Balanço de fósforo e nitrogênio em leitos cultivados com Eichhornia crassipes (Mart.) Solms / Phosphorus and nitrogen balance in constructed wetlands with Eichhornia crassipes (Mart.) Solms

RESUMO O descarte incorreto de resíduos, mesmo após tratamento, pode causar impactos negativos nos corpos d'água receptores. Em especial, substâncias como nitrogênio e fósforo podem se tornar, em função de suas concentrações, tóxicas para os organismos aquáticos ou produzir condições favoráveis à proliferação de vegetação, que podem iniciar os processos de eutrofização. Leitos cultivados são sistemas de tratamento de esgoto construídos com a finalidade de imitar a estrutura das wetlands naturais, promovendo mecanismos de fitorremediação. Apesar de a Eichhornia crassipes ser uma planta invasiva causadora de problemas em rios e lagos eutrofizados, seu uso pode ser interessante em leitos cultivados, pois é uma planta ornamental, o que aumentará a aceitação do sistema de tratamento de águas residuárias, além de poder ser reutilizada no artesanato, na produção de biocombustível e na alimentação animal. Nesse contexto, o presente trabalho objetivou avaliar a eficiência de retenção/remoção de fósforo total e nitrogênio total Kjeldahl (NTK) presentes em águas residuárias a partir de dois leitos de fluxo subsuperficial horizontal cultivados com Eichhornia crassipes, com diferença de 43 dias de cultivo entre eles, fixados a um meio suporte. As concentrações de fósforo total variaram de 4,5 a 5,1 mg.L-1 no afluente e de 3,2 a 4,4 mg.L-1 no efluente dos leitos cultivados, enquanto as concentrações de NTK variaram de 95,9 a 104,7 mg.L-1 no afluente e de 77,5 a 85,3 mg.L-1 no efluente.

ABSTRACT Improper disposal, even after treatment, of wastewater can cause negative impacts on receiving water bodies. Particularly, substances such as nitrogen and phosphorus can become, depending on their concentrations, toxic to aquatic organisms or produce favorable conditions for the proliferation of a vegetation that can start the process of eutrophication. Constructed wetlands are a wastewater treatment built to mimic the structure of natural wetlands, promoting mechanisms of phytoremediation. Despite E. crassipes be an invasive plant which causes problems in eutrophic lakes and rivers, its use may be interesting in wetlands because it is an ornamental plant, which will increase wastewater treatment system's acceptance, and it can be reused in crafts, in biofuel production and in animal feed. In this context, the present study aimed to evaluate the efficiency of the retention/removal of total phosphorus and Kjeldahl nitrogen (TKN) present in wastewater by two subsurface horizontal flow constructed wetland system cultivated with Eichhornia crassipes, with a difference of 43 days of cultivation, fixed to a support medium. The concentrations of total phosphorus ranged from 4.5 to 5.1 mg.L-1 in the affluent and from 3.2 to 4.4 mg.L-1 in the effluent of constructed wetlands, whereas NTK concentrations ranged from 95.9 to 104.7 mg.L-1 in the effluent, and from 77.5 to 85.3 mg.L-1 in the effluent.

Nitrogen and phosphorus flux from the production of Nile tilapia through the application of environmental indicators / Fluxo de nitrogênio e fósforo na produção de tilápia-do-nilo (Oreochromis niloticus) a partir da aplicação de indicadores ambientais

Abstract We aimed in this study utilize environmental indicators as a quantitative method to evaluate and discuss the nitrogen (TN) and phosphorus (TP) flux by a production stage grow-out (termination) of Nile tilapia (Oreochromis niloticus) in fishpond. The TN and TP load, the mass balance, the input of TN and TP via feed and the converted nutrients in fish biomass are the environmental indicators applied in this study. During the production cycle (128 days), the system exported 15,931 g TN and 4,189 g TP that were related to the amount of feed supplied (r Pearson = 0.8825 and r = 0.8523, respectively), corroborated by the feed conversion ratio (1.61:1). The indicators showed that 26% TN and 45% TP were reversed into fish biomass, 62% TN and 40% TP were retained in the fishpond, and 12% TN and 15% TP were exported via effluent. The largest contribution of nutrients generated by the system and exported via effluent was observed in phase III and IV. This result is supported by the feed conversion ratio 2.14 and 2.21:1 obtained at this phase, a fact explained by the amount of feed offered and the fish metabolism. Application of environmental indicators showed to be an efficient tool to quantify flux of TN and TP produced during the grow-out period of Nile tilapia and therefore, guide management practices more sustainable. Concerning the environmental sustainability of the activity the implementation of best management practices such as the better control of the feed amount offered would lead to a smaller loss of TN and TP to the water. Furthermore, the use of better quality feeds would allow greater nutrient assimilation efficiency.

Resumo Nós objetivamos neste estudo, utilizar indicadores ambientais como método quantitativo para avaliar e discutir sobre o fluxo de nitrogênio (TN) e fósforo (TP) na etapa final de crescimento (terminação) de tilápia-do-nilo (Oreochromis niloticus) em viveiro escavado. A carga de TN e TP, o balanço de massa, a entrada de nutrientes via ração e o TN e TP convertido em biomassa de peixe foram os indicadores ambientais utilizados neste estudo. Durante o ciclo produtivo (128 dias), o sistema exportou 15.931 g NT e 4.189 g PT os quais foram relacionadas às quantidades de alimento fornecido (r Pearson = 0,8825 e r = 0,8523, respectivamente), corroborada pela conversão alimentar (1,61:1). Os indicadores evidenciaram que 26% NT e 45% PT foram revertidos em biomassa de peixe, 62% NT e 40% PT ficaram retidos no viveiro e 12% NT e 15% PT foram exportados via efluente. O maior aporte de nutrientes gerado pelo sistema e exportado via efluente foi verificado nas fases III e IV. Este resultado é corroborado pelas taxas de conversão alimentar de 2,14 e 2,21:1 obtida nestas fases, fato explicado pela quantidade de ração ofertada e pelo metabolismo dos peixes. A aplicação dos indicadores ambientais mostrou ser uma ferramenta eficiente para quantificar o fluxo de TN e TP produzidos durante a etapa final de crescimento de tilápia-do-nilo e com isso orientar práticas de manejo mais sustentáveis. Com vistas à sustentabilidade ambiental da atividade, a implantação de boas práticas de manejo tais como o melhor controle da quantidade de alimento ofertado levaria a menor perda de NT e PT para a água. Além disso, o uso de rações de melhor qualidade permitiria maior eficiência de assimilação desses nutrientes.

Nitrogen and phosphorus flux from the production of Nile tilapia through the application of environmental indicators

Abstract We aimed in this study utilize environmental indicators as a quantitative method to evaluate and discuss the nitrogen (TN) and phosphorus (TP) flux by a production stage grow-out (termination) of Nile tilapia (Oreochromis niloticus) in fishpond. The TN and TP load, the mass balance, the input of TN and TP via feed and the converted nutrients in fish biomass are the environmental indicators applied in this study. During the production cycle (128 days), the system exported 15,931 g TN and 4,189 g TP that were related to the amount of feed supplied (r Pearson = 0.8825 and r = 0.8523, respectively), corroborated by the feed conversion ratio (1.61:1). The indicators showed that 26% TN and 45% TP were reversed into fish biomass, 62% TN and 40% TP were retained in the fishpond, and 12% TN and 15% TP were exported via effluent. The largest contribution of nutrients generated by the system and exported via effluent was observed in phase III and IV. This result is supported by the feed conversion ratio 2.14 and 2.21:1 obtained at this phase, a fact explained by the amount of feed offered and the fish metabolism. Application of environmental indicators showed to be an efficient tool to quantify flux of TN and TP produced during the grow-out period of Nile tilapia and therefore, guide management practices more sustainable. Concerning the environmental sustainability of the activity the implementation of best management practices such as the better control of the feed amount offered would lead to a smaller loss of TN and TP to the water. Furthermore, the use of better quality feeds would allow greater nutrient assimilation efficiency.

Resumo Nós objetivamos neste estudo, utilizar indicadores ambientais como método quantitativo para avaliar e discutir sobre o fluxo de nitrogênio (TN) e fósforo (TP) na etapa final de crescimento (terminação) de tilápia-do-nilo (Oreochromis niloticus) em viveiro escavado. A carga de TN e TP, o balanço de massa, a entrada de nutrientes via ração e o TN e TP convertido em biomassa de peixe foram os indicadores ambientais utilizados neste estudo. Durante o ciclo produtivo (128 dias), o sistema exportou 15.931 g NT e 4.189 g PT os quais foram relacionadas às quantidades de alimento fornecido (r Pearson = 0,8825 e r = 0,8523, respectivamente), corroborada pela conversão alimentar (1,61:1). Os indicadores evidenciaram que 26% NT e 45% PT foram revertidos em biomassa de peixe, 62% NT e 40% PT ficaram retidos no viveiro e 12% NT e 15% PT foram exportados via efluente. O maior aporte de nutrientes gerado pelo sistema e exportado via efluente foi verificado nas fases III e IV. Este resultado é corroborado pelas taxas de conversão alimentar de 2,14 e 2,21:1 obtida nestas fases, fato explicado pela quantidade de ração ofertada e pelo metabolismo dos peixes. A aplicação dos indicadores ambientais mostrou ser uma ferramenta eficiente para quantificar o fluxo de TN e TP produzidos durante a etapa final de crescimento de tilápia-do-nilo e com isso orientar práticas de manejo mais sustentáveis. Com vistas à sustentabilidade ambiental da atividade, a implantação de boas práticas de manejo tais como o melhor controle da quantidade de alimento ofertado levaria a menor perda de NT e PT para a água. Além disso, o uso de rações de melhor qualidade permitiria maior eficiência de assimilação desses nutrientes.

Environmental indicators in effluent assessment of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) reared in raceway system through phosphorus and nitrogen / Indicadores ambientais na avaliação de efluentes de truta arco-íris (Oncorhynchus mykiss) criados em sistema de raceway através do fósforo e nitrogênio

Abstract The phosphorus and nitrogen discharge via effluent of intensive trout farming system was quantified through the use of environmental indicators. The nutrient loads, the mass balance, the estimated amount of nutrients in feed and the amount of nutrients converted in fish biomass were calculated based on the concentrations of phosphorus (P) and nitrogen (N) in the feed and in the water. Of the offered feed, 24.75 kg were available as P and 99.00 kg as N, of these, 9.32 kg P (38%) and 29.12 kg N (25%) were converted into fish biomass and 15.43 kg P (62%) and 69.88 kg N (75%) were exported via effluent. The loads and the mass balance show the excessive discharge of nutrients via effluent, corroborated by the feed conversion ratio (2.12:1) due to the low efficiency of feed utilization, therefore, it is proposed the use of this zootechnical parameter as environmental indicator. In addition, feed management practices are not adequate, highlighting the low frequency of feeding during the day, excessive amount and low quality of feed offered. These results demonstrate the need for adequate feed management and the need for careful monitoring of effluent.

Resumo A descarga de fósforo e nitrogênio via efluente do sistema intensivo de truticultura foi quantificada através da utilização de indicadores ambientais. As cargas de nutrientes, o balanço de massa, a quantidade estimada de nutrientes na ração e a quantidade de nutrientes convertidos em biomassa de peixes foram calculados com base nas concentrações de fósforo (P) e nitrogênio (N) na ração e na água. Da ração oferecida, 24,75 kg estavam disponíveis como P e 99,00 kg como N, destes, 9,32 kg de P (38%) e 29,12 kg de N (25%) foram convertidos em biomassa de peixe e 15,43 kg P (62%) e 69,88 kg N (75%) foram exportados via efluente. As cargas e o balanço de massa mostram a descarga excessiva de nutrientes via efluente, corroborado pela taxa de conversão alimentar (2,12:1), devido à baixa eficiência na utilização da ração, portanto, propõe-se a utilização deste parâmetro zootécnico como indicador ambiental. Além disso, as práticas de manejo alimentar não são adequadas, destacando a baixa frequência de alimentação durante o dia, quantidade excessiva e baixa qualidade da alimentação ofertada. Esses resultados demonstram a necessidade de manejo alimentar adequado e de monitoramento do efluente.

Resíduos de construção e demolição: avaliação de métodos de quantificação / Construction and demolition waste: evaluation of quantification methods

Neste trabalho, estimou-se a gerão dos resíduos de construção e demolição por dois métodos de quantificação, um indireto e outro direto, considerando-se a produção advinda dos agentes informais e formais. O método indireto considerou a área construída das edificações (construção) e transformação dos pontos de ligação de água e luz instalados (reforma). O método direto identificou a geração advinda de agentes informais e formais nos pontos de disposição finais em diferentes regiões do município, empregando-se o conceito de balanço de massa. Não é possível quantificar a geração de resíduos de construção e demolição dos agentes informais (reformas) por meio de dados indiretos relacionados Às transformações dos pontos de água no município. Há indícios de que as transformações dos pontos de energia elétrica sejam um indicador indireto mais preciso, podendo evitar a dispendiosa quantificação direta.

In this paper, construction and demolition waste generation was estimated by two quantification methods, one direct and other indirect, regarding informal and formal generators. Construction area and transformation of the points of water and energy were applied for indirect quantification method. For the direct one, volume of dumping areas associated with informal and formal generators in different regions of municipality were quantified and the mass balance was applied. Indirect quantification of informal generators by transformation points of water is not precise. There are evidences that transformation points of energy can be more precise, avoiding costly direct construction and demolition waste quantification method.