Nutrientes: fósforo

1. Curso EPAMIG Nutrientes: fósforo Prof. Dr. José Fernandes Bezerra Neto

2. Nutrientes – conceitos básicos Recursos — fatores ambientais consumíveis que são necessários para o crescimento e sobrevivência. A falta de um ou mais recursos resulta na redução na taxa de crescimento. A falta de um ou mais recursos leva à competição por aquele recurso. Volvox Pediastrum

3. Nutrientes – conceitos básicos Quais os recursos as algas necessitam para crescer? Luz — para fotossíntese Carbono — para fotossíntese Fósforo — ATP etc. Nitrogênio — aminoácidos Sílica —somente para diatomáceas e algumas crisófitas Outros elementos — K, Mg, Ca, Na, Cl, Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo, etc.

4. A “Lei do Mínimo” de Leibig A produção de qualquer organismo será determinada pela quantidade da substância que for menos abundante no ambiente. Este conceito tem que considerar as necessidades do organismo

5. Qual nutriente é mais limitante? Depende da espécie… p.ex., sílica nunca é limitante para algas verdes mas pode ser para diatomáceas Depende do período do ano... A limnologia física influencia a disponibilidade de nutrientes Chroococcus Anabaena Aphanizomenon Microcystis

6. Nutrientes – fósforo • Essencial para a vida (ATP, fosfolipídios de membrana, etc.). • Usualmente um nutriente limitante em lagos. • Derivado de rocha fosfática – abiótica, diferente do nitrogênio. • Sem fase gasosa. • Adsorvido ao solo. • Naturalmente imóvel a menos que o solo seja erodido ou excesso de fertilizantes seja aplicado • O fósforo se move com o sedimento

7. Nutrientes – fósforo • Não é tóxico. • As algas possuem adaptações para adquirir fósforo: • alta afinidade • Enzimas que o metabolizam externamente (APA) • Estocagem • Alta ingestão

8. Fósforo – formas encontradas • A principal forma inorgânica de P é o ortofosfato PO4–3 • A maior parte do P encontrado na coluna de água (>98%) está na forma de fosfatos orgânicos (P particulado) Água do lago Filtragem em malha 0.45 mm PP + PD = P Total O que fica no filtro= PP (fósforo particulado) Filtrado = PD (fósforo dissolvido)

9. Fósforo – propriedades básicas • Não existem reações redox ou de respiração diretamente envolvidas (organismos não geram energia a partir da química do P) • PO4–3 é altamente ligado aos sítios catiônicos (Al+3, Fe+3, Ca+2) • A concentração é fortemente afetada pelas reações redox do ferro.

10. O que acontece quando o P entra no lago? Lago Linsley (12 m prof.) 32P04 Hutchinson & Bowen 1950

11. O que acontece quando o P entra no lago? Dentro de poucas horas, 32P aparece no hipolímnio absorção comido 32P04 Perdas devido à sedimentação Pelotas fecais

12. PO4 0.21% 1.16% Colóides de moléculas orgânicas grandes Ciclagem de fósforo no epilímnio fósforo particulado 98.5% 0.13% pequenas moléculas orgânicas dissolvidas Perdas por sedimentação perdas por sedimentação

13. Níveis de fósforo no ambiente • Os principais fatores afetando os níveis de fósforo, ciclagem e impactos na qualidade de água incluem: • Propriedades do solo • Usos do solo • Transportes associados com vazão • Fontes internas (excreção e carga interna)

14. De onde vem o fósforo?

15. Fósforo – fontes externas • Fontes difusas • Descargas da bacia de drenagem via tributários • Deposição atmosférica • Fontes pontuais • Esgoto doméstico • Descargas industriais

16. A dinâmica do fósforo nos ecossistemas aquáticos • ◄

17. A sedimentação de P • ◄

18. Fatores que provocam a sedimentação • complexação na forma de hidróxido de ferro hidratado • adsorção à argilas • complexação com complexos de Al e Mn (pH ácido) • adsorvido ao CaCO3 (pH básico)

19. A sedimentação de P provoca uma queda nas concentrações deste no sentido rio-barragem

20. A sedimentação de P provoca uma queda nas concentrações deste no sentido rio-barragem (ex do reservatório de Corumbá - GO) • Thomaz et al. (no prelo)

21. Reservatório de Segredo (PR) • Thomaz et al. (1997)

22. Retenção de P em cadeias de reservátórios: um exemplo do rio Tietê

23. Retenção de P em cadeias de reservatórios: efeitos a jusante

24. Dinâmica do fósforo: sedimento - água • ◄

25. Ciclagem do fósforo no hipolímnio • Durante a estratificação, existe um movimento de P do epilímnio para o hipolímnio, por sedimentação de PP. • Uma vez que o P chega no hipolímnio, ele fica lá até que o lago circule novamente. • P pode também ser estocado nos sedimentos, ligados ao ferro.

26. PO4 PP >95% < <3% < O íon férrico (Fe3+) dissolvido na água e nos sedimentos, na presença de oxigênio, liga-se ao P e criar um precipitado insolúvel PO43- Fe+++ Fe(OH)3 PO43- PO43- É a chamada “armadilha de ferro” e acontece somente quando o hipolímnio contém oxigênio

27. Assim que o hipolímnio se torna anóxico, o Fe+++ ganha um elétron e é reduzido para Fe++ Fe+++ Fe(OH)3 PO43- Fe+++ PO43- Fe(OH)2 Fe++ Fe++ forma sais solúveis com PO4. Sob condições anóxicas, temos um fluxo de P para fora do sedimento. Isto é chamado de “carga interna”

28. Papel ativo das bactérias • Papel do enxofre é mais importante do que se previa

29. Papel dos organismos nas trocas sedimento - água • bioturbação • Esteves (1998)

30. Papel dos organismos nas trocas sedimento - água

31. Papel dos organismos nas trocas sedimento – água: decomposição de macrófitas • Pagioro & Thomaz (1999)

32. Fósforo em reservatórios: fase de enchimento • Esteves (1998)

33. Fósforo em reservatórios: fase de enchimento (Corumbá – GO) • Thomaz et al. (no prelo)

35. Efeito da região litorânea na dinâmica do P • ►

36. As macrófitas aquáticas e a dinâmica do fósforo • Camargo & Esteves (1986)

37. As macrófitas aquáticas e a dinâmica do fósforo • Petrucio & Esteves (1998)

38. As macrófitas aquáticas e a dinâmica do fósforo • Lopes Ferreira (1995), Esteves (1998)

39. O fósforo é absorvido também por bactérias • Horne & Goldman (1994)

40. 0 T T Prof. O2 O2 PO4 PO4 Nutrientes – perfis verticais de verão • Oligotrófico • Eutrófico • 0 anoxia • anoxia