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AUTODEPURAÇÃO E EUTROFIZAÇÃO
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BIOLOGIA AMBIENTAL
Tecnologia em Saneamento Ambiental
Prof. Mestranda Alexandra Zampieri & Prof. Mestranda Graziele Ruas
2 Sem 2014
Autodepurao e Eutrofizao
TPICOS
Autodepurao
Estratificao trmica
Eutrofizao e classes de trofia
Nutrientes e limites de crescimento
Ensaios Ecotoxicolgicos
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Autodepurao e Eutrofizao
Vamos tratar 2 tpicos de grande importncia:
- Poluio por matria orgnica (consumo do OD)
- Poluio de lagos e represas (eutrofizao causada por N e P)
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Autodepurao e Eutrofizao
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Autodepurao e Eutrofizao
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Autodepurao
Em termos mais amplos, o fenmeno da autodepurao est vinculado ao restabelecimento do equilbrio no meio aqutico, aps as alteraes induzidas pelos despejos afluentes. (von Sperling, 2005)
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Compostos orgnicos
Compostos orgnicos estveis
Autodepurao
Dentro de um enfoque prtico, deve-se considerar que uma gua esteja depurada quando as suas caractersticas no mais forem conflitantes com a sua utilizao em cada
Sperling, 2005)
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No existe depurao absoluta: o ecossistema atinge novamente em equilbrio em condies diferentes de quando recebeu o incremento de
certos produtos e subprodutos da decomposio
Autodepurao
Por que importante?
- Utilizar a capacidade de assimilao dos rios: capacidade do corpo receptor de assimilar despejos, sem apresentar problemas no ponto de vista ambiental (justificativa da utilizao de
processos do tratamento de esgoto, desde que com critrios tcnicos seguros e bem definidos)
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Autodepurao
Por que importante?
- Impedir o lanamento de despejos acima do a
capacidade de assimilao pode ser utilizada at um ponto aceitvel e no prejudicial, no sendo admitido o lanamento de cargas poluidoras acima deste limite.
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Autodepurao
A autodepurao representativa de um fenmeno de sucesso ecolgica. H sequncia sistemtica de substituies de uma comunidade por outra, at que uma comunidade se estabelea em equilbrio com as condies locais.
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Autodepurao
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Reduo da diversidade
Poluio seletiva
Somente as espcies bem adaptadas s novas condies sobrevivem e
proliferam (espcies).
Autodepurao
As 4 Zonas de Autodepurao:
- Zona de degradao
- Zona de decomposio ativa
- Zona de recuperao
- Zona de guas limpas
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Autodepurao
Zona de Degradao:
- Tem incio aps o lanamento do efluente;
- H alta concentrao de matria orgnica;
- gua turva, sedimentao de slidos (formando bancos de lodo);
- Predominncia de bactrias aerbias;
-
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Autodepurao
Zona de Decomposio Ativa:
- Princpio de reorganizao aps perturbao;
- Decomposio ativa de MO;
- QA em seu estado mais deteriorado;
- Acentuada colorao e lodo escuro no fundo;
- [OD] mnima, podendo chegar a zero
- Predominncia de organismos anaerbios;
- Princpio de reduo de bactrias, pois
- N se encontra em maior parte como NH3 (no fim da zona se j houver presena de OD, surge o NO2).
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Bacterifagos
Autodepurao
Zona de Recuperao:
- gua mais clara, depsito de de lodo com aspecto granular, sem desprendimento de gases ou mau cheiro;
- Grande parte da MO j estabilizada;
- (origem atmosfrica - reaerao);
- No h mais a anaerobiose;
- Converso de NH3 em NO2 e NO3;
- Reduo das bactrias e protozorios, diversificao da cadeia alimentar
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Fertilizao do meio por nitratos e fosfatos
Surgimento de algas (1 cianofceas)
Autodepurao
Zona de guas Limpas:
- guas novamente limpas, atingindo condio de equilbrio;
- Transparncia similar anterior poluio;
- [OD] prxima concentrao de saturao;
- MO estabilizada;
- , em relao s condies primrias;
- Maior concentrao de algas e cadeia alimentar normal. Biologia Ambiental 2014 16
Autodepurao
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Estratificao Trmica
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Estratificao Trmica
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Eutrofizao
A eutrofizao o crescimento excessivo das plantas aquticas, tanto planctnicas quanto aderidas, em nveis tais que sejam considerados como causadores de interferncias com os usos desejveis do corpo. (Thomann e Mueller, 1987)
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O principal fator de estmulo o nvel elevado de N e P
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Clculo da Concentrao de Fsforo
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Clculo da Concentrao de Clorofila a
O IET composto pelos ndices de Estado Trfico para transparncia IET (S), para o fsforo IET (P), e para a clorofila a IET(CL).
O clculo do ndice de Estado Trfico modificado por Lamparelli (2004) apresenta as seguintes equaes para rios:
IET (CL) = 10x(6-((-0,7-0,6x(ln CL))/ln 2))-20 IET (PT) = 10x(6-((0,42-0,36x(ln PT))/ln 2))-20
Para reservatrios:
IET (CL) = 10x(6-((0,92-0,34x(ln CL))/ln 2)) IET (PT) = 10x(6-(1,77-0,42x(ln PT)/ln 2))
Onde: PT = concentrao de fsforo total medida superfcie da gua, expressa em ug.L-1 CL = concentrao de clorofila a medida superfcie da gua, expressa em ug.L-1 ln = logaritmo natural
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ndice de Estado Trfico
Critrio Estado Trfico Fsforo Total
(mg.L-1)
Clorofila a
(g.L-1)
IET 24 Ultraoligotrfico
24 < IET 44 Oligotrfico 0,007 0,026 0,51 3,81
44 < IET 54 Mesotrfico 0,027 0,052 3,82 10,34
54 < IET 74 Eutrfico 0,053 0,211 10,35 76,06
IET > 74 Hipereutrfico > 0,211 > 76,06
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ndice de Estado Trfico
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Eutrofizao
Consequncias do crescimento exagerado de auttrofos:
- Cor;
- Sabor;
- Odor;
- Anaerobiose durante a noite;
- Toxicidade;
- Reduo da navegao
- Entupimento de filtros e turbinas
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Eutrofizao
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Cianofceas
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Eutrofizao
Por que elas se proliferam facilmente?
- Requerem baixa quantidade de luz p/ fotossntese; - Flutuam;
- Armazenam P;
- Capacidade de fotossntese anxica;
- Capacidade de heterotrofia;
- Preferncia por amnia;
- Baixa relao N:P
- Poucos ou nenhum predador;
- Toxicidade.
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Ensaios Ecotoxicolgicos
Os Ensaios ecotoxicolgicos surgiram na dcada de 50 quando pesquisadores utilizaram peixes para avaliar a toxidade de efluentes, surgindo assim as primeiras padronizaes.
No Brasil a primeira iniciativa metodolgica na rea de Ecotoxicologia se deu em 1975, em um programa internacional de padronizao de testes de toxicidade aguda com peixes.
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Ensaios Ecotoxicolgicos
Os bioensaios so classificados pela Resoluo CONAMA 357/05 como sendo ensaios realizados para determinar o efeito deletrio de agentes fsicos ou qumicos a diversos organismos aquticos.
A ecotoxicologia aqutica definida como resultado qualitativo e quantitativo dos efeitos adversos (toxicidade) de elementos qumicos e outros materiais antropognicos danosos vida aqutica.
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Ensaios Ecotoxicolgicos
Segundo RAND & PETROCELLI (1985) a ecotoxicologia revela, atravs de ensaios com matria viva, efeitos agudos e crnicos, produzidos por substncias qumicas.
O teste de toxicidade consiste em expor organismos aquticos representativos do ambiente a vrias concentraes de uma ou mais substncias durante certo tempo.
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Ensaios Ecotoxicolgicos
O teste de toxicidade aguda se baseia na ocorrncia de uma resposta severa e rpida dos organismos aquticos a um estmulo, a qual se manifesta em geral num intervalo de 0 a 48 horas. Normalmente, o efeito a letalidade.
A grandeza utilizada para essa avaliao a com a qual se verifica imobilidade ou mortalidade de concentrao efetiva mdia (CE50), ou seja, de 50% dos indivduos expostos com letalidade ou imobilidade.
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Ensaios Ecotoxicolgicos
o Os ensaios ecotoxicolgicos tambm chamados de bioensaios so realizados com organismos vivos padronizados por normas da ABNT, sendo eles:
-Microcrustaceos: Daphnias spp e Ceriodaphnias spp
-Bactrias e fotobactrias: Pseudomonas putida, Vibrio ficheri
-Algas: Scenedesmus subspicatus e Pseudokirchneriella subcapitata (anteriormente denominada Selenastrum capricornutum)
-Peixes: Danio renio, Pimephales promelas , Leuciscus idus,entre outros.
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Ensaios Ecotoxicolgicos
Organismos Teste
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Ensaios Ecotoxicolgicos
A adoo de ensaios ecotoxicolgicos permite fazer predies sobre riscos de extino, constituindo-se em uma ferramenta para compreenso da extenso dos impactos, pois os organismos vivos utilizados nos testes de toxidade funcionam como verdadeiros biosensores
contaminantes.
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Ensaios Ecotoxicolgicos
O teste de toxicidade agudo padronizado pela Norma Brasileira NBR-12173 de 2004.
Diversas espcies so consideradas organismos-teste entre elas,
a Daphnia similis (Crustceo-
Cladcero), amplamente
utilizada na avaliao da
toxicidade aguda:
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Ensaios Ecotoxicolgicos
Assim, os ensaios ecotoxicolgicos so indispensveis para uma anlise mais abrangente sobre as fontes de poluio, pois os efeitos causados nos organismos vivos evidenciam a presena de substncias txicas. O ensaio ecotoxicolgico importante para avaliar se a gua est exercendo influncia na reproduo ou mortalidade dos organismos aquticos (WEINSTEIN & BIRK (1989) apud MELETTI, 2003) foi elaborado um diagrama que indica os caminhos das perturbaes fsicas e qumicas que podem levar a alteraes no ecossistema.
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Ensaios Ecotoxicolgicos
Os ensaios fsicos e qumicos no podem medir a toxidade podem apenas prediz-las, pois no tem a capacidade de detectar uma possvel interao entre algumas substncias contidas na amostra, e essa interao que muitas vezes podem ser txicas aos organismos vivos, por isso a dificuldade de se detectar . As anlises qumicas identificam e quantificam as substncias que compem o efluente industrial, enquanto que os testes de toxicidade avaliam o efeito do efluente sobre sistemas biolgicos, que reagem a uma situao global, isto , ao efluente como um todo.
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Corpos Teste
O organismo Daphnia similis pertence ao Filo Arthropoda Subfilo Crustcea Classe Branchiopoda Ordem Cladocera. , este microcrustceo planctnico atua como consumidor primrio na cadeia alimentar aqutica
Comum em regies tropicais, e considerado uma espcie alctone (encontrado em diversos ecossistemas), porm no comum em guas brasileiras
As espcies de Daphnia tm de 0,5 a 5,0 mm de comprimento e uma carapaa bivalve. Os cladceros so organismos filtradores; suas pernas torxicas, compostas por cerdas, agem como peneiras, que retm algas, bactrias e pequenas partculas de matrias orgnicas.
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O alimento transferido para boca, onde modo pelas mandbulas e direcionado para o trato digestivo
Como todos os artrpodes, o crescimento ocorre imediatamente aps a muda (ecdise). Os dafindeos se tornam reprodutivamente maduros na 3 ou 4 reproduo, e produzem de 4 a 65 jovens imediatamente antes de cada ecdise
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Corpos Teste
A reproduo partenogentica, dando origem a populaes geneticamente idnticas e constitudas inteiramente por fmeas
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Corpos Teste
Cultivo de Daphnia similis
Depende essencialmente da gua de cultivo e do alimento gua de cultivo deve conter as seguintes caractersticas: Dureza total 40 a 48 CaCO2 pH 7,0 a 7,6 Concentrao de oxignio acima de 80% de saturao. Essa gua tem que propiciar aos organismos sua sobrevivncia e reproduo, podendo ser ela reconstituda ou natural. A escolha da gua de cultivo vai variar com as condies de cada laboratrio e com a adaptao, sobrevivncia e reproduo dos animais, e importante que a gua contenha sais essenciais e vitaminas.
Cultivo
A cultura iniciada apenas com fmeas as chamadas matrizes As condies ideais para cultivo desses organismos de um fotoperodo de 16 horas de luz e uma temperatura de 18c a 22c. Cada matriz se reproduz a cada 2 dias, originando em mdia 12 neonatos cada uma, a idade ideal de reproduo para Daphnia similis de 7 a 28 dias. Para garantir a disponibilidade contnua de organismo-teste para o ensaio devem ser mantidos lotes de diferentes faixas etrias. Recomenda-se iniciar novos lotes de cultivo uma vez por semana
Cultivo
Os organismos so mantidos em bquers de 2 litros com aproximadamente 130 matrizes em cada bquer e 600 ml de gua de cultivo. Esses bquers so limpos e a gua trocada 3 vezes por semana, cuja temperatura da gua no pode diferir de 3C da gua que estavam antes.. Os organismos so alimentados todos os dias exceto nos finais de semana, onde a comida colocada em dobro. O sucesso no cultivo das Daphnias spp tambm depende na forma como os organismos so manipulados, j que o manuseio se da principalmente durante a troca de gua e recipiente desses animais,
Cultivo
Alimentao das Daphnias similis
A alimentao feita diariamente com suspenso de alga clorofcea Pseudokirchneriella subcapitata , em fase exponencial de crescimento na concentrao de 5,0 x 106 clulas/ml por organismo por dia aproximadamente. As algas cultivadas em meio de cultivo Chu. Depois de inoculada no meio, a alga permanecia sob iluminao e aerao constante at atingir a fase exponencial, em seguida armazenada em geladeira para que houvesse decantao e ento separao do sobrenadante, que era descartado, das clulas algceas que foram ressuspensas em gua deionizada, j que o meio Chu txico para o organismo Daphnia similis.
A contagem da concentrao das clulas algceas realizada em cmera de Neubauer sob microscpio ptico
Alimentao
Cultivo de Daphnia similis Alimentao
Os organismos utilizados no teste so ndividuos jovens com idade entre 6 h e 24 h.
O ensaio de toxicidade agudo consiste na exposio de organismos jovens a vrias diluies da amostra por um perodo de 48h, realizado em uma cmara incubadora.
O teste tem que ser realizado em duplicata ou triplicata, e recomenda se um nmero de 10 animais por diluio.
Preparo dos Testes
Tipo de ensaio Esttico: 48h
Idade do organismo Teste 6h a 24h
gua de diluio gua reconstituda
Volume da soluo teste por organismo 5 mL
Nmero de diluies 6, mais o controle
Nmero de organismo por diluio 20
Alimentao Nenhuma
Temperatura 20C a 24C
Fotoperodo 16h luz/ 8h escuro
Efeito observado Imobilidade e/ou letalidade
Condies para os Ensaios Ecotoxicolgicos Agudos
Volumes das amostras.
Soluo
teste %
Volume da
amostra
(mL)
Volume da
gua de
diluio
(mL)
Volume final
(mL)
100 50 - 50
100 - 50 50
50 25 25 50
25 12,5 37,5 50
12,5 6,2 43,7 50
6,2 3,1 46.8 50
3,1 1,5 48.4 50
Ensaios Ecotoxicolgicos Agudos
Preparo dos testes com Daphnia similis
Ensaios Ecotoxicolgicos Agudos
Leitura dos testes de toxicidade aguda
Aps 48 h de exposio, os animais so retirados da cmara incubadora e feita a contagem dos animais que apresentam imobilidade ou letalidade. Os resultados podem ser expressados em:
1) Fator de toxidade para Daphnias que determinado
atravs da observao direta da mobilidade e letalidade na srie de diluies-teste, no sendo necessrio clculo estatstico
2) Concentrao Efetiva Mediana (CE 50 ): a concentrao real da amostra que causa efeito agudo a 50% dos organismos no tempo de exposio, nas condies do ensaio, e determinada atravs de mtodos estatsticos.
Leitura dos Ensaios Ecotoxicolgicos Agudos
Anlises Estatsticas
O clculo da CE50:48 realizado atravs do programa estatstico Trimmed Spearman-Karber (USEPA, 2002a), que possui um nvel de
Aps calcular a CE50:48 os resultados obtidos podem ser convertidos a Unidade de Toxicidade aguda (UTa), atravs da seguinte equao:
Anlises Estatsticas
Quais as zonas da autodepurao? Explique cada uma delas.
O que a zona euftica e como a eutrofizao pode interferir nisso?
Qual a importncia do ensaios ecotoxicolgicos?
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PERGUNTAS