Em resumo
- As características da água mudam ao longo de uma coluna de água;
- Fatores externos podem alterar a composição bioquímica do corpo d’água;
- Dados em tempo real de perfis in-situ e verticais são essenciais para qualquer instalação.
Recentemente, desenvolvemos uma nova tecnologia, permitindo o monitoramento de nutrientes em alta resolução em diferentes profundidades. Combinado com nossas outras ferramentas de monitoramento, a LG Sonic Vertical Profiling Systems oferece uma maneira única de detectar os padrões espaciais e temporais das concentrações de nutrientes, que desempenham um papel crítico em problemas relacionados com algas. Combinadas com dados físico-químicos, essas informações podem ajudar na determinação da solução mais otimizada.
A importância das plantas aquáticas
Em corpos d’água saudáveis, as plantas crescem no fundo ou na superfície. As plantas aquáticas são importantes. Elas podem atuar como reservatórios de nutrientes, melhorar a clareza da água e fornecer habitat para outros organismos aquáticos. As plantas bentônicas que crescem no fundo podem melhorar significativamente a qualidade da água. Estas plantas consomem nutrientes liberados das camadas de sedimentos e água, e aumentam os níveis de oxigênio dissolvidos no fundo de um lago ou reservatório. O oxigênio é usado pelas bactérias aeróbicas que quebram a matéria orgânica e controlam o acúmulo de nutrientes nos sedimentos.
Em um ecossistema aquático equilibrado, plantas e bactérias funcionam sinergicamente para reduzir o nível de nutrientes. No entanto, em corpos d’água abundantes com algas, as plantas bentônicas não podem crescer. Este ciclo é perturbado, muitas vezes levando a um acúmulo excessivo de nutrientes no sedimento, culminando na eutrofização.
Eutrofização
A maioria dos lagos que sofrem de severas florações de algas são eutróficos ou hiper-eutróficos. O estado trófico de um lago é determinado pela concentração de nutrientes (principalmente fosfato e fósforo total), e é avaliado pela concentração de algas (clorofila a) e pela transparência da água. Um lago hiper-eutrófico ou eutrófico contém concentrações aumentadas de nutrientes, causando florescimento persistentes de algas.
Uma maneira de combater a eutrofização é evitar o influxo de nutrientes. No entanto, a solução para florações prejudiciais raramente é tão simples. Muitos corpos d’água têm sido sobrecarregados com nutrientes há anos ou até décadas. Isto causou um acúmulo de fosfato nos sedimentos, encontrados no fundo de lagos e reservatórios.
Estratificação
Lagos e reservatórios mais profundos (geralmente com mais de 6 metros de profundidade) experimentam a estratificação, um processo através do qual a água se divide em diferentes camadas com temperaturas e densidade variáveis.
O epilímnio é a água mais quente perto da superfície de um lago; o hipolímnio é a camada de água mais fria e mais densa na parte inferior; e o metalímnio é a camada média, onde está a termoclina – o metalímnio muda de quente para frio entre as camadas de epilímnio e hipolímnio.
O fitoplâncton e os nutrientes podem se acumular perto da interface destas zonas térmicas. O fundo de um lago mesotrófico ou eutrófico geralmente permanece anóxico (sem oxigênio) durante a estratificação. Isto leva a uma liberação acelerada de nutrientes e outras substâncias tóxicas (sulfato de hidrogênio, amoníaco, etc.) dos sedimentos. Quando os sedimentos ricos em nutrientes se acumulam por um tempo prolongado, ele alimenta a proliferação de algas durante anos, mesmo após a redução do influxo de nutrientes externos.
Monitoramento de nutrientes
Temos várias soluções para controlar e prevenir as floresciemento das algas e seus efeitos nocivos. Para saber qual é a melhor solução para um lago, primeiro monitoramos e avaliamos seu estado.
A fonte de nutrientes e como um lago responde ao enriquecimento de nutrientes são sempre complexas e únicas para cada situação. Antes de implementar qualquer tratamento, a química do lago deve ser avaliada. Monitoramos os padrões verticais, espaciais e temporais das variáveis de qualidade da água.
O MPC-Buoy utiliza ultrassom que impacta diretamente no crescimento de algas. Esta tecnologia não é invasiva, livre de químicos, e afeta apenas as algas; portanto, também pode melhorar as condições de luz para o crescimento de plantas aquáticas e boas bactérias no sedimento.
A Monitoring Buoy pode traçar o perfil da coluna vertical de um lago. Tanto os sistemas MPC-Buoy quanto o sistema Monitoring Buoy podem medir de forma autônoma diferentes variáveis, como o nitrato (N-NO3), fosfato (P-PO4), amônio (NH4), turbidez, clorofila-a, ficocianina, oxigênio dissolvido, temperatura, pH e muito mais.
Estas medições também podem ser feitas a diferentes profundidades, auxiliadas por um sistema de perfil vertical. Elas são calculados em tempo real e são emitidas várias vezes ao dia.
Como esses sistemas também fornecem uma visão geral temporal, os dados podem identificar a fonte e a dinâmica dos nutrientes dentro de um corpo d’água. As boias detectam a liberação de nutrientes do sedimento e relacionam essas informações com a entrada de nutrientes de outras fontes.
Um lago ou reservatório raramente é homogêneo. Suas características variam de um metro para outro, ou mesmo de um dia para outro. A estratificação vertical, as variações na qualidade da água, as concentrações de nutrientes e o crescimento das algas também diferem horizontalmente. É aqui que imagens de satélite podem oferecer grandes
perceções.
O sensoriamento remoto significa usar dados de satélite, como imagens do Landsat ou Sentinel, para determinar parâmetros de qualidade da água que normalmente podem ser medidos apenas em laboratório ou através de sensores in-situ. No entanto, o sensoriamento remoto tem uma vantagem inigualável; é a única fonte de dados que fornece uma visão geral dos parâmetros de qualidade da água em toda uma superfície de água. Áreas grandes ou inacessíveis tornam-se subitamente acessíveis.
Combinado com os dados mais específicos em tempo real, o sensoriamento remoto pode interpolar informações das boias para outras áreas de um lago. A dinâmica do lago pode ser avaliada determinando variáveis como clorofila a, turbidez, ficocianina e florescimento de algas. Um estudo batimétrico adicional pode determinar onde o maior nível de acúmulo de sedimentos está em um lago.
Estas fontes de dados são processadas no MPC-View, um software baseado na web, e lançam luz sobre a relação entre o influxo de nutrientes e a liberação de sedimentos. Também podemos determinar a época do ano em que o sedimento libera cargas críticas de nutrientes.
Por último, monitorando os nutrientes em relação a outras variáveis físico-químicas, podemos determinar a magnitude da disponibilidade de nutrientes ao longo da coluna d’ água, e o papel dos sedimentos no ciclo de nutrientes.
