Spatial patterns of water quality in Xingu River Basin (Amazonia) prior to the Belo Monte dam impoundment / Padrões espaciais de qualidade de água na Bacia do Rio Xingu (Amazônia) anteriores a barragem de Belo Monte

Abstract The Xingu River, one of the most important of the Amazon Basin, is characterized by clear and transparent waters that drain a 509.685 km2 watershed with distinct hydrological and ecological conditions and anthropogenic pressures along its course. As in other basins of the Amazon system, studies in the Xingu are scarce. Furthermore, the eminent construction of the Belo Monte for hydropower production, which will alter the environmental conditions in the basin in its lower middle portion, denotes high importance of studies that generate relevant information that may subsidize a more balanced and equitable development in the Amazon region. Thus, the aim of this study was to analyze the water quality in the Xingu River and its tributaries focusing on spatial patterns by the use of multivariate statistical techniques, identifying which water quality parameters were more important for the environmental changes in the watershed. Data sampling were carried out during two complete hydrological cycles in twenty-five sampling stations. The data of twenty seven variables were analyzed by Spearman's correlation coefficients, cluster analysis (CA), and principal component analysis (PCA). The results showed a high auto-correlation between variables (> 0.7). These variables were removed from multivariate analyzes because they provided redundant information about the environment. The CA resulted in the formation of six clusters, which were clearly observed in the PCA and were characterized by different water quality. The statistical results allowed to identify a high spatial variation in the water quality, which were related to specific features of the environment, different uses, influences of anthropogenic activities and geochemical characteristics of the drained basins. It was also demonstrated that most of the sampling stations in the Xingu River basin showed good water quality, due to the absence of local impacts and high power of depuration of the river itself.

Resumo O rio Xingu, um dos mais importantes rios que constituem a bacia amazônica, é caracterizado por águas claras e transparentes que drenam uma bacia hidrográfica de 509,685 km2 com distintas condições hidrológicas, ecológicas e pressões antrópicas ao longo de seu percurso. Assim como nas demais bacias hidrográficas da Amazônia, os estudos no Xingu são raros. A eminente construção da Usina hidrelétrica de Belo Monte, a qual alterará as condições ambientais na bacia, demanda também a realização de estudos que gerem informações relevantes e que forneçam subsídios para um desenvolvimento mais equilibrado e igualitário região amazônica. Desta maneira, o objetivo deste trabalho foi analisar a qualidade de água no rio Xingu e em seus tributários focando em padrões espaciais na área de estudo pelo uso de técnicas de estatística multivariada, identificando quais parâmetros são mais relevantes nas condições de qualidade de água na bacia hidrográfica. As coletas de dados ocorreram durante dois ciclos hidrológicos completos em vinte e cinco estações de amostragem. Os dados de vinte e sete variáveis foram analisados pelos coeficientes de correlação de Spearman, análise Cluster (CA), e análise de componentes principais (PCA). Os resultados apontaram para um elevado contingente de variáveis com elevada correlação entre si (>0,7), sendo que estas altas variáveis foram retiradas das análises multivariadas por fornecerem informações ecológicas redundantes sobre o ambiente estudado. A CA resultou na formação de 6 agrupamentos, os quais foram observados por possuírem qualidade de água consideravelmente distintas pela PCA. Os resultados estatísticos permitiram identificar uma alta variação espacial da qualidade de água superficial na bacia estudada, sendo estas ocasionadas por especificidades do entorno, diferentes usos da água locais, influências de atividades antrópicas e características geoquímicas das bacias drenadas. Pode-se também evidenciar que em grande parte das estações de coleta na bacia do rio Xingu a qualidade de água superficial foi elevada, decorrente da ausência de impactos locais e do alto poder de depuração do rio.

Limnological and ecological methods: approaches, and sampling strategies for middle Xingu River in the area of influence of future Belo Monte Power Plant / Estudo limnológico e da biota aquática no Rio Xingu na área de influência de UHE Belo Monte: metodologia e abordagens

Abstract In this paper the authors describe the limnological approaches, the sampling methodology, and strategy adopted in the study of the Xingu River in the area of influence of future Belo Monte Power Plant. The river ecosystems are characterized by unidirectional current, highly variable in time depending on the climatic situation the drainage pattern an hydrological cycle. Continuous vertical mixing with currents and turbulence, are characteristic of these ecosystems. All these basic mechanisms were taken into consideration in the sampling strategy and field work carried out in the Xingu River Basin, upstream and downstream the future Belo Monte Power Plant Units.

Resumo Neste trabalho os autores descrevem as abordagens limnológicas e a metodologia e estratégia de amostragem adotadas no estudo do Rio Xingu, na área de influência da futura Usina da Belo Monte (UHE Belo Monte). O ecossistema de rios é caracterizado por velocidade unidirecional de correntes, muitas flutuações de fluxos dependendo do clima do padrão de drenagem e do ciclo hidrológico. Mistura vertical permanente e turbulências ocorrem constantemente devido a correntes predominantes. Todos estes mecanismos gerais e específicos característicos do Rio Xingu, foram levados em consideração no plano de estudos limnológicos e amostragens desenvolvidas na área de influência de UHE Belo Monte a montante e a jusante do futuro empreendimento.

Limnological and ecological methods: approaches, and sampling strategies for middle Xingu River in the area of influence of future Belo Monte Power Plant

Abstract In this paper the authors describe the limnological approaches, the sampling methodology, and strategy adopted in the study of the Xingu River in the area of influence of future Belo Monte Power Plant. The river ecosystems are characterized by unidirectional current, highly variable in time depending on the climatic situation the drainage pattern an hydrological cycle. Continuous vertical mixing with currents and turbulence, are characteristic of these ecosystems. All these basic mechanisms were taken into consideration in the sampling strategy and field work carried out in the Xingu River Basin, upstream and downstream the future Belo Monte Power Plant Units.

Resumo Neste trabalho os autores descrevem as abordagens limnológicas e a metodologia e estratégia de amostragem adotadas no estudo do Rio Xingu, na área de influência da futura Usina da Belo Monte (UHE Belo Monte). O ecossistema de rios é caracterizado por velocidade unidirecional de correntes, muitas flutuações de fluxos dependendo do clima do padrão de drenagem e do ciclo hidrológico. Mistura vertical permanente e turbulências ocorrem constantemente devido a correntes predominantes. Todos estes mecanismos gerais e específicos característicos do Rio Xingu, foram levados em consideração no plano de estudos limnológicos e amostragens desenvolvidas na área de influência de UHE Belo Monte a montante e a jusante do futuro empreendimento.

Spatial patterns of water quality in Xingu River Basin (Amazonia) prior to the Belo Monte dam impoundment

Abstract The Xingu River, one of the most important of the Amazon Basin, is characterized by clear and transparent waters that drain a 509.685 km2 watershed with distinct hydrological and ecological conditions and anthropogenic pressures along its course. As in other basins of the Amazon system, studies in the Xingu are scarce. Furthermore, the eminent construction of the Belo Monte for hydropower production, which will alter the environmental conditions in the basin in its lower middle portion, denotes high importance of studies that generate relevant information that may subsidize a more balanced and equitable development in the Amazon region. Thus, the aim of this study was to analyze the water quality in the Xingu River and its tributaries focusing on spatial patterns by the use of multivariate statistical techniques, identifying which water quality parameters were more important for the environmental changes in the watershed. Data sampling were carried out during two complete hydrological cycles in twenty-five sampling stations. The data of twenty seven variables were analyzed by Spearman's correlation coefficients, cluster analysis (CA), and principal component analysis (PCA). The results showed a high auto-correlation between variables (> 0.7). These variables were removed from multivariate analyzes because they provided redundant information about the environment. The CA resulted in the formation of six clusters, which were clearly observed in the PCA and were characterized by different water quality. The statistical results allowed to identify a high spatial variation in the water quality, which were related to specific features of the environment, different uses, influences of anthropogenic activities and geochemical characteristics of the drained basins. It was also demonstrated that most of the sampling stations in the Xingu River basin showed good water quality, due to the absence of local impacts and high power of depuration of the river itself.

Resumo O rio Xingu, um dos mais importantes rios que constituem a bacia amazônica, é caracterizado por águas claras e transparentes que drenam uma bacia hidrográfica de 509,685 km2 com distintas condições hidrológicas, ecológicas e pressões antrópicas ao longo de seu percurso. Assim como nas demais bacias hidrográficas da Amazônia, os estudos no Xingu são raros. A eminente construção da Usina hidrelétrica de Belo Monte, a qual alterará as condições ambientais na bacia, demanda também a realização de estudos que gerem informações relevantes e que forneçam subsídios para um desenvolvimento mais equilibrado e igualitário região amazônica. Desta maneira, o objetivo deste trabalho foi analisar a qualidade de água no rio Xingu e em seus tributários focando em padrões espaciais na área de estudo pelo uso de técnicas de estatística multivariada, identificando quais parâmetros são mais relevantes nas condições de qualidade de água na bacia hidrográfica. As coletas de dados ocorreram durante dois ciclos hidrológicos completos em vinte e cinco estações de amostragem. Os dados de vinte e sete variáveis foram analisados pelos coeficientes de correlação de Spearman, análise Cluster (CA), e análise de componentes principais (PCA). Os resultados apontaram para um elevado contingente de variáveis com elevada correlação entre si (>0,7), sendo que estas altas variáveis foram retiradas das análises multivariadas por fornecerem informações ecológicas redundantes sobre o ambiente estudado. A CA resultou na formação de 6 agrupamentos, os quais foram observados por possuírem qualidade de água consideravelmente distintas pela PCA. Os resultados estatísticos permitiram identificar uma alta variação espacial da qualidade de água superficial na bacia estudada, sendo estas ocasionadas por especificidades do entorno, diferentes usos da água locais, influências de atividades antrópicas e características geoquímicas das bacias drenadas. Pode-se também evidenciar que em grande parte das estações de coleta na bacia do rio Xingu a qualidade de água superficial foi elevada, decorrente da ausência de impactos locais e do alto poder de depuração do rio.

Limnological and ecological methods: approaches, and sampling strategies for middle Xingu River in the area of influence of future Belo Monte Power Plant / Estudo limnológico e da biota aquática no Rio Xingu na área de influência de UHE Belo Monte: metodologia e abordagens

In this paper the authors describe the limnological approaches, the sampling methodology, and strategy adopted in the study of the Xingu River in the area of influence of future Belo Monte Power Plant. The river ecosystems are characterized by unidirectional current, highly variable in time depending on the climatic situation the drainage pattern an hydrological cycle. Continuous vertical mixing with currents and turbulence, are characteristic of these ecosystems. All these basic mechanisms were taken into consideration in the sampling strategy and field work carried out in the Xingu River Basin, upstream and downstream the future Belo Monte Power Plant Units.

Neste trabalho os autores descrevem as abordagens limnológicas e a metodologia e estratégia de amostragem adotadas no estudo do Rio Xingu, na área de influência da futura Usina da Belo Monte (UHE Belo Monte). O ecossistema de rios é caracterizado por velocidade unidirecional de correntes, muitas flutuações de fluxos dependendo do clima do padrão de drenagem e do ciclo hidrológico. Mistura vertical permanente e turbulências ocorrem constantemente devido a correntes predominantes. Todos estes mecanismos gerais e específicos característicos do Rio Xingu, foram levados em consideração no plano de estudos limnológicos e amostragens desenvolvidas na área de influência de UHE Belo Monte a montante e a jusante do futuro empreendimento.

Spatial patterns of water quality in Xingu River Basin (Amazonia) prior to the Belo Monte dam impoundment / Padrões espaciais de qualidade de água na Bacia do Rio Xingu (Amazônia) anteriores a barragem de Belo Monte

The Xingu River, one of the most important of the Amazon Basin, is characterized by clear and transparent waters that drain a 509.685 km2 watershed with distinct hydrological and ecological conditions and anthropogenic pressures along its course. As in other basins of the Amazon system, studies in the Xingu are scarce. Furthermore, the eminent construction of the Belo Monte for hydropower production, which will alter the environmental conditions in the basin in its lower middle portion, denotes high importance of studies that generate relevant information that may subsidize a more balanced and equitable development in the Amazon region. Thus, the aim of this study was to analyze the water quality in the Xingu River and its tributaries focusing on spatial patterns by the use of multivariate statistical techniques, identifying which water quality parameters were more important for the environmental changes in the watershed. Data sampling were carried out during two complete hydrological cycles in twenty-five sampling stations. The data of twenty seven variables were analyzed by Spearman's correlation coefficients, cluster analysis (CA), and principal component analysis (PCA). The results showed a high auto-correlation between variables (> 0.7). These variables were removed from multivariate analyzes because they provided redundant information about the environment. The CA resulted in the formation of six clusters, which were clearly observed in the PCA and were characterized by different water quality. The statistical results allowed to identify a high spatial variation in the water quality, which were related to specific features of the environment, different uses, influences of anthropogenic activities and geochemical characteristics of the drained basins. It was also demonstrated that most of the sampling stations in the Xingu River basin showed good water quality, due to the absence of local impacts and high power of depuration of the river itself.

O rio Xingu, um dos mais importantes rios que constituem a bacia amazônica, é caracterizado por águas claras e transparentes que drenam uma bacia hidrográfica de 509,685 km2 com distintas condições hidrológicas, ecológicas e pressões antrópicas ao longo de seu percurso. Assim como nas demais bacias hidrográficas da Amazônia, os estudos no Xingu são raros. A eminente construção da Usina hidrelétrica de Belo Monte, a qual alterará as condições ambientais na bacia, demanda também a realização de estudos que gerem informações relevantes e que forneçam subsídios para um desenvolvimento mais equilibrado e igualitário região amazônica. Desta maneira, o objetivo deste trabalho foi analisar a qualidade de água no rio Xingu e em seus tributários focando em padrões espaciais na área de estudo pelo uso de técnicas de estatística multivariada, identificando quais parâmetros são mais relevantes nas condições de qualidade de água na bacia hidrográfica. As coletas de dados ocorreram durante dois ciclos hidrológicos completos em vinte e cinco estações de amostragem. Os dados de vinte e sete variáveis foram analisados pelos coeficientes de correlação de Spearman, análise Cluster (CA), e análise de componentes principais (PCA). Os resultados apontaram para um elevado contingente de variáveis com elevada correlação entre si (>0,7), sendo que estas altas variáveis foram retiradas das análises multivariadas por fornecerem informações ecológicas redundantes sobre o ambiente estudado. A CA resultou na formação de 6 agrupamentos, os quais foram observados por possuírem qualidade de água consideravelmente distintas pela PCA. Os resultados estatísticos permitiram identificar uma alta variação espacial da qualidade de água superficial na bacia estudada, sendo estas ocasionadas por especificidades do entorno, diferentes usos da água locais, influências de atividades antrópicas e características geoquímicas das bacias drenadas. Pode-se também evidenciar que em grande parte das estações de coleta na bacia do rio Xingu a qualidade de água superficial foi elevada, decorrente da ausência de impactos locais e do alto poder de depuração do rio.

Perfil microbiológico de peixes e água de cultivo em pesque-pagues situados na região nordeste do estado de São Paulo / Microbiological profile of fish and pond water in fee-fishing located in the northeast region of São Paulo state, Brazil

O objetivo deste trabalho foi determinar o número de coliformes totais, termotolerantes, Staphylococcus coagulase positivo e a presença de bactéria do gênero Salmonella no músculo, no tecido superficial, no trato gastrintestinal de peixes e na água de cultivo de pesque-pagues situados na microbacia do Córrego Rico, SP. Não foi detectado Staphylococcus coagulase positivo em nenhuma amostra de água e peixe. O número mais provável (NMP) de coliformes totais no peixe variou de 2,0 x 10 a >1,1 x 104 NMP.100 mL-1, na água de cultivo variou de 4,2 x 104 a > 2,4 x 105 NMP.100 mL-1. A contagem de coliformes termotolerantes no peixe variou de < 3 a 5,1 x 103 NMP.g-1, na água de cultivo variou de 3,8 x 102 a 2,0 x 104 NMP.100 mL-1. Não houve diferença estatística (P > 0,05) entre as populações de micro-organismos pesquisados na água, pele e trato gastrintestinal, o que reflete uma relação entre a presença dos micro-organismos na água e nesses dois locais analisados. Foi isolada Salmonella sp. em uma amostra de músculo e em duas amostras de trato gastrintestinal. O pescado pode ser veículo de contaminação cruzada, tendo como fonte dos micro-organismos a pele e o trato gastrintestinal para sua própria musculatura. Portanto, o monitoramento da qualidade da água é de suma importância para garantir a produção de peixes com boa qualidade.

The objective of this study was to determine the number of total and thermotolerant coliforms, coagulase-positive Staphylococcus, and the presence of bacteria of the genus Salmonella in the muscle, surface tissue, and gastrointestinal tract of fish, and in the pond water of fee-fishing establishments located in the Córrego Rico microwatershed in the state of São Paulo, Brazil. Coagulase-positive Staphylococcus was not detected in any sample of pond water or fish. The most probable number (MPN) of total coliforms in fish ranged from 2.0 x 10 to > 1.1 x 104 NMP.100 mL-1, while in pond water it ranged from 4.2 x 104 to > 2.4 x 105 NMP.100 mL-1. The count of thermotolerant coliforms in fish ranged from < 3 to 5.1 x 103 NMP.g-1, while in pond water it ranged from 3.8 x 102 to 2.0 x 104 NMP.100 mL-1. There was no statistical difference (P > 0.05) among the studied populations of microorganisms in pond water, surface tissue and gastrointestinal tract, which reflects a relationship between the presence of microorganisms in the water and in the two tissues analyzed. Salmonella sp. was isolated in one sample of muscle and in two samples of gastrointestinal tract. The fish can be a vehicle for cross contamination, having the gastrointestinal tract and the surface tissue as a source of microorganisms for its muscles. Therefore, monitoring the water quality is important to ensure the production of fish with good quality.