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http://hdl.handle.net/1843/BUBD-AYFM4R| Type: | Tese de Doutorado |
| Title: | Aplicação da geoengenharia como ferramenta para controle de florações de algas e da fertilização interna de fósforo em um ecossistema aquático eutrofizado |
| Authors: | Jose Neuciano Pinheiro de Oliveira |
| First Advisor: | Eduardo Von Sperling |
| First Co-advisor: | Vanessa Becker |
| First Referee: | Vanessa Becker |
| Second Referee: | Marcelo Libanio |
| Third Referee: | Miriam Cristina Santos Amaral |
| metadata.dc.contributor.referee4: | Jose Luiz de Attayde |
| metadata.dc.contributor.referee5: | Marcelo Manzi Marinho |
| Abstract: | A eutrofização é considerada o principal problema de degradação da qualidade da água de ecossistemas aquáticos continentais, sendo causada pelo enriquecimento das águas superficiais por nutrientes, principalmente fósforo e nitrogênio, com consequente aumento excessivo da produtividade primária e a possível ocorrência de florações de algas e cianobactérias. Nesse sentido, torna-se relevante o desenvolvimento de técnicas inovadoras de restauração de lagos, tais como a aplicação da geoengenharia, a qual tem se tornado uma ferramenta promissora para reduzir a liberação de fósforo a partir do sedimento e remover a biomassa algal em ecossistemas aquáticos continentais. Este trabalho teve como objetivo avaliar a aplicação de técnicas de geoengenharia para o controle de florações de algas e da fertilização interna por fósforo em um ecossistema aquático eutrofizado localizado na região semiárida tropical. Os experimentos em escala piloto foram realizados com água do reservatório Gargalheiras, localizado na região semiárida do estado do Rio Grande do Norte, Brasil. Os experimentos consistiram em testes de adsorção de fosfato com uso dos adsorventes de fósforo em fase sólida argila bentonita natural (BEN) e argila bentonita modificada com lantânio (BML), além de testes de floculação e sedimentação da biomassa algal e de fósforo com aplicação dos floculantes cloreto de polialumínio (PAC) e sulfato de alumínio (Al2SO4), isolados ou combinados com os lastros argila bentonita natural da região (BEN) e argila bentonita modificada com lantânio (BML). Por fim foram realizados experimentos piloto de capeamento do sedimento límnico com aplicação da BML isoladamente ou combinada aos floculantes PAC e Al2SO4 em doses selecionadas de acordo com as cargas de fósforo presentes na água e no sedimento do reservatório. Nos testes de adsorção de fosfato pelas argilas BML e BEN foi observado que as capacidades máximas de adsorção de fosfato por ambas argilas são reduzidas consideravelmente em águas naturais com características físico-químicas que interferem no processo de adsorção, tais como a presença de substâncias húmicas associadas a valores elevados de pH acima de 8. Os resultados dos testes de floculação e sedimentação mostraram que a aplicação isolada dos floculantes apresentou o mesmo efeito na remoção da biomassa algal e do fósforo total em relação aqueles tratamentos com combinação desses agentes com as argilas, deixando o meio em condições mesotróficas (Chl-a < 12 µg.L-1; P total < 60 µg.L-1) e sendo efetivo para o controle da eutrofização no reservatório Gargalheiras em um curto período de tempo. Os experimentos de capeamento do sedimento límnico mostraram que a aplicação da técnica de capeamento do sedimento com BML na dose de 100g BML: 1g P é efetiva a curto/médio prazo no controle da fertilização interna de fósforo do reservatório Gargalheiras em condições aeróbias e com faixa de pH entre 6 e 8. Foi observado ainda que a aplicação da técnica flock & lock com uso da BML em conjunto com baixas doses dos floculantes Al2SO4 e PAC não apresenta vantagens em relação ao controle das cargas internas de fósforo realizado pela aplicação isolada da BML no reservatório Gargalheiras. Conclui-se que a aplicação das técnicas de geoengenharia utilizadas nesse estudo foram eficientes na remoção da biomassa algal e do fósforo da coluna dágua do reservatório, além de apresentar alto desempenho na imobilização do P no sedimento e realizar o controle da fertilização interna |
| Abstract: | Eutrophication is considered a serious problem of freshwater systems caused by the enrichment of water by nutrients, typically phosphorus and nitrogen, resulting in increase of primary production and blooms of algae and cyanobacteria. In this sense, the development of innovative lake restoration techniques, such as geoengineering, has become a promising tool to reduce the internal P loading and to control eutrophication in freshwaters. The aim of this study was to evaluate the application of geoengineering techniques for the control of algal blooms and internal P loading in a eutrophic ecosystem located in the tropical semiarid region. The experiments were carried out with water from the Gargalheiras reservoir, located in the semiarid region of the state of Rio Grande do Norte, Brazil. The first experiments consisted of phosphate adsorption tests by natural bentonite clay (BEN) and lanthanum modified bentonite clay (LMB). Other experiments consisted in tests to evaluate the flocculation and sedimentation of algal biomass and phosphorus with the application of flocculants polyaluminium chloride (PAC) and aluminum sulphate (Al2SO4) flocculants isolated or combined with the ballasts natural bentonite clay (BEN) and lanthanum-modified bentonite clay (LMB). Sediment capping experiments were carried out with application of LMB isolated or in combination with PAC or Al2SO4 using selected doses according to the P loads present in the water and the sediment of the reservoir. For the P adsorption tests by the LMB and BEN clays it was observed that the maximum capacities of phosphate adsorption by natural and lanthanum-modified bentonite clays are considerably reduced in natural waters with physicochemical characteristics that interfere with the adsorption process, such as the presence of humic substances associated with a high pH. The results of the flocculation and sedimentation tests showed that the isolated application of the flocculants had the same effect in the removal of algal biomass and total phosphorus in relation to those treatments with a combination of these agents with the clays, resulting in mesotrophic conditions (Chl-a <12 g.L-1; Total P <60 g.L-1) and being effective for a control of eutrophication in the Gargalheiras reservoir. Finally, the sediment capping experiments showed that the isolated application of the LMB in the dose of 100 g LMB: 1 g P is effective in the control of internal P loading of Gargalheiras reservoir under aerobic conditions and with pH ranging from 6 and 8. It was also observed that the use of LMB combined with low doses of the flocculants Al2SO4 and PAC does not present advantages in relation to the control of the internal P loading carried out by LMB solely. In conclusion, the application of geoengineering techniques used in this study were efficient in the removal of algal biomass and total phosphorus from the water column of the Gargalheiras reservoir, presenting high performance in the immobilization of P in the sediment and control of internal P loading |
| Subject: | Lagos Restauração Floculação Engenharia sanitária Saneamento |
| language: | Português |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/BUBD-AYFM4R |
| Issue Date: | 21-Dec-2017 |
| Appears in Collections: | Teses de Doutorado |
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