Florações de cianobactérias em um reservatório urbano tropical submetido a medidas de restauração: dinâmica da comunidade e cianotoxinas

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Universidade Federal de Minas Gerais

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Tese de doutorado

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Lenora Nunes Ludolf Gomes
Ana Maria Moreira Batista
Renato José Reis Molica
Jascieli Carla Bortolini

Resumo

A eutrofização de corpos d'água urbanos representa um problema ambiental significativo, especialmente em regiões tropicais, onde a combinação de alta disponibilidade de nutrientes, temperaturas elevadas e radiação solar intensa favorece a proliferação de florações de cianobactérias potencialmente tóxicas. Esta tese investiga o uso de longo prazo do Phoslock®, uma argila bentonita modificada com lantânio, como estratégia de controle de fósforo e mitigação de florações de cianobactérias em um reservatório urbano hipereutrófico (reservatório da Pampulha, Belo Horizonte, MG). O estudo incluiu tanto monitoramento de campo quanto experimentos laboratoriais para avaliar a eficácia do Phoslock na redução de fósforo biodisponível e seus efeitos na dinâmica da comunidade fitoplanctônica e nos perfis de toxinas de cianobactérias. O Capítulo 1 apresenta um estudo de campo de sete anos, que incluiu o monitoramento antes e durante o tratamento com Phoslock, mostrando que, embora o Phoslock tenha contribuído para a redução do fósforo em alguns períodos, a persistência de cargas externas de nutrientes comprometeu sua eficácia. Observou-se uma redução temporária nas florações de cianobactérias e um aumento na diversidade fitoplanctônica, mas o efeito do tratamento foi limitado pelas constantes interferências externas, ressaltando a importância do controle integrado para se alcançar uma recuperação duradoura. O Capítulo 2 traz experimentos de laboratório com diferentes cepas de cianobactérias e microalgas expostas ao Phoslock, para avaliar suas respostas de crescimento e alterações fisiológicas, incluindo o conteúdo de clorofila intracelular e a produção de toxinas pelas cianobactérias. Os resultados laboratoriais confirmaram que o Phoslock reduz a disponibilidade de fósforo e pode inibir o crescimento de cianobactérias e microalgas, embora as respostas variem entre espécies e cepas. O estudo experimental contribuiu para entender como espécies específicas respondem ao controle de fósforo, permitindo uma avaliação das possíveis implicações para o manejo em campo. O Capítulo 3 revisa os desafios e as estratégias de recuperação de lagos urbanos eutrofizados no contexto do Antropoceno. Cada técnica é discutida quanto a suas vantagens e limitações, com destaque para os efeitos das mudanças climáticas, que podem intensificar a eutrofização e dificultar o controle de florações de cianobactérias. Os resultados deste trabalho trazem contribuições para a gestão de ecossistemas aquáticos urbanos eutrofizados e ressaltam a importância de políticas públicas integradas para o controle sustentável da eutrofização. Recomenda-se que futuros programas de recuperação priorizem o controle de fontes externas de nutrientes e adotem estratégias combinadas para a melhoria da qualidade da água a longo prazo. Este estudo oferece uma base científica para orientar decisões de manejo e políticas públicas, especialmente para a recuperação de reservatórios tropicais.

Abstract

Eutrophication of urban water bodies is a significant environmental problem, particularly in tropical regions, where the combination of high nutrient availability, elevated temperatures, and intense solar radiation promotes the proliferation of potentially toxic cyanobacterial blooms. This thesis investigates the long-term effect of using Phoslock®, a lanthanum-modified bentonite clay, as a phosphorus control strategy to mitigate cyanobacterial blooms in a hypereutrophic urban reservoir (Pampulha Reservoir, Belo Horizonte, MG). The study included both field monitoring and laboratory experiments to evaluate the effectiveness of Phoslock in reducing bioavailable phosphorus and its effects on phytoplankton community dynamics and cyanobacterial toxin profiles. Chapter 1 presents a seven-year field study, including monitoring before and during Phoslock treatment, showing that although Phoslock contributed to phosphorus reduction in some periods, the persistence of external nutrient loads compromised its effectiveness. A temporary reduction in cyanobacterial blooms and an increase in phytoplankton diversity were observed; however, the treatment effect was limited by constant external interferences, highlighting the importance of integrated control to achieve lasting recovery. Chapter 2 includes laboratory experiments with different strains of cyanobacteria and microalgae exposed to Phoslock to assess their growth responses and physiological changes, including intracellular chlorophyll content and cyanobacterial toxin production. Laboratory results confirmed that Phoslock reduces phosphorus availability and may inhibit the growth of cyanobacteria and microalgae, although responses vary between species and strains. The experimental study contributed to understanding how specific species respond to phosphorus control, allowing an assessment of possible implications for field management. Chapter 3 reviews the challenges and strategies for restoring eutrophic urban lakes in the context of the Anthropocene. Each technique is discussed in terms of its advantages and limitations, with emphasis on the effects of climate change, which may intensify eutrophication and complicate cyanobacterial bloom control. The results of this work may contribute to the management of eutrophic urban aquatic ecosystems and underscore the importance of integrated public policies for sustainable eutrophication control. It is recommended that future recovery programs prioritize the control of external nutrient sources and adopt combined strategies to improve water quality in the long term. This study provides a scientific basis to guide management decisions and public policies, especially for the restoration of tropical reservoirs.

Assunto

Ecologia, Eutrofização, Cianobactérias, Conservação dos Recursos Hídricos

Palavras-chave

eutrofização, cianobactérias, phoslock®, cianotoxinas, controle de fósforo, lago urbano, gestão de recursos hídricos

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