Índices e modelos biogeoquímicos para definição do estado trófico, suscetibilidade à eutrofização e metabolismo do estuário do rio Paraíba do Sul, RJ

Ao longo das últimas seis décadas foram intensificadas as pressões antrópicas nas regiões costeiras de todo o globo. Alterações no uso do solo, aporte fluvial de efluentes domésticos, industriais e fertilizantes da agricultura são as principais fontes de nutrientes antropogênicas. Os ambientes costeiros são reconhecidamente áreas de interface terra-mar, onde o aporte terrígeno pode alterar significativamente os ecossistemas destas regiões. Este estudo avaliou comparativamente dois índices de estado trófico e dois modelos de eutrofização para a região do delta estuarino do Paraíba do Sul, localizado no norte fluminense, RJ. As premissas dos índices tróficos são baseadas nas concentrações de elementos biogênicos (nitrogênio e fósforo) e a biomassa autotrófica presentes no ambiente. Os indices foram estabelecidos pelos trabalhos de VOLLENWEIDER (1968), RAST & HOLLAND (1978) e O’Boyle (2013), são eles: índice “O’Boyle” e TRIX. Os modelos de eutrofização utilizados foram ASSETS (Assessment of Estuarine Trophic Status; BRICKER et al., 2003; FERREIRA et al., 2007) e LOICZ (Land and Ocean Interactions in the Coastal Zone; GORDON et al., 1996). O Modelo ASSETS avalia os indicadores de pressão, o estado, a resposta e a suscetibilidade do ambiente à eutrofização. O modelo LOICZ estabelece o balanço de massa de elementos conservativos (água e sal) e não-conservativos (elementos biogênicos) e identifica a natureza do metabolismo do sistema, seja do tipo autotrófico ou heterotrófico e se age como uma fonte ou um sumidouro de matéria. Foram utilizados dados pretéritos fornecidos por STERZA (2004), estes foram obtidos entre 2002 e 2003 durante 12 campanhas de coleta ao longo de um transecto constituinte por 9 pontos de amostragem, com 2 profundidades distintas, abrangendo a fonte fluvial, o gradiente estuarino, a pluma costeira e a fonte marinha. O comportamento do sistema foi analisado para três condições: período seco, úmido e anual. O sistema apresentou estratificação parcial em todos os cenários analisados. Os resultados apontaram dinâmica sazonal, com exceção do resultado do ASSETS que não apresentou sensibilidade suficiente para tal. Os dois índices do estado trófico indicaram o sistema estuarino interno como moderado (mesotrófico a eutrófico) durante o período chuvoso. Esta condição é decorrente do aporte continental acrescido do escoamento superficial (runoff), mais intensos para o período. Os índices para sistema estuarino externo indicaram mesotrofia. Notou-se a inversão destes cenários, para os setores interno e externo, durante o período seco. O sistema como um todo, para o ciclo anual, mostrou-se potencialmente eutrofizado. O modelo ASSETS indicou que o sistema apresenta moderada suscetibilidade à eutrofização. Quanto ao balanço de massa, o estuário interno apresentou fluxos característicos de produção de elementos biogênicos (NID e PID), correspondendo a uma fonte. O sistema estuarino externo atua de forma muito parecida, com exceção do NID que não se encontra tão disponível para regiões adjacentes durante o período seco. Todas as metodologias foram validas para o sistema. Os índices obtiveram respostas semelhantes, o modelo ASSETS apresentou menor sensibilidade ao comportamento do sistema e o modelo LOICZ descreveu de forma minuciosa o balanço dos elementos biogênicos e indicou a tendência geral do sistema para o metabolismo heterotróficoCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorthe main sources of anthropogenic nutrients’ to the coastal zone. This study compared two indices of trophic state and two models that assesses the susceptibility of eutrophication and the whole system metabolism for the estuarine region of the Paraíba do Sul river, located in northern Rio de Janeiro state, RJ. The trophic indices are based on the concentrations of biogenic elements (nitrogen and phosphorus), autotrophic biomass (The TRIX Index; VOLLENWEIDER,1968 & 2008; RAST & HOLLAND,1978) and also pH and dissolved oxygen (O'Boyle, 2013). The models were ASSETS (Assessment of Estuarine Trophic Status; BRICKER et al, 2003; Ferreira et al, 2007) and LOICZ (Land and Ocean Interactions in the Coastal Zone; GORDON et al, 1996). The ASSETS model assessed indicators of pressure, state, response and the susceptibility eutrophication of the environment. The LOICZ model establishes the conservative (water and salt) and non-conservative (biogenic elements) mass balance and identifies the state for the metabolism of the system, being either autotrophic or heterotrophic or in equilibrium. The findings also indicated if the system acts as a source or a sink of biogenic matter. The data used in this work was provided by Sterza (2004), which were obtained between 2002 and 2003 during 12 collection’ campaigns along a transect constituted 9 sampling points, with 2 different depths. Along this transect the river source, the estuarine gradient, the coastal plume and the marine source were included. The system behavior was analyzed for the average annual and seazonal conditions (dry and rainy). At all conditions, the system fell into the category of a partially mixed estuary. The two indices of the trophic state indicated the internal estuarine system as being moderate nourished (mesotrophic to eutrophic) during the rainy season. This condition was due to the increase contribution of continental runoff (runoff), naturally intensified in this period. The indexes for the external estuarine compartment (i.e. the river plume) was mesotrophic.. For the annual cycle the system was classified as potentially eutrophic. The ASSETS model indicated that the system shows moderate susceptibility to eutrophication. The mass balance showed that the internal estuary trends to work as a source for nutrients. The only exception was for DIN, during the dry period, behaving as a sink. All methods presented congruent results. Both Trophic State indeces had similar responses, the ASSETS model indicated moderate susceptibility to eutrophication due to the in general strong water flow and dilution potential of the estuarine waters, and the LOICZ model described in details the mass balance and indicated a very slight trend to heterotrophic metabolis