Efeito dos eventos meteorológicos e oceanográficos na biogeoquímica da baía da Ilha de Santa Catarina:: implicações para avaliação e controle da eutrofização

Abstract

Compreender as diferentes escalas da variabilidade espaço-temporal é fundamental para o melhor entendimento dos processos biogeoquímicos que ocorrem na interface continente-oceano. O objetivo deste estudo foi avaliar o papel do fluxo das bacias hidrográficas e da intrusão de massas de água oceânicas no estado trófico da Baía da Ilha de Santa Catarina ao longo das três últimas décadas (1993-2019), utilizando modelos biogeoquímicos para a avaliação da eutrofização. Os rios que drenam para as baías apresentaram altas concentrações de nutrientes, coliformes fecais e clorofila-a, diretamente correlacionadas ao número de habitantes das bacias hidrográficas. Os piores cenários foram encontrados durante o verão e outono, devido ao turismo em massa associado à ineficiência ou ausência de sistemas de tratamento de esgoto. As intrusões de massas de água, como a Água Central do Atlântico Sul e a Pluma do Rio da Prata, favoreceram condições autotróficas no verão e heterotróficas no inverno, concomitante a um baixo e alto tempo de residência da água, respectivamente. Eventos de El Niño aumentaram as taxas de precipitação e as descargas fluviais, exportando elevada concentração de nutrientes e biomassa fitoplanctônica dos rios eutróficos para a plataforma continental. Este cenário mudou durante eventos de La Niña, quando as maiores concentrações de nutrientes e clorofila-a ocorreram dentro das baías. Os métodos para avaliação da eutrofização indicaram que o estado trófico variou de moderado a alto e que essas condições tendem a permanecer as mesmas na próxima década devido ao tempo moderado de residência da água (~ 40 dias), às pressões antrópicas, frequentes florações de algas tóxicas e à intrusão de massas de água oceânicas ricas em nutrientes. Políticas públicas para o controle e mitigação da eutrofização são necessárias para evitar a perda dos bens e serviços ecossistêmicos.

Abstract: Understand the different scales of temporal variability is crucial to improve the knowledge of the biogeochemical processes in the land-ocean interface. In this study, we evaluated the role of continental runoff and intrusion of oceanic water masses in the trophic state of the Bay of Santa Catarina Island (BSCI) over the last three decades (1993-2019) by using multiple biogeochemical and eutrophication assessment tools. The sub-watersheds of BSCI showed high concentration of nutrients, fecal coliform and chlorophyll-a, directly correlated to the number of inhabitants. Worst- case scenarios were found in summer and fall seasons due to sewage inputs caused by mass tourism and the inefficiency or even absence of treatment systems, boosted by strong rainfall. The intrusion of the South Atlantic Central Water and the Plata Plume Water favored autotrophy in the summer and heterotrophy in the winter, coupled with low and high residence time, respectively. El Niño events enhanced rainfall and continental runoff, exporting elevated nutrients and phytoplankton biomass loads from the eutrophic rivers to the continental shelf. The pattern reverses during La Niña, where chlorophyll-a and nutrients peaks were detected inside the bay. Methods for eutrophication evaluation indicated that the trophic state ranged from moderate to high and that these conditions tend to remain the same in future scenarios due to the moderate residence time of the water (~ 40 days), anthropogenic pressures, frequent toxic algal blooms and the intrusion of nutrient-rich ocean water masses. Management practices are needed in order to control eutrophication and loss of ecosystem services and functions.