Aplicação de técnicas químicas para mitigação da eutrofização e seus efeitos nos organismos planctônicos

dc.contributor.advisorBecker, Vanessa
dc.contributor.advisor-co1Dias, Juliana Deo
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8119278936427700pt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2999389235108507pt_BR
dc.contributor.authorBrito, Fernanda Monicelli Câmara
dc.contributor.referees1Silva, Hérika Cavalcante Dantas da
dc.contributor.referees1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7724097005059203pt_BR
dc.contributor.referees2Oliveira, José Neuciano Pinheiro de
dc.contributor.referees2Latteshttp://lattes.cnpq.br/4920511661069792pt_BR
dc.contributor.referees3Miranda, Marcela Aparecida Campos Neves
dc.contributor.referees3IDhttps://orcid.org/0000-0001-6994-8690pt_BR
dc.contributor.referees3Latteshttp://lattes.cnpq.br/4454563659703678pt_BR
dc.contributor.referees4Costa, Mariana Rodrigues Amaral da
dc.contributor.referees4IDhttps://orcid.org/0000-0001-8768-8546pt_BR
dc.contributor.referees4Latteshttp://lattes.cnpq.br/9565880232504027pt_BR
dc.date.accessioned2024-03-15T22:11:03Z
dc.date.available2024-03-15T22:11:03Z
dc.date.issued2024-01-23
dc.description.abstractGeoengineering comprises chemical techniques to mitigate eutrophication, which aim to manipulate the biogeochemical cycle of phosphorus. The Floc & Sink and Floc & Lock techniques form geoengineering and have been extensively studied regarding their effects on water quality, however, there are few studies on the effects of these techniques on planktonic organisms (phytoplankton and zooplankton). Therefore, the general objective of this thesis was to analyze the responses of the planktonic community to chemical techniques for mitigating eutrophication, evaluating their efficiency in spring waters in the tropical semi-arid region. The first chapter aimed to carry out a scientometric analysis of the literature to observe the effect of chemical and physical techniques for controlling eutrophication on planktonic organisms in eutrophic environments, evaluating bibliometric production and determining existing knowledge gaps. The results showed that these techniques have been extensively studied and there has been more interest in them over the years. Despite this, few studies focus on the effects of the techniques on plankton. The effects of the technique on other phytoplankton groups, in addition to cyanobacteria and zooplankton, are poorly addressed and it is still unclear how these techniques act on these organisms, which is one of the gaps found in the first chapter. Furthermore, studies that observe the effects over time, showing the succession of the planktonic community and in mesocosms are a minority and, also need to be analyzed. Overall, all chemical techniques removed the biomass or biovolume of cyanobacteria. Unlike physical techniques that had conflicting results, with inconclusive results. The few studies following the application of the technique show positive effects on phytoplankton diversity after Floc & Sink and an increase in richness after Floc & Lock and aeration. All techniques negatively affected zooplankton, decreasing the biomass, survival or abundance of these organisms. Given this, some of these gaps sought to be answered in the following chapters, focused on the chemical technique of geoengineering, which has been gaining prominence in scientific publications over the last decade. The technique aims to manipulate the biogeochemical cycle of phosphorus (P), removing particulate P (algal biomass) by sedimentation, and dissolved P from water by adsorption and sediment capping. The technique uses a combination of coagulant and materials (natural or modified) for sedimentation. Chapter two sought to analyze the effects on biomass and phytoplankton composition, when applying the Floc & Sink (F&S) mitigation technique, in eutrophicated waters from reservoirs in the tropical semi-arid region. For this objective, a functional approach was used that addresses the morphological characteristics of phytoplankton (Morpholgy-Based Functional Groups –MBFG). The technique was able to remove algal biomass with the addition of coagulant (PolyAluminum Chloride – PAC) plus ballast (PAC+Planosso; PAC+Beige Limestone and PAC+White Limestone), and we observed its effects on the functional groups. The groups with a sedimentation resistance mechanism (MBFG VIII) were unable to sediment with the isolated use of the coagulant, especially due to the presence of aerotopes. The MBFG VII group, due to the presence of the mucilage sheath, did not sediment, unlike the MBFG IV group, which, as it did not have specialized characteristics, sedimented with just the use of the coagulant. The MBFG V group in contact only with the PAC increased and the MBFG VI group, despite its silica wall, did not show statistical differences in the removal of the group. Chlorophytes and cryptophytes (MBFG groups IV and V) are considered high quality foods, therefore, it is important to observe the palatability and nutritional value of phytoplankton species, after the Floc & Sink test, as it directly influences the flow of energy to the other trophic levels. Therefore, natural ballasts are capable of ssinking algal biomass combined with coagulants and can be used as an alternative to high-value commercial products. The third chapter aimed to test the efficiency of the Floc & Lock technique in controlling the eutrophication of reservoir water in the semi-arid region, by reducing the release of phosphorus and removing algal biomass through the combination of PAC, Lanthanum Modified Bentonite (LMB) and a material rich in calcium. Our study demonstrated that eutrophication control techniques can affect plankton in different ways, depending on the technique, its principle and the product. In the case of phytoplankton, organisms with mechanisms of resistance to sedimentation can impair the effectiveness of Floc & Sink. Furthermore, we recommend the use of natural ballasts using the Floc & Sink technique and the combination of beige limestone with BML and PAC. Therefore, natural materials can be an alternative to commercial products with the same efficiency and more economically viablept_BR
dc.description.resumoExistem várias técnicas para controle da eutrofização, as técnicas físicas e químicas têm sido bastante utilizadas, entretanto existem poucos estudos sobre os os efeitos dessas técnicas no semiárido e nas comunidades planctônicas. Floc & Sinke Floc & Locksão técnicas de geoengenharia que tem como objetivo manipular o ciclo biogeoquímico do fósforo (P), removendo o P particulado (biomassa algal) por sedimentação (Floc & Sink), e o P dissolvido da água por adsorção e capeamento do sedimento (Floc & Lock). A técnica utiliza a combinação de coagulante e argilas (naturais ou modificadas) para sedimentação e/ou adsorção. Diante disso o objetivo geral dessa tese é analisar as respostas da comunidade planctônica frente à técnica de geoengenharia para controle da eutrofização e sua eficiência em águas de mananciais da região semiárida tropical. O primeiro capítulo teve por objetivo realizar uma análise cienciométrica da literatura para observar o efeito de técnicas químicas e físicas de controle da eutrofização em organismos planctônicos em ambientes eutróficos, avaliando a produção bibliométrica e determinando lacunas de conhecimento. Os resultados mostraram que as técnicas mais estudas foram: Floc & Sink, algicidas, Floc & Lock, aeração, dragagem e ultrassom, e que tem ocorrido mais interesse nelas ao longo dos anos. Os efeitos da técnica em outros grupos fitoplanctônicos, além das cianobactérias e no zooplâncton são pouco abordados, sendo uma das lacunas encontradas. Além disso, estudos que observem os efeitos ao longo do tempo, mostrando a sucessão da comunidade planctônica e em mesocosmos são minoria. No geral, todas as técnicas químicas removeram a biomassa ou o biovolume das cianobactérias. Ao contrário das técnicas físicas que tiveram resultados conflitantes, com resultados inconclusivos. Os poucos estudos após a aplicação da técnica mostram efeitos positivos na diversidade do fitoplâncton após o Floc & Sink e um aumento na riqueza após o Floc & Lock e a aeração. Todas as técnicas afetaram negativamente o zooplâncton, diminuindo a biomassa, sobrevivência ou abundância desses organismos. O capítulo dois objetivou analisar os efeitos na biomassa e composição fitoplanctônica, ao aplicarmos a técnica de mitigação Floc & Sink (F&S), em águas eutrofizadas de reservatórios da região semiárida tropical. Em escala experimental, utilizou-se um coagulante químico (Policloreto de Alumínio - PAC) e materiais naturais (Planossol e calcários bege e branco) como lastros para sedimentação e aplicamos uma abordagem funcional, Grupos Funcionais Baseados em Morfologia (MBFG), baseada em características morfológicas do fitoplâncton (Kruk et al., 2010), para avaliar quais mecanismos adaptativos são mais resistentes à sedimentação. A técnica foi capaz de sedimentar biomassa algal com adição coagulante mais lastro (PAC+Planosso; PAC+Calcário Bege e PAC+Calcário Branco). Os efeitos da técnica sobre a biomassa e composição do fitoplâncton variaram de acordo com o mecanismo de resistência à sedimentação. MBFG IV, sem características especializadas, sedimentado apenas com uso de coagulante. A presença de bainha mucilaginosa e aerótopos (Microcystis aeruginosa, MBFG VII), impediu sua sedimentação em todos os tratamentos. Nem o MBFG V (flagelados) nem o MBFG VI (diatomáceas pequenas) exibiram sedimentação. Além disso, as cianobactérias filamentosas (MBFG VIII) demonstraram maior resistência à sedimentação. O emprego de materiais de lastro naturais proporciona uma alternativa econômica para a remoção da biomassa de algas. O terceiro capítulo tem por objetivo testar a eficiência da técnica Floc & Lock no controle da fertilização interna e na remoção de biomassa algal de ambiente eutrofizado da região semiárida. Nós hipotetizamos que a técnica seria capaz de imobilizar o fósforo presente no sedimento, diminuindo a liberação de fósforo e assim, limitar o crescimento fitoplanctônico. O estudo foi conduzido em escala experimental em tubos de pvc contendo água e sedimento, incubados por 47 dias. Os tratamentos foram: adição de PAC, adição Phoslock® (PHOS), PAC + PHOS e PAC+PHOS+Calcário Bege (CB), além do controle, sem adição de nenhum tratamento. Nossos resultados mostraram que a técnica Floc & Lockconseguiu diminuir a liberação do fósforo no sedimento e limitar o crescimento fitoplanctônico, confirmando a hipótese do estudo. Apesar de todos os tratamentos terem sido eficientes no capeamento do sedimento e na remoção da bioamssaalgal, a combinação de PAC+PHOS foi o que alcançou menores taxas de liberação de fósforo. Entranto, os tratamentos PAC+ PHOS+CB e apenas PHOS também obtiveram bons resultados de remoção de biomassa algal e capeamento do sedimento, mostrando alternativas mais econômicas de aplicação.pt_BR
dc.identifier.citationBRITO, Fernanda Monicelli Câmara. Aplicação de técnicas químicas para mitigação da eutrofização e seus efeitos nos organismos planctônicos. 2024. 158 f. Orientação: Profa. Dra. Vanessa Becker. Coorientação: Profa. Dra. Juliana Deo Dias. Tese (doutorado) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Centro de Biociências, Programa de Pós-graduação em Ecologia. Natal, RN, 2024.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/57870
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Nortept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ECOLOGIApt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectcianobactériaspt_BR
dc.subjectFitoplânctonpt_BR
dc.subjectFloc & Sinkpt_BR
dc.subjectFloc & Lockpt_BR
dc.subjectMitigaçãopt_BR
dc.subjectZooplânctonpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::ECOLOGIApt_BR
dc.titleAplicação de técnicas químicas para mitigação da eutrofização e seus efeitos nos organismos planctônicospt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR

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