Análise físico-química da água da Laguna da Jansen, São Luis, MA

Análise físico-química da água da Laguna da Jansen, São Luis, MA
Jonas de Jesus Gomes da Costa Neto (a)*, Laurinda Fernanda Saldanha Siqueira (b),
Ricardo Barbieri (c), Paulo Roberto Saraiva Cavalcante (c), Mariano Oscar Anibal
Ibañez Rojas (d).
(a) Mestrando em Química Analítica, Centro de Ciências Exatas e Tecnologia – CCET,
Laboratório de Pesquisa em Automação Analítica – LPAA, Universidade Federal do
Maranhão, Av. dos Portugueses s/n – São Luis-MA – CEP 65085 – 580. (b) Mestranda
em Sustentabilidade de Ecossistemas, Departamento de Oceanografia e Limnologia,
Universidade Federal do Maranhão, Av. dos Portugueses s/n – São Luis-MA – CEP
65085 – 580. (c) Professores Doutores do Departamento de Oceanografia e Limnologia,
Universidade Federal do Maranhão, Av. dos Portugueses s/n – São Luis-MA – CEP
65085 – 580. (d) Professor Doutor do Departamento de Química, Instituto Federal de
Educação, Ciência e Tecnologia do Maranhão, Av. Getúlio Vargas no 04 Monte Castelo
– São Luis-MA - CEP 65025-001.
*E-mail: [email protected]
Palavras-chave: água salobra, descritores físico-químicos, lagoa costeira
Análise de água salobra
ABSTRACT
The Jansen lagoon is an ecosystem which was formed from the construction of
an avenue. Presents characteristics of mangrove and has a communication with the sea through
a stream, that control of exit and entry of water.
Is an ecosystem that is in the process of eutrophication, because the most of the
nutrients that make their present values above the permitted by CONAMA to brackish waters.
Furthermore that, presents high concentrations of phytotoxic metals (aluminum).
RESUMO
A laguna da Jansen é um corpo d’ água que foi represado para a construção
de uma avenida que modificou a dinâmica de seu ecossistema. Possui características de
manguezal devido sua comunicação com o mar por intermédio de um igarapé
responsável pelo fluxo e refluxo de água nesta.
Neste estudo foi realizada a caracterização físico-química e nutricional da
água desta nas estações seca e chuvosa. Os métodos utilizados foram: a espectrometria
do UV-Vis, titulometria e turbidimetria. Nas medidas In situ, usou-se de sensores
multiparâmetro. Os valores de nitrato, nitrito, fosfato, sulfato e oxigênio dissolvido na
água caracterizaram o ambiente da Laguna da Jansen como eutrófico e redutor,
notoriamente impactado pela ação antropica via despejo de esgotos.
1 INTRODUÇÃO
A laguna da Jansen, é um corpo d’água costeiro com características de
mangue, originada pelo represamento do igarapé Ana Jansen, para a construção da
avenida Ana Jansen, fato que alterou significativamente a hidrodinâmica desse
ecossistema, visto que esta antes da intervenção antrópica era uma região de manguezal.
Com essa intervenção a laguna passou a ter uma extensão de 140 hectares, uma
profundidade média de 1,0 metro. (Rabelo Mochel, 1991).
Esta laguna se localiza a noroeste da ilha de São Luis, tendo coordenada
igual a 2°29’08’’ de latitude sul e 44°18’02’’ de longitude oeste, sendo limitada ao norte
com a praia Ponta d’ Areia. (Viegas, 1996). Com isso, esta sujeita a forte irradiação
solar devido sua localização na zona de baixa latitude (BRANCO, 1997), apresentando
uma média de temperaturas oscilando entre 30°C e 24°C, pequenas amplitudes térmicas
anuais, precipitação pluviométrica anual elevada (2.786mm) e umidade relativa do ar
anual de 80% (Branco, 1997).
Possui características marinhas devido uma comunicação com o mar através
de um canal de drenagem, controlado por uma comporta, durante a preamar,
notadamente por ocasião das marés de grande amplitude. Com a entrada de água
salgada a laguna possui um teor salino que permite enquadrá-la desde ligohalinos até
eurihalinos, sendo que, se esta tiver um contato com o mar mais intenso, a renovação de
água poderá ocorrer periodicamente por ocasião da preamar nas marés sizígia. (Esteves,
1988)
Seu volume de cotas compreende entre 1,5 e 2,0 metros, com ordem de
1.279.380.000m3 durante o período de estiagem, sendo que o nível normal corresponde
à soleira do vertedouro, isto é, cota de 1,2m, alcançando um volume de apenas
930.000m3. (Branco, 1997)
Apresenta altos teores de nutrientes advindos de processos autóctones e
alóctones, sendo que este último contribui decisivamente com o processo de
eutrofização da laguna, pois muitos esgotos in natura ainda são despejados nesse
ecossistema.
Neste trabalho determinou-se alguns parâmetros físico-químicos da água
(temperatura, pH, salinidade, OD, sulfatos, sulfitos, carbonatos, amônio, fosfatos, nitrito
e nitrato), para se conhecer o nível de eutrofização e fornecer dados químico-ecológicos
para um manejo sustentável desse ecossistema como propõe a Lei Nacional de Recursos
Hídricos n° 9.433 de 08/01/1997.
2 METODOLOGIA
2.1 Coleta das amostras.
As análises da água da Laguna da Jansen foram divididas em duas
campanhas que correspondem ao verão seco e verão chuvoso.
A primeira e segunda campanhas foram realizadas, nas seguintes
coordenadas: 2°30’10,1’’ S e 44°18’10,5’’ N, próximo a várias palafitas, onde o despejo
de material orgânico e lixo são maiores.
Coletaram-se amostras de água com a garrafa Van Dorn e posteriormente
armazenaram-se adequadamente para análise em laboratório. Em campo, avaliaram-se
os parâmetros físico-químicos: pH, salinidade, condutividade e temperatura, através do
termo-salinômetro-condutivímetro (multi-parâmetro).
2.2 Análise em laboratório.
 Oxigênio dissolvido – método de Winkler; (GOMES, 2001)
 Amônia – método de Koroleff; (GOMES, 2001)
 Nitrito e nitrato – método de Mackereth; (GOMES, 2001)
 Fosfato – método de Nanzel e Corvin; (GOMES, 2001)
 Silicato – método Golterman; (GOMES, 2001)
 Ferro - método espectrômetro UV-Vis, utilizando a fenantrolina como
cromóforo; (UFMA, 1985)
 Alumínio - método espectrômetro UV-Vis, utilizando o alaranjado de
xilenol como cromóforo; (CAMPOS, 1999)
 Sulfato - método Turbidimétrico; (PARANHOS, 1996)
 Sulfeto – método de Winkler;
 Cálcio e Magnésio – método da titulação complexométrica;
 Sódio e Potássio – Fotômetro de chamas;
3 RESULTADOS
A água da Laguna da Jansen apresentou, nas duas nas campanhas realizadas
no período seco e chuvoso, temperaturas elevadas, próprias da época e região e pH
alcalino devido ao efeito tampão causado pela entrada de água do mar, variando a
salinidade e condutividade em função dos índices pluviométricos apresentados no
período seco e chuvoso, onde neste último, os valores da salinidade e condutividade
diminuíram consideravelmente em função da forte influência das chuvas. (Tabela 1)
Tabela 1 Características físicas e químicas das águas da Laguna da Jansen, na estação
seca e estação chuvosa e valores estabelecidos pelo CONAMA para águas salobras.
29
Valores
obtidos em
(Maio/2007)
27
Valores estabelecidos
pelo CONAMA, res. Nº
357 de 17 de março
de
* 2005
23
40800
9.5
16000
0.50 - 30
*
8.4
8.4
*
8.3
8.9
6.5 – 8,5
Descritores
físico-químicos
Valores obtidos em
(Dez/2006)
Temperatura (ºC)
-3
Salinidade (10 )
Condutividade
Elétrica (μS.cm-1)
Sólidos Totais
Dissolvidos (mg/L)
pH
* Valores não estabelecidos pelo CONAMA
Quanto aos nutrientes, os valores encontrados nas duas campanhas,
ultrapassaram os valores estabelecidos pela resolução nº 357 de 17 de março de 2005 do
Conselho Nacional de Meio Ambiente - CONAMA para águas salobras, sendo notório
as elevadas concentrações de fosfatos, sulfatos e sulfetos, que caracterizam ambientes
eutróficos. O oxigênio dissolvido apresentou valores menores na estação seca devido a
altas temperaturas (menor solubilidade), baixa renovação das águas (baixa freqüência de
abertura das comportas), baixa profundidade e entrada de esgotos. (Tabela 2)
Já na estação chuvosa o oxigênio dissolvido aumentou devido uma maior
freqüência de abertura da comporta permitindo (renovação da água), não estando
relacionado ao incremento de esgotos, que permaneceu constante. (Tabela 2)
Porém esse aumento não pode ser considerado significativo, pois a
concentração de oxigênio dissolvido permaneceu abaixo da concentração estabelecida
pela resolução nº 357 de 17 de março de 2005. (Tabela 2)
Tabela 2. Dados comparativos entre os valores do O.D e nutrientes obtidos nas estações
seca e chuvosa, com os valores estabelecidos pelo CONAMA para águas salobras.
Parâmetros físicoquímicos (mg/L)
Estação
seca
Estação
chuvosa
Oxigênio dissolvido (O.D)
Nitrato (NO3-)
Nitrito (NO2-)
Amônio (NH4+)
Silicato [Si(OH)4]
Fosfato inorgânico (PO4-3)
Fosfato orgânico (PO4-3)
Fosfato total (PO4-3)
Sulfeto (S-)
Sulfato (SO42-)
Sódio (Na+)
Potássio (K+)
Cálcio (Ca2+)
Magnésio (Mg2+)
Alumínio total dissolvido
Ferro total dissolvido
0.14±0.01
0.023±0.01
0.089±0.009
0.005±0.01
3.41±0.011
1.67±0.01
2.96±0.01
4.54±0.01
1.16±0.009
44.6±0.008
7100±0.01
5700±0.01
2590±0.01
1835±0,01
0.147±0.018
0.064±0.012
0,33±0.01
0,10±0.01
0,039±0.012
0,18±0.01
9,20±0.008
0,68±0.012
2,46±0.012
3,14±0.011
0,43±0.01
30,9±0.01
3770±0.01
180±0.01
640±0.01
1272±0.01
0.148±0.017
0.063±0.011
Valor estabelecido pelo
CONAMA, res. n° 357 de
17 de março de 2005
≥5
0.70
0.2
0.70
*
*
*
0.186
*
*
*
*
*
*
0.1
0.3
* Valores não estabelecidos pelo CONAMA
Em relação aos nutrientes nitrogenados, amônio (NH4+), nitrito (NO2-) e
nitrato (NO3-) apenas o nitrito apresentou concentrações maiores na estação seca (Figura
1) devido às características redutoras da água, ou seja, baixíssimas concentrações de
oxigênio dissolvido que não permitem que o nitrito, resultado da oxidação do amônio
liberado pela respiração dos organismos fotossintéticos, se oxide em nitrato, deixando
este em baixas concentrações e dificultando o desenvolvimento de algas e fitoplanctons,
uma vez que o nitrato é forma nitrogenada preferida dos organismos autótrofos. (Melo,
1993) Na estação chuvosa o nitrito diminuiu, devido a uma maior oxigenação da água
em função da entrada de água do mar e aumento de entrada de materiais alóctones
decorrente de processos de carreamento causados pela incidência de chuvas. Em
conseqüência desses fatores, a concentração de nitrato e amônio aumentou, (Figura 1)
devido à oxidação do nitrito e aumento da respiração dos organismos aquáticos, uma
vez que sua biomassa aumentou devido a uma maior comunicação entre a laguna e o
mar através da entrada freqüente de água pela comporta. As concentrações desses
nutrientes apresentaram-se dentro dos valores permitidos pela resolução nº 357 do
CONAMA para águas salobras (Tabela 2).
Figura 1. Variação das concentrações de O.D e nutrientes na estação seca e na estação
chuvosa.
Quanto as frações do fosfato (PO43-), o fato da laguna apresentar pH’s entre
8.3 e 8.9, como foi visto na estação seca e chuvosa respectivamente, influenciou na
formação das seguintes formas inorgânicas: H2PO4- e HPO42- sendo maior a fração
orgânica devido ao excesso de matéria orgânica despejada via esgotos nessa Laguna.
(UFMA, 1991) Na estação seca o fosfato total apresentou valores elevadíssimos,
ultrapassando o valor permitido pelo CONAMA resolução nº 357 de 17 de março de
2007 para águas salobras (Tabela 2), indicando um ambiente eutrófico, uma vez que o
fosfato é um agente limitante de produtividade. Essas concentrações elevadíssimas estão
vinculadas ao lançamento excessivo de esgotos na laguna, que trazem em si diversos
compostos fosfatados. Além disso, o fosfato do excesso de matéria orgânica,
provenientes dos esgotos, que devem se precipitar no sedimento, voltam à coluna
d’água devido aos grandes processos de decomposição consumindo grande parte do
oxigênio dissolvido na água. Este processo deixa o ambiente anóxico, não permitindo o
desenvolvimento da película superficial do sedimento, decorrente da oxidação pelo O2,
que funciona como barreira para liberação do fosfato na interface sedimento/água. Na
estação chuvosa, a concentração do fosfato total diminuiu, porém não vinculados à
diminuição da carga de esgotos, mas ao aumento do volume da coluna d’água devido a
uma maior incidência de chuva e entrada de água do mar através da comporta.(Figura
1).
Outro fator vinculado aos processos eutróficos, são os teores de sulfeto (S-)
e sulfato (SO42-) que incrementados pelo despejo de esgotos. O sulfato apresentou
concentrações elevadas concentrações, principalmente na estação seca devido às baixas
concentrações de oxigênio dissolvido. (Figura 2) Isto ocorreu devido à falta de
renovação das águas e elevados consumos de O2 pelos microorganismos
decompositores, ocasionando a sulfatorredução. Em decorrência desse processo e da
liberação de gás sulfídrico, que é resultado do processo de decomposição, as
concentrações de sulfeto aumentaram vertiginosamente indicando características
anaeróbicas na água da laguna (Figura 1). Já na estação chuvosa a concentração de
sulfato e conseqüentemente de sulfeto diminuíram, devido à entrada mais freqüente de
água do mar pela comporta, mas não havendo diminuição significativa, pois a
concentração de sulfeto na estação chuvosa como na estação seca apresentaram valores
que ultrapassam os valores muito altos. (Gomes, 2001).
Já silicato [Si(OH)4] apresentou concentrações maiores na estação chuvosa
o que indica grandes populações de diatomáceas e solos ricos em silicato
(aluminossilicatos). Na estação seca obtiveram-se valores menores (Figura 1), mas
ambas dentro do esperado para águas com pH alcalino, ou seja, 134.7 mg/L (Esteves,
1998), pois o silicato não funciona como limitante num ambiente aquático.
Figura 2. Variação das concentrações dos nutrientes na estação seca e na estação
chuvosa.
Em relação ao sódio (Na+), potássio (K+), magnésio (Mg2+) e Calcio (Ca2+),
notou-se uma maior concentração desses na estação seca devido as elevadas
temperaturas que aumentaram o processo de ebulição da água da laguna, deixando-a
mais rasa e concentrada com relação a esses íons. Já na estação chuvosa mesmo com
uma entrada mais freqüente de água do mar, a incidência de chuvas foram essenciais
para que as concentrações desses nutrientes diminuíssem, em função de um maior
volume de água ocasionando diluições. (Figura 2)
Quanto aos metais alumínio total (Al3+) e ferro total (Fe2+), o ferro se
encontrou dentro do permitido pela Res. nº 357 do CONAMA, porém o alumínio
possuindo as mesmas concentrações nas duas estações apresentou valores superiores ao
permitido pela resolução supracitada (Tabela 2), sendo preocupante sua elevada
concentração, pois o alumínio é fitotóxico e facilmente bioacumulado, podendo
prejudicar toda cadeia trófica do ecossistema aquático da laguna. Esse excesso de
concentração pode estar vinculado aos compostos fosfatados do esgoto, que ao serem
precipitados no sedimento liberam o Alumínio devido às condições anóxicas e de baixo
pH (hipolimnio) por causa do excesso de gás sulfídrico.
4 CONCLUSÃO
Conforme mostram os resultados, a Laguna da Jansen apresenta valores de
alguns nutrientes que a classificam como eutrófica, isto porque nutrientes como o
fosfato,, que são limitantes em ecossistemas aquáticos, encontra-se em concentrações
elevadíssimas, que excedem as concentração permitidas pelo CONAMA, resolução n°
357 de 17 de março de 2005, que é de 0.186 mg/L. Além desse indicador, percebeu-se
que a quantidade elevada de nitrito e sulfeto classifica a laguna como ambiente redutor
,ou seja, anaeróbico, cuja concentração de oxigênio dissolvido é baixíssima, não
havendo oxidação do nitrito, resultado assim, em altas concentrações deste. Portanto a
Laguna da Jansen é um ambiente contaminado, onde a maioria do material encontrado
nela é alóctone, isto é, proveniente do esgoto urbano, que influi decisivamente na
concentração de muitos nutrientes, que por conseqüência atinge a biodiversidade da
laguna e sua oxigenação.
Além desses fatores, outro fato importante é a concentração elevada de
alumínio dissolvido, que excedeu também, a concentração estabelecida pelo CONAMA,
podendo nestas prejudicar toda a cadeia alimentar da laguna, além de causar danos aos
organismos autótrofos, uma vez que o alumínio é fitotóxico.
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