Perguntas Frequentes
Eutrofização é o aumento da produção biológica em ambientes aquáticos ocasionada pelo incremento na concentração de nutrientes como fósforo e nitrogênio. A eutrofização pode resultar no aumento visível de algas como cianobactérias tóxicas ou proliferação de outras algas ou ainda infestação de plantas aquáticas flutuantes ou submersas. Concentrações de PO4 acima de 0,03 mg/L são suficientes para causar a proliferação de cianobactérias. A degradação de matéria orgânica pode levar ao declínio de oxigênio na água, o qual por sua vez causa problemas secundários, como mortandade de peixes e liberação de substâncias tóxicas ou fosfatos do fundo, anteriormente ligados ao sedimento quando oxigenado. A liberação de fósforo do sedimento acelera o processo de eutrofização. Alguns lagos são naturalmente eutróficos, mas em muitos outros casos, o excesso de nutrientes é proveniente de (a) origem antropogênica, como despejo efluentes domésticos; (b) efluentes industriais; (3) lixiviação e carreamento de fertilizantes ou estrume em áreas de agricultura. Este aumento na concentração de nutrientes degrada seriamente o ecossistema aquático e compromete o uso da água para abastecimento público, industrial, pesca, aqüicultura e recreação.
Além de remover o fósforo disponível no corpo aquático, Phoslock pode causar a sedimentação das cianobactérias imediatamente após a aplicação. Dados de reservatórios e lagos onde foi aplicado Phoslock indicam uma redução imediata das cianobactérias. As algas sedimentadas podem eventualmente serem ressuspendidas pela ação do vento para a coluna de água, porém, devido à falta de nutriente disponível na massa da água acabam tendo sua reprodução interrompida. Já em reservatórios profundos, as cianobactérias sedimentadas não conseguem sobreviver, pois além de não haver luz suficiente seus vacúolos gasosos não resistem à pressão da coluna da água.
A proliferação de cianobactérias está relacionada à vantagem competitiva que elas exercem sobre outros grupos de fitoplâncton quando há excesso de fósforo disponível na água. Phoslock ao remover o fósforo inorgânico solúvel (PO4) retira o principal nutriente para o crescimento das cianobactérias. Como resultado, ocorre um aumento na proporção N:P na medida em que o fósforo é reduzido. O efeito disso é uma redução significativa das cianobactérias associada ao processo de reversão da eutrofização. Conseqüentemente, a ocorrência e acúmulo de cianotoxinas na água são reduzidos.
Informações sobre a qualidade da água em reservatórios antes e depois da aplicação de Phoslock mostram que a redução das cianobactérias ocorre devido à alteração da proporção N:P. Portanto, Phoslock ao imobilizar fosfatos (FRD) na coluna da água, água intersticial e sedimento torna a concentração de fósforo limitante para o crescimento e proliferação das cianobactérias.
O nitrogênio e o fósforo são os nutrientes fundamentais para o crescimento do fitoplâncton (incluindo cianobactérias). Controlar a concentração de nitrogênio é um processo caro, pois requer muita energia, custos químicos e equipamento especializado. Certos microorganismos, incluindo cianobactérias, são aptos a fixar o nitrogênio atmosférico.
O fósforo é um requisito essencial para a vida, pois é um componente dos ácidos nucléicos, responsável pela síntese protéica e transporte intracelular. Dentre os macro nutrientes, o fósforo está presente nas células em quantidades menores, o que faz com que seja o nutriente estequiometricamente limitante. Por isso, reduzir a concentração de fósforo é o modo masi eficaz de reverter processo de eutrofização e controlar o crescimento do fitoplâncton, particularmente de cianobactérias.
Um nutriente é considerado limitante quando sua concentração no sistema é insuficiente para sustentar o crescimento das algas. No caso do fósforo, ele é o nutriente que existe em menores quantidades nas células em relação aos outros macronutrientes como nitrogênio e carbono. Portanto, ele é o elemento estequiometricamente limitante. Além disso, o fósforo é o único que em seu ciclo biogequímico não ocorre na forma gasosa no sistema aquático, diferentemente do nitrogênio e do carbono que também provem da atmosfera. Por isto torna-se mais fácil controlar sua concentração no meio em relação aos demais.
O controle permanente de florações algais é uma tarefa difícil para gerentes de reservatórios e outros mananciais. Apesar dos vários métodos existentes para controlar florações, existem muitas restrições associadas às suas aplicações, por exemplo:
• Drenagem do sistema: apesar de remover fósforo e outros nutrientes da água, esta opção afeta toda a fauna aquática e pode ser um grande desperdício de água. Além disso, e mais importante, de nada adianta drenar o sistema se a fonte de eutrofização interna que provém sedimento não for controlada.
• Dragagem do sedimento: esta é uma remediação muitas vezes necessária, pois permite remover o excesso de matéria orgânica particulada e nutrientes acumulados no fundo que se tornariam disponíveis para a massa da água a médio e longo prazo. Além disso, possibilita aumentar o volume de corpos hídricos que se encontram muito assoreados. No entanto, existe uma série de questões relevantes que envolvem a aplicação desta técnica. A primeira e muito crítica é que a remoção do sedimento causa alterações severas na qualidade uma vez que ressuspende matéria orgânica particulada e dissolvida, causando turbidez, florações de algas e eventuais mortandades de peixes. A segunda é que a dragagem afeta diretamente a comunidade bentônica ao remover o sedimento. E por fim, vale ressaltar que a dragagem remove apenas uma parcela do estoque fósforo acumulado no sedimento. Nutrientes solúveis permanecem no sistema. Sendo assim, este método é eficiente para remover o excesso de lodo e particulados que futuramente poderiam se solubilizar. Mas não garante que condições de eutrofização sejam revertidas. Em função destas questões, é necessário que seja realizado um tratamento imediato posterior ou durante a dragagem para imobilizar todo o fosforo solúvel disponibilizado durante o processo, evitando assim florações e mortandades de peixes. A combinação de dragagem e aplicação de Phoslock já foi testada por pesquisadores na atualidade e vem sendo empregada com sucesso para a recuperação de muitos ambientes aquáticos.
• Mistura artificial (desestratificação artificial): realizado através da agitação da coluna da água com aeradores de fundo. O efeito das bolhas produz turbulência, quebrando a estratificação termal com o objetivo também de oxigenar o fundo para reduzir a liberação de nutrientes do sedimento. Porém esta opção, além de cara, não é efetiva para controlar florações.
• Minimizar a entrada de nutrientes. Estas medidas são efetivas para controlar fontes pontuais de nutrientes. Embora tais medidas sejam fundamentais para evitar que o corpo da água receba grandes cargas pontuais de fósforo, há também fontes difusas, as quais podem também estar influenciando diretamente a trofia do sistema e são mais difíceis de controlar. A questão é que mesmo removendo fontes pontuais e difusas, a recuperação natural do sistema é um processo lento e geralmente incompleto. Dependendo do grau de eutrofizaçao podem se passar mais de 50 anos e não haver melhora significativa na qualidade da água do sistema.
• Remoção física das algas ou restrição da luz incidente sobre a superfície da água. Esses métodos promovem soluções temporárias e de pouca eficiência. Além disso, são impraticáveis, particularmente em corpos da água com grandes dimensões (lagos e reservatórios).
• Aplicação de algicida ou cloração: são medidas com resultados imediatos, porém insustentáveis. Pois após eliminar as florações, o fósforo intracelular é liberado para a massa da água e passa a estar disponível para uma próxima floração de algas. Além disso, tanto aplicações de algicida quanto de cloro, por provocar a lise das células, fazem com que as toxinas intracelulares sejam liberadas de uma só vez para o ambiente. Isto aumenta a concentração de toxinas no sistema muito rapidamente provocando danos imediatos aos organismos aquáticos e prejudicando o abastecimento. Há também o risco ambiental agregado ao uso de algicidas na natureza. No Brasil, há severas restrições a aplicação destes métodos justamente devido ao seu alto potencial de impactos.
• Tratamento com químicos (Al & Fe), embora pareça um método comum e barato, não evita que o fósforo seja reciclado por bactérias, fazendo com que o re-tratamento se torne necessário. Para alcançar níveis bastante baixos de fósforo, característicos de uma água de boa qualidade, são necessárias grandes doses de químicos. Isto, além de acidificar água e afetar toda a fauna aquática, resulta na formação de lodo, o qual é prejudicial aos organismos bentônicos. O lodo é instável sob pequenas variações de pH e potencial Redox, resultando em compostos secundários tóxicos inclusive a seres humanos. A remoção deste lodo, como explicado acima, é muito cara e altamente impactante.
Pequenas fontes naturais de fósforo e nitrogênio são oriundas da água da chuva. Porém, a maioria destes nutrientes é importada de sistemas terrestres ou reciclada dentro do próprio sistema aquático. Fontes externas antropogênicas aumentam a concentração destes nutrientes acelerando o processo de eutrofização. Exemplos de fontes antropogênicas são: fertilizantes da agricultura e lixiviação de terrenos, ou fontes urbanas, como resíduos ricos em nutrientes, efluentes de industriais e do tratamento de esgotos, etc.
O sedimento tem um papel importante na ciclagem de nutrientes em sistemas de água doce como lagos, rios, reservatórios e tanques de aqüicultura. A difusão molecular e o processo de transferência entre a interface água-sedimento determina a carga interna de P disponível na coluna da água. Conseqüentemente, estes processos contribuem para o estoque de fósforo e produção de cianobactérias.
O sedimento tem um papel crítico podendo atuar tanto como sumidouro ou fonte de P e N. A concentração de fósforo reativo dissolvido (FRD) no sedimento de um reservatório é geralmente 3 a 8 vezes mais alta do que na massa da água. A reciclagem de nutrientes ou o influxo de nutrientes inorgânicos do sedimento pode suprir de 55 – 100% de nitrogênio e 30 – 70% de fósforo necessários ao crescimento das algas.
Em grandes lagos rasos, a dinâmica do fósforo é geralmente influenciada pelo processo físico de ressuspensão do sedimento promovido pela hidrodinâmica, que por sua vez é determinada pela velocidade, freqüência e duração de ventos (efeitos de “fecth” e “seiche”).
No início do século vinte, foi descoberto por Alfred Redfield (1934) que a composição química intracelular do fitoplâncton é semelhante à composição química do oceano, na razão de 16 moléculas de nitrogênio (N) para 1 molécula de fósforo (P). Cientistas aceitam isso como uma constante, denominada razão de Redfield (16N:1P). No entanto, a proporção de Redfield para o fitoplâncton não é um valor universal, mas representa uma média para o crescimento de diversas espécies, considerando a variedade de condições ambientais e suas estratégias de crescimento.
A proporção N:P não é constante em corpos da água, e isso é principalmente devido à entrada de nutrientes de fontes antropogênicas tais como: fertilizantes, esgotos domésticos, efluentes industriais, lixiviação do solo pela chuva, etc.
Durante o crescimento exponencial do fitoplâncton, o processo de floração promove a alocação de nutrientes para os mecanismos de reprodução, aumentando o número de RNAs ribossomais. Isto faz com que a proporção N:P seja reduzida para ~8, bem abaixo da razão de Redfield (16). No entanto, quando os nutrientes estão escassos, o fitoplâncton com crescimento lento, que pode sintetizar outros nutrientes é favorecido. No ambiente, proporções N:P variando entre 8,2 a 45 são consideradas ótimas, dependendo das condições ambientais.
As espécies fixadoras de nitrogênio (ex. cianobactérias) freqüentemente têm uma estequiometria N:P mais alta do que espécies não-fixadoras. Por exemplo, florações de Trichodesmium, que são fixadoras de nitrogênio, têm razões N:P variando de 42 a 125. As diferenças nas razões N:P entre filos e famílias são também significativamente diferentes. Por exemplo, algas verdes requerem N:P~30, enquanto diatomáceas requerem 10, dinofíceas ~12 e algas vermelhas~10.