Fluorescência na estimativa de clorofila-a em mananciais de abastecimento público no Cerrado, Brasil

Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Geociências Aplicadas, 2021.Um monitoramento preciso e acurado da biomassa fitoplanctônica é fundamental para escolha da melhor estratégia de manejo, prevenção e avaliação da qualidade da água. A estratégia habitualmente usada é o uso de métodos limnológicos tradicionais de quantificação de clorofila-a, que envolvem uma série de etapas e análises laboratoriais onerosas e morosas, que podem limitar um diagnóstico mais rápido e preciso. Naturalmente, todo o processo, muitas vezes, pode retardar a caracterização do ambiente e atrasar ações preventiva ou corretiva. Logo, estabelecer técnicas para monitorar os ambientes aquáticos de forma rápida, acurada e precisa é um grande desafio. Diante disso, novas tecnologias de monitoramento são desenvolvidas baseadas no princípio da fluorescência, as quais permitem quantificar os pigmentos fotossintetizantes presentes na água sem a degradação do fitoplâncton (in vivo). Diante do exposto, o objetivo desta pesquisa foi analisar e avaliar métodos de estimativa de clorofila-a por meio da fluorescência em corpos d’água no cerrado brasileiro. Para tanto, foram realizadas coletas simultâneas para estimativa de clorofila-a por meio do espectrofluorímetro e por meio da técnica laboratorial tradicional espectrofotométria. Ao todo foram coletadas 82 amostras que permitiram a comparação das técnicas. No decorrer do trabalho, análises estatísticas foram aplicadas para avaliar comportamento e acurácia advindos de forma absoluta e relativa. Para os dados relativos, propôs-se a aplicação de uma regressão linear para quantificação de clorofila-a a partir das combinações de bandas fluorimétricas. Os resultados dos dados absolutos mostraram uma forte correlação entre métodos. Contudo, o modelo gerado a partir de do valor de fluorescência apresentou correlação significativamente forte (r=0.88; R²=0.78), quando comparado com dados absolutos. As validações realizadas comprovaram a eficiência do modelo. No geral, concluímos que a estimativa de clorofila-a por meio de dados relativos apresentou melhor resultado dos que os estimados por meio dos dados absolutos estimados diretamente pelos modelos fornecidos pelas sondas fluorimétricas. As medidas fluorimétricas relativas mostram ser uma melhor opção para quantificação da concentração de clorofila-a, quando comparado com o uso de modelos pré-estabelecidos, que compõem as estimativas absolutas. Portanto, a fluorescência mostra-se um método altamente promissor para monitoramento da qualidade de água nos corpos d’água e a adaptação dos modelos a realidade local é altamente recomendávelCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível superior (CAPES).Precise and accurate monitoring of the phytoplanktonic biomass is essential for choosing the best water quality management, prevention and assessment strategy. The strategy commonly used is the use of traditional limnological methods for quantifying chlorophyll-a, which involve a series of costly and time-consuming laboratory tests and steps, which can limit a faster and more accurate diagnosis. Naturally, the entire process can often delay the characterization of the environment and delay preventive or corrective actions. Therefore, establishing techniques to monitor aquatic environments quickly, accurately and precisely is a great challenge. Therefore, new monitoring technologies are developed based on the principle of fluorescence, which allow the quantification of photosynthetic pigments present in water without phytoplankton degradation (in vivo). Given the above, the objective of this research was to analyze and evaluate methods for estimating chlorophyll-a through fluorescence in water bodies in the Brazilian cerrado. Therefore, simultaneous collections were carried out to estimate chlorophyll-a by means of a spectrofluorimeter and by means of the traditional laboratory technique spectrophotometry. In all, 82 samples were collected that allowed the comparison of techniques. During the work, statistical analyzes were applied to evaluate behavior and accuracy arising in an absolute and relative way. For the relative data, it was proposed the application of a linear regression to quantify chlorophyll-a from the combinations of fluorimetric bands. The results of the absolute data showed a strong correlation between methods. However, the model generated from the fluorescence value showed a significantly strong correlation (r=0.88; R²=0.78), when compared with absolute data. The validations carried out proved the efficiency of the model. In general, we concluded that the estimation of chlorophyll-a through relative data presented better results than those estimated through absolute data estimated directly by the models provided by fluorometric probes. Relative fluorimetric measurements show to be a better option for quantifying the concentration of chlorophyll-a, when compared with the use of pre-established models, which make up the absolute estimates. Therefore, fluorescence is a highly promising method for monitoring water quality in water bodies and adapting the models to local reality is highly recommended