Water and sediment quality assessment and occurrence of potentially toxic cyanobacteria in São Paulo stretch of the Paraíba do Sul River

O Rio Paraíba do Sul é considerado um dos mananciais mais importantes da região sudeste, uma vez que está localizado entre as duas maiores capitais brasileiras: São Paulo e Rio de Janeiro. A qualidade das águas deste manancial encontra-se bastante comprometida devido ao desmatamento, mau uso e ocupação do solo em áreas urbanas e rurais, uso de insumos agrícolas e pelo lançamento diário de aproximadamente um bilhão de litros de efluentes domésticos. Esta situação é agravada uma vez que apenas 21% do efluente lançado na Bacia do Rio Paraíba do Sul são tratados. O descarte de efluentes, ricos em nutrientes como fósforo e nitrogênio, pode contribuir diretamente no processo de eutrofização. O objetivo deste trabalho foi avaliar a qualidade da água e do sedimento no trecho paulista do Rio Paraíba do Sul, entre os municípios de Aparecida, Guaratinguetá, Lorena e Cachoeira Paulista, frente às variáveis físicas, químicas, biológicas e ecotoxicológicas, além de determinar a ocorrência de cianobactérias potencialmente tóxicas. Coletas de água e sedimento foram realizadas à jusante e montante de cada município nos meses de agosto/13, novembro/13, fevereiro/14, maio/14 e agosto/14. As variáveis avaliadas foram pH, temperatura, condutividade, turbidez, OD, DBO, DQO, fósforo total, nitrogênio total, série de sólidos, coliformes termotolerantes, clorofila-a e testes de toxicidade utilizando Daphnia similis e Pseudokirchneriella subcapitata para a água. Para o sedimento foram realizadas granulometria, matéria orgânica, fósforo total e testes de toxicidade utilizando D. similis e Chironomus xanthus. Foram calculados Índice de Qualidade das Águas (IQA) e Índice de Estado Trófico (IET) das águas do manancial. Análises estatísticas foram aplicadas: Grupamento de Cluster, Correlação de Spearman e Análise dos Componentes Principais (ACP). Os resultados mostraram que as variáveis OD, fósforo total e coliformes termotolerantes não estão de acordo com o estabelecido pela resolução CONAMA 357/05. Toxicidade aguda e crônica foi determinada nas amostras de água, sobretudo nos períodos chuvosos, novembro/13 e fevereiro/14. Observou-se uma redução ao longo do período avaliado de fósforo total, DBO e sólidos totais na água e fósforo total e matéria orgânica no sedimento. Estes valores podem estar relacionados a implantação de estações de tratamento de esgoto nos municípios de Aparecida e Cachoeira Paulista no final do ano de 2013. O IQA foi classificado como \'Boa\', exceto nos pontos referentes à jusante dos municípios de Aparecida e Guaratinguetá, classificados como \'Regular\'. O IET mostrou que a maioria dos pontos pôde ser classificada como \'Mesotrófico\', exceto pelo ponto referente ao final do trecho, jusante de Cachoeira Paulista, que foi classificado com \'Oligotrófico\'. Os principais gêneros de cianobactérias encontrados foram Borzia sp., Hapalosiphon sp., Johannesbaptistia sp., Leptolyngbya sp., Lyngya sp., Oscillatoria sp., Synechocystis sp. e Phormidium sp. A partir das análises estatísticas observouse que a precipitação pluviométrica obteve grande influência sobre os principais parâmetros avaliados. Além disso, observou-se a influência de parâmetros relacionados ao lançamento de efluentes sobre a qualidade da água. Os resultados sugerem que o Rio Paraíba do Sul demanda maiores ações que promovam a melhoria da qualidade de suas águas, sobretudo quanto ao lançamento de efluentes. The Paraíba do Sul River is considered one of the most important rivers of the Brazilian Southeast. It is located between the two major Brazilian cities: São Paulo and Rio de Janeiro. The water quality from this source is significantly impaired due to deforestation, misuse and occupation of the soil in urban and rural areas, use of agricultural inputs and the daily release of approximately one billion liters of domestic sewage. This situation is aggravated because only 21% of the effluent released in the basin is treated. The discharge of effluents rich in nutrients such as phosphorus and nitrogen, can contribute directly to the eutrophication process. The aim of this study was to evaluate the water and sediment quality, and determine the occurrence of potentially toxic cyanobacteria in the São Paulo stretch of the Paraíba do Sul River, between the cities of Aparecida, Guaratinguetá, Lorena and Cachoeira Paulista. Water and sediment samples were collected upstream and downstream in each municipality on August/13, November/13, February/14, May/14 and August/14. The variables evaluated were pH, temperature, conductivity, turbidity, DO, BOD, COD, total phosphorus, total nitrogen, solid series, fecal coliforms, chlorophyll-a and toxicity tests using Daphnia similis and Pseudokirchneriella subcapitata in the water. For the sediment, granulometry, organic matter, total phosphorus and toxicity tests were performed using D. similis and Chironomus xanthus. Water Quality Index (WQI) and Trophic State Index (TSI) of the water were calculated. Statistical analyses were applied: Grouping Cluster Analysis, Spearman Correlation and Principal Component Analysis (PCA). The results showed that DO, total phosphorus and fecal coliforms were not in accordance with the CONAMA resolution 357/05. Acute and chronic toxic effect were determined in water samples, during the rainy season, November/13 and February/14. A reduction of total phosphorus, total solids and BOD in the water, and total phosphorus and organic matter in the sediment was observed during this study. These reduced values can be related to implementation of sewage treatment plants in the cities of Aparecida and Cachoeira Paulista at the end of year 2013. The WQI was classified as \'Good\', except at downstream point of the municipalities of Aparecida and Guaratinguetá, classified as \'Regular\'. The TSI has shown that most of the points could be classified as \'mesotrophic\', except for the point downstream of Cachoeira Paulista, classified as \'oligotrophic\'. The main genera of cyanobacteria found were Borzia sp., Hapalosiphon sp., Johannesbaptistia sp., Leptolyngbya sp., Lyngya sp., Oscillatoria sp., Synechocystis sp. and Phormidium sp. From the statistical analysis, it was observed that rainfall had strong influence on the main parameters evaluated. Furthermore, the influence of parameters related to the discharge of effluents on water quality was observed. The results suggest that the Paraíba do Sul River demands more actions to promote the improvement of the quality of its waters, especially regarding the discharge of effluents.