Garças Reservoir trophic state dynamics: a 20-year synthesis

Abstract

The Garças Reservoir history reveals a remarkable case of human impacts resulting from the urbanization pressure over the 20th century. It is a shallow tropical system located in the Parque Estadual das Fontes do Ipiranga, a protected area within the city of São Paulo, São Paulo State, Brazil. Based on a comprehensive dataset (1997-2017), we evaluated the water quality temporal change using a trophic state index (TSI); in addition, we also verified whether the management procedures improved the water quality. Mechanical removal of macrophytes (1999) triggered an abrupt change from eutrophic-supereutrophic to the hypereutrophic state with feedback mechanisms. After five years (2005), a slowdown in the internal P loading process occurred, followed by the installation of the secondary wastewater treatment in the city zoo two years later (2007). Both processes promoted the beginning of water quality improvement. In 2011, TSI first dropped to supereutrophic state with the temporary diversion of the sewage effluent from the São Paulo State Department of Agriculture. This effluent was finally inactivated (2014) and the system sustained the supereutrophic state. TSI responded well to the historical key events related to the control of sewage effluents. After 11 years from the permanent impact of macrophytes removal, current results have demonstrated improved health of the system. It is absolutely necessary to improve the sewage treatment from the city zoo to continue the reservoir recovery considering that since 2014 it has been the only external phosphorous loading to Garças Reservoir. The history of Garças Reservoir can offer a better understanding of wrong management strategies and the vulnerability of tropical shallow systems to eutrophication.

A história do Lago das Garças é um caso notável dos impactos humanos devidos à pressão da urbanização do século 20. Trata-se de uma represa tropical rasa localizada no Parque Estadual das Fontes do Ipiranga, área protegida situada na cidade de São Paulo, SP, Brasil. Com base em um banco de dados abrangente (1997-2017), nós avaliamos as alterações temporais da qualidade da água utilizando o índice de estado trófico (IET) e se as medidas adotadas de manejo melhoraram a qualidade da água. Em 1999, a remoção mecânica das macrófitas foi o gatilho para a mudança abrupta da represa do estado eutrófico-supereutrófico para hipertrófico, com mecanismos de retroalimentação. Após cinco anos (2005), ocorreu a desaceleração do aporte interno de P. Após dois anos (2007), houve a instalação da estação de tratamento secundário de esgoto na Fundação Parque Zoológico (2007). Ambos os eventos promoveram o início de uma melhora da qualidade da água. Em 2011, o IET passou para supereutrófico com a desativação temporária do efluente de esgotos provenientes da Secretaria de Agricultura e Abastecimento do Estado de São Paulo. Em 2014, este efluente foi totalmente desativado e o sistema manteve seu estado supereutrófico. Assim, o IET respondeu coerentemente aos eventos-chave relacionados com o controle dos efluentes de esgoto. Após 11 anos do impacto permanente da remoção das macrófitas, os resultados demonstraram a melhoria da qualidade da água da represa. Para prosseguir com a recuperação do Lago das Garças há necessidade absoluta de aperfeiçoar o sistema de tratamento secundário de esgoto proveniente do Zoológico, considerando que desde 2014 é o único efluente com aporte externo de fósforo para a represa. A história do Lago das Garças contribui para um melhor entendimento de estratégias errôneas de manejo e da vulnerabilidade de sistemas tropicais rasos à eutrofização.