Index-based and compliance assessment of water quality for a Brazilian subtropical reservoir / Avaliação da qualidade da água baseada em índices e da conformidade ao enquadramento de um reservatório subtropical brasileiro

ABSTRACT The Passaúna catchment is part of the Upper Iguaçu watershed and includes a water supply reservoir for over 500,000 inhabitants of Curitiba metropolitan region. The aim of this study was to establish the state of reservoir water quality, and whether it has undergone any recent medium- and long-term variations. A physical-chemical-biological assessment was undertaken using nine indicators and three indexes: Water Quality Index (WQI), Trophic State Index (TSI) and Shannon-Weaver Index (H') for macroinvertebrate diversity. Compliance with the prescribed quality standards for the water body was verified using frequency curves. Two WQI calculation approaches were contrasted to test for conditions of partial data unavailability. Temporal trends in key parameters were assessed using Spearman's rank correlation coefficient. WQI results from 1991-2014 indicated that the water quality may be classified as good and improved in the final decade of such period, while most TSI results were in the oligotrophic/mesotrophic range, but with no significant temporal trend. The biodiversity result of H'=1.6 obtained with data acquired in 2014 indicated a moderately degraded ecosystem that is typically associated with flow regulation and a degree of water quality impairment. Such a multi-indicator integrated physical-chemical-biological monitoring approach comprised a robust framework for assessments of medium-long term aquatic health.

RESUMO A bacia do rio Passaúna situa-se na parte superior da Bacia do Rio Iguaçu e inclui um reservatório de águas de abastecimento público para mais de 500 mil habitantes da região metropolitana de Curitiba. O objetivo deste estudo foi avaliar a qualidade das águas desse reservatório e identificar eventuais ocorrências de tendência temporal de variação. O estudo de características físicas, químicas e biológicas do corpo de água envolveu dados históricos e recém-adquiridos de nove indicadores e três índices: Índice de Qualidade das Águas (WQI), Índice de Estado Trófico (TSI) e Índice de Diversidade de Shannon-Weaver (H') para diversidade de macroinvertebrados. A conformidade aos padrões de qualidade prescritos foi analisada com base em curvas de permanência de qualidade de água. Duas formas de cálculo do WQI foram contrastadas para averiguar o efeito de disponibilidade incompleta de dados. Tendências temporais em parâmetros-chave foram buscadas com o teste de correlação de Spearman. Os resultados do WQI, entre 1991 e 2014, indicaram que a qualidade da água do reservatório pode ser classificada como "boa", apresentando tendência estatisticamente significativa de melhoria na última década de tal período. Os resultados obtidos para o TSI ficaram na faixa oligotrófico/mesotrófico e sem tendência significativa de variação temporal. O resultado de biodiversidade do H'=1,6, obtido com dados adquiridos em 2014, indicou um ecossistema aquático moderadamente degradado, tipicamente associado com o represamento de cursos de água e com um certo grau de comprometimento da qualidade da água. A abordagem integradora multi-indicadores de aspectos físicos, químicos e biológicos adotada neste estudo conferiu robustez à avaliação realizada da qualidade de água do corpo de água no médio-longo prazo.

Fitoplâncton da região central do Lago Paranoá (DF): uma abordagem ecológica e sanitária / Phytoplankton in the central region of Paranoá Lake, Federal District of Brazil: an ecological and sanitary approach

RESUMO Este estudo teve como objetivo analisar a estrutura, a dinâmica e a importância sanitária do fitoplâncton em um perfil vertical na região central do Lago Paranoá, Distrito Federal. As amostras foram coletadas mensalmente entre outubro de 2009 e setembro de 2010, na região pelágica, em seis profundidades. Foi possível identificar três fases em relação ao regime de mistura: estratificação (outubro de 2009 a maio de 2010), mistura (junho a agosto de 2010) e transição (setembro de 2010). As concentrações de fósforo total e fósforo solúvel reativo e a biomassa algal foram relativamente baixas, permitindo classificar o Lago Paranoá como um reservatório oligotrófico. Já as concentrações de nitrogênio total e os grupos funcionais do fitoplâncton foram típicos de ambientes mesotróficos. Foram encontrados 94 táxons, distribuídos em dez classes taxonômicas, com predomínio de diatomáceas centrales, clorofíceas e cianobactérias. Foram definidos 13 grupos funcionais fitoplanctônicos, com destaque para os grupos C, J, F, X2, K e S1. Durante os meses de mistura e transição houve aumento na biomassa de diatomáceas (grupo C), mas ao longo do perfil vertical, houve tendência dos grupos K e S1 (cianobactérias) se localizarem nas camadas mais superficiais nos meses quentes. Do ponto de vista sanitário, foram identificados táxons com potencial para promover sabor e odor na água (e.g., diatomáceas, criptofíceas e cianobactérias) ou que poderiam obstruir filtros em sistemas de tratamento (e.g., diatomáceas). Além disso, foram registradas cianobactérias (e.g., Aphanocapsa e Planktolyngbya) em densidades que já apontam a necessidade de intensificação do monitoramento e análise de cianotoxinas, de acordo com a Portaria do Ministério da Saúde nº 2.914/2011.

ABSTRACT This study aimed at analyzing the dynamic, the structure and the sanitary importance of phytoplankton in a vertical profile at Paranoá Lake central region, Federal District, Brazil. Sampling was carried out monthly from October 2009 to September 2010, in six depths. Three distinct phases were identified, concerning mixing pattern: stratification (October 2009 to May 2010), mixing in (June to September 2010), transition (September 2010). Total phosphorus and soluble reactive phosphorus concentrations and algal biomass were relatively low, classifying Paranoá Lake as an oligotrophic reservoir. In opposite, total nitrogen nd functional groups were typical of mesotrophic environments. Altogether, 94 phytoplanktonic taxa were found, among 10 taxonomic classes, especially centrales diatoms, chlorophyceans and cyanobacteria. Thirteen functional groups were identified, with emphasis on C, J, F, X2, K and S1. During mixing and transition months there was an increase in diatom biomass (group C). On the vertical profile, there was a trend of K and S1 groups to locate at surface layers during warmer months. Considering the sanitary approach, this study reported algal taxa that can potentially promote odor and taste in the water (e.g., diatoms, cryptophytes, cyanobacteria) or cause filter clogging at water treatment plants (e.g., diatoms). Moreover, cyanobacterial taxa (e.g., Aphanocapsa and Planktolyngbya) were reported under densities that already point out the need of monitoring intensification and cyanotoxin analysis, according to the MS Ordinance number 2,914/2011.