Recentemente, a LG Sonic desenvolveu um sistema de perfis verticais (Vertical Profiling System), que pode medir a qualidade da água e a concentração de nutrientes em diferentes profundidades, proporcionando um monitoramento de nutrientes em alta resolução.
O perfilador vertical, juntamente com nossas outras ferramentas de monitoramento nutricional, oferece uma forma única de detectar os padrões espaciais e temporais das concentrações de nutrientes na solução do solo e da água, que desempenham um papel decisivo nos problemas relacionados às algas. Essas informações, juntamente com uma série de dados físico-químicos e análises de amostras, podem ajudar a determinar a melhor solução para o gerenciamento e controle do impacto ambiental.
O papel das plantas aquáticas
As plantas crescem tanto no fundo como na superfície em corpos de água saudáveis. As plantas aquáticas são muito importantes para a absorção de nutrientes essenciais, como cálcio e potássio, e atuam como sumidouros naturais de nutrientes. Podem melhorar a claridade da água e proporcionar habitat para outros organismos aquáticos. As plantas bentônicas que crescem no fundo podem melhorar significativamente a qualidade da água, pois consomem nutrientes que são liberados dos sedimentos e das camadas de água, aumentando os níveis de oxigênio dissolvido no fundo de um lago. O oxigênio, por sua vez, é utilizado por bactérias aeróbicas que decompõem o material orgânico e controlam o acúmulo de nutrientes nos sedimentos.
Em um ecossistema aquático equilibrado, as plantas e as bactérias funcionam sinergicamente para reduzir o nível de nutrientes. No entanto, em corpos d’água com muitas algas, as plantas bentônicas não conseguem crescer. Esse ciclo é alterado, o que muitas vezes leva a um acúmulo excessivo de nutrientes no sedimento, culminando na eutrofização.
Eutrofização
A maioria dos lagos que sofrem com a proliferação abundante de algas são eutróficos ou hipereutróficos. O estado trófico de um lago é determinado pela concentração de nutrientes, principalmente fosfato e fósforo total, e é avaliado pela concentração de algas (clorofila a) e pela transparência da água, fatores-chave no monitoramento de nutrientes.
Um lago hipereutrófico ou eutrófico contém maiores concentrações de nutrientes, o que provoca a proliferação persistente de algas e afeta o equilíbrio do ecossistema aquático. A fertilidade da água e a disponibilidade de elementos como potássio (K) e cálcio (Ca) também influenciam esse processo.
Uma forma de enfrentar a eutrofização é evitar a entrada de nutrientes por meio de um rigoroso monitoramento nutricional e do uso de ferramentas de medição em campo, como medidores portáteis e sensores especializados. No entanto, a solução para a proliferação prejudicial quase nunca é tão simples. Muitos corpos d’água ficaram saturados por nutrientes durante anos ou até décadas, provocando um acúmulo de fosfato nos sedimentos, no fundo de lagos e represas, o que dificulta a recuperação e requer uma interpretação cuidadosa dos dados obtidos no monitoramento.
Estratificação
Os lagos e reservatórios mais profundos (geralmente com mais de 6 metros de profundidade) costumam apresentar estratificação, um processo em que a água se divide em diferentes camadas com temperaturas e densidades variáveis, o que influencia a concentração de nutrientes e seu monitoramento.
Fepilimnion é a água mais quente perto da superfície de um lago; o hipolimnion é a camada de água mais fria e densa na parte inferior; e o metalimnion é a camada intermediária, onde se encontra a termoclina. Metalimnion muda de quente para frio entre as camadas epilimnion e hipolimnion, afetando a distribuição de nutrientes e outros parâmetros, como pH e oxigênio.
O fitoplâncton e os nutrientes, como o potássio (K) e o nitrogênio, podem acumular-se perto da interface dessas zonas térmicas. O fundo de um lago mesotrófico ou eutrófico geralmente permanece anóxico (sem oxigênio) durante a estratificação, afetando a concentração e a disponibilidade de nutrientes na solução da água. Isso produz uma liberação acelerada de nutrientes e outras substâncias tóxicas (sulfato de hidrogênio, amônia, etc.) dos sedimentos. Quando os sedimentos ricos em nutrientes se acumulam por um longo período, eles alimentam a proliferação de algas durante anos, mesmo após a redução da entrada de nutrientes externos, o que afeta o rendimento e o equilíbrio do ecossistema.
Para saber, é preciso medir
Soluções tecnológicas para o monitoramento de nutrientes
Dispomos de várias soluções e equipamentos para o monitoramento nutricional que permitem controlar e prevenir a proliferação de algas e seus efeitos nocivos, otimizando a nutrição e a saúde do ecossistema aquático. Para determinar a melhor solução para um lago, primeiro monitoramos e avaliamos com precisão seu estado por meio de medidores especializados e uma amostragem adequada.
A fonte de nutrientes e a forma como um lago responde ao seu enriquecimento são sempre complexas e únicas para cada situação. Antes de utilizar qualquer tratamento, deve-se realizar uma calibração correta dos equipamentos e avaliar a química do lago por meio de análises laboratoriais e medições em campo. Monitoramos os padrões verticais, espaciais e temporais de uma série de variáveis de qualidade da água, obtendo valores confiáveis para sua interpretação e aplicação.
A MPC-Buoy usa ultrassom que impacta diretamente o crescimento das algas. Essa tecnologia não é invasiva, não contém produtos químicos e afeta apenas as algas; portanto, também pode ser aplicada para melhorar as condições de luz para o desenvolvimento de plantas aquáticas e bactérias benéficas no sedimento, contribuindo para uma melhor fertilização natural do ecossistema.
A Monitoring Buoy pode traçar o perfil da coluna vertical de um lago, medindo de forma autônoma diferentes variáveis, como nitrato (N-NO3), fosfato (P-PO4), amônio (NH4), turbidez, clorofila-a, ficocianina, oxigênio dissolvido, temperatura, pH, entre outras, dentro de uma ampla gama de aplicações para controle e gestão ambiental.
Monitoramento nutricional em tempo real
Essas medições de monitoramento nutricional também podem ser feitas em diferentes profundidades com a ajuda de um sistema de perfis verticais (Vertical Profiling System). Elas são calculadas em tempo real e geradas várias vezes ao dia, facilitando a análise contínua da concentração de nutrientes na solução da água.
Como esses sistemas também fornecem uma visão geral temporal, os dados obtidos por meio de sensores e medidores em campo podem ser usados para identificar a fonte e a dinâmica dos nutrientes dentro de um corpo d’água. As boias detectam a liberação de nutrientes do sedimento e relacionam essas informações com a entrada de nutrientes de outras fontes, fornecendo uma referência importante para o gerenciamento ambiental.
O papel do teledeteção por satélite
Um lago ou reservatório raramente é homogêneo. Suas características variam de um metro para outro, ou mesmo de um dia para outro. Além disso, a estratificação vertical, as variações na qualidade da água, as concentrações de nutrientes e o crescimento de algas também variam horizontalmente. É aqui que as imagens de satélite proporcionam uma melhor compreensão da situação.
A teledeteção significa utilizar dados de satélite, como imagens Landsat ou Sentinel, para determinar os parâmetros de qualidade da água que normalmente só podem ser medidos em laboratório ou por meio de sensores in situ. No entanto, o uso da teledeteção tem uma vantagem incomparável, pois é a única fonte de dados que fornece uma visão geral dos parâmetros de qualidade da água em toda a superfície da água. Áreas grandes ou inacessíveis tornam-se acessíveis para monitoramento.
Integração de dados e análise com MPC-View
Em combinação com dados em tempo real mais específicos, a teledeteção pode ser usada para interpolar informações das boias para outras áreas de um lago. Ao determinar variáveis, como clorofila a, turbidez, ficocianina e proliferação de algas, é possível avaliar a dinâmica dos lagos e seu estado nutricional. Um estudo batimétrico adicional pode determinar onde está o ponto mais alto de acumulação de sedimentos em um lago.
Essas fontes de dados são processadas no MPC-View, um software baseado na web, e permitem saber mais sobre a relação entre a entrada de nutrientes e a liberação de sedimentos. Também podemos determinar a época do ano em que o sedimento libera cargas críticas de nutrientes, facilitando a tomada de decisões para o manejo da irrigação e da fertilização.
Por fim, medindo os nutrientes em relação a outras variáveis físico-químicas, podemos determinar a magnitude da disponibilidade de nutrientes ao longo da coluna de água, bem como o papel dos sedimentos no ciclo dos nutrientes, apoiando um monitoramento nutricional integral e eficiente.
