Water treatment potential in relation to phytoplankton dynamics in tropical sewage-fed urban water bodies

Urban water bodies frequently receive untreated sewage and water levels in such water bodies are maintained by daily inputs of sewage. They function as “variable-zone” anaerobic-aerobic lagoons suffering several macrophyte, biotic and abiotic stresses. We have studied two such lakes in Bangalore (Bellandur-360 ha and Varthur-220 ha) to understand whether such an occurrence could be made beneficial (maintaining water levels as well as treatment). Such hypertrophic water body receives sewage at 180-250mg/L and is discharged at 25-80mg/L COD/BOD in different seasons. In an earlier study we reported macrophyte altering the purification function of the water body. In this paper we studied the impact of phytoplankton dynamics and macrophyte cover on the functions such as organic load removal. Algal community analysis, algal biomass, macrophyte cover, water quality, nutrient status was studied seasonally during 2009-2010. Oxygen deficiency and sometimes anoxia, recorded from surface samples resulted in high quantities of NH4+-N (30-40mg/L) and phosphate (0.5-4mg/L)-characteristics of anoxic hypertrophic urban lakes. The productiveness favoured high phytoplanktonic community characterized by small cells (<10μm; Chlorella sp. - highest numbers). The lake could be clearly demarcated into an initial anaerobic zone (40% area), a facultative zone (20%) and an aerobic zone (40%) based on redox values and GIS/bathymetry. During summer the lake is covered by floating macrophytes converting the lake into an anoxic/anaerobic water pool subduing the water purification function as well as aesthetics. When macrophytes are controlled such sewage fed water bodies can be used for treating urban wastewater while also maintaining water sustainability in these semi-arid ecosystems. This paper reports the community dynamics of phytoplankton, their function and competition with macrophytes.

The use of mechanical aeration and its effects on water mass

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Estrutura e dinâmica da comunidade de algas planctônicas e perifíticas (com ênfase nas diatomáceas) em reservatórios oligotrófico e hipertrófico (Parques Estadual das Fontes do Ipiranga, São Paulo)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Variação espaço-temporal do microfitoplâncton na região da foz do rio Guamá (estuário amazônico), Belém, PA

O sistema hidrográfico de Belém é constituído por dois grandes corpos hídricos: a baía do Guajará e o rio Guamá, cujo divisor de águas é quase imperceptível. A importância do rio Guamá para a cidade de Belém deve-se ao fato de que esse juntamente com os lagos Água Preta e Bolonha, faz parte do Complexo Hídrico do Utinga, manancial que abastece a cidade. O estudo visou caracterizar a variação espaço-temporal da comunidade microfitoplanctônica nessa região, durante um ciclo anual, em período de maior e menor precipitação pluviométrica, em cinco estações de coleta. As amostras qualitativas foram coletadas com rede de plâncton de 20 μm. Para o estudo quantitativo, foram coletadas diretamente na sub-superfície da água com frascos de polietileno de 250 ml. O material biológico foi fixado com solução Transeau. Simultaneamente, foram registrados os parâmetros abióticos na superfície da água. Os fatores hidrológicos não apresentaram variações relevantes entre as estações e os períodos sazonais. Foram identificadas 173 espécies, destacando-se as diatomáceas como grupo de maior densidade e que caracteriza o ambiente. Não foram observadas espécies dominantes durante o período estudado. Através da abundância relativa, constatou-se que a maioria dos organismos foi considerada rara. A diversidade específica variou de muito baixa a alta, sendo observados baixos índices de diversidade no período menos chuvoso, destacando-se a ocorrência das espécies Aulacoseira granulata (Ehrenb.) Ralfs, Actinoptychus sp. e Cyclotella sp. Já a densidade fitoplanctônica apresentou variação temporal definida, sendo registrados os maiores florescimentos durante o período mais chuvoso. Quanto à variação espacial, não houve um padrão em relação aos períodos sazonais. As euglenofíceas foram pouco freqüentes ou esporádicas e se restringiram ao período menos chuvoso, já os dinoflagelados estiveram presentes nos dois períodos, embora considerados organismos marinhos, foram registradas duas espécies do gênero Peridinium. A comunidade fitoplanctônica não apresentou diferenças significativas entre as estações de coleta, provavelmente devido à hidrodinâmica e à forte drenagem fluvial do rio Guamá.

Variação temporal do fitoplâncton e dos parâmetros hidrológicos da zona de arrebentação da Ilha Canela (Bragança, Pará, Brasil)

As variações sazonal e nictemeral do fitoplâncton e dos parâmetros hidrológicos foram estudadas em uma estação fixa (00º46'37.2"S-046º43'24.5"W) localizada na Ilha Canela (Bragança-Pará) em setembro e dezembro de 2004 e março e junho de 2005. Amostras subsuperficiais de água foram coletadas para os estudos qualitativos, quantitativos e para a determinação das concentrações de clorofila a. Simultaneamente, foram medidos os parâmetros físico-químicos da água: salinidade, temperatura, pH, oxigênio dissolvido e percentual de saturação. Foram identificados 64 táxons entre Cyanophyta (um táxon), Bacillariophyta (54 táxons) e Dinophyta (nove táxons). A concentração de clorofila a variou de 4,67 mg m^-3 (período seco) a 5,44 mg m^-3 (período chuvoso) e acompanhou a densidade fitoplanctônica, que foi mais elevada durante o período chuvoso (média=1.870 x 10³ cél L^-1). Os fitoflagelados dominaram quantitativamente o fitoplâncton local, seguidos pelas diatomáceas. Dimeregramma minor e Skeletonema sp. constituíram espécies muito freqüentes e muito abundantes. A ressuspensão de sedimentos provocadas pelos intensos ventos e a arrebentação das ondas favoreceram a dominância de D. minor durante o período seco. No período chuvoso, a elevada pluviometria, os moderados ventos, bem como a influência das águas estuarinas do Taperaçu e Caeté, propiciaram a redução da salinidade e o desenvolvimento de outras espécies fitoplanctônicas.

Heterogeneidade espacial e variabilidade temporal de dois reservatórios com diferentes graus de trofia, no Estado de São Paulo

O entendimento da comunidade fitoplanctônica em sistemas instáveis, como por exemplo reservatórios, necessita conhecimento de escalas de variabilidade. Com base nisso, um estudo sobre a heterogeneidade espacial e variabilidade temporal de dois reservatórios com diferentes graus de trofia, no Estado de São Paulo foi realizado em 20 estações no reservatório de Salto Grande e em 19 no reservatório do Lobo, em 3 dias consecutivos, em quatro períodos: outubro de 1999, janeiro, abril e junho e julho de 2000. Para tanto foram determinadas as concentrações de nutrientes totais e dissolvidos, material em suspensão, carbono inorgânico, clorofila a, biomassa, densidade, composição e produtividade primária da comunidade fitoplanctônica e os perfis de oxigênio dissolvido, temperatura, pH e condutividade. Os dois reservatórios tiveram estruturas espaciais semelhantes com a formação de três zonas distintas. A zona de rio, misturada, com menor penetração de luz e maior concentração de nutrientes, a zona de transição, e a zona lacustre, mais estratificada, com maior penetração de luz e menor concentração de nutrientes. Apesar dessa compartimentalização a heterogeneidade espacial no reservatório de Salto Grande foi maior que no reservatório do Lobo, sobretudo em função do gradiente longitudinal de nutrientes e luz. A variabilidade diária (3 dias) nos dois reservatórios não foi significativa na determinação da comunidade fitoplanctônica. A escala de variabilidade sazonal, nos dois reservatórios, foi determinada, principalmente pela variação nos padrões de estratificação e mistura sendo, assim, determinante na composição da comunidade fitoplanctônica. Essa influência foi mais evidente no reservatório do Lobo. A variação temporal e heterogeneidade espacial das mais abundantes espécies e grupos taxonômicos da comunidade fitoplanctônica, (Microcystis aeruginosa, Anabaena crassa e Anabaena circinalis em Salto Grande e Aphanocapsa delicatissima, Coelastrum reticulatum e Aulacoseira granulata no Lobo) nos dois reservatórios foram determinados pelos complexos processos de estratificação e mistura e da disponibilidade de luz. Os resultados obtidos são importantes para o entendimento da variabilidade ambiental de reservatórios tropicais e no planejamento de amostragens que visem o gerenciamento desses sistemas.

Radiocarbon, stable isotopic compositions and seawater chemical properties of Black Sea core-top sediments and CTD stations

Chloropigments and their derivative pheopigments preserved in sediments can directly be linked to photosynthesis. Their carbon and nitrogen stable isotopic compositions have been shown to be a good recorder of recent and past surface ocean environmental conditions tracing the carbon and nitrogen sources and dominant assimilation processes of the phytoplanktonic community. In this study we report results from combined compound-specific radiocarbon and stable carbon and nitrogen isotope analysis to examine the time-scales of synthesis and fate of chlorophyll-a and its degradation products pheophytin-a, pyropheophytin-a, and 132,173-cyclopheophorbide-a-enol until burial in Black Sea core-top sediments. The pigments are mainly of marine phytoplanktonic origin as implied by their stable isotopic compositions. Pigment ?15N values indicate nitrate as the major uptake substrate but 15N-depletion towards the open marine setting indicates either contribution from N2-fixation or direct uptake of ammonium from deeper waters. Radiocarbon concentrations translate into minimum and maximum pigment ages of approximately 40 to 1200 years. This implies that protective mechanisms against decomposition such as association with minerals, storage in deltaic anoxic environments, or eutrophication-induced hypoxia and light limitation are much more efficient than previously thought. Moreover, seasonal variations of nutrient source, growth period, and habitat and their associated isotopic variability are likely at least as strong as long-term trends. Combined triple isotope analysis of sedimentary chlorophyll and its primary derivatives is a powerful tool to delineate biogeochemical and diagenetic processes in the surface water and sediments, and to assess their precise time-scales.

The use of mechanical aeration and its effects on water mass

Devido ao crescente aumento do uso de aeradores artificiais em sistema de cultivo de peixes e à carência de estudos nesta área, este trabalho avaliou a influência de um aerador tipo propeller diffuser (AR 120) nas variáveis bióticas e abióticas em um viveiro de engorda de peixe. Foram demarcados três pontos de coleta localizados a 5, 10 e 23 m de distância do aerador, durante 15 dias consecutivos, sendo 5 dias antes do uso do aerador, 5 dias com o aerador ligado e 5 dias com o aerador desligado. As variáveis limnológicas estudadas não apresentaram diferenças significativas (P > 0,05) entre os três pontos de coleta, porém, em relação ao uso do aerador, variáveis como temperatura, transparência, pH, oxigênio dissolvido, bicarbonato, CO2 livre, fósforo total, ortofosfato, amônia, nitrato e nitrito diferiram significativamente (P < 0,05) com a agitação mecânica da água. Já a condutividade, alcalinidade, CO2 total e clorofila a não apresentaram diferenças significativas (P > 0,05) com o uso do aerador. A comunidade fitoplanctônica sofreu influência direta do aerador (P < 0,05), dominada pelas Chlorophyta, representando mais de 70% do total de organismos presentes, seguidas das Cyanophyta e Chrysophyta, porém estas últimas tenderam a aumentar após o uso do aerador, uma vez que estes grupos se adaptam rapidamente às mudanças do ambiente.