Proposal of a trophic state index in semiarid reservoirs using data of the Banabuiú Basin, state of Ceará, Brazil Translated title: Proposta de índice de estado trófico em reservatórios do semiárido a partir de dados da bacia do Banabuiú, estado do Ceará, Brasil

Abstract

Abstract Aim This study aimed to develop a Trophic State Index that simulates the cumulative impact in 18 reservoirs in the Banabuiú basin, located in the semiarid region of the State of Ceará. Methods Analyses were made for physical (temperature, transparency and turbidity), chemical (dissolved oxygen, pH and total phosphorus) and biological (chlorophyll-a) variables as indicators of reservoir water quality. Data used in this study were made available by the Water Resources Management Company of the State of Ceará (COGERH), in the years between 2010 and 2013. An adaptation was developed for trophic classification (TSISA), incorporating the three most relevant variables for trophic evaluation, total phosphorus, chlorophyll-a and transparency. For interpreting the data set, we used multivariate statistics as Hierarchical Cluster Analysis (HCA) and Factor Analysis/Principal Component Analysis (PCA). Results The similarity of Banabuiú basin reservoirs in relation to water eutrophication gave rise to three distinct groups: I, II and III consisting of nine, four and five reservoirs, respectively. The calculation of minimum and maximum values and percentiles of the correlated parameters defined four classes of trophic state; it was observed that the reservoirs in the group I showed trophic classification predominantly between oligotrophic (54.7%), mesotrophic (30.2%), group II, eutrophic (44.4%) and hypertrophic (33.3%) and those of the group III, eutrophic (39.1%) and hypertrophic (60.9%). Conclusions The TSISA presented a simple methodology and easy interpretation of the data, grounded in the quality of water of reservoirs located in the semiarid region of Ceará. Thus, its use can contribute for the reduction of errors in the inference of the trophic state of reservoirs in this region and should be considered as an indicator for more detailed studies.

Translated abstract

Resumo Objetivo O presente trabalho teve como objetivo desenvolver um Índice de Estado Trófico que simule o impacto cumulativo em 18 reservatórios da bacia hidrográfica do Banabuiú, localizada no semiárido cearense. Métodos Foram analisadas variáveis físicas (temperatura, transparência e turbidez), químicas (oxigênio dissolvido, pH e fósforo total) e biológica (clorofila a) como indicadoras da qualidade da água dos reservatórios. Os dados utilizados neste trabalho foram disponibilizados pela Companhia de Gestão dos Recursos Hídricos do Estado do Ceará (COGERH), nos anos compreendidos entre 2010 e 2013. Foi desenvolvido uma adaptação para classificação trófica (IETSA), incorporando as três variáveis mais relevantes para avaliação trófica de reservatórios, Fósforo Total, Clorofila a e Transparência. Para interpretar o conjunto de dados foram utilizadas técnicas de estatística multivariada como Análise de Agrupamento Hierárquico (AAH) e Análise Fatorial/Análise de Componentes Principais (PCA). Resultados A semelhança dos reservatórios da bacia do Banabuiú, em relação à eutrofização das águas deu origem a três grupos distintos, sendo os grupos I, II e III compostos por, nove, quatro e cinco reservatórios, respectivamente. A partir do cálculo dos valores mínimos e máximos e percentis dos parâmetros correlacionados, estabeleceu-se quatro classes de estado trófico e observou-se que os reservatórios inseridos no grupo I, apresentaram classificação trófica predominantemente entre oligotrófico (54,7%), mesotrófico (30,2%), os do grupo II, eutrófico (44,4%) e hipereutrófico (33,3%) e os que compõem o grupo III, eutrófico (39,1%) e hipereutrófico (60,9%). Conclusões O IETSA, apresentou uma metodologia simples e de fácil interpretação dos dados, fundamentada na qualidade das águas dos reservatórios localizados no semiárido cearense. Logo a sua utilização pode contribuir para redução dos erros na inferência do estado trófico de reservatórios dessa região e deve ser visto como um indicativo para estudos mais aprofundados.