Influence of extended drought on water quality in tropical reservoirs in a semiarid region Translated title: Influência da estiagem prolongada na qualidade da água de reservatórios tropicais em uma região semiárida

Abstract

AimDrought periods often occur in Brazilian semiarid region and are supposed to induce water quality degradation by changes in physical, chemical and biological properties of freshwater ecosystems. Reservoirs in this region are used as drinking-water supplies and are exposed to wide volume fluctuations during drought periods due to lack of precipitation and high evaporation rates. This study aimed to identify patterns on water quality of two reservoirs during a long drought period. It was expected that more arid and shallower conditions would favor algal growth by enhancing nutrient availability, causing a decrease on water quality.MethodsThe study was based on monthly sampling over 20 months (May 2011 to December 2012) at two tropical reservoirs on Brazilian semiarid region. Precipitation and volume data were obtained from environmental agencies. Transparency was measured on field using a Secchi disk and conductivity, nutrients, suspended solids and chlorophyll-a were analyzed on laboratory. Temporal changes in all environmental variables were analyzed in each reservoir using two-way cluster analysis and also principal component analysis (PCA).ResultsThe volume of both reservoirs decreased considerably over the study because of low or shortage of precipitation. It was possible to detect two opposite patterns of chlorophyll-a in each reservoir throughout the drought season: in the first one phytoplankton growth was favored, while in the second one chlorophyll-a decreased by high inorganic turbidity. Both reservoirs tended to increase their turbidity and conductivity during the drought period due to shallow conditions, which probably contributed to sediment resuspension.ConclusionsWater level reduction during the extended drought period, contributed for water quality degradation due to high algal biomass and also high turbidity found during drought period. Local factors, as the nature of suspended solids, play an important role on predicting water quality.

Translated abstract

ObjetivoPeríodos de estiagem são frequentes no semiárido brasileiro e parecem induzir a degradação da qualidade da água, alterando as propriedades físicas, químicas e biológicas dos ecossistemas aquáticos. Os reservatórios dessa região estão sujeitos a amplas flutuações em seus volumes devido à escassez de chuvas e às altas taxas de evaporação em períodos de estiagem. O objetivo do estudo foi identificar padrões na qualidade da água de reservatórios durante um período de estiagem prolongada. Espera-se que condições mais secas e rasas favoreçam o crescimento algal divido a maior disponibilidade de nutrientes, causando degradação da qualidade da água.MétodosForam realizadas amostragens mensais ao longo de vinte meses (maio de 2011-dezembro de 2012) em dois reservatórios tropicais do semiárido brasileiro. Dados de precipitação e volume foram obtidos por órgãos ambientais. A transparência foi medida em campo com disco de Secchi, enquanto que a condutividade, os nutrientes, os sólidos suspensos e a clorofila foram analisados em laboratório. As mudanças temporais nas variáveis ambientais foram analisadas em cada reservatório, utilizando uma análise de agrupamento two-way e uma análise de componentes principais (ACP).ResultadosO volume de ambos reservatórios reduziu consideravelmente durante o estudo devido ao período prolongado de precipitações baixas ou ausentes. Foi possível identificar padrões opostos nas concentrações de clorofila-a dos reservatórios, à medida que a estiagem se prolongava: no primeiro o crescimento algal foi favorecido e, no segundo, a concentração de colorofila-a diminuiu devido à alta turbidez inorgânica. Ambos reservatórios apresentaram uma aumento em sua turbidez e condutividade durante o período de estiagem prolongada.ConclusõesA redução do volume durante a estiagem prolongada contribuiu para a degradação da qualidade da água devido à alta biomassa algal e à alta turbidez. Fatores locais, como a natureza dos sólidos em suspensão, podem desempenhar um papel importante na determinação da qualidade da água desses mananciais.