Avaliação ecológica do efeito combinado de contaminantes ambientais

Abstract

The assessment of ecological status of lotic freshwater bodies, based on stringent criteria of classification, has been defined by the Water Framework Directive (WFD), as a result of the implementation and optimization of methodologies that integrate physico-chemical, biological, and hydromorphological parameters. It is recognized that the application of this methodology is not easy, because it requires deep technical and scientific knowledge; it is time consuming in its application involving high financial costs. Thus, the main objective of this study was the development of cheaper and faster complementary methodologies that may contribute to the technical application of the classification criteria defined by the WFD, achieving the same final results of evaluation. In order to achieve this main goal, the river Mau, a small mountain river subjected to different stressors (eg, metals, pesticides), was established as the main sampling area. This thesis reviewed the historical development of various biotic indexes and its application in assessing water quality, especially highlighting the new paradigm defined by the WFD, and the corresponding actions developed for optimization and intercalibration of methodologies, evaluating the final state of water bodies. The ecological spatiotemporal characterization of the river Mau focused on the application of the WFD methodology, using at this stage only macroinvertebrates collected during four seasons. Results were compared with historical data of the last three years and they demonstrated that the river is in good condition. However, the ecological quality decreased at certain locations indicating that organisms were subjected to some type of disturbance. As the ecological quality can be conditioned by pulses of contamination from the sediments, in environmental adverse conditions, assays were performed with elutriates, obtained from sediments collected near the mining complex Braçal-Palhal. Results showed that this method was effective achieving the state of contamination, which may be important in prioritizing/scoring of critical areas within river ecosystems potentially impacted, using the WFD methodology. However, this methodology requires the collection of sediment which can promote the modification and / or loss of contaminants. To solve this potential problem, we developed a new methodology to obtain similar results. For this, we used a benthic microalga, belonging to the Portuguese flora, sensitive to organic pollution and metals. This methodology was optimized for application in situ, by immobilization of diatom in calcium alginate beads. The results showedthat their sensitivity and normal growth rate are similar to data obtained when used free cells of diatom. This new methodology allowed the achievement of a very quick response on the degree of contamination of a site, providing a complementary methodology to WFD.

A avaliação do estado ecológico de massas de água doce lóticas, baseada em exigentes critérios de classificação, foi definida pela Directiva Quadro da Água (DQA), como resultado da aplicação e otimização de metodologias integradoras de elementos físico-químicos, biológicos e hidromorfológicos. A aplicação destas metodologias não é fácil, já que requer grandes conhecimentos técnicos e científicos e, ao exigir muito tempo na sua aplicação, tem elevados custos financeiros. Assim, o principal objetivo deste estudo foi o desenvolvimento de metodologias complementares que contribuam para uma aplicação técnica, mais barata e mais rápida, dos exigentes critérios de classificação definidos pela DQA, com a obtenção dos mesmos resultados finais de avaliação. Para isso definiu-se o rio Mau, um pequeno rio de montanha sujeito a diferentes agentes de stress (e.g., metais, pesticidas), como o local principal de estudo. O presente trabalho é iniciado com uma revisão histórica do desenvolvimento de diversos índices bióticos e da sua aplicação na avaliação da qualidade da água, salientando especialmente a mudança de paradigma, definido pela DQA, e as ações desenvolvidas para otimização e intercalibração de metodologias, na avaliação do estado final das massas de água. O estudo da caracterização espáciotemporal centrou-se na aplicação da metodologia DQA ao rio Mau, usando apenas macroinvertebrados, recolhidos durante quatro estações do ano. Os resultados foram comparados com dados históricos dos últimos três anos e demostraram que o rio se encontra em muito bom estado. No entanto, a qualidade ecológica diminui em determinados locais indicando que os organismos estiveram sujeitos a algum tipo de perturbação. Considerando que a qualidade ecológica pode ser condicionada por episódios cíclicos de contaminação, a partir de sedimentos, em situações ambientais adversas, realizaram-se ensaios com elutriados de sedimentos de rio recolhidos nas imediações do complexo mineiro Braçal-Palhal. Os resultados permitiram concluir que esta metodologia foi eficaz na sinalização de locais negativamente afectados pelos efluentes mineiros do estado de contaminação, sendo importante na priorização de áreas críticas, potencialmente impactadas, na avaliação do estado ecológico. No entanto, esta metodologia implica a recolha de sedimentos, o que pode promover a alteração e/ou perda de contaminantes. Para resolver este potencial problema, pretendeu-se desenvolver uma metodologia que permita obter resultados semelhantes, mas que seja aplicada diretamente no local de estudo (in situ). Para isso, recorreuse a uma microalga bentónica, pertencente à flora Portuguesa, sensível à poluição orgânica e a metais. Esta metodologia foi otimizada, na perspetiva de ser usada como teste padrão in situ, recorrendo à imobilização de microalgas bentónicas de água doce em alginato de cálcio. Verificou-se que a sua sensibilidade e o crescimento foram similares aos resultados obtidos em ensaios com células livres. Esta nova metodologia permite obter uma resposta muito rápida sobre o grau de contaminação de um local e poderá constituir uma metodologia complementar à DQA.