O documento descreve o processo natural e antropogênico de eutrofização em sistemas aquáticos. A eutrofização ocorre pelo aumento de nutrientes como fósforo e nitrogênio e resulta no crescimento excessivo de algas e plantas. Isso pode levar a problemas como falta de oxigênio na água e produção de toxinas, afetando a biodiversidade e uso da água.

1. Eutrofização natural – resultado da descarga normal de nitrogênio e fósforo
nos sistemas aquáticos
É um processo natural dentro da sucessão ecológica dos ecossistemas,
sendo considerado um processo de maturação do sistema lacustre.
A eutrofização manifesta-se por meio do aumento da produtividade biológica
do lago, sendo observada a proliferação de algas e outros vegetais aquáticos
devido a maior quantidade de nutrientes disponível.
Produtividade biológica - taxa na qual a energia radiante é convertida, pela
atividade fotossintética e quimiossintética de organismos produtores (na
maioria plantas verdes) em substâncias orgânicas

2. Etapas do processo de produtividade
Produtividade primária bruta – taxa global de fotossíntese, incluindo a
matéria orgânica usada na respiração durante o período de medição –
Fotossíntese total
Produtividade primária líquida – taxa de armazenamento de matéria orgânica
nos tecidos vegetais – Fotossíntese aparente
Produtividade líquida da comunidade – taxa de armazenamento da matéria
orgânica não utilizada pelos heterótrofos – produção líquida menos o
consumo heterotrófico
Produtividades secundárias – taxas de armazenamento energético em níveis
consumidores

3. Produtividade primária – controlada por diversos fatores
• Disponibilidade de água
• Intensidade luminosa
• Quantidade de sais minerais
De acordo com a produtividade biológica, os lagos podem ser classificados
em:
Oligotróficos – lagos com baixa produtividade biológica e baixa
concentração de nutrientes
Eutróficos – lagos com produção vegetal excessiva e alta concentração
de nutrientes
Mesotróficos – lagos com características intermediárias entre
oligotrófico e eutrófico

4. Processo natural de eutrofização

5. Eutrofização antropogênica – proveniente dos despejos de esgotos
domésticos e industriais e da descarga de fertilizantes aplicados na
agricultura, neste caso há uma aceleração do processo de enriquecimento
das águas superficiais e subterrâneas
Em lagos, represas e rios – ocorre um rápido desenvolvimento de plantas
aquáticas, inicialmente cianobactérias (algas verdes azuis) – produzem
substâncias tóxicas que podem afetar a saúde do homem e causas de
mortalidade de animais e intoxicações
Em estágios avançados resulta em crescimento excessivo de aguapé ou
alface-d’água

6. Eichornia crassipes - Aguapé Pistia stratiotes - alface d’água

7. Fósforo, nitrogênio e carbono ocorrem nos tecidos das plantas nas
seguintes proporções:
1P:7N:40C – por 100 unidades de peso seco
1P:7N:40C – por 500 unidade de peso úmido
C - Encontra-se na atmosfera e dissolvido na parte superficial dos mares,
oceanos rios e lagos
Vegetais ao realizar fotossíntese utilizam CO2 presente na atmosfera para
sintetizar compostos orgânicos que irão suprir os seres vivos

8. Tabela 1 - Proporções de elementos essenciais em tecidos vivos de plantas
aquáticas e que são requeridos para o crescimento
Elemento Conteúdo médio nas
plantas (em %)
Concentração média na
água (em %)
Oxigênio 80,5 89
Carbono 6,5 0,0012
Sílica 1,3 0,00065
Nitrogênio 0,7 0,000023
Cálcio 0,4 0,0015
Fósforo 0,09 0,000001
Magnésio 0,07 0,0004
Enxofre 0,06 0,0004
Fonte: Adaptado de Tundise, 2003

9. O fósforo e nitrogênio são os primeiros elementos a se tornarem limitantes,
uma vez que são críticos para o crescimento.
Fatores limitantes
•Qualquer condição que se aproxime ou exceda os limites de tolerância é
uma condição limitante
•Sob condições de estado constante – material essencial que está
disponível em quantidades que mais se aproximam da necessidade mínima
tende a ser o fator limitante – Lei de Liebig

10. Fósforo – relativamente raro nos sistemas naturais e é necessário para
manter o crescimento em populações de algas em expansão, sua demanda
em relação ao suprimento de nitrogênio é maior.
Fósforo- descarregado nos rios e lagos – fonte pontuais e não pontuais
(esgotos domésticos não tratados e resíduos de nutrientes agrícolas) – os
requerimentos das plantas são satisfeitos e o nitrogênio torna-se limitante.
Fontes pontuais de nitrogênio disponível para as plantas:
•Amônio NH4
+ e nitrato NO3
-
•Certas cianobactérias podem fixar nitrogênio gasoso que se dissolve na
água

11. Com o suprimento suficiente de fósforo para acelerar o crescimento e a
capacidade de fixar o nitrogênio – cianobactérias crescem rapidamente e
formam extensas populações – se desenvolvem próximas à superfície e
aproveitam o máximo de radiação solar disponível.
As populações que cobrem a superfície de lagos, represas e rios
decompõem-se e liberam matéria orgânica, além de substâncias tóxicas.
As populações de algas morrem e perdem capacidade de flutuação –
depositam-se no fundo de lagos e represas, e sua decomposição utiliza o
oxigênio dissolvido na água – pode causar mortalidade de organismos
aquáticos

12. Principais efeitos da eutrofização
•Anoxia – ausência de oxigênio na água -prova mortalidade em massa de
peixes e invertebrados e também produz liberação de gases com odor e
muitas vezes tóxicos (metano e gás sulfídrico)
•Florescimento de algas e crescimento não controlado de plantas aquáticas,
especialmente macrófitas
•Produção de toxinas por algumas espécies de algas tóxicas
•Altas concentrações de matéria orgânica, as quais, se tratadas com coloro
podem produzir substâncias carcinogênicas
•Deterioração dos valores recreacionais dos lagos ou represas em razão da
diminuição da transparência

13. •Acesso restrito à pesca e atividades recreacionais em razão do acúmulo de
plantas aquáticas que podem impedir a locomoção e o transporte
•Acentuada queda na biodiversidade e no número de espécies de plantas e
animais
•Alterações na composição de espécies de peixes com diminuição de seu
valor comercial (mudanças na espécie e perda do valor comercial pela
contaminação)
•Diminuição da concentração de oxigênio dissolvido, especialmente nas
camadas mais profundas de lagos de regiões temperadas, durante o outono
•Diminuição nos estoques de peixes causados pela falta de oxigênio
dissolvido na água e nas regiões mais profundas de lagos e represas
•Efeitos na saúde humana (crônicos e agudos)

14. Conseqüências da eutrofização
•Aumento da concentração de nitrogênio e fósforo na água -forma dissolvida
e particulada
•Aumento da concentração de fósforo no sedimento
•Aumento da concentração de amônia e nitrito no sistema
•Redução da zona eufótica
•Aumento da concentração de material em suspensão particulado de origem
orgânica na água
•Aumento das bactérias patogênicas ( de vida livre ou agregadas ao material
em suspensão)

15. •Aumento dos custos do tratamento de água
•Diminuição da capacidade de fornecer usos múltiplos pelo sistema aquático
•Redução do valor econômico de residências e propriedades próximas a
lagos, rios ou represas eutrofizados
•Em muitas regiões o processo de eutrofização vem acompanhado do
aumento em geral das doenças de veiculação hídrica

16. Causas da eutrofização
•Resultante da descarga excessiva de esgoto ou despejos agrícolas não
tratados
•Processos que ocorrem nos lagos também podem acelerar a eutrofização –
a carga orgânica existente após acelerar o crescimento de algas e plantas
aquáticas, pode depositar-se no sedimento sob a forma de matéria orgânica
em decomposição.
As fontes de eutrofização podem resultar de:
•cargas pontuais - provenientes de canais ou rios
•cargas não pontuais – despejos difusos resultantes de ações dispersas na
bacia hidrográfica - drenagem agrícola de áreas com excesso de fertilizantes
na camada superficial do solo.
A carga interna dos lagos e represas é originalmente difusa a partir dos
sedimentos e produz efeitos de eutrofização muito tempo após ter cessado a
contribuição externa.

17. Toxinas
•São produzidas por cianobactérias e classificadas como – hepatotoxinas,
citotoxinas e endotoxinas
•Remoção é difícil – são estáveis e resistentes à hidrólise química ou
oxidação
•Em alguns casos podem estar presentes após o tratamento da água bruta –
agravamento dos efeitos crônicos
Fevereiro de 1996 – crise de hepatite aguda em Caruaru – 86 % dos
pacientes sofreram perturbações visuais e outros sintomas – muitos
apresentaram falhas no funcionamento do fígado – 50 mortes – ocorrência
de microcistina na água – tratamento insuficiente da água do manancial e
ineficiência do tratamento na água de diálise.

18. Grupo de toxinas Órgão principal
afetado em mamíferos
Gênero de
cianobactérias
Microcistina Fígado Mycrocystis sp
Anabaena sp
Nodularina Fígado Nodularia sp
Anatoxina a Sinapses nervosas Anabaena sp
Oscillatoria sp
Lyngbyatoxina Pele
Trato intestinal
Lyngbya sp
Lipopolissacarídeos
CLPS
Irritante potencial:
afeta qualquer tecido
exposto
Todos
Tabela 2 – Características gerais das cianotoxinas
Fonte: Adaptado de Tundise, 2003

20. Crescimento de algas nas águas de um lago. (Foto: Erin
Quinlan, Ohio State University, Ohio Sea Grant)

21. Crescimento de plantas aquáticas (aguapé) – resultante da aceleração da
eutrofização –
•causa impedimento à navegação e bloqueio de canais de irrigação
•alta evapotranspiração
•aumento da concentração de detritos orgânicos nas raízes das plantas
•além de constituírem um núcleo para o crescimento de larvas de mosquitos
e parasitas com efeitos na saúde humana

22. Programa de monitoramento e gerenciamento da eutrofização
Necessidade de classificação dos lagos e represas em função do estado
trófico, a partir do monitoramento, que deve enfocar os seguintes aspectos:
•Identificar a procedência da eutrofização e das contribuições difusas e
pontuais
•Realizar balanços de massa (entradas e saídas) de nutrientes para lagos,
represas ou rios
•Identificar o estado trófico do ecossistema aquático em função das
concentrações de N e P e clorofila a
•Criar cenários que possibilitem a avaliação e a progressão do estado trófico
em função de futuros impactos

23. •Detalhar ações de gerenciamento e tratamento, incluindo custos
•Identificar possíveis organismos indicadores de eutrofização, além das
cianobactérias
•Ampliar a informação sobre eutrofização para o grande público e
autoridades
O monitoramento das condições físicas, químicas e biológicas da água deve
ser paralelo ao monitoramento hidrológico
Monitoramento biológico –
•contemplar a classificação das algas
•as flutuações das espécies no espaço e no tempo
•identificação das épocas favoráveis aos florescimentos
•concentração de toxinas na água
•fundamental utilizar modelos de eutrofização que possibilitem estudar
cenários em função de fontes pontuais e não pontuais de nitrogênio e
fósforo

24. Problemas econômicos resultantes da eutrofização
•Aumentos dos custos de tratamento
•Perda do valor estético de lagos, represas e rios
•Impedimentos à navegação e à recreação – diminui valor turístico e os
investimentos nas bacias hidrográficas
•Perdas de horas de trabalho por afetar a saúde humana e internações que
resultam de doenças de veiculação hídrica
•Causa direta ou indiretamente impactos sociais – atinge a qualidade da
água e as atividades econômicas relacionadas

25. •Reduz a capacidade de gerar empregos e renda, podendo provocar a
migração de populações para regiões com melhores condições de trabalho
•Instalação de indústrias pode ser prejudicada – para determinados tipos de
industrias o custo do tratamento de águas eutrofizadas pode impedir sua
instalação
Aspectos positivos:
•Despoluição pode representar uma nova oportunidade econômica de
aumentar número de empregos
•Estimular companhias ambientais e de consultoria
•Apoiar inovações apropriadas com novas soluções tecnológicas para o
gerenciamento e a recuperação da eutrofização

26. Efeito da eutrofização Benefícios da redução da
eutrofização
Como os benefícios podem
ser medidos
Gosto e odor acentuados
e problemas no
abastecimento
Menores custos para o
tratamento de água
Satisfação dos
consumidores
Economia nos custos de
tratamento
Maior consumo de água
Qualidade visual e tátil do
corpo hídrico prejudicada
Maior desenvolvimento
nas proximidades do
corpo hídrico e biota mais
diversificada
Maior valor das
propriedades
Maior desenvolvimento da
região
Maior possibilidade de
toxinas na água
Aumento da pesca
comercial e esportiva
Biota mais diversificada
Aumento no preço e no
valor de peixes capturados
Redução na
profundidade, na área
superficial e na
capacidade de
armazenamento
Menor necessidade de
abastecimento alternativo
Viabilidade de pesca e
recreação continuadas
Despesas evitadas com
dragagens e
abastecimento alternativo
de água
Perdas evitadas no valor
das propriedades
Tabela 3– efeitos econômicos da eutrofização e benefícios resultantes da sua
redução

27. Tabela 4 –Usos de lagos e represas em relação ao estado trófico
Utilização desejada
Estado trófico
Requerido Ainda tolerável
Produção de água
potável
oligotrófico mesotrófico
Uso para recreação mesotrófico Ligeiramente eutrófico
Água para
processamento industrial
mesotrófico Ligeiramente eutrófico
Esportes na água mesotrófico Ligeiramente eutrófico
Produção de energia mesotrófico eutrófico

28. Efeito da eutrofização na emissão de gases de efeito estufa para a
atmosfera
O aumento da carga de matéria orgânica nos corpos d’água pode promover
um aumento na emissão de gases de efeito estufa para a atmosfera e pode
contribuir para a alteração da climatologia global.
Essa alteração pode levar a ocorrência de eventos climáticos extremos e
são esperados impactos:
•na circulação e no volume dos oceanos
•nos regimes pluviométricos
•na agricultura
•na estrutura e produtividade dos ecossistemas com perdas da
biodiversidade e alterações nos ciclos do carbono e nutrientes.

29. Forma de controle da eutrofização
Medidas preventivas – visam reduzir a carga externa do nutriente limitante
Fontes pontuais
•Retirada de e nutrientes por meio de tratamento terciário do esgoto
doméstico
•Tratamento de efluentes industriais
Fontes difusas
•Redução do uso de fertilizantes agrícolas
•Recomposição de matas ciliares
•Controla da drenagem urbana
Medidas corretivas – atuam sobre os processos de circulação de nutrientes
no lago e sobre o ecossistema
•Aeração da camada inferior dos lagos para manter o fósforo na sua forma
insolúvel
•Redução da biomassa vegetal por meio da colheita de macrófitas
•Remoção do sedimento de fundo.

34. Exemplo de recuperação
Lago Paranoá
•Reservatório urbano criado em 1959 a jusante de Brasília
•Usos múltiplos: alternativa de recreação, faz parte do paisagismo da cidade,
promove melhoria do microclima local, gera energia e é fonte possível de
abastecimento de água
•Recebe água de drenagens pluviais urbanas e dos efluentes de duas
estações de tratamento de esgotos
•Lago vem sofrendo impacto das atividades urbanas – deterioração da
qualidade de água
•Acelerado processo de eutrofização, assoreamento e contaminação por
agentes patogênicos nas décadas de 1970 e 1980

35. •Implementação do programa de recuperação do Lago Paranoá por parte da
Caesb, no início da década de 90
•Principal medida – controle do aporte externo de nutrientes a partir da
ampliação e modernização das Estações de Tratamento de Esgotos
•Com o tratamento de esgotos em nível terciário, utilizando o processo
biológico para a remoção de nitrogênio e fósforo com o polimento final
houve grande redução das cargas destes nutrientes no lago
•No ano de 1997 foi feita aplicação de algicidas
Resultados
•Em 1995 reaparecimento de Daphnia gessneri – espécie registrada apenas
na década de 1960
•Em 1996 presença expressiva da alga verde Bothyococcus braunni em
pontos tradicionalmente dominados por Microsystis aeruginosa

36. Para acelerar o processo de recuperação estão sendo estudadas medidas
complementares de manejo:
Controle da entrada de nutrientes
Implantação da biomanipulação da cadeia trófica
Necessidade de monitoramento limnológico a longo prazo e o planejamento
racional dos usos e ocupação do solo da Bacia do Paranoá – ferramentas
para garanti o sucesso do Programa de Recuperação

37. As estratégias de controle da eutrofização artificial e recuperação de lagos
são usualmente classificadas:
•medidas corretivas externas (atuação na bacia hidrográfica)
•medidas corretivas internas (atuação interna no lago ou represa)
As medidas corretivas externas:
•consistem na redução do aporte de fósforo por meio da atuação nas fontes
poluidoras difusas e pontuais
•incluem medidas legislativas (relativas à ocupação territorial e ao uso
racional do solo da bacia de drenagem
•outras ações que visem à proteção e à fiscalização da bacia)
•estratégias relacionadas ao tratamento e exportação de esgotos, e controle
da drenagem pluvial

38. Em relação às medidas corretivas internas,existem três métodos básicos:
•métodos mecânicos (aeração do hipolímnio, aeração/circulação artificial,
retirada das águas profundas, remoção do sedimento, etc.);
•métodos químicos (precipitação química do fósforo, aplicação de algicidas,
etc.)
•métodos biológicos (utilização de peixes herbívoros, manipulação da cadeia
alimentar, etc.).
A escolha do método mais apropriado para auxiliar a recuperação de um
determinado lago deve basear-se em estudos limnológicos que identifiquem
as particularidades desse ecossistema. Em muitos casos se torna necessária
a combinação de mais de um método para que o lago seja recuperado.

39. Golfo do México
Área de aproximadamente 12.000km2 denominada “zona morta” pelos
pescadores – apresenta ausência de vida marinha, afetando a economia local
Causa – fazenda de milhos e suínos
Uso excessivo de fertilizantes e problemas no controle de resíduos das
fazendas de suínos – eutrofização principalmente no início da primavera no
verão (maio a outubro) – morte de toneladas de organismos e fuga de peixes
e crustáceos, despovoando a região
Solução:
•Redução de 20% da aplicação de fertilizantes nas culturas
•Aperfeiçoamento dos métodos de tratamento de esgotos das fazendas
•Recomposição de áreas alagadas – podem funcionar como “filtros” de
nutrientes
Investimentos de 4,8 bilhões de dólares em investimentos

40. Autodepuração
Um corpo d’água poluído por lançamentos de matéria orgânica
biodegradável sofre um processo natural de recuperação
Realiza-se por:
•Processos físicos – diluição, sedimentação
•Processos químicos – oxidação
•Processos biológicos
A decomposição da matéria orgânica corresponde a um processo
biológico integrante da autodepuração
Compostos orgânicos biorresistentes e compostos inorgânicos (incluindo
metais pesados) não são afetados pela autodepuração

41. Matéria orgânica biodegradável é consumida pelos decompositores
aeróbios -transformam os compostos orgânicos de cadeias mais complexas
(proteínas e gorduras) em compostos mais simples (amônia, aminoácido e
dióxido de carbono)
Durante a decomposição há um decréscimo nas concentrações de oxigênio
dissolvido na água – respiração dos decompositores
O processo de autodepuração é completado com a reposição desse
oxigênio
Processo pode ser dividido em 2 etapas:

42. Etapa 1 – Decomposição
•Quantidade de oxigênio necessária para a decomposição da matéria
orgânica é a DBO – Demanda Bioquímica de Oxigênio
•Pode ser definida como oxigênio que será usado (respirado) pelos
decompositores aeróbios para a decomposição da matéria orgânica
lançada na água
•DBO serve como uma forma de medição do potencial poluidor de certas
substâncias biodegradáveis em relação ao consumo de oxigênio dissolvido
•Ao final da decomposição há a estabilização da matéria orgânica e como
produto final água, gás carbônico e sais minerais

43. Etapa 2 - Recuperação do Oxigênio Dissolvido (reaeração)
•Fontes contínuas que adicionam oxigênio à água: atmosfera e fotossíntese
•Quanto maior for a turbulência da água – troca atmosférica será mais
intensa
•Durante o processo de decomposição, o consumo de oxigênio é maior que a
reposição
•Quando cessa a decomposição volta a aumentar a concentração de oxigênio
•Estas etapas ocorrem simultaneamente
Quando ocorre um lançamento grande de matéria orgânica pode haver o
esgotamento do oxigênio – decomposição passa a ser feita pelos
organismos anaeróbios – geração de metano, gás sulfídrico, etc.

44. Regiões do processo de autodepuração:
Região anterior ao lançamento de matéria orgânica - em geral é uma região de
águas limpas, com elevada concentração de oxigênio dissolvido e vida
aquática superior, isso se já não existir poluição anterior;
Zona de degradação - localiza-se a jusante do ponto de lançamento do
poluente biodegradável, sendo caracterizada por uma diminuição inicial na
concentração de oxigênio dissolvido, sedimentação de parte do material
sólido e aspecto indesejável. Nessa região ainda existem peixes que afluem
ao local em busca de alimentos, quantidade elevada de bactérias e fungos,
mas poucas algas;
Zona de decomposição ativa - é a zona em torno da qual a concentração de
oxigênio dissolvido atinge os valores mínimos, podendo inclusive tornar-
se igual a zero em alguns casos. Nessa região a quantidade de bactérias e
fungos diminui, havendo também uma redução ou mesmo eliminação da
quantidade de organismos aeróbios

45. Zona de recuperação - nesta zona ocorre um aumento na concentração de
oxigênio dissolvido, pois os mecanismos de reaeração acabam
predominando sobre os mecanismos de desoxigenação.
A concentração de oxigênio pode voltar a atingir a concentração de
saturação.
O aspecto das águas melhora continuamente, havendo uma redução na
quantidade de bactérias e fungos e um aumento na quantidade de peixes e
outros organismos aeróbios.
Existe uma tendência para a proliferação de algas devido à disponibilidade
de nutrientes, resultante da decomposição da matéria orgânica; e,

46. Zona de águas limpas - é a zona na qual a água volta a apresentar
condições satisfatórias com relação às concentrações de oxigênio
dissolvido e DBO e com relação à presença de organismos aeróbios.
Todavia, isso não significa necessariamente que ela esteja livre de
organismos patogênicos.