е que vão continuar presentes em minha vida com certeza;
Agradeço a minha Família, meus tios e primos, por serem essenciais para a minha vida e que tanto
torceram para que este dia chegasse;
Agradeço aos professores que desempenharam com dedicação as aulas ministradas;
A quem não mencionei, mas esteve presente ao meu lado eu quero lembrar que não estão esquecidos:
vocês foram imensamente importantes para concluir meu curso.
Avaliação do potencial de liberação de fósforo a partir do sedimento de um
reservatório da região semiárida: estudo em escala experimental
Resumo: Intervenções antropogênicas aceleram a eutrofização em ecossistemas aquáticos continentais,
através do aumento da emissão de fontes externas de nutrientes. Mesmo com adoção de medidas sejam
tomadas ao longo dos anos para reduzir o carregamento externo a fim de controlar ou reduzir o processo
de eutrofização, a recuperação é tardia. Visto que, existem vários outros mecanismos que podem ser
responsáveis pela liberação de fósforo (P) a exemplo do sedimento do próprio sistema. Sendo assim, o
objetivo deste trabalho foi avaliar o do oxigênio sobre a taxa de liberação de P do sedimento de um
reservatório do semiárido tropical, através de experimentos em laboratório, onde foi avaliada a liberação
de P do sedimento para a coluna d’água na presença e ausência de oxigênio. Este estudo demonstrou que
as concentrações de oxigênio na interface sedimento-água dos reservatórios influenciam diretamente o
fluxo de liberação de P, visto que em condições de anoxia os fluxos de liberação foram
significativamente mais altos do que nas condições de oxia. No total, as taxas de liberação de P foram
significativas para ambos os tratamentos, este fato pode ser fundamentado em consequência de que as
formas de P no sedimento também influenciam no potencial da mobilidade de P do sedimento para a
coluna d’água. Dessa forma, nosso estudo demonstrou que o sedimento do reservatório de Cruzeta tem
grandes potenciais de liberar fósforo para a água do reservatório, contribuindo assim para a manutenção
do estado trófico.
Palavras chave: Eutrofização; Fertilização interna; Reservatórios tropicais.
Sumário
1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................................................................... 8
2. MATERIAIS E MÉTODOS ......................................................................................................................................... 10
2.1 Área de Estudo ........................................................................................................................................... 10 2.2 Amostragem ............................................................................................................................................... 11 2.3 Experimento de liberação de fósforo ......................................................................................................... 12 2.4 Análise dos dados ...................................................................................................................................... 13
3. RESULTADOS .......................................................................................................................................................... 15
4. DISCUSSÃO ............................................................................................................................................................. 17
5. CONCLUSÃO ........................................................................................................................................................... 19
6. REFERÊNCIAS .......................................................................................................................................................... 20
8
1. INTRODUÇÃO
A eutrofização é um processo natural que ocorre dentro do fluxo ecológico dos
ecossistemas aquáticos resultado do aumento da concentração de nutrientes, principalmente
nitrogênio (N) e fósforo (P) (ESTEVES & MEIRELLES-PEREIRA, 2011). A eutrofização do
lago é um problema ambiental mundial que ameaça a saúde dos ecossistemas. Não só cria
desequilíbrios entre diferentes processos biológicos, mas também resulta na perda da
biodiversidade do ecossistema (ZHAI et al., 2010). Isso ocorre devido ao aumento da biomassa
dos produtores primários, prejudicando a qualidade da água pelo esgotamento de oxigênio
dissolvido, além de poder causar também outros efeitos negativos, como as florações de
cianobactérias tóxicas que podem ser nocivas para a saúde humana. (ROLAND et al., 2012).
Estiagens prolongadas na região semiárida promovem grande evaporação e considerável redução
do volume d’agua, interferindo significativamente na qualidade da água (ESTEVES et al., 1998),
uma vez que a seca impulsiona a acumulo de sais e nutrientes, o tornando mais susceptível a
processos de eutrofização.
Intervenções antropogênicas vem acelerando a eutrofização em ecossistemas aquáticos
continentais, através do aumento da emissão de fontes externas de nutrientes, tanto pontuais como
o lançamento de esgotos, quanto difusas como o carregamento de nutrientes de solos da bacia de
drenagem para o reservatório (SMITH, 1998). Ainda assim, apesar de várias medidas terem sido
tomadas ao longo dos anos para reduzir o carregamento externo a fim de controlar ou reduzir o
processo de eutrofização, a recuperação do lago após uma redução dessa carga muitas vezes é
adiada (MARSDEN, 1989; JEPPESEN et al,1991; MOLEN, 1994), pois o P acumulado no
sedimento, durante o período de alta carga, é liberado para a coluna d’água (SAS, 1989;
MARSDEN, 1989; RYDING, 1989; SØNDERGAARD, JENSEN & JEPPESEN, 1999). Essa
carga interna pode ser tão significativa que evita melhorias na qualidade da água e, portanto, o
lago pode não atender à critérios estabelecidos (GRANELLI, 1999; SCHARF, 1999), apesar da
redução do aporte de P para um nível onde seriam esperadas mudanças benéficas.
A geoquímica de sedimentos pode fornecer informações sobre o potencial de liberação da
carga interna de P e a resposta dos produtores primários. Várias formas geoquímicas de P são
encontradas nos sedimentos, e sua distribuição em diferentes frações influenciam a quantidade de
P que pode ser liberada sob diferentes condições ambientais (BOSTRO & PETTERSSON, 1982;
ZHOU et al., 2001). Vários fatores biológicos, químico, físicos e físico-químicos interferem na
mobilização, na retenção e liberação dos íons fosfatos entre a água e o sedimento (ESTEVES &
9
PANOSSO, 2011).
A retenção do P no sedimento ocorre na sequencia de três processos: a deposição de P no
sedimento, a transformação química e o enterro do P nas camadas mais profundas do sedimento
(BOERS, RAAPHORST & MOLEN, 1998). A liberação liquida de P do sedimento é causada pelo
ciclo de sedimentação das partículas que são produzidas na coluna d’água e a liberação de P bruto
pela decomposição dos compostos orgânicos vindos do sedimento (SØNDERGAARD, JENSEN
& JEPPESEN, 2011).
Além disso, existem mecanismos que podem ser responsáveis pela liberação de P do
sedimento do reservatório. A ressuspensão induzida pelo vento é um mecanismo que
frequentemente causa aumento de concentração de sólidos em suspensão na água do lago. As
formas ligadas a partículas de deposição de fósforo no fundo podem ser ressuspensas várias vezes
antes da sedimentação permanente (EKHOLM et al., 1997). Outro mecanismo é a temperatura que
estimula a mineralização da matéria orgânica, liberação de fosfato inorgânico com temperaturas
crescentes (BOSTRÖM et al., 1982, JEPPESEN et al., 1997; GOMEZ et al., 1998) e
sedimentação do material orgânico relacionado à variação sazonal da produtividade do
fitoplâncton (Ryding, 1981; Istvánovics & Pettersson , 1998). O pH também pode aumentar as
taxa de liberação pois no sedimento de lagos eutróficos, o pH fotossinteticamente elevado pode
estabelecer mais fósforo, que é vagamente sorvido para ferro e, assim, aumenta as taxas de
liberação (LIJKLEMA, 1976; SØNDERGAARD, 1988; WELCH & COOKE, 1995;
ISTVÁNOVICS & PETTERSSON, 1998).
Além dos fatores mencionados, o oxigênio também pode interferir na liberação do P e,
muitas vezes, é o principal fator responsável pelo aumento da carga interna de P. Em lagos
estratificados a ausência de oxigênio e o seu estado de trofia estão relacionados a altas taxas de
liberação de P quando as concentrações de oxigênio são mais baixas (NURNBERG, 1984;
HUPFER & LEWANDOWSKI, 2008). Este fato ocorre devido, na presença de oxigênio, o
fósforo é adsorvido a compostos de ferro (III), enquanto que na anoxia, o ferro (III) é reduzido ao
ferro (II) e, em seguida, o ferro e o fosfato sorvido são liberados e retornam para a coluna d’água.
Nos reservatórios rasos, na coluna d’água inteira geralmente há presença de oxigênio, o que
estabelece uma camada de superfície oxigenada do sedimento com alta capacidade de reter fósforo
ou se ligar com o P (PENN et al., 2000) De acordo com isso, Penn et al. (2000) sugeriu que uma
micro camada oxidada na região sedimento-água inibe parcialmente a liberação de fósforo de
sedimentos em condições bem misturadas. Por outro lado, o fósforo preso na micro-camada
oxidada pode ser liberado quando a micro camada é quimicamente reduzida no início da anoxia.
10
Em seguida, são observadas altas taxas de libertação de fósforo. Desta forma, a micro camada
oxidada pode servir para regular a recorrências nas taxas de liberação de fósforo do sedimento
(SØNDERGAARD, JENSEN & JEPPESEN, 2003).
Apesar de rasos, os reservatórios da região semiárida apresentam estratificações químicas
diárias associadas a momentos de anoxia na camada inferior da coluna d’água. Alguns estudos
realizados demonstraram a liberação de P a partir do sedimento de reservatórios rasos para a água
(LEE et al., 1977; BOSTRÖM et al., 1982; JENSEN & ANDERSEN, 1992). Portanto, sabendo
que a eutrofização e a anoxia são um processos recorrentes no semiárido nos longos períodos de
secas prolongadas, onde há altas concentrações de nutrientes nos reservatórios, o objetivo deste
trabalho foi avaliar o efeito da concentração de oxigênio sobre a taxa de liberação de P do
sedimento de um reservatório do semiárido tropical, através de experimentos em laboratório, onde
foi avaliada a liberação de P do sedimento para a coluna d’água na presença e ausência de
oxigênio.
2. MATERIAIS E MÉTODOS
2.1 Área de Estudo
O reservatório Cruzeta, localizado no município de Cruzeta/RN (Figura 1), foi projetado
em 1910 e sua construção foi iniciada em 1920, tendo sido concluída em 1929 pelo barramento do
Riacho São José, sendo o IFOCS (Inspetoria Federal de Obras Contra a Seca) hoje DNOCS, o
órgão responsável na época. A barragem do reservatório Cruzeta tem 880 m de extensão, medido
pelo coroamento, construída em solo compactado do tipo seção homogênea, com altura máxima
de 15 m. A área da bacia hidráulica é de 844,24ha com volume armazenado de 35.000.000 m³ e o
volume da reserva intangível (volume morto) é de 2.990.000 m³ (DNOCS, 2005). O açude Cruzeta
possui uma grande importância para o abastecimento da cidade de Cruzeta, por possuir potencial
disponibilidade de acumulação hídrica para atender às demandas de pesca, recreação,
dessedentação animal e irrigação do perímetro irrigado (a jusante do açude). A bacia hidrográfica
do açude Cruzeta está inserida na bacia do rio Seridó. O rio São José, seu rio principal, é um
afluente pela margem direita do rio Seridó que por sua vez é afluente pela margem esquerda do rio
Piranhas-Açu. A área da bacia do açude Cruzeta mede 1.010 km² com um perímetro de 157 km,
compreende terras dos municípios de: São Vicente com 415 km² (41,1%); Florânea 311 km²
(30,8%); Cruzeta 230 km² (22,8%); Acari 49 km² (4,8%) e Currais Novos 5 km² (0,5%)
(GUIMARÃES Jr.et al., 2002).
11
2.2 Amostragem
A coleta da amostra de água e sedimento, que foram utilizadas nesse experimento, foi
realizada no açude Cruzeta, em setembro de 2016, neste período o reservatório estava com 0.38%
da sua capacidade máxima e com profundidade de aproximadamente 2 metros, em um ponto
próximo à barragem (Figura 1), por ser o local mais profundo do reservatório é a área de
acumulação de sedimentos e onde a água para o abastecimento humano é captada. Na coleta do
sedimento foi utilizado o coletor de sedimento Kajac sediment core sampler (ø7,5cm), para
recolher amostras de um core do sedimento de 0 – 10 cm. As amostra foram acondicionadas em
depósitos de polietileno, lavadas anteriormente em ácido HCl 10%, para serem levadas até o
laboratório onde foi realizado o experimento. O sedimento não foi peneirado e foi desconsiderada
a presença de macroinvertebrados.
A amostra de água foi coletada com o auxílio da garrafa de van Dorn, colocada em
garrafas acondicionadas em caixas térmicas com gelo para o transporte até o laboratório.
Figura 1.Mapa do Brasil com a localização do reservatório Cruzeta.
12
2.3 Experimento de liberação de fósforo
Para quantificar o efeito da concentração de oxigênio sobre a taxa de liberação de P do
sedimento na qualidade da água, foi realizado um experimento de bancada com dois tipos de
tratamento: Um tratamento óxico com o oxigênio dissolvido (OD) > 5 mg L-1
(C ox) e o outro
tratamento anóxico com o OD < 1 mg L−1
(C anox), os dois com a água e sedimento do açude
Cruzeta. Cada tratamento foi feito com três réplicas.
O experimento foi realizado em seis garrafas de vidro âmbar, com tampa e capacidade
máxima de 1L. No laboratório, em cada garrafa foi acondicionado 200 g do sedimento
homogeneizado e 500 ml da água coletada e filtrada em filtros de fibra de vidro de 1.2µm de
porosidade, para eliminar a interferência de organismos de maior porte como fitoplâncton e o
zooplâncton (Figura 3).
No tratamento óxico (C ox), as garrafas foram mantidas abertas e o OD foi mantido acima
de 5 mg/L (medido através do oxímetro). Já no tratamento anóxico, foi injetado nitrogênio gasoso
(N2) até o OD chegar próximo menor do que 1 mg/L (medido através do oxímetro) e, logo após
foram fechadas com tampas de plástico para manter as condições anóxicas (Figura 3). O
experimento foi mantido na ausência de luz e na temperatura ambiente. Ao longo do experimento
foram realizados constantes monitoramentos dos níveis de oxigênio para manter as condições do
experimento.
As medições iniciaram após a sedimentação total do sedimento nas garrafas. Após a
sedimentação, foram feitas medições dos pH iniciais, temperatura, o nível de oxigênio e foram
retiradas amostras de água para análise de fósforo total dissolvido (TDP) e fósforo reativo solúvel
(SRP). O volume de água retirado foi reposto com água do reservatório filtrada em 0,2 µm para
manter o volume. Após três dias do inicio do experimento foi realizado novamente a medição do
OD, temperatura, pH e foram feitas as análises de SRP e TDP. O mesmo procedimento foi
repetido no sétimo e décimo quarto dia após o inicio do experimento.
A medição do OD foi realizada com o auxilio de um medidor de oxigênio dissolvido
(Instrutherm MO– 900) em mg/L e o pH foi medido através de um pHmetro (HANNA
Instruments), nos dias de análises, supracitados, do experimentos. As amostras retiradas para
análise da concentração de P foram filtradas em filtros de fibra de vidro (Ø 47 mm e 0,45 μm de
porosidade) e em seguida foram determinadas as concentrações de fósforo total dissolvido (PTD),
após a digestão (VALDERRAMA,1981), e de fósforo reativo solúvel (SRP) (MURPHY &
RILLEY, 1962).
13
2.4 Análise dos dados
Para quantificar a liberação de P do sedimento para a coluna d’água ao longo do
experimento foi feito o cálculo da taxa de liberação do nutriente para cada tratamento (C ox e C
anox) de acordo com a equação 1 (SCHAANNING et al., 2006):
JD = (Ct – C0) . V eq. 1
A . t
Sendo:
JD = Fluxo de lançamento de P a partir dos sedimentos para a coluna d’água (mgP.m-2
.d-1
)
Ct = concentração de P na água no tempo t (mg.m-3
)
C0 = concentração de P na água no tempo 0 (mg.m-3
)
V= Volume de água sobre o sedimento (m³)
A = Área superficial de sedimento no frasco (m2)
t = tempo de duração do experimento (dias)
Para verificar se houve diferença significativa entre as taxas de liberação de P na
presença e ausência de oxigênio foram feitos um testes T para amostras independentes, com um
nível de significância de 5% (STATISTICA 7). Para comparar as concentrações de fósforo na
água nos diferentes intervalos de tempo, foram feitos teste T para amostras dependentes, com um
nível de significância de 5% (STATISTICA 7).
14
Figura 2. Esquematização do delineamento experimental dos métodos utilizados
15
Figura 3. Representação do experimento de liberação de fósforo do sedimento para coluna d’água do reservatório de
Cruzeta.
3. RESULTADOS
Durante o experimento, os tratamentos óxicos mantiveram uma concentração média de
oxigênio dissolvido (OD) próximas de 7,8 mg L−1
(±0,41) e de 1,0 mg L−1
(±0,12) para os
tratamento anóxicos, até o final do experimento. Nos dois tratamentos, o pH teve inicialmente um
aumento de 6 no dia 0 para 7,5 no dia 3, se mantendo 7,3 em média nos restante do experimento. A
temperatura também se manteve durante o experimento a 24°C em média, em ambos os
tratamentos.
Analisando as concentrações de P liberado do sedimento ao longo do experimento, obtivemos
que as concentrações de fósforo solúvel reativo (SRP) no inicio do experimento (dia 0)
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apresentavam valores médios próximos em ambos os tratamentos, de 64,4 µg/L (± 10,8) nas
amostras do tratamento anóxico (C anox) e de 60,1 µg/L (± 8,9) nas amostras do tratamento óxico
(Cox). No tratamento anóxico houve um aumento relevante de 64,4 µg/L (± 10,8) para 205,4 µg/L
(± 33,0) do dia 0 até o dia 7 (pico máximo de liberação), em seguida houve redução para 192,0
µg/L (± 17,0) até o dia 14, enquanto que a liberação no tratamento óxico (C ox) não foi tão
acentuada em relação ao tratamento anóxico e ocorreu em menor proporção ao longo dos dias,
visto que até o ultimo dia do experimento a liberação ocorreu apenas de forma crescente apenas até
127,3 µg/L (± 22,5) (Figura 4). As concentrações de fósforo total dissolvido (TDP) no inicio do
experimento (dia 0) apresentaram valores médios próximos em ambos os tratamentos, de 60,1 µg/L
(± 11,2) nas amostras do tratamento anóxico (C anox) e de 66,8 µg/L (± 11,9) nas amostras do
tratamento óxico (Cox). No tratamento anóxico houve um aumento relevante de 60,1 µg/L (± 11,2)
para 205,9 µg/L (± 33,3) do dia 0 até o dia 7 (pico máximo de liberação), em seguida houve
redução para 175,4 µg/L (± 8,2) até o dia 14, enquanto que a liberação no tratamento óxico (C ox)
não foi tão acentuada em relação ao tratamento anóxico e ocorreu em menor proporção ao longo
dos dias, em razão de até o último dia do experimento a liberação ocorreu apenas de forma quase
que linear até 113,0 µg/L (± 22,5) (Figura 4).
Figura 4. Concentração de fósforo solúvel reativo (FSR; µg/L) e fósforo dissolvido total (PDT) ao longo do
experimento (14 dias), nos tratamentos sem oxigênio (anóxico) e com oxigênio (óxico).
Levando em conta todo o período do experimento (0-14), a taxa de liberação total (TOT) foi
positiva e significativa para o SRP (P = 0,003) e para o TDP (P = 0,031). Em virtude de os fluxos
de P terem variado durante o tempo, foram analisados os fluxos de P nos intervalos de tempo do
dia 0 a dia 7(0-7) e do dia 7 a dia 14(7-14). No intervalo de tempo inicial (0-7), os fluxos foram
positivos para todos os tratamentos, o que indica que houve a liberação do P a partir do sedimento
(Figura 5). Contudo nas amostras do tratamento com a ausência de oxigênio houve liberação
17
significativamente maior de SRP (P = 0,007) e de TDP (P = 0,008) (Figura 5). Os fluxos de P no
intervalo de tempo de 7-14 foram negativos para as amostras do tratamento anóxico (C anox), o que
é indicativo de absorção de P pelos sedimentos, ao mesmo tempo em que no tratamento óxico (C
ox) a taxa de liberação continuou a mesma.
Figura 5. Taxa de liberação de fósforo solúvel reativo (SRP; µg/L) e fósforo dissolvido total (TDP) ao longo do
experimento (14 dias), nos tratamentos sem oxigênio (anóxico) e com oxigênio (óxico). Asterisco (*): nível de
significância P<0.05.
Como foram observadas taxas positivas no tratamento óxico e negativas para o tratamento
anóxico no período de 7-14, embora não tenha dado diferenças significativas entre as taxas,
comparamos as concentrações de fósforo entre os dias 7 e 14 do experimento. Foi observado que
não houve diferença nas concentrações de SRP (anóxico P = 0,464; óxico P = 0,189) e PDT
(anóxico P = 0,201; óxico P = 0,926).
4. DISCUSSÃO
Este estudo demonstrou que as concentrações de oxigênio na interface sedimento-água dos
reservatórios influenciam diretamente o fluxo de liberação de P, visto que em condições de anoxia
os fluxos de liberação foram significativamente mais altos do que nas condições de oxia.
Conforme Holdren e Armstrong (1980 – Tabela 1) as taxas de liberação de P a partir do
sedimento, nos experimentos realizados em laboratório em que as temperaturas alternaram entre 20
e 30°C, as taxas de liberação variaram de 1.2 a 9.6 (mgP.m-2
.d-1
) para os tratamentos óxicos e de 26
a 154 (mgP.m-2
.d-1
) nos tratamentos anóxicos, demonstrando que as taxas de liberação de P com a
18
ausência de oxigênio são bem maiores. Nossos resultados ficaram dentro da variação encontrada
em ambientes com a temperatura e estado trófico similares, variando de 0.30 a 0.68 (mgP.m-2
.d-1
)
nos tratamentos óxicos e de 1.16 a 1.29 (mgP.m-2
.d-1
) para os anóxicos, comprovando que as taxas
foram bem maiores na anoxia.
De acordo com Penn et al (2000), na interface sedimento-água, há uma microcamada que sob
condições de águas bem misturadas, com a presença de oxigênio, dificulta parcialmente a liberação
de P. De outro modo, altas taxas de liberação de P são observadas quando esta microcamada
oxidada é quimicamente reduzida no início da anoxia. Como observado no período inicial deste
experimento, no tratamento óxico o TDP e o SRP foram liberados parcialmente, enquanto que no
tratamento anóxico a liberação ocorreu de forma mais acentuada.
No total, as taxas de liberação de P foram significativas altas para ambos os tratamentos, este
fato pode ser fundamentado em consequência de que as formas de P no sedimento também
influenciam no potencial da mobilidade de P do sedimento para a coluna d’água. Dentre estas
formas há o BD-P (KAISERLI et al., 2002; ZHOU et al., 2005) que está associado a formas de P
ligados ao ferro e manganês. Segundo Cavalcante et al (2018), no sedimento do reservatório de
Cruzeta, dentre as composições de P móvel, as concentrações de BD-P foram de 60-78% de todo o
P móvel. O BD-P é a forma de P mais móvel devido a sua sorção e adsorção serem controladas
pelas condições redox, de maneira que em condições anóxicas essa forma de P pode ser liberada
devido a redução e dissolução do hidróxido de ferro (FeOH3) quando há ausência de oxigênio na
superfície do sedimento (AMIRBAHMAN et al., 2013). Em sedimentos óxicos e na coluna d’água
o FeOH3 é bastante eficiente na adsorção de fosfato inorgânico, porém, em condições anóxicas, na
redução de ferro III para ferro II, o P e o Fe adsorvidos são liberados e se tornam biodisponíveis
(LAKE et al., 2007). Portanto, a fração de ferro ligado ao P pode ter contribuído significativamente
para as altas taxas de liberação.
Lijklema (1976) demonstrou que o pH também pode interferir na liberação de P, visto que o
aumento do pH influencia na liberação do P ligados ao ferro, já que a capacidade de ligação do
ferro ao fósforo na camada de sedimento diminui com o aumento do pH conforme os íons hidroxila
disputam com os íons de fósforo. Além disso, em lagos eutróficos, o pH fotossinteticamente
elevado pode liberar mais fósforo do sedimento, que se encontram fracamente ligados ao ferro, e
com isso aumenta as taxas de liberação. (LIJKLEMA, 1976; SØNDERGAARD, 1988; WELCH &
COOKE, 1995; ISTVÁNOVICS & PETTERSSON, 1998). Como verificado no período 0-3 deste
experimento, houve um aumento do pH em ambos tratamentos. No dia 0 o pH foi de 5,9 (±0,25)
aumentando para 7,5 (±0,01) no dia 3 do experimento, o que pode ter aumentado as taxas de
19
liberação de P até o dia 7 do experimento.
No período de 7-14 do experimento, os resultados revelaram que apesar de obtermos taxas
negativas no tratamento anóxico e positivas para o tratamento óxico, nos dois tratamentos não
houve diferenças significativas para as concentrações de P entre o período de 7-14. Com isso, não
podemos concluir que houve a retenção de P e sim um indicativo de estabilização na liberação de P
em ambos os tratamentos.
Cavalcante et al (2018a) constatou altas concentrações de SRP na água do reservatório de
Cruzeta e sugeriu que estas concentrações foram resultado da ressuspensão induzida pelos ventos,
visto que o reservatório é raso e se encontrava bem misturado (ou seja, não houve anoxia). Porém,
em nosso estudo houve liberação de P do sedimento mesmo no tratamento com a presença de
oxigênio, comprovando que além da ressuspensão pelos ventos a carga interna também a influencia
nas concentrações de P na água do reservatório. Além disso, Cavalcante et al (2018b) encontrou
uma alta concentração de P no sedimento do reservatório de Cruzeta e uma alta fração de BD-P.
Por isso, nossos resultados demonstraram que se houver as condições de anoxia no reservatório de
Cruzeta haverá altas taxas de liberação de P e esta carga interna P pode ser bem maior.
5. CONCLUSÃO
Apesar das atividades antropogênicas intensificarem os processos de eutrofização em
ecossistemas aquáticos continentais, acrescentando o aporte de nutrientes nos corpos d’água
através de fontes pontuais e difusas, nos sedimentos dos reservatórios há grandes quantidades de P
acumulado. Neste caso, mesmo que medidas sejam tomadas para reduzir este carregamento externo
para diminuir os processos de eutrofização, o P acumulado no sedimento é liberado para a coluna
d’água. Dessa forma, nosso estudo demonstrou que o sedimento do reservatório de Cruzeta tem
grandes potenciais de liberar fósforo para a água do reservatório, contribuindo assim para a
manutenção do estado trófico, mesmo com a presença ou ausência de oxigênio, uma vez que
nossos resultados apresentaram, no total, taxas de liberação de TDP e SRP significativamente
positivas para ambos tratamentos e que apesar do reservatório não apresentar histórico de
condições anóxicas, as taxas de liberação de P serão maiores ainda se houver em algum momento a
ausência de oxigênio.
20
6. REFERÊNCIAS
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