Monitoramento da Qualidade da Água

Pipe Steve Spring Marine Photobank

Para entender se a poluição das águas residuais está impactando um ambiente específico ou estabelecer a fonte e a extensão do problema, é importante que os gerentes estabeleçam as condições básicas e estabeleçam um programa de monitoramento. Mesmo os menores projetos de amostragem se beneficiam de um planejamento cuidadoso para identificar o problema, definir métodos claros e etapas de garantia de qualidade e considerar o processamento de dados e os planos de comunicação.

Os principais estágios em um programa de qualidade da água são:

  1. Defina o problema. Que impactos potenciais de águas residuais você espera identificar? Que dados já existem, como informações específicas do local sobre a infraestrutura de águas residuais?
  2. Realizar monitoramento da qualidade da água direcionado para a qualidade da água usando processos que incorporam contribuições de especialistas sempre que possível (por exemplo, quais locais monitorar, quais indicadores focalizar, como os dados serão coletados)
  3. Desenvolver e implementar estudos avançados para ajudar a rastrear fontes de poluição
  4. Analise e resuma os dados para comunicação a parceiros, tomadores de decisão e quaisquer outras partes interessadas importantes, tendo em mente quais dados são atraentes para seu público
  5. Use as informações para orientar um processo de planejamento ou ação de gerenciamento.

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Para detectar mudanças na qualidade da água relacionadas às águas residuais, os gestores de recifes devem considerar a medição dos seguintes indicadores:

Nitrogênio e fósforo, nutrientes essenciais para plantas e animais, são indicadores comuns de nutrientes. As fontes de nitrogênio incluem descargas de estações de tratamento de águas residuais, escoamento de gramados fertilizados e áreas de cultivo, fossas e sistemas sépticos com falha, escoamento de esterco animal e áreas de armazenamento e descargas industriais que contêm inibidores de corrosão. As medidas comuns de nitrogênio e fósforo incluem: Nitrogênio total (todas as formas orgânicas e inorgânicas, dissolvidas e particuladas de nitrogênio encontradas em uma amostra), amônia, nitratos, nitritos e fósforo total (todas as formas de fósforo).

Por último, o silicato é uma medida química importante que é uma assinatura das águas subterrâneas. Altos silicatos indicam fontes de água doce. O silicato é geralmente medido em laboratório junto com nitrato e fosfato. Esses indicadores podem ser medidos por um analisador automático ou um laboratório por aproximadamente $ 50 USD / amostra.

A salinidade pode ser medida de forma barata usando um refratômetro e a temperatura com um sensor portátil. A salinidade pode ser especialmente útil na identificação de locais para monitoramento de longo prazo.

O Oxigênio Dissolvido (OD) é um parâmetro importante na avaliação da qualidade da água devido à sua influência nos organismos marinhos.

Baixo OD pode indicar uma abundância de fitoplâncton ou bactérias que estão consumindo oxigênio. OD é medido usando um medidor de qualidade de água multiparâmetro calibrado - ou sonda - (custando ~ $ 1,000- $ 15,000 USD).

A turbidez - um teste-chave de clareza da água que pode ser afetado pelo fitoplâncton - é comumente avaliada usando um disco de Secchi para medir a profundidade de penetração da luz solar.

Outros métodos digitais portáteis, como um medidor de condutividade e medidor de turbidez, aumentam a capacidade de coletar dados em tempo real, mas requerem manutenção e calibração.

Bactéria fecal indicadora (FIB) de resíduos humanos, como E. coli, Enterococcusou C. perfringens pode ser usado para identificar águas residuais. Testes de campo simples foram desenvolvidos para testar FIB na água. Um exemplo está no caso da Tanzânia rural onde testes de sulfeto de hidrogênio foram fornecidos a 433 residências, permitindo-lhes monitorar suas próprias fontes de água e fazer escolhas informadas sobre a segurança e o tratamento da água. Infelizmente para os gestores marinhos, nas regiões costeiras a concentração de bactérias é normalmente muito baixa para esses tipos de testes de campo e análises de laboratório são necessárias para detectá-los.

Outra opção é coletar amostras de água e realizar testes de FIB usando um laboratório satélite (~ $ 3,000 USD) ou laboratório tradicional e método de cultura, como o teste Enterolert (IDEXX) usado pela Surfrider a um custo de cerca de $ 11 USD por amostra.

Clorofila a é o principal pigmento fotossintético verde encontrado em todas as plantas, incluindo algas fitoplanctônicas e um substituto para produtores primários planctônicos. A concentração de clorofila a nas águas dos recifes de coral é um indicador da abundância e biomassa do fitoplâncton, que é a fonte direta ou indireta de alimento para a maioria dos animais marinhos. Baixa clorofila a os níveis sugerem boas condições da água. No entanto, é a persistência de longo prazo de níveis elevados que é um problema, então a clorofila a deve ser monitorado pelo menos mensalmente para quantificar as mudanças sazonais na biomassa do fitoplâncton. Clorofila a pode ser medido com filtração e equipamento de laboratório e, se enviado a um laboratório, custa ~ $ 20 USD / amostra.

Esses dados podem identificar padrões e mudanças importantes se coletados ao longo de muitos anos. Os gerentes podem usar essas informações para começar a correlacionar os padrões de saúde dos corais e a porcentagem de cobertura dos corais. Esses indicadores também são relativamente eficientes em termos de custos. Existem vários testes de campo que podem ser realizados com kits portáteis ou dispositivos portáteis relativamente baratos (<$ 1000 USD). Esses testes de campo requerem amostras de água de pequeno volume e fornecem resultados em minutos. Para gerentes com tempo ou orçamento limitados para se comprometerem com um programa de monitoramento, esses são os primeiros métodos que podem ser usados. Os gerentes podem considerar quais são os limites de detecção para esses métodos e se eles são apropriados em sua região. Por exemplo, em águas cristalinas do oceano, pode ser difícil captar um sinal de clorofila ou usar um disco de Secchi.

INDICADORMÉTODO DE TESTE / MATERIAIS
Clorofila aMedidor de clorofila
DO (oxigênio dissolvido)Medição de sensor ou calorímetro
Sólidos totais dissolvidos (TDS) ou turbidezDisco Secchi, medidor de turbidez ou sensores

É importante reconhecer que esses indicadores não significam diretamente a poluição das águas residuais, uma vez que outras fontes ou fatores podem contribuir para os níveis modificados. Por exemplo, os nutrientes podem ser provenientes da agricultura ou do desenvolvimento e as bactérias indicadoras fecais também podem vir de animais ou solos.

Rastrear fontes de poluição

Identificar a presença de águas residuais no oceano é difícil e depende de vários testes para identificar diferentes contaminantes comumente encontrados nas águas residuais. Testes mais sofisticados que medem isótopos de nitrogênio e contaminantes de origem humana, como produtos farmacêuticos e compostos de resíduos orgânicos, como metabólitos de detergentes ou aditivos alimentares, podem ajudar a confirmar as águas residuais e suas fontes. Inscreva-se no abre em uma nova janelaCurso Online de Poluição de Águas Residuais para saber mais sobre como diferentes tipos de marcadores químicos podem ser usados ​​para entender melhor de onde vêm as altas concentrações de nutrientes.

Esses testes podem fornecer medições mais específicas e identificar contaminantes mais comumente associados a águas residuais, mas geralmente são caros para serem executados porque exigem acesso a máquinas especializadas e caras e técnicos treinados.
INDICADORMÉTODO DE TESTE
CafeínaEspectrometria de massa
DNATeste de laboratório (eDNA qPCR ou quantificação de fluorescência)
FarmacêuticoELISA, bioensaios
Disruptores endócrinos (por exemplo, estrogênio)Espectrometria de massa, bioensaios (exposição de peixes ou culturas de tecidos)
Bactérias (E. coli, E. faecalis, C. perfringens)Medição de quantificação por contagem de placa heterotrófica, microarray ou qPCR
MetaisEspectrometria de massa
Isótopos de nitrogênioEspectrometria de massa
EsteróisEspectrometria de massa
sucraloseEspectrometria de massa

As amostras de água são coletadas no campo e geralmente requerem grandes volumes que devem ser concentrados para realizar a análise. Se não houver um laboratório por perto, as amostras podem ser enviadas, mas temperatura, tempo e custo são limitações. Recomenda-se que os gerentes trabalhem na criação de colaborações ou parcerias com universidades locais, que muitas vezes ficam entusiasmadas por ter alunos trabalhando em questões da vida real, e podem ajudar a compensar os custos de análise de amostras e análise de dados com verbas de subvenção. Cada indicador de qualidade da água contribui para a nossa compreensão de quais são os poluentes em nossa água. Estratégias de monitoramento e análise que compilam medições de vários indicadores, combinadas com o mapeamento de locais de descarte, podem apontar com mais precisão os tipos e fontes de poluição de águas residuais.

Consulte a seção Recursos para obter metodologias mais detalhadas de monitoramento da qualidade da água para profissionais.

qualidade da água maui

Má qualidade da água na costa de Maui. Foto © Bill Rathfon para Hui O Ka Wai Ola (Associação das Águas Vivas), uma parceria da The Nature Conservancy

abre em uma nova janelaHui O Ka Wai Ola

Hui O Ka Wai Ola é um programa de amostragem de qualidade de água por ciência cidadã alinhado com os padrões e protocolos do Departamento de Saúde do Havaí. Amostras e dados coletados são usados ​​para a tomada de decisões sobre os padrões de qualidade da água e planos de gestão. As amostras coletadas no campo são levadas a um laboratório de escola secundária local dedicado aos procedimentos de monitoramento da qualidade da água. Os dados dos esforços de amostragem de campo são consolidados em um banco de dados de suporte ao monitoramento contínuo que são usados ​​na análise, para rastrear eventos de poluição e para reconhecer a qualidade da água e as tendências dos recifes de coral ao longo do tempo.

Este programa reconhece as limitações que qualquer indicador de qualidade da água pode apresentar. Cada indicador de qualidade da água contribui para a compreensão, mas nenhuma medição isolada é suficientemente conclusiva. Portanto, as estratégias que compilam medidas de vários indicadores são mais valiosas. ref  Isso é especialmente importante devido à falta de um acordo global sobre os limites de poluição. Por exemplo, o enterococo é o mais comumente medido bactérias indicadoras fecais (FIB) em ambientes marinhos usados ​​para determinar fechamentos de praia e avisos. No entanto, outra bactéria encontrada no esgoto, Clostridium perfringens, é considerado um indicador mais preciso da poluição de esgoto no Havaí, mas não foi aprovado para uso em todo o país. ref A falta de uma compreensão coordenada da resiliência do oceano à poluição de esgoto, visto que afeta a saúde marinha e humana, exige o estabelecimento de linhas de base localizadas e esforços de monitoramento para uma proteção eficaz. Para obter mais informações sobre este programa, consulte o webinar sobre Hui O Ka Wai Ola.

Recursos e ferramentas para programas de monitoramento

Os esforços de visualização e modelagem de dados, sensoriamento remoto e imagens espaciais complementam os esforços de monitoramento da poluição de águas residuais e ajudam a informar as ações de gerenciamento. Modelos criados usando dados locais podem prever a qualidade da água.

Outras ferramentas coletam dados globais sobre a proliferação de algas, eventos de branqueamento de corais, flutuações da superfície do mar e potencial de eutrofização, que têm aplicação e relevância locais. Esses abre em uma nova janeladados publicamente disponíveis podem ser combinados com dados geográficos locais, como localizações de estações de tratamento de águas residuais, para compreender as fontes de poluição. Os gerentes também podem combinar esses dados com testes de campo e de laboratório para entender as condições da linha de base, priorizar testes de monitoramento e identificar lacunas de dados para quantificar melhor as mudanças na qualidade da água ao longo do tempo.

  • abre em uma nova janelaBoletim de NowCast Beach do Heal the Bay, é um modelo para prever a qualidade da água de praia na Califórnia, EUA, e melhora a conscientização pública sobre eventos de contaminação.
  • Pontos de tombamento do oceano apresenta medidas quantificáveis ​​de qualidade da água (como níveis de nitrogênio e fósforo) com condições de recife observadas em um mapa interativo. Esta ferramenta fornece um conjunto de dados para as ilhas havaianas e apóia ações de manejo para proteger os ecossistemas de recifes. Ele também inclui uma camada de nutrientes que foi criada usando o modelo InVEST NDR, que analisa amplamente as fontes de nitrogênio e fósforo.
  • Índice de Saúde do Oceano apresenta pontuações globais de saúde oceânica com base em ameaças e resiliência. Uma camada de dados específica para poluição de águas residuais do oceano está em desenvolvimento e será útil para análise de dados e avaliações dos impactos da poluição de águas residuais.
  • Allen Coral Atlas utiliza imagens de satélite de alta resolução e análises avançadas para mapear os recifes de coral do mundo com detalhes sem precedentes. Esses produtos apoiam a ciência, gestão, conservação e política de recifes de coral em todo o planeta. (Os produtos de temperatura da superfície do mar do NOAA Coral Reef Watch estão incluídos no Atlas.)
medições de campo de qualidade da água

Medições de campo da qualidade da água por cientistas cidadãos Hui O Ka Wai Ola. Foto © Bill Rathfon

Resta a necessidade de ferramentas inovadoras e econômicas de medição e relatórios para identificar a poluição por esgoto. O abre em uma nova janela Índice de Saúde do Oceano é um projeto realizado pelo NCEAS que apresenta pontuações de saúde oceânica com base em ameaças e resiliência. Uma camada de dados específica para poluição de esgoto no oceano está em desenvolvimento e será útil para análise de dados e avaliações multi-escalares dos impactos da poluição de esgoto.

Efluente de esgoto borbulhante Esgoto borbulhante efluente. Foto © Matthew Chatfield </

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