Entende-se por eutrofização, neste caso, o processo pelo qual os corpos hídricos são enriquecidos por nutrientes com a subsequente deterioração de suas águas devido ao crescimento excessivo de organismos fototróficos (VOLLENWEIDER, 1968; THOMANN & MUELLER, 1987; ESTEVES, 1998; IETC, 2002; MEDIONDO, 2016; ZHANG, 2013). Visto, contudo, que outros fatores podem vir a determinar o processo de eutrofização, tais como turbidez da água (PENNOCK & SHARP, 1986) e predação de peixes e consumo de plantas (CARPENTER et al., 1985), é possível definir a eutrofização relacionando-a com o aumento da biomassa de fitoplâncton, sem fazer referência aos nutrientes (MEEUWIG, 1998). Em latitudes tropicais, os processos eutróficos são mais fáceis de ocorrer, além de produzirem efeitos mais severos nas águas continentais, e com maior tempo de duração ao longo do ano (LEWIS, 2000). No caso dos reservatórios, as causas principais de eutrofização são atividades agrícolas e, sobretudo, a afluência de esgotos sem o devido tratamento (STRASKRABA et al., 1993). No nordeste do Brasil, corroboram outras fontes de nutrientes aos corpos hídricos (Figura 05):
Fonte: ANA (2012).
A eutrofização tem se caracterizado como um problema global em vista do contínuo crescimento da população mundial (estimado em cem milhões de pessoas por ano) e o subsequente aumento da poluição hídrica decorrente de diferentes fontes antrópicas. Estima-se que a produção per capita de nutrientes, particularmente daqueles considerados os mais importantes na eutrofização de reservatórios, caso do fósforo e do nitrogênio (VOLLENWEIDER, 1968), seja de 4 gramas de fósforo e 15 gramas de nitrogênio por ano, o que permite ter uma visão mais ampla da gravidade de tal processo nos corpos hídricos atuais (MEDIONDO, 2016). Jeppesen et al. (2005) observam que nos últimos séculos a crescente urbanização e as intensas práticas de agricultura intensiva destacam-se entre as principais causas de eutrofização em lagos. Numa pesquisa feita com 217 lagos pelo Comitê Internacional de Ambientes Lacustres e o Programa Ambiental das Nações Unidas, verificou-se que em todos os lagos, nos últimos 50 anos, o nível de eutrofização elevou-se. Os efeitos da eutrofização já são bastante conhecidos: proliferação de macrófitas, aumento de sedimentos com a perda de habitat de peixes, desoxigenação da água com mortandade de peixes, produção de sustâncias tóxicas por espécies cianofíceas, perda de biodiversidade, além de impactos econômicos com o aumento do custo de tratamento da água, podendo ela, inclusive, tornar-se inaproveitável
ao abastecimento público e ainda como ambiente de lazer (ESTEVES, 1998; IETC, 2002; MEDIONDO, 2016).
Uma das estratégias mais utilizadas nas últimas décadas, particularmente nos países europeus e norte-americanos, para combater a eutrofização tem sido a redução das cargas externas de nutrientes aos corpos hídricos. Esta prática é eficaz em muitos lagos, evidenciada particularmente com a diminuição da proliferação de algas em tais corpos hídricos. Tal estratégia, contudo, nem sempre é eficaz na reversão da eutrofização. Ainda sobre a pesquisa nos 217 lagos, nesse sentido, verificou-se que no ano 2000 a carga afluente de nutrientes em 66 lagos foi reduzida, mantendo, contudo, altas concentrações de nutrientes em suas águas. Algumas das medidas, em paralelo à redução das cargas externas de nutrientes, a serem tomadas para recuperação dos lagos e reservatórios são:
aeração das camadas mais profundas do corpo hídrico ou da coluna d’água como um todo;
remoção de massas d’água; retirada de sedimentos por sucção; dentre outras (ESTEVES, 1998; IETC, 2002; JEPPESEN et al., 2005; MEDIONDO, 2016).
Durante o processo eutrófico, o corpo hídrico, neste caso o reservatório, passa da condição inicial de oligotrófico para mesotrófico e então eutrófico, ou até mesmo hipereutrófico (ESTEVES, 1998). Este processo, que quando natural pode vir a levar milhares de anos para ocorrer, pode vir a ser consideravelmente acelerado por atividades antrópicas e leva o nome de eutrofização artificial ou cultural (CHAPRA, 1997), cuja reversibilidade é dificultada pela carga interna e seus constantes efeitos nos ciclos biogeoquímicos dos corpos hídricos (TUNDISI & MATSUMURA TUNDISI, 2008). Os diversos graus de trofia fazem referência ao quão enriquecido por nutrientes o reservatório se encontra em dado momento. Em termos gerais, pode-se dizer que (CHAPRA, 1997):
- Oligotrófico: pouco enriquecido por nutrientes;
- Mesotrófico: enriquecido moderadamente por nutrientes; - Eutrófico: bem enriquecido por nutrientes;
- Hipereutrófico: excessivamente enriquecido por nutrientes.
Sendo os três primeiros graus de trofia os mais tradicionais (CARLSON, 1977). As classificações do estado trófico, contudo, variam entre autores e são especificadas em
função dos parâmetros de qualidade de água, alguns dos quais citados na seção 2.1, sobretudo fósforo total, nitrogênio total, clorofila e oxigênio dissolvido. Carlson (1977), ao incorporar os diferentes aspectos de tais estados tróficos evidenciados pela grande variedade de parâmetros de qualidade de água, parâmetros estes que são correlacionados entre si, propôs um índice de estado trófico (TSI), variando de 0 a 100, onde a cada divisão principal (10, 20, 30, 40, etc) há uma duplicação na biomassa do corpo hídrico. De tal forma que o TSI, em relação a profundidade do disco de Secchi (transparência), a concentração de clorofila a ou de fósforo total, é calculado conforme as Equações 2.2 a 2.4, respectivamente: ln ( ) 10(6 ) ln 2 Transp TSI Transp (2.2) 2, 04 0, 68ln ( ) 10(6 ) ln 2 Cla TSI Cla (2.3) 48 ln ( ) 10(6 ) ln 2 PT TSI PT (2.4)
Sendo o valor da transparência em relação à superfície da água em metros e as concentrações de clorofila a e fósforo total em µg.L-1. A utilização do índice de Carlson (1977) permite, de modo particular, comparações entre reservatórios sobre a mesma base uniforme. No entanto, algumas de suas limitações consiste em ter sido desenvolvido por meio de dados de corpos hídricos em clima temperado e para lagos e reservatórios que tenham o fósforo como nutriente limitante. No Brasil, a avaliação do estado trófico é frequentemente realizada a partir da modificação do TSI de Carlson (1977) por Toledo Júnior et al. (1983) para reservatórios em clima tropical (ANA, 2012). Neste caso, as equações supracitadas são modificadas para a seguinte forma final (com o acréscimo do IET médio e o referente ao ortofosfato solúvel (PO4)):
0, 64 ln ( ) 10(6 ) ln 2 Transp IET Transp (2.5) 2, 04 0, 695ln ( ) 10(6 ) ln 2 Cla IET Cla (2.6)
4 4 21, 67 ln ( ) 10(6 ) ln 2 PO IET PO (2.7) 80,32 ln ( ) 10(6 ) ln 2 PT IET PT (2.8) 4 ( ) 2[( ( ) ( ) ( ))] 7
IET Transp IET PT IET PO IET Cla
IETméd (2.9)
O estado trófico dos reservatórios, a partir dos valores calculados para o IETméd, é classificado conforme a Tabela 03 abaixo (TOLEDO JÚNIOR et al., 1983). Diversos trabalhos utilizam o índice de Carlson (1977), modificado ou não por Toledo Júnior et al. (1983), na classificação do estado trófico dos reservatórios do semiárido brasileiro (PAULINO et al., 2013), dentre os quais citam-se: Duarte et al. (1998), Antonello (2006), Araújo Júnior (2009), Vilar (2009), Lima & Severi (2014), Lima (2016). Visto as particularidades climáticas, hidrológicas e geográficas do semiárido brasileiro, a serem mais detalhadas no Capítulo 3, índices de estado trófico tem sido propostos para tal região: caso dos trabalhos de Barros (2013) e Rolim (2016).
Tabela 03 – IET em relação aos graus de trofia em corpos hídricos Graus de Trofia Ultraoligotrófico IET ≤ 47 Oligotrófico 47 < IET ≤ 52 Mesotrófico 52 < IET ≤ 59 Eutrófico 59 < IET ≤ 63 Supereutrófico 63 < IET ≤ 67 Hipereutrófico IET ≥ 67
Fonte: Toledo Júnior et al., 1983.
A definição de novos níveis tróficos (ultraoligotrófico, oligomesotrófico, mesoeutrófico, supereutrófico, etc), inclusive, permite análises mais pormenorizadas dos
corpos hídricos (Tabela 04). Algumas das classificações tróficas para vários autores (VOLLENWEIDER, 1965; VOLLENWEIDER, 1968; EPA, 1983; THOMANN & MUELLER, 1987; VON SPERLING, 1994; NURNBERG, 1996; SALAS & MARTINO, 2001) em função da concentração de fósforo total é vista conforme Tabela 04.
Tabela 04 – Caracterização detalhada dos graus de trofia em corpos hídricos
Fonte: Xavier (2005).
Fonte: Adaptado dos autores acima relacionados.