Autodepuração e Eutrofização AULA 11 2014

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

Biologia Ambiental 2014 2


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)


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)


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)


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)


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.


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.


Autodepurao


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


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;

-


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).


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


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


Estratificao Trmica


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)


O principal fator de estmulo o nvel elevado de N e P


Clculo da Concentrao de Fsforo


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


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


ndice de Estado Trfico

Eutrofizao

Consequncias do crescimento exagerado de auttrofos:

- Cor;

- Sabor;

- Odor;

- Anaerobiose durante a noite;

- Toxicidade;

- Reduo da navegao

- Entupimento de filtros e turbinas


Eutrofizao


Cianofceas


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.


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.



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.



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.



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.



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.



Organismos Teste



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.



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:



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.



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.


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.


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


Corpos Teste

A reproduo partenogentica, dando origem a populaes geneticamente idnticas e constitudas inteiramente por fmeas


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?


PERGUNTAS

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