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Tipo do documento: Tese
Título: Eutrofização em reservatórios tropicais semiáridos: Fontes de fósforo e subsídios à mitigação
Autor: Silva, Hérika Cavalcante Dantas da
Primeiro orientador: Barbosa, José Etham de Lucena
Primeiro coorientador: Becker, Vanessa
Primeiro membro da banca: Noyma, Natália Pessoa
Segundo membro da banca: Attayde, José Luiz
Terceiro membro da banca: Molozzi, Joseline
Quarto membro da banca: Vieira, Fernando Fernandes
Resumo: A eutrofização é reconhecidamente um dos principais problemas que provocam a deterioração dos ecossistemas aquáticos, resultando em perdas econômicas e de biodiversidade. A principal implicação do processo de eutrofização é a ocorrência de florações de cianobactérias, as quais podem produzir toxinas que têm efeitos diretos sobre a saúde humana e provocam aumento nos custos de tratamento da água. Em regiões semiáridas há ocorrência de longos períodos de estiagem, favorecendo a concentração de nutrientes e as florações de cianobactérias em mananciais, e comprometendo a qualidade da água para o consumo humano. Dentro dessa problemática, o fósforo (P) merece destaque, por ser um dos principais atores do processo de eutrofização. Muitos esforços têm sido empregados para reduzir as cargas desse nutriente em mananciais, tanto de fontes externas, proveniente da contribuição do uso e ocupação da bacia hidrográfica, quanto as fontes internas, como a liberação do P do sedimento. Além disso, a determinação das formas P presentes no sedimento é um fator chave para prever o mecanismo de liberação ativo no sistema. Sendo assim, o objetivo geral desta tese foi identificar e quantificar as fontes externas e internas de fósforo em mananciais do semiárido brasileiro, a fim de subsidiar a mitigação da eutrofização. Para identificarmos as fontes externas, principalmente fontes difusas de poluição, avaliamos a uso e cobertura do solo de diferentes sub-bacias e sua potencial influência na qualidade da água de reservatórios tropicais semiáridos. A hipótese levantada foi de que sub-bacias com maior percentual de solo exposto, área urbana e vegetação esparsa são mais susceptíveis à eutrofização devido ao aporte de nutriente alóctone, apresentando maiores valores de nutrientes, sólidos e biomassa. Nossos resultados refutaram a hipótese. O reservatório Epitácio Pessoa apresentou baixas concentrações de nutrientes, sólidos e clorofila apesar dos maiores indícios de solo exposto e atividade agrícola na sub-bacia do Alto Paraíba (PB). Em contrapartida o reservatório Boqueirão de Parelhas apresentou concentrações de nutrientes, sólidos e biomassa mais elevadas, apesar da sub-bacia do Rio Seridó (RN) possuir os maiores percentuais de vegetação densa. Sendo assim, os resultados desse estudo sugerem que outras fontes, que não as difusas, podem ser responsáveis pela intensificação da eutrofização em Boqueirão de Parelhas. Para investigar essa lacuna, avaliamos o potencial de fertilização interna de fósforo do reservatório Boqueirão de Parelhas em escala experimental. Para isso quantificamos as frações de fósforo do sedimento e a taxa de liberação. Os resultados mostraram que ambientes mais quentes e alcalinos, como os da região semiárida, são suscetíveis à liberação de P ligado ao alumínio dos sedimentos. Este trabalho também apresentou que os níveis de P no sedimento antes e depois do experimento não foram significativamente diferentes porque a quantidade de P no sedimento é muito maior do que o P liberado. Mas a quantidade de P liberada já é elevada para a água, enfatizando a importância do sedimento como fonte de nutrientes que alimentam o processo de eutrofização. Sendo assim, como uma sugestão de mitigação da eutrofização, foi avaliada a aplicação da técnica de geoengenharia, em escala laboratorial, a fim de verificar a eficiência da aplicação de coagulantes e argilas, isolados e combinados, no controle da fertilização interna de P de um reservatório eutrófico em região tropical semiárida. A aplicação isolada de coagulantes tem ação efetiva na sedimentação de cianobactérias e fósforo total da água de um ambiente eutrofizado. Para a inativação do fósforo no sedimento ou mesmo minimização do seu fluxo é necessário um material com alta capacidade de adsorção de fósforo, como a bentonita modificada com lantânio (BML). Sendo assim, para um efeito completo no controle da eutrofização, é necessária a aplicação conjunta de coagulante e argila (Floc & Lock).
Abstract: Eutrophication is recognized as one of the main problems that cause the deterioration of aquatic ecosystems, resulting in economic and biodiversity losses. The main implication of the eutrophication process is the occurrence of cyanobacterial blooms, which can produce toxins that have direct effects on human health and cause an increase in water treatment costs. In semi-arid regions, long periods of drought occur, favoring the concentration of nutrients and cyanobacterial blooms in water sources, and compromising the quality of water for human consumption. Within this problem, phosphorus (P) deserves to be highlighted, as it is one of the main actors in the eutrophication process. Many efforts have been made to reduce the loads of this nutrient in water sources, both from external sources, resulting from the contribution of the use and occupation of the hydrographic basin, as well as internal sources, such as the release of P from the sediment. In addition, the determination of the P forms present in the sediment is a key factor to predict the active release mechanism in the system. Thus, the general objective of this thesis was to identify and quantify the external and internal sources of phosphorus in springs in the Brazilian semiarid region, in order to subsidize the mitigation of eutrophication. In order to identify external sources, mainly diffuse sources of pollution, we evaluated the use and land cover of different sub-basins and their potential influence on the water quality of semi-arid tropical reservoirs. The hypothesis raised was that sub-basins with a higher percentage of exposed soil, urban area and sparse vegetation are more susceptible to eutrophication due to the inflow of alien nutrients, with higher values of nutrients, solids and biomass. Our results refuted the hypothesis. The Epitácio Pessoa reservoir showed low concentrations of nutrients, solids and chlorophyll despite the greatest evidence of exposed soil and agricultural activity in the Alto Paraíba (PB) sub-basin. In contrast, the Boqueirão de Parelhas reservoir showed higher concentrations of nutrients, solids and biomass, despite the sub-basin of the Seridó River (RN) having the highest percentages of dense vegetation. Therefore, the results of this study suggest that sources other than diffuse sources may be responsible for the intensification of eutrophication in Boqueirão de Parelhas. To investigate this gap, we evaluated the potential for internal phosphorus fertilization of the Boqueirão de Parelhas reservoir on an experimental scale. For this we quantify the phosphorus fractions of the sediment and the release rate. The results showed that warmer and alkaline environments, such as those in the semiarid region, are susceptible to the release of P linked to aluminum from sediments. This work also showed that the levels of P in the sediment before and after the experiment were not significantly different because the amount of P in the sediment is much greater than the released P. But the amount of P released is already high for water, emphasizing the importance of sediment as a source of nutrients that feed the eutrophication process. Therefore, as a suggestion for mitigating eutrophication, the application of the geoengineering technique, on a laboratory scale, was evaluated in order to verify the efficiency of the application of coagulants and clays, isolated and combined, in the control of the internal fertilization of P of a eutrophic reservoir in tropical semiarid region. The isolated application of coagulants has an effective action on sedimentation of cyanobacteria and total phosphorus in the water of an eutrophic environment. To inactivate phosphorus in the sediment or even minimize its flow, a material with a high phosphorus adsorption capacity, such as lanthanum modified bentonite (BML), is required. Therefore, for a complete effect in the control of eutrophication, the joint application of coagulant and clay (Floc & Lock) is necessary.
Palavras-chave: Eutrofização
Fertilização interna
Geoengenharia
Qualidade da água
Eutrophication
Water quality
Geoengineering
Internal loading
Área(s) do CNPq: ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Estadual da Paraíba
Sigla da instituição: UEPB
Departamento: Pró-Reitoria de Pós-Graduação e Pesquisa - PRPGP
Programa: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental - PPGCTA
Citação: SILVA, Hérika Cavalcante Dantas da. Eutrofização em reservatórios tropicais semiáridos: fontes de fósforo e subsídios à mitigação. 2020. 101f. Tese (Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental - PPGCTA) - Universidade Estadual da Paraíba, Campina Grande, 2021.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://tede.bc.uepb.edu.br/jspui/handle/tede/3904
Data de defesa: 26-Nov-2020
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