Aula 9 Par Físico químicos

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DO TRIÂNGULO MINEIRO
INSTITUTO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS E EXATAS - ICTE
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA AMBIENTAL
Ecossistemas terrestres e 
aquáticos – aula 9
Profa. Dra. Ana Paula Milla dos Santos Senhuk
1 - Físicos
2 - Químicos
3 - Bióticos
4 - Hidrológicos
5 - Geomorfológicos
Principais parâmetros estudados 
em ecossistemas aquáticos
Parâmetros Hidrológicos
1 - Área da superfície
2 - Descarga ou vazão
3 - Tempo de detenção
5 - Profundidade
6 - Continuidade
Parâmetros Geomorfológicos
1 - Cobertura vegetal da bacia
2 - Aglomerados urbanos
3 - Mata ciliar e ripária
4 - Evolução da paisagem
• A floresta (ao contrário da urbanização) é a cobertura 
ideal de uma bacia e, por isso, deve ser preservada ou 
incentivado o replantio com espécies nativas
Parâmetros físicos
1 - Luz solar
2 - Temperatura
3 - Turbidez
4 - Sedimentos
5 - Cor
1 - Luz solar
• Absorção e redução da luz pela coluna d´água são os 
principais fatores que controlam a temperatura e a 
fotossíntese
• Importante conjunto de propriedades dos lagos: 
interações da luz, temperatura e ventos
Parâmetros físicos
Radiação no meio aquático
• Sofre profundas alterações, tanto na sua intensidade 
como na qualidade espectral
• dependem, basicamente, das concentrações de material 
dissolvido e em suspensão
a) mudança de direção
b) absorção pela clorofila e transformação em calor
c) dispersão
Classificação dos lagos quanto à luminosidade e 
temperatura
Extensão da zona eufótica:
• Da superfície até a profundidade na qual 99% da luz solar incidente 
desaparece
• 2,7 x profundidade do disco de Secchi, aproximadamente
Uso do disco de Secchi
Uso do disco de Secchi
De acordo com a profundidade do disco de Secchi (Zds) o 
lago pode ser classificado como:
• Oligotrófico: Zds maior ou igual a 4,6 m
• Oligotrófico – mesotrófico: Zds entre 3,8 e 4,5 m
• Mesotrófico: Zds entre 2,4 e 3,7 m
• Mesotrófico – eutrófico: Zds entre 1,8 e 2,3 m
• Eutrófico: Zds menor ou igual a 1,7 m
modelos simplificados, baseados principalmente nos teores 
de nitrogênio, fósforo, clorofila a e disco de Secchi
Zona eufótica e transparência da água:
• varia com a capacidade da água em atenuar a radiação 
subaquática
▫ corresponde à profundidade onde a intensidade da radiação 
solar equivale a 1% daquela que atinge a superfície
• Disco de Secchi - cálculo indireto do coeficiente 
vertical de atenuação (Poole e Atkins, 1929): 
k = 1,7/Zds
• k = coeficiente vertical de atenuação
• Zds = profundidade de desaparecimento do disco (m)
Uso do disco de Secchi
Coef. de Atenuação Vertical (k)
Tipos de Lagos k Limites
Oligotróficos 0,19 0,10 - 0,28
Mesotróficos 0,53 0,28 - 0,90
Eutróficos 1,86 0,97 - 3,20
Ricos em húmus 2,51 0,81 - 4,5
Túrbidos 6,70 0,34-35,3
FONTE: Fundamentos de Limnologia,Esteves,1998.
Uso do disco de Secchi
2 - Temperatura da Água
• Depende do clima e ventos (direção e velocidade) locais
▫ Variação geográfica/ variação diária
• siderúrgicas, usinas elétricas, usinas nucleares, refinarias -
margens do lago, reservatório, ou no litoral
• temperatura influi na composição química da água
▫ Águas com temperaturas mais baixas têm maior capacidade 
de dissolver oxigênio
▫ Em maiores altitudes, onde é menor a pressão atmosférica, o 
oxigênio dissolvido apresenta menor solubilidade
▫ Alguns compostos são mais tóxicos nas temperaturas mais 
elevadas – reações químicas aceleradas
2 - Temperatura da Água
Igapós
• Influência nas atividades biológicas e no crescimento
• Faixa adequada (preferida ou ótima) de temperatura para se 
desenvolverem:
Relação entre a Temperatura e a Vida Aquática nos Lagos de 
Clima Temperado (Hemisfério Norte)
TEMPER. NÍVEL VIDA AQUÁTICA
< 14°C baixa
Poucas plantas, truta, poucas 
doenças
15 a 20°C média
Algumas plantas, besouros d´água, 
algumas doenças
21 a 27°C alta
Muitas plantas, carpa, bagre, muitas 
doenças de peixes
> 27°C muito alta
A temperatura começa a reduzir a 
vida aquática
2 - Temperatura da Água
Densidade da água
• menor no estado sólido
• estabilidade térmica - diferenças de temperatura geram 
camadas d´água com diferentes densidades
• barreira física - impede que se misturem
Classificação dos lagos quanto à circulação 
• Lagos Holomíticos - a circulação atinge toda a coluna d'água
• Lagos Meromíticos - a circulação não alcança toda a coluna d'água
Padrão de estratificação térmica em lago tropical (lago Dom Helvécio, MG)
Relação volume do epilímnio/volume do hipolímnio
• ≤ 1: lago eutrófico
• >1: lago oligotrófico
3 - Turbidez
• dificuldade de um feixe de luz atravessar 
uma certa quantidade de água - aparência turva
• turbidímetro ou nefelômetro - compara o
espalhamento de um feixe de luz ao passar pela amostra
• Quanto maior o espalhamento, maior será a turbidez
• Cor da água e partículas de carbono, interferem na medida da 
turbidez - propriedades de absorverem a luz
• Amostras devem ser analisadas logo após a coleta (feita em 
recipiente de vidro ou de PVC bem limpos)
Causas da Turbidez
• presença de matérias sólidas em suspensão (ex: argila)
• matéria orgânica e inorgânica
• organismos microscópicos
• algas
• origem desses materiais:
▫ solo (quando não há mata ciliar)
▫ mineração (retirada de areia ou exploração de argila, por ex.)
▫ indústrias
▫ esgoto doméstico
Consequências da Turbidez
• reduz a penetração da luz solar na coluna d´água
• sedimentos em suspensão podem carrear nutrientes e 
pesticidas
• partículas em suspensão próximo à superfície podem 
absorver calor adicional
Turbidez recomendada em alguns usos da 
água
Limites de Turbidez Recomendados
USOS DA ÁGUA UNT
Água potável 0,5 a 5,0
Água subterrânea típica < 1,0
Piscicultura 10 a 40
NTU (Nephelometric Turbidity Units)
4 - Sedimentos
• materiais sólidos e semi-fluidos depositados no leito dos 
lagos e reservatórios
▫ carreamento pelas enxurradas da bacia de contribuição
▫ deposição de matéria orgânica em decomposição (originada 
na bacia ou na própria água)
• Dinâmica dos sedimentos - 3 fases em sequência:
a) arraste de partículas ou decomposição de seres vivos
b) sedimentação desses materiais ou a precipitação de 
elementos
c) acúmulo, deposição ou armazenagem dos mesmos no 
leito dos lagos e reservatórios
4 - Sedimentos
• Guia de Avaliação de Assoreamento de Reservatórios da 
Agência Nacional de Energia Elétrica - ANEEL (Newton O. 
Carvalho, Brasília, 132 p., 2000)
• aspecto sedimentológico
▫ redução das velocidades da corrente
▫ deposição gradual dos sedimentos carreados pelo curso d´água
▫ diminuição gradativa da capacidade de armazenamento do 
reservatório
4 - Sedimentos
• ALIMENTO E HABITAT - função ecológica 
importante nos lagos e reservatórios
• comunidade bentônica se alimenta dos detritos (ou 
sedimentos) aí depositados: 
▫ peixes
▫ invertebrados aquáticos
• RETENÇÃO DE PRODUTOS TÓXICOS - maior 
dano ecológico, depois da eutrofização
• considerados a memória de um lago
• poluição acumulada e armazenada - mg/kg de peso seco 
de Fe, Zn, Mn, Cu, Pb, Cr, Ni, Cd, Hg...
4 - Sedimentos
Sedimento como indicador do Estado Trófico
• lagos oligotróficos de regiões temperadas - baixo teor de 
matéria orgânica (cor clara) e baixa concentração de 
nutrientes
• lagos mesotróficos e, especialmente, eutróficos - teor de 
matéria orgânica e a concentração de nutrientes 
aumenta consideravelmente
Estudos ecotoxicológicos de sedimentos
• avaliação do nível de contaminação – metais pesados
• abordagens integradas - análises químicas,físicas e 
biológicas dos sedimentos - mais adequadas nos estudos 
toxicológicos
• macroinvertebrados bentônicos (organismos do 
leito que são retidos em redes com malha de 200 a 500 
µm, incluindo larvas de insetos, moluscos, oligoquetos e 
crustáceos) - mais indicados - vivem em contato direto 
com o sedimento
Alguns macroinvertebrados bentônicos
Reino: Animalia
Filo: Arthropoda
Classe: Insecta MUITO SENSÍVEL À POLUIÇÃO - %EPT
Ordem: Plecopetera
Ordem: Ephemeroptera
Ordem: Trichoptera
Alguns macroinvertebrados bentônicos
POUCO SENSÍVEL A RESISTENTEÀ POLUIÇÃO 
Ordem: Odonata
Ordem: Diptera
Família: Chironomidae
Filo: Mollusca
Classe: Gastropoda
Ordem: Pulmonata
Técnicas de Coleta de Sedimentos
• manual (cilindros ou corers)
• com guincho e draga
• caçamba metálica - suportada por um guincho, manejado a 
partir do barco
• pegadores ou 
busca-fundos –
Petersen
Surber
http://osgalocheiros.blogspot.com.br/
Metodologia
•Lavagem em água corrente
• Triagem
• pode interferir na medição da transparência e da 
turbidez
Cores Usuais e Suas Prováveis Causas
CORES DA ÁGUA ORIGEM PROVÁVEL
Azul Pouco material em suspensão
Verde Rica em fitoplâncton e outras algas
Vermelha Certos tipos de algas ("maré vermelha")
Amarela/Marrom
Materiais orgânicos dissolvidos, substâncias 
húmicas do solo, turfa ou material deteriorado 
de plantas
Mistura de cores Escorrimento de água no solo
5 – Cor
5 – Cor
Variedade de cores:
• algas azuis - cor esverdeada 
• diatomáceas – cor amarelada ou parda amarelada;
• Lagos em regiões com rocha cálcica apresentam cor 
esverdeada
• Lagos em regiões com rochas férricas tem uma cor 
amarronzada
• Os compostos húmicos originados principalmente pela 
decomposição do material alóctone dão uma cor amarelada 
aos rios e lagos
Origem natural:
• decomposição da matéria orgânica (principalmente vegetais), 
ferro e manganês 
Origem antropogênica: 
• resíduos industriais e esgotos domésticos sem tratamento
• Parâmetro de avaliação visual - subjetiva
5 – Cor
Parâmetros Químicos
1 - Oxigênio Dissolvido
2 - Salinidade
3 - pH
4 - Alcalinidade
5 - Fosfatos e Nitratos
6 - Outros
1 - Oxigênio Dissolvido (ppm)
Principais fontes de oxigênio:
• Fotossíntese 
• Atmosfera - em contato com a água (ventos, ondas, 
correntes)
• Solubilidade de O2:
▫ O2 temperatura
▫ salinidade
Principais responsáveis pela retirada do oxigênio 
da água:
• respiração dos organismos aquáticos
• decomposição aeróbica
• oxidação de íons metálicos, como ferro e manganês
• perdas para a atmosfera
• concentração de oxigênio ao longo da coluna d´água em 
lagos temperados (verão)
▫ indicador do nível trófico destes ecossistemas
• lagos de clima tropical - decomposição da matéria 
orgânica no hipolímnio - 4 a 9 vezes mais rápida 
▫ temperatura é em torno de 20°C maior do que no 
hipolímnio de um lago temperado
1 - Oxigênio Dissolvido (ppm)
2 - Salinidade
• quantidade de sais dissolvidos nas águas dos lagos e 
reservatórios
• corresponde ao peso (g) dos sais presentes em 1000g 
de água
• águas salobras – ppm
• águas doces - ppb ou ppt
• água do mar - 35 ppt
• água doce - 0,5 ppt
maior no Verão e menor no Inverno
• evaporação pode aumentar a salinidade
• chuvas costumam diminuir a salinidade
2 - Salinidade
• Principais íons responsáveis pela formação de sais em 
águas interiores:
cátions:
• cálcio, magnésio, sódio, potássio
ânions: 
• bicarbonato, cloreto e sulfato
3 – pH
• concentração de íons Hidrogênio
• determina a solubilidade e a disponibilidade biológica 
(quantidade que pode ser usada pela biota aquática) dos 
constituintes químicos (P, N e C) e metais pesados (Pb, Cu, Cd
e outros)
• Lagos ácidos - tendem a ter águas claras, porque contêm 
pouca ou nenhuma alga
▫ podem não conter peixes
▫ ligeira acidificação da água aumenta a solubilização dos 
fosfatos
3 – pH 
Origens naturais da alteração do pH:
• A dissolução de rochas, absorção de gases da atmosfera, 
oxidação da matéria orgânica e fotossíntese
Origens antropogênicas:
• despejos domésticos (oxidação da matéria orgânica), 
despejos industriais, como lavagem ácida de tanques, 
chuva ácida
• Influência do pH para a fauna aquática:
• Bactérias: 1,5 a 13,5
• Plantas: 6,5 a 12,0
• Peixes: 6,0 a 9,0 (carpa, bagre 
e sugadores)
• Moluscos: 7,5 a 9,0 
(caramujos, ostras e 
mexilhões)
• Invertebrados aquáticos: 6,5 a 
7,5
Valores de pH afastados da neutralidade podem afetar os 
microrganismos responsáveis pelo
tratamento biológico e a vida aquática.
5 – Fosfatos e nitratos
• principais nutrientes responsáveis pelo equilíbrio da 
biota aquática
• mais abundantes na natureza
• disponibilidade aumentada pelo uso de fertilizantes na 
agricultura e esgotos urbanos e industriais das 
aglomerações humanas sem tratamento adequado
▫ EUTROFIZAÇÃO
• Nitrogênio: importância fundamental a vida dos 
organismos, uma vez que é parte integrante da molécula 
de proteína
• Fósforo: considerado um dos mais importantes e 
limitantes a vida dos organismos de água doce - ATP
5 – Fosfatos e nitratos
Efeito dos poluentes em ecossistemas aquáticos
Coleta de água para análise
• Garrafa Van Dorn
Fonte: ANA, 2012
Classes de 
Enquadramento 
Conforme Usos das 
Águas Doce 
(ANA, 2012)
ANA, 2012
Índice de Conformidade ao Enquadramento 
(ICE)
Parâmetros Bióticos
(comunidades)
1 – Fitoplâncton 
2 - Zooplâncton
3 – Peixes
4 - Crustáceos
5 – Invertebrados aquáticos
Comunidade fitoplanctônica
• Principais grupos com representantes 
no plâncton de água doce
Cianobactérias ou algas azuis
Cyanophyta
Volvox sp. - algas verdes
Chlorophyta
Euglena sp.
Euglenophyta
Sinura sp. - colônias
Chrysophyta
Dinoflagelados 
Pyrrophyta
Adaptações do fitoplâncton à flutuação
• Bainha mucilaginosa
• Formação de gotículas de óleo
• Aumento da superfície de contato
• Formação de vacúolos gasosos
Distribuição espacial do fitoplâncton (vertical)
• Densidade dos organismos fitoplanctônicos – adaptação 
para flutuar
• Composição química do meio
•nutrientes essenciais (P, N, C, Ca, Mg...)
•derivados do metabolismo da própria comunidade fitopl. 
(carboidratos, antibióticos, vitaminas e toxinas) 
•gases dissolvidos (oxigênio, metano e gás sulfídrico)
• Herbivoria – atividade de zooplâncton
Distribuição espacial do fitoplâncton (vertical)
• “Seiches” internos – movimentos internos de massas d’água 
que ocorrem em lagos estratificados
• Turbulência da água - vento 
• Taxa de renovação da água – ambientes com entrada e saída 
de grande volume de água (ex: represas)
• Radiação solar – maior densidade de organismos na zona 
eufótica
• Temperatura da água
Comunidade zooplanctônica
• Protozoários (flagelados, sarcodinas e ciliados)
• Metazoários
•Rotíferos (asquelmintes)
•Cladóceros e copépodos (crustáceos)
•Larvas de dípteros (insetos)
Daphinia sp. - CladóceroMicrocodon sp. - Rotífero Cyclops sp. - Copépodo
Chaoborus sp. – Diptera
Comunidade zooplanctônica
• Hábito alimentar:
•Protozoários: bacteriófagos, detritívoros, 
herbívoros, carnívoros
•Rotíferos: onívoros, carnívoros e herbívoros
•Cladóceros: filtradores (fitoplâncton e detritos)
Rede para coleta de fito e zooplâncton
Referência
• ESTEVES, F. A. Fundamentos de Limnologia. Rio de 
Janeiro: Editora Interciência – FINEP, 1998, 602 p.