Dinâmica do fósforo na interface água-sedimento em reservatórios

Abstract

Os sedimentos aquáticos podem fornecer importantes subsídios na avaliação dos ecossistemas aquáticos lênticos, uma vez que grande parte dos nutrientes se encontra no estado sólido. A ocorrência de uma floração de cianobactérias tóxicas originada no Blang, segundo de três reservatórios em cascata do Sistema Salto de Hidrelétricas, localizado no município de São Francisco de Paula (RS), motivou a investigação das possíveis fontes de nutrientes, especialmente de fósforo (P) que foi identificado como limitante para a eutrofização. Foram investigadas fontes de origens difusas (solos, águas e sedimentos dos tributários) e pontuais (uso urbano e a carga interna representada pelo sedimento do leito dos reservatórios). Os resultados mostraram características oligotróficas nas fontes externas e a presença de P disponível em excesso no sedimento do leito, indicando que a carga interna poderia ser uma fonte significativa de nutrientes. A possibilidade de circulação da água hipolimnética foi investigada através de números adimensionais e características físicas do corpo de água, demonstrando que dificilmente ocorreria, uma vez que somente eventos climáticos extremos poderiam provocar a inversão da massa líquida. Excluídas as fontes externas, os resultados sugerem que a fertilização do reservatório Blang tenha sido causada pela abertura da comporta de fundo do reservatório Divisa, localizado imediatamente à montante, durante uma estiagem. O segundo objetivo desta pesquisa foi avaliar a importância dos agregados de partículas e da seleção granulométrica para a análise química de nutrientes em sedimentos aquáticos. Resultados obtidos em sedimentos de ambientes lóticos e lênticos (Sistema Salto, RS), demonstraram que os agregados maiores (465 - 63 μm) concentram nitrogênio nos ambientes lênticos, por isso a análise deve ser realizada, preferencialmente, na fração ≤ 465 μm em sedimentos de ambientes lênticos e na fração ≤ 63 μm dos ambientes lóticos. O último objetivo deste estudo foi testar os efeitos da oxidação sobre a capacidade e a velocidade da sorção de fosfato em sedimentos aquáticos orgânicos, identificando as melhores condições para retenção. Foram utilizados sedimentos aquáticos siliciclásticos de origens distintas, principalmente no que se refere ao clima e à origem do conteúdo orgânico, alóctone e autóctone, representados pelos tipos Dy (Reservatório Divisa, RS) e Sapropel (Reservatório de Tapacurá, São Lourenço da Mata, PE) respectivamente. O experimento foi realizado em suspensões de sedimentos mantidos sob níveis de potencial redox compreendidos entre - 200 mV e + 400 mV. Resultados demonstram que a sorção de fosfato é maior no sedimento tipo Dy em condições reduzidas e no Sapropel em condições oxidadas.

Water-borne sediments can provide important information for evaluating lentic aquatic ecosystems because a large proportion of their nutrients are found in the solid phase. A toxic algal bloom in the Blang Reservoir, the second of three in the Salto System chain of hydroelectric dams located in Sao Francisco de Paula in Rio Grande do Sul, Brazil, motivated the investigation of possible nutrient sources, especially phosphorus, which was identified as the limiting nutrient for eutrophization. Non-point sources, including soil, water and sediment carried by tributaries, and point sources, including urban areas and the internal load from the reservoir bottom, were examined. Results showed oligotrophic characteristics in the external sources and excess P availability in bottom sediments, indicating that the internal load may be a significant source of nutrients. The possible circulation of hypolimnic water was investigated using adimensional numbers and physical characteristics of the body of water, demonstrating that this is unlikely to occur, since only extreme climatic events could cause inversion of the liquid mass. By excluding external sources, results suggest that the fertilization of the Blang Reservoir was most likely caused by the opening of the floodgates from the Divisa Reservoir immediately upstream during a drought period. The second goal of this study was to evaluate the importance of particle aggregates and particle size selection for chemical analyses of nutrients and water-borne sediments. Results from sediments in lentic and lotic environments from the Salto System show that the larger aggregates (465 - 63 μm) concentrate nitrogen under lentic conditions and that, therefore, analyses should be performed on the fraction smaller than 465 μm in lentic environments and in the fraction ≤ 63 μm in lotic environments. The final objective of this study was to test the effects of oxidation on the phosphate sorption capacity and rate in organic aquatic sediments, identifying the best conditions for retention. Silicate aquatic sediments from different origins in terms of climate and source of organic content (allochtonous or autochtonous) were used, and were represented by the types Dy (Divisa Reservoir, RS) and Sapropel (Tapacurá Reservoir, São Lourenço da Mata, PE), respectively. The experiment was carried out in suspended sediment maintained under levels of redox potential between –200mV and +400mV. Results demonstrated that phosphate sorption is greatest in sediment type Dy under reduced conditions and in Sapropel under oxidized conditions.