Influência da hidrodinâmica em sistemas estuarinos sujeitos a eutrofização

Abstract

Os estuários são sistemas hídricos que desde sempre favoreceram o desenvolvimento de aglomerados urbanos importantes, por propiciarem actividades com grande impacto sócio-económico, nomeadamente a portuária, a piscatória e as de lazer. As águas estuarinas, resultantes da confluência de águas fluviais e marinhas, com regimes hidrodinâmicos peculiares, revelam-se favoráveis à retenção de nutrientes tornando-se muito vulneráveis a factores de stress ambiental, que podem por em causa o equilíbrio destes ecossistemas aquáticos. Os processos de eutrofização podem originar florescências algais, alterando a biodiversidade e a estrutura trófica dos sistemas hídricos, provocando a depleção do oxigénio dissolvido até níveis que podem comprometer a utilização dessas águas para os seus diferentes usos. Tendo-se constatado, através da análise dos dados recolhidos na última década no estuário do rio Mondego, que as condições hidrodinâmicas influenciam decisivamente a ocorrência de episódios de proliferação intensa de macroalgas infestantes nesse sistema, procedeu-se neste trabalho ao desenvolvimento de uma metodologia hidroinformática para o estudo integrado das interacções entre o comportamento hidrodinâmico dos sistemas estuarinos e as alterações da sua qualidade ecológica, com especial interesse na mitigação dos processos de eutrofização. Após a caracterização dos processos físicos, químicos e biológicos dos ambientes estuarinos e a abordagem das capacidades dos modelos matemáticos de qualidade da água, procedeu-se a uma caracterização da área de estudo, o estuário do rio Mondego, com especial relevo para a análise dos resultados das campanhas de monitorização efectuadas para avaliar o estado trófico do seu braço sul, sujeito, nas últimas décadas a um processo de eutrofização. O ambiente hidroinformático desenvolvido (modelo MONDEST), integra vários módulos (hidrodinâmico, transporte e tempo de residência) e apresenta uma metodologia inovadora de abordagem do cálculo do tempo de residência em sistemas estuarinos, quer em termos conceptuais, quer na definição da sua variabilidade espacial, rompendo, assim, com a habitual adopção de um valor único desta grandeza para tipificar um determinado estuário. Procedeu-se neste trabalho à caracterização do comportamento hidrodinâmico do todo o sistema estuarino, de modo a avaliar as distribuições espaciais e temporais de duas grandezas - salinidade e tempo de residência - com influência directa na produção primária e, consequentemente, na vulnerabilidade do estuário do rio Mondego à eutrofização, dando um contributo para a selecção criteriosa das medidas e das práticas de gestão mais adequadas à salvaguarda do bom estado ecológico deste importante ecossistema, bem como ao desenvolvimento ambientalmente sustentável das actividades sócio-económicas predominantes no Baixo Mondego.

The south arm of Mondego estuary, located in the central western Atlantic coast of Portugal, is stressing by an eutrophication process due to massive nutrient loading from urbanised areas and diffusive runoff from intensively agricultural areas. As a consequence of nutrient enrichment, a structural change of the ecosystem has been taking place and so the opportunistic macroalgae growth was strongly stimulated allowing the occurrence of macroalgae blooms and the extinction of seagrass in more shallow areas. This situation may result in anoxic system collapse, with the development of hydrogen-sulphide conditions, lethal to rooted macrophytes such as Zostera spp. It becomes crucial to obtain information on the mechanisms that regulate the abundance of opportunistic macroalgae and its spatial and temporal distribution. Depending on the tidal amplitude, depth, current velocity, wind and wave-induced vertical turbulence, plants growing in shallow areas are suspended in the water column and transported out of the system. In the last decade a major effort has been done in integrating hydrodynamic and water quality models for estuarine environments. The analysis of available field data, obtained in this system from water column and benthos over the last twenty years, allows concluding that the occurrence of green macroalgal blooms is strongly dependent on the hydrodynamic conditions, residence time and salinity gradients. So, a hydroinformatic tool (MONDEST model) was developed and hydrodynamic modelling of Mondego estuary had been implemented in order to estimate and evidence the influence of residence time, current velocity and salinity spatial distribution on eutrophication process of Mondego estuary at different simulated scenarios and discharges characteristics. The results obtained for the spatial distribution of residence time and salinity confirm real eutrophication gradients of Mondego estuary south arm. This model (hydrodynamic, water quality and residence time calculation) constitutes a very powerful method for enhancing systems eutrophication vulnerability assessment in order to establish the best water quality management practices for the environmental sustainability of this important aquatic ecosystem.