Bioensaio da decomposição de Ruppia marítima L. da Laguna da Jansen, São Luis – ma




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Bioensaio da decomposição de Ruppia marítima L. da Laguna da Jansen, São Luis – MA.
Laurinda Fernanda Saldanha Siqueira (a)*, Jonas de Jesus Gomes da Costa Neto (b), Mariano Oscar Anibal Ibañez Rojas (c).
(a) Mestranda em Sustentabilidade de Ecossistemas, Departamento de Oceanografia e Limnologia, Universidade Federal do Maranhão, Av. dos Portugueses s/n – São Luis-MA – CEP 65085-580. (b) Mestrando em Química Analítica, Departamento de Química, Universidade Federal do Maranhão, Av. dos Portugueses s/n – São Luis-MA – CEP 65085-580. (c) Professor-doutor do Departamento Acadêmico de Química, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Maranhão, Av. Getúlio Vargas nº 04 Monte Castelo – São Luís-MA – CEP 65025-001.
*E-mail: lau_siqueira@yahoo.com.br
Palavras-chave: macrófita aquática, oxidorredução, descritores físico-químicos.
Estudo da decomposição de Ruppia marítima L.
ABSTRACT
The study of decomposition of Ruppia maritima L. of the Laguna Jansen objective to investigate of the sulphide emissions and to track the changes in physico-chemical descriptors and nutrients. The methodology used was the montage of bioassay is of decomposition, monitoring descriptors physical and chemical and evaluation of the rate of decomposition. The techniques used for analysis of nutrients were spectrophotometric (UV-Vis), turbidimetric and titulometric, and for the physico-chemical descriptors, was used equipment multiparameter and pHmeter. The results indicate the responsibility of the launch of sewage in the increase of macrophyte biomass in response to artificial eutrophication in the environment, noted by the high levels of nitrate, phosphate and sulfur and the variation of OD during the decomposition.
RESUMO

O estudo da decomposição da Ruppia maritima L. da Laguna da Jansen objetivou investigar as emissões sulfídricas e monitorar as variações dos descritores físico-químicos e nutrientes. A metodologia consistiu da montagem de bioensaio de decomposiçao, monitoramentos de descritores físicos e químicos e avaliação da taxa de decomposição da macrófita. As técnicas usadas para análise dos nutrientes foram: espectrofotométrico (UV-Vis), titulométrico e turbidimétrico, e para os descritores físico-químicos, os equipamentos termo-salinômetro-condutivímetro e pHmêtro. Os resultados indicam responsabilidade do lançamento de esgoto no aumento de biomassa da macrófita em resposta á eutrofização artificial no ambiente, notada pelos altos níveis de nitrato, fosfato e enxofre e na variação do OD na água de decomposição.



1 INTRODUÇÃO


A Laguna da Jansen é um corpo d’água costeiro de origem antrópica, tendo 20-30% de seu volume trocados por água do mar e o restante sofrendo forte influência da evaporação da lâmina d’água e dos esgotos lançados no seu entorno. Os esgotos provocam a eutrofização do sistema, resultando na explosão biológica de algas e de macrófitas aquáticas que controlam a eutrofização artificial, como a Ruppia marítima L.. Estas últimas produzem grande quantidade de biomassa e quando em decomposição contribuem para aumentar o déficit de oxigênio dissolvido e para a formação de gás sulfidrico, nocivo à vida e um dos responsáveis pelo baixo pH da água e pelo incremento do odor específico no ambiente (Esteves, 1998). No caso desta macrófita, sua requisição nutricional específica exige que o ambiente disponibilize compostos sulfurados no substrato, sendo estes, no ambiente de estudo, originários dos lançamentos de esgoto a que este é submetido.

O objetivo deste artigo foi investigar, por meio da decomposição da Ruppia maritima L. da Laguna da Jansen, as emissões sulfídricas, e as variações em parâmetros físico-químicos (temperatura, salinidade, condutividade, pH, oxigênio dissolvido, nitrito, nitrato, amônia, fosfato, silicato, sulfeto e sulfato.




A pesquisa engloba (1) montagem de bioensaio de decomposição e (2) estudo da taxa de decomposição.



2.1 Bioensaio de decomposição de Ruppia maritima L.

As amostras de Ruppia marítima L. e de água da Laguna da Jansen foram coletadas na Laguna da Jansen na estação chuvosa, em função da ausência da planta na estação seca. A planta foi coletada em sacos plásticos com ar e água da laguna. A água foi coletada em cinco recipientes de 5 L, nos mesmos pontos onde foram coletadas as amostras da macrófita.

Em laboratório, montou-se um sistema de decomposição para a Ruppia marítima L. com 42 frascos de polietileno cortados para um volume de 1.5 L, onde: em quinze (numerados de 1 a 15), colocaram-se 5 g da macrófita cortada em pedaços menores com ajuda de uma tesoura, como forma de acelerar a decomposição, para 500 mL de água da Laguna da Jansen; em outros quinze (numerados de 16 a 30), colocaram-se 5 g da macrófita inteira para 500 mL de água da Laguna; em seis (numerados de 31 a 36), colocaram-se 5 g da macrófita cortada, nas mesmas condições já mencionadas, para 500 mL de água destilada; nos seis frascos restantes (numeradas de 37 a 42), colocaram-se 5 g da macrófita inteira para 500 mL de água destilada. Sobre o sistema de decomposição adaptou-se uma cobertura plástica de modo a limitar as trocas na interface atmosfera-água.

O interesse em utilizar planta inteira e cortada reside em comparar a velocidade de decomposição e a disponibilização de nutrientes entre estes diferentes sistemas. Bem como, o uso de água destilada serviu como controle.

As análises ocorreram no 1º e 2º dia, no 5º dia, no 15º dia, no 30º dia e no 60º dia de decomposição, sendo usados três frascos com água da Laguna contendo a macrófita cortada e a macrófita inteira por etapa de análise, bem como frascos contendo água destilada.

A avaliação dos parâmetros físico-quimicos e dos níveis de sulfato, sulfeto, amônia e oxigênio dissolvido ocorreu em todas as etapas. A quantificação dos outros nutrientes ocorreu no 1º e 2º, no 30º e no 60º dia. A quantificação dos nutrientes foi realizada por espectrometria do UV-Vis, incluindo o sulfato pelo método turbidimetrico com BaCl2(s) (Mackereth et al 1978 apud Paranhos, 1996; Nazel & Corvin, 1965 apud Paranhos, 1996; Golterman et al, 1978 apud Paranhos, 1996); as medições dos parâmetros físico-quimicos foram realizadas em equipamento termo-salinômetro-condutivímetro (YSI mod.33) e pHmêtro (CONSORT); o oxigênio dissolvido foi quantificado em oxímetro de laboratório; e o sulfeto foi determinado pelo Método de Winkler.


2.2 Avaliação da taxa de decomposição de Ruppia maritima L.

A avaliação da perda de massa durante a decomposição de Ruppia maritima L. foi feita pela comparação entre a massa fresca da macrófita, mensurada no dia da coleta, com a massa seca, após o período de 60 dias de decomposição. Dessa forma, traçou-se um percentual de perda de massa durante a sua decomposição. Estimou-se através desta avaliação o potencial de absorção/filtração/disponibilização desta macrófita aquática.

No calculo da taxa de decomposição adotou-se o modelo exponencial negativo, dado pela fórmula Wt = W.e-kt, onde Wt é o peso remanescente da fração vegetal no tempo t, W é o peso inicial e k a taxa de decomposição).



2.3 Materiais e métodos

Foram utilizados na pesquisa filtros GFC ( = 47 mm e poro = 1,2 m) sob sistema de vácuo com bomba Iwaki air pump modelo AP 220, termosalinômetro YSI mod. 33, multipárâmetro HORIBA U-10, agitador magnético, espectrômetro UV-VIS SHIMADZU modelo 1601PC com arranjo diodo entre 300 e 800 nm, cubetas de quartzo com caminho óptico de 1 cm, pHmêtro CONSORT, tubos de ensaio, provetas, buretas, pipetas volumétricas, além das soluções e reagentes específicos para cada análise.




3 RESULTADOS E DISCUSSÃO

3.1 Bioensaio de decomposição de Ruppia maritima L.

Todas as analises descritas a seguir foram realizadas em laboratório, a partir de amostras de água da Laguna da Jansen e de Ruppia maritima L., em ponto localizado a 2º 29’54,23’’S e 44º 17’ 55,82’’ W. Todas as análises realizadas em laboratório foram feitas em tréplicas.

A análise do pH indica que a Ruppia marítima L. se decompõe próximo à neutralidade, mas que contribui para o incremento na acidez da água com liberação de gás sulfídrico. Os valores de salinidade na água da Laguna da Jansen na estação chuvosa confirma a afirmação de Montague  Ley apud Murphy (2002), de que a salinidade é um dos principais fatores ambientais que determinam à estrutura das plantas submersas em áreas estuarinas. A temperatura e a condutividade não se mostraram limitantes no processo. (Tabela 1).



Os níveis crescentes de OD apontam à existência de produção primária (Tabela 1). Este fato pode comprovar que, mesmo em condições inapropriadas, a Ruppia continuou a se desenvolver e que em um meio não tão impactado como a lagoa, a macrófita pode se estabelecer sem influenciar no equilíbrio aquático com o exagerado crescimento favorecido pelo controle da eutrofização artificial$ de ambientes contaminados.
Tabela 1: Variação dos descritores físico-químicos durante a decomposição da Ruppia marítima L.




Valores médios

Ruppia cortada

Ruppia inteira

Dia

Variáveis

1º/2º



15º

30º

60º

1º/2º



15º

30º

60º

pH

7.05

7.12

7.85

7.69

7.76

7.03

7.11

7.82

7.52

7.77

Salinidade

9.5

8.34

8.5

7.34

12

8.84

8.34

8.50

7.74

10.7

Condutividade (µS/cm x 103)

16

13.7

14

15

17.8

15

14

13.7

15.7

16.4

T (ºC)

26.5

25.0

25.2

23.2

25.0

26.0

25.0

25.5

23.0

25.0

OD

0.40

1.50

1.67

5.13

6.53

0.37

1.37

1.50

4.30

5.53

Sulfeto

(µg/mL)


22.3

9.21

11.5

47.9

60.5

20.1

3.05

16.3

57.1

62.7

Sulfato (µg/mL)

273.5

313.2

337.5

377.7

398.2

286.3

313.4

358.9

392.4

436.7

Amônia (µg/mL)

0.33

0.08

0.28

0.05

0.21

0.26

0.07

0.27

0.04

0.18

Nitrito (µg/mL)

0.04

-

-

0.04

0.07

0.05

-

-

0.05

0.05

Nitrato (µg/mL)

0.08

-

-

4.03

2.49

0.08

-

-

4.26

2.82

Ortofosfato (µg/mL)

1.04

-

-

0.69

1.18

0.91

-

-

0.35

1.35

Fosfato total (µg/mL)

3.30

-

-

3.52

1.78

3.68

-

-

3.92

2.04

Fosfato orgânico (µg/mL)

2.26

-

-

2.82

0.59

2.77

-

-

3.57

0.68

Silicato (µg/mL)

12.8

-

-

14.5

16.1

11.8

-

-

15.3

16. 8

Nota: Considerar para todos o desvio padrão de ±0.01.

A oscilação no teor de amônia pode ser explicada pela comparação entre as Tabela 1, que apontam processos de nitrificação, desnitrificação e amonificação no sistema. O fato de que o sistema de decomposição tornou-se oxigenado em função da produção primária, implica nos baixos valores apresentados para o nitrito, e comprova o nitrato como fator limitante desta produção (Esteves, 1998; Zepkh-Baumearten; Rocha; Niencheski, 1996).

Os altos valores de sulfato encontrados na água de decomposição (Tabela 1) indicam a dependência deste nutriente à formação geológica da bacia de drenagem da lagoa. Os dados que comprovam a biodisponibilidade de sulfato no sedimento e na água da Laguna da Jansen encontram-se na Tabela 2. Outro fator que pode contribuir para os altos níveis de sulfato encontrado são os valores de OD que propiciam a oxidação dos sulfetos, o que comprova a ocorrência de menores valores da forma gás sulfídrico. Os baixos valores de ferro na água também podem estar influenciando nos elevados valores de sulfato, já que o metal é responsável pela redução do sulfato a sulfeto (Esteves, 1998).

As concentrações dos fosfatos (Tabela 1) indicam forte influência da decomposição de organismos de origem alóctone e do lançamento de esgotos. Os níveis de fósforo total se devem a incorporação deste na forma de material celular pela Ruppia. Já os baixos níveis de ortofosfato se devem ao balanço entre as quantidades assimiladas, as liberadas pela biodegradação e por lise célula e da decomposição de matéria orgânica (Aminot & Chaussepied, 1983; Esteves, 1998). Os níveis baixos de ferro também influenciam na quantidade de fosfato, pois o metal, sobretudo na forma de íon férrico, possui muita afinidade com o fosfato, e em grandes quantidades ocupa-se da redução do sulfato, deixando livre o fosfato na coluna d’água (Tabela 2).

Os elevados valores de silicato (Tabela 1) podem estar associados à presença de diatomáceas na Laguna da Jansen (Esteves, 1998).


Tabela 2: Descritores físico-químicos encontrados na água e sedimentos da Laguna da Jansen (São Luis-MA), de relevância para o estudo da decomposição de Ruppia maritima L..

Descritores

Estação seca

Estação chuvosa

Enxofre total (sedimento) (µg/mL)

1.28

1.10

Sulfato na água (µg/mL)

455.11

315.32

Sulfeto na água (µg/mL)

36.25

13.44

Ferro total dissolvido na água (µg/mL)

0.064

0.063

pH da água

8.3

8.9

Salinidade da água

23

9.5

A elevada perda de massa na decomposição (Tabela 3) e a taxa de decomposição de cerca de 50% ao dia, explica o grande poder de filtração e absorção da Ruppia, bem como, o grande potencial em biodegradação e posterior disponibilização de nutrientes ao ambiente. O teor de água no organismo da planta estudada indica que esta pode reter grande quantidade de sais dissolvidos no protoplasma celular. (Figura 3).



Na confrontação dos dados da decomposição da planta inteira e da planta cortada em água da lagoa, pode-se perceber que existe equilíbrio nas quantidades dos nutrientes e nos valores descritores físicos e químicos obtidos (Figuras 1 e 2), com leve aumento na decomposição da planta inteira.

Tabela 3: Perda da massa e o teor de água durante a decomposição da Ruppia maritima L..





Massa fresca média (g)

Massa seca média após 60 dias de decomposição (g)

Teor de água

Percentual em perda de biomassa pela decomposição (%)

Ruppia cortada

5.47 (±0,05)

0.17 (±0.01)

5.29 (±0,05)

96.78 (±0,01)

Ruppia inteira

5.67 (±0,02)

0.23 ((±0.01)

5.43 (±0,02)

95.87 (±0,03)






Figura 1: Comparação entre dos níveis de OD, sulfeto, sulfato e amônia encontrados na decomposição de Ruppia maritima L. cortada e inteira da Laguna da Jansen.



Figura 2: Comparação entre os níveis de nutrientes encontrados na decomposição de Ruppia maritima L. cortada e inteira em água da Laguna da Jansen.


Figura 3: Perda de massa na decomposição de Ruppia maritima L. no período de 60 dias.

Com base nos dados apresentados, permite-se predizer que a água e o sedimento da Laguna da Jansen fornecem condições para a proliferação das macrófitas aquáticas, bem como para sua decomposição. A água da lagoa contribui no fornecimento de nutrientes oriundos de processos naturais do ecossistema ou de despejos de esgotos e efluentes, para a decomposição da planta pela respiração anaeróbica de bactérias redutoras de sulfato contidas na coluna d’água, típicas de ambientes eutrofizados. (Horne & Goldman, 1994) e para a conseqüente ciclagem dos nutrientes. O sedimento influencia na absorção dos nutrientes, sobretudo nas camadas mais superficiais e nas águas interticiais, e para a ciclagem dos nutrientes, podendo estar associado à liberação de gás sulfidrico pela sua própria decomposição (Tabela 12) (Esteves, 1998). Em condições em que não haja elevada disponibilidade de nutrientes, como na água destilada, ocorre um processo equilibrado, já que as plantas não precisam se proliferar de forma exagerada para fazer o controle da eutrofização artificial.




4 CONCLUSÕES

A estrutura inapropriada de esgotamento sanitário no entorno da Lagoa vem provocando, gradativamente, uma diminuição na qualidade ambiental da área, provocada principalmente pelo ininterrupto lançamento de esgoto, fato que leva à formação de um ambiente anóxico, acelerando a eutrofização do sistema (LABOHIDRO, 1998). Estas condições são apropriadas ao desenvolvimento da Ruppia maritima L., levando-se em consideração que as macrófitas aquáticas constituem uma forma natural de controle da eutrofização artificial (Carmouze, 1994).

As macrófitas aquáticas funcionam como filtradoras de ambientes, apresentando capacidade de filtração, de sedimentação, de absorção dos nutrientes e de biodegradação do biofilme e, portanto, dos microorganismos do contidos ambiente. Em condições extremas de sobrecarga orgânica, como na Laguna da Jansen, há perda na retenção de alguns componentes eutrofizantes e de microorganismos, devido ao crescimento excessivo destes, podendo prejudicar o efeito filtro da Ruppia e remoção de componentes poluentes e, através da decomposição da planta, pode haver elevação de nitrogênio e fósforo no ambiente. Em condições não adversas o nascimento, crescimento e morte das macrófitas ocorrem em um processo dinâmico e continuo durante todo o ano (Esteves, 1998).

Pode-se inferir que, mesmo contribuindo com emissões sulfidricas (LABOHIDRO, 1998), a Ruppia maritima L. pode não ser a razão majoritária para o odor característico e os altos níveis de nutrientes na água da Laguna da Jansen, ambos indicadores de um ambiente impactado. Outro fator que também pode estar contribuindo para estes fatos é a decomposição do sedimento. Mas o fator que merece maior destaque e importância, sem menor receio, constituindo o fator gerador, é a influência humana neste ambiente, já que o continuo despejo de esgotos na lagoa, favorece o incremento na quantidade de nutrientes na água e sedimento e a absorção destes pelas espécies aquáticas e pela Ruppia, culminando na proliferação desta última, e para sua posterior decomposição.


A Ruppia maritima L. pode até mesmo ser solução ecologicamente viável ou paliativa para a melhoria da qualidade da água de corpos aquáticos em processo de eutrofização através de um manejo adequado, importante para evitar o assoreamento e manter seu poder de filtração, absorção e de biodegradação do biofilme, podendo (Diniz et al). A biomassa da macrófita pode ser reaproveitada na forma de fertilizantes para o solo, como fertilizantes para tanques de piscicultura, como ração para gado, na produção de celulose, na produção de redes para tanques de piscicultura, como isolantes térmicos, como coberturas de galpões e residências, na confecção de artigos de decoração, na alimentação humana, na medicina popular, dentre outros (Esteves, 1998).
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

AMINOT, A.;CHAUSSEPIED, M. Manual des analyses chimiques em mileu marin. Brest: CNEXO, 1983.

CARMOUZE, Jean-Pierre. O metabolismo dos ecossistemas aquáticos: fundamentos teóricos, métodos de estudo e analises químicas. São Paulo: Edgard Blucher; FAPESP, 1994.

DINIZ, C. R. et al. Macrófitas aquáticas em ecossistemas naturais: agentes filtradores e de remoção de matéria orgânica, nutrientes e de bactérias indicadoras de poluição fecal. In: 23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental, 2005.

ESTEVES, F.A. Fundamentos de limnologia. 2.ed. Rio de Janeiro: Interciência, 1998.

HORNE, A. J. & GOLDMAN, C. R. Limnology, International Editions, 2° ed. 1994.

LABOHIDRO–UFMA (1998) - Diagnóstico da Lagoa da Jansen. São Luís MA.

MURPHY, L. et al. Physiological effects of short-term salinity changes on Ruppia marítima. Aquatic Botany, v.75, n.293-309, 2003.

PARANHOS, R. Alguns métodos para análise de água. Rio de Janeiro: UFRJ, 1996.

ZEPKH-BAUMEARTEN, M. G.; ROCHA, J. M. B.; NIENCHESKI, L. F. H. Manual de análises em oceanografia química. Rio Grande: Editora da FURG, 1996.


AGRADECIMENTOS: Ao NASQA/CEFET-MA. LABOHIDRO/UFMA, CNPQ.


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