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Sistema integrado de Anomalocardia brasiliana e Gracilaria birdiae no tratamento de efluentes do cultivo de Litopenaeus vannamei em sistema heterotrófico em laboratório

Integrated system of Anomalocardia brasiliana and Gracilaria birdiae in the treatment of Litopenaeus vannamei culture effluents in a heterotrophic system in laboratory

Tereza Paiva Santos1*, Sérgio Catunda Marcelino1, William Severi1, Luis Otavio Brito2 e Alfredo Olivera Gálvez1

1Universidade Federal Rural de Pernambuco, Departamento de Pesca e Aqüicultura. Av. Dom Manuel de Medeiros s/n, Dois Irmãos, Recife, Pernambuco, Brasil, CEP 52171-900.

2Instituto Agronômico de Pernambuco, Departamento de Extensão Rural e Assistência Técnica. Av. General San Martin 1371, Bongi, Recife, Pernambuco, Brasil, CEP 50761-000.

Resumo: A eficiência de um sistema de tratamento integrado para melhorar a qualidade da água de efluentes de viveiros de camarão em sistema heterotrófico foi avaliada através de variáveis físico-químicas, utilizando o processo de filtração por Anomalocardia brasiliana e ab-sorção por Gracilaria birdiae. Foram utilizadas seis unidades, sendo três controle apenas com aeração e outras três com A. brasiliana (5 ind./L) permanecendo de 0 a 48 horas e G. birdiae (2g/L) de 48 a 96 horas, sem aeração. A redução do nitrogênio amoniacal (64%) e nitra-to (0,63%) pela macroalga G. birdiae demonstrou que a mesma pode ser utilizada para tratamento de compostos nitrogenados. Entretanto, o sistema integrado de filtração (A. brasiliana) e absorção (G. birdiae) parece não ser uma eficiente ferramenta na remoção de compostos fosfatados no tratamento de efluentes provenientes de cultivo de ca-marões marinhos em sistemas heterotróficos.

Summary: The efficiency of a system of integrated treatment to im-prove the quality of shrimp culture effluent in heterotrophic system was evaluated through physical-chemical variables, using processes of filtration by Anomalocardia brasiliana and uptake by Gracilaria birdiae. Six units were used, being three controlled with aeration and another three with A. brasiliana (5 ind. L-1) remaining from 0 to 48 hours and G. birdiae (2g L-1) from 48 to 96 hours without ae-ration. The reduction of ammonia (64%) and nitrate (0.63%) by the seaweed G. birdiae showed that it can be used to treat nitrogenous wastes. However, the integrated filtration (A. brasiliana) and uptake (G. birdiae) procedure does not seem to be an efficient tool in the removal of phosphorous compounds in the treatment of effluents from shrimp farming in heterotrophic systems.

Introdução

Após período de reorganização do setor da carcini-cultura no Brasil devido aos problemas enfrentados com o surgimento de doenças, como o vírus da mio-

necrose infecciosa (IMNV), vírus da mancha bran-ca (WSSV) e o processo antidumping realizado pela Aliança Sulista de Pescadores de Camarão (SSA, sigla em inglês) dos Estados Unidos, pode-se observar um aumento na produção no país. Segundo ABCC (2012), a produção brasileira de camarão marinho no ano de 2011 atingiu 69.571 toneladas.

Apesar das expectativas positivas, não se pode dei-xar de reconhecer que a carcinicultura apresenta riscos significativos do ponto de vista ambiental (Ramos et al., 2008). Segundo Nunes et al. (2005), no Estado do Ceará, uma das principais regiões produtoras de ca-marão marinho do Brasil, apenas 32,6% das fazendas fazem algum tipo de tratamento de afluentes ou efluen-tes, sendo a retenção por telas a principal metodologia empregada.

Os problemas mais frequentes ocasionados pela car-cinicultura são: a poluição dos corpos de águas natu-rais com nutrientes, o aumento dos níveis de clorofila-a, matéria orgânica e de sólidos em suspensão, que se encontram na forma particulada ou dissolvida na água. Os materiais particulados são detritos orgânicos, como fezes de camarão, restos de ração não consumida e fertilizante, em sua maioria (Paez-Osuna et al., 1997; Nunes, 2002; Nunes et al., 2005).

Os sistemas de produção semi-intensivo ou intensivo utilizados influenciam no volume e na quantidade dos efluentes produzidos, tendo relação com o manejo e layout da fazenda (Silva-Neto et al., 2012). Aspectos como a proteção dada aos diques e taludes, o posicio-namento dos aeradores, a profundidade dos viveiros, as práticas de manejo alimentar e a digestibilidade da ra-ção, influenciam diretamente na quantidade de sólidos *Correspondência: catina.p@gmail.com

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em suspensão e de excreta dos animais (Paez-Osuna et al., 1997; Nunes, 2002). Entre 52-95% do nitrogênio e 85% do fósforo que entra via ração nos sistemas de aqui-cultura tradicional são perdidos no ambiente, podendo causar eutrofização (Xu et al., 2008). Nos sistemas de aqüicultura, a maior parte do nitrogênio e fósforo pre-sente é proveniente das rações e fertilizantes utilizados, além da excreção animal, que geralmente estão dispo-nível sob a forma de amônio (NH

4) e ortofosfato (PO

4)

(Matos et al., 2006). Uma alternativa viável para o tratamento dos efluen-

tes provenientes da aqüicultura é o uso de organismos como biofiltro. A remoção biológica de matéria orgâ-nica e inorgânica pode ser feita mediante a utilização de moluscos filtradores (Jones e Preston, 1999; Lefe-bvre et al., 2000; Olivera e Brito, 2005; Modesto et al., 2010), algumas espécies de macroalgas (Carmo-na et al., 2006; Zhou et al., 2006; Matos et al., 2006; Marinho-Soriano et al., 2009 e 2011; Alencar et al., 2010; Abreu et al., 2011; Skriptova e Miroshnikova, 2011; Al-Hafedh et al., 2012; Robledo et al., 2012) ou mesmo sistemas integrados (Jones et al., 2001 e 2002; Junior et al., 2005; Shimoda et al., 2006; Rocha et al., 2008; Ramos et al., 2010).

A espécie Anomalocardia brasiliana (Gmelin, 1791), pertencente à família Veneridae, é conhecida popular-mente no Brasil por marisco, búzio, vôngole e berbigão, sendo um dos moluscos bivalves marinhos mais explo-rados comercialmente (Boehs et al., 2010). Já as macro-algas do gênero Gracilaria são algas vermelhas do filo Rhodophyta e têm alto valor econômico, pois são maté-ria prima de vários produtos comerciais, além de fonte de alimento para os seres humanos (Neori et al., 2004).

O objetivo desta pesquisa foi avaliar a utilização integrada de Anomalocardia brasiliana e Gracilaria birdiae no tratamento dos efluentes do cultivo hetero-trófico de Litopenaeus vannamei em laboratório.

Material e métodos

O experimento foi realizado no Laboratório de Ma-ricultura Sustentável (LAMARSU) do Departamento de Pesca e Aqüicultura na Universidade Federal Rural de Pernambuco, Brasil, através de um delineamento inteiramente casualizado, com dois tratamentos e três repetições. O Tratamento I considerado como contro-le foi realizado só com aeração, e o Tratamento II foi composto por um sistema integrado de Anomalocardia brasiliana (0 a 48 horas) e Gracilaria birdiae (48 a 96 horas), sem aeração.

Os indivíduos de A. brasiliana foram provenientes da praia de Mangue Seco, situada no litoral Norte de Per-nambuco – Brasil (07°49’44,19’’ S e 035°50’03,06’’ W) transportados em sacos plásticos com água do mar do local de coleta. No laboratório, os animais foram aclimatados em tanques de 200 L contendo água sob areação constante e, em seguida, alimentados com as

microalgas (30 x 104 cel. mL-1) Chaetoceros calcitrans, Isochrysis galbana e Tetraselmis tetrathele, durante 48 horas.

A biomassa de G. birdiae foi obtida de um cultivo localizado na praia de Pau Amarelo, situada no lito-ral Norte de Pernambuco – Brasil (07º54’54.74¨S, 034º49’12.07¨W), transportada em caixas de isopor com água do mar do local de coleta. No laboratório, os exemplares foram aclimatados em tanques de 200 L, fertilizados com NO

3Na (0,04 g/L) e areação constan-

te, durante 48 horas.Os efluentes utilizados neste experimento foram

provenientes de um cultivo em meio heterotrófico de Litopenaeus vannamei (densidade de estocagem 200 PL. m-3, tempo de cultivo 82 dias) em laboratório. Ini-cialmente, o efluente foi armazenado em uma caixa d’água com volume de 1. 500, L, por um período de três dias. Posteriormente, a água foi homogeneizada e distribuída nas unidades experimentais, representadas por seis tanques com 200 L de volume útil e salinidade de 35. A densidade de estocagem para A. brasiliana foi de 5 ind/L e de G. birdiae de 2 g/L de material úmido.

Foram realizadas coletas de água a cada 6 horas. As análises foram realizadas no Laboratório de Limnolo-gia do Departamento de Pesca e Aqüicultura na Uni-versidade Federal Rural de Pernambuco. As variáveis foram analisadas de acordo com os seguintes métodos: turbidez - com um turbidímetro de bancada, amônia (Koroleff, 1976), nitrito (Golterman et al., 1978), ni-trato (Macherett et al., 1978), fósforo total, fosfato to-tal dissolvido e fosfato inorgânico (Eaton et al., 1995) e clorofila-a (Nusch, 1980). No momento da coleta também foi realizada a aferição do pH, com potencio-metro de Modelo pH Meter TEC-2.

Os dados foram submetidos aos testes de Kolmogorov-Smirnov e Bartlett para avaliação da normalidade e ho-mogeneidade das variâncias. Observando-se que os dados não tiveram homogeneidade da variância nem apresenta-ram distribuição normal, foi utilizado o teste não paramé-trico de Kruskall-Wallis (p < 0,05), a fim de avaliar o grau de significância em relação à redução de nutrientes.

Resultados e discussão

As variáveis nitrogênio amoniacal, fosfato inorgâni-co, fosfato total, fósforo total, turbidez e pH da água do efluente foram significativamente diferentes entre o tratamento controle e aquele com A. brasiliana (0 a 48 horas) (Tabela 1). Já entre o tratamento controle e aquele com G. birdiae (48 a 96 horas) foram obser-vadas diferenças significativas para nitrogênio amo-niacal, nitrato, nitrito, fosfato inorgânico, fosfato total, clorofila-a e turbidez (Tabela 2).

Nitrogênio amoniacal, nitrito e nitrato

Nos dois tratamentos estudados ocorreu um aumento

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da concentração de nitrogênio amoniacal. Entretanto, no tratamento II este aumento foi significativo, devido à excreção de compostos nitrogenados por A. brasi-liana (Figura 1). Este incremento está de acordo com os resultados encontrados por Jones et al. (2001), Shimoda et al. (2006) e Modesto et al. (2010). En-tretanto, Jones e Preston (1999), Junior et al. (2005) e Rocha et al. (2008) encontraram uma redução sig-nificativa na concentração destes compostos com a utilização de ostras e macroalgas, provavelmente devido à biomassa estocada e à menor concentração inicial de nitrogênio amoniacal dos efluentes.

No tratamento II, quando a água dos efluentes passou do sistema com bivalves para aquele com macroalgas ocorreu uma redução significativa das concentrações de nitrogênio amoniacal, de modo semelhante ao reportado por Carmona et al. (2006), Zhou et al. (2006), Alencar et al. (2010), Abreu et al. (2010), Marinho-Soriano et al. (2011) e Robledo et al. (2012).

O tratamento I foi eficiente em relação à variável nitrito dos efluentes do cultivo heterotrófico, oca-sionando uma redução de 98,14%, devido à ação das bactérias nitrificantes sob aeração, enquanto no tratamento II sem aeração houve um incremento de 55,55% no período de 96 horas (Figura 2). Olivera e Brito (2005) relatam que a ostra Crassostrea rhizo-phorae não consegue reduzir o nitrito da água, resul-

tados semelhantes àqueles observados para A. bra-siliana. As macroalgas também não tiveram efeito positivo na redução de nitrito, provavelmente devido à maior facilidade das macroalgas do gênero Graci-laria em absorver o nitrogênio nas formas amoniacal e de nitrato (Hanisak, 1983; Glenn et al., 1999; Jones et al., 2001 e 2002).

Está maior facilidade de absorção ocasionou uma redução de 6,13% (Figura 3). Redução de nitrato também foi encontrada por Modesto et al. (2010), com a utilização de ostras, e por Marinho-Soriano et al. (2009 e 2011) com G. birdiae e G. caudata. No tratamento I houve um incremento de 9,21% após o período de 96 horas.

Neste estudo, considerando a utilização de A. bra-siliana e G. birdiae num mesmo tratamento, pode-se observar que a concentração de nitrogênio amoniacal total aumentou nas primeiras 48 horas e sofreu uma redução no restante do experimento (96 horas). A concentração de nitrato sofreu redução com a utiliza-ção conjunta de A. brasiliana e G. birdiae, enquanto a de nitrito permaneceu estável nas primeiras 48 ho-ras e sofreu um aumento no restante do experimen-to. Estes dados revelam que A. brasiliana não é um eficiente biofiltro para compostos nitrogenados, en-quanto Gracilaria demonstrou ser capaz de reduzir as concentrações de nitrogênio amoniacal e nitrato no período analisado (48 horas).

Tabela 1 – Dados da eficiência de redução (red) do tratamento controle comparado ao tratamento com Anomalocardia brasiliana (0 a 48 horas) (Kruskall Wallis controle x A. brasiliana).

Variáveis/Tratamentos Controle Anomalocardia Controle x A. brasiliana

NH4+ + NH3 (red) - - p=0,0001

PO4- inorgânico (red) 10,26% - p=0,0001

PO4- total (red) 3,23% - p=0,0010

Ptotal (red) - - p=0,0340

Turbidez (red) 66,31% - p=0,0001

pH (red) 0,66% 1,53% p=0,0001

NH4

+ + NH3 – nitrogênio amoniacal, PO

4- inorgânico - fosfato inorgânico, PO

4- total - fosfato total, P

total – fósforo total.

Tabela 2 – Dados da eficiência de redução (red) do tratamento controle comparado ao tratamento com Gracilaria birdiae (48 a 96

horas) (Kruskall Wallis controle x Gracilaria birdiae).

Variáveis/Tratamentos Controle Gracilaria Controle x Gracilaria

NO3-(red) - 0,63%, p=0,0001

NO2-(red) 97,71% - p=0,0001

NH4+; NH3 (red) 24,17% 64,64% p=0,0001

PO4- inorgânico (red) 19,49% - p=0,0001

PO4- total (red) - - p=0,0020

Ptotal (red) 14,51% 3,12%, p=0,0018

Clorofila-a (red) - 50% p=0,0001

Turbidez (red) - 82,65% P=0,0003

NH4+ + NH3 – nitrogênio amoniacal, PO4

- inorgânico - fosfato inorgânico, PO4- total - fosfato total, Ptotal – fósforo total.

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Figura 1 – Concentração de nitrogênio amoniacal durante a fase experimental para os tratamentos I (controle) e II (Anomalocar-dia brasiliana e Gracilaria birdiae).

Figura 2 – Concentração de nitrito durante a fase experimental para os tratamentos I (controle) e II (Anomalocardia brasiliana e Gracilaria birdiae).

Figura 3 – Concentração de nitrato durante a fase experimental para os tratamentos I (controle) e II (Anomalocardia brasiliana e Gracilaria birdiae).

Figura 4 – Concentração de fosfato inorgânico durante a fase experimental para os tratamentos I (controle) e II (Anomalocar-dia brasiliana e Gracilaria birdiae).

Figura 5 – Concentração de fosfato total durante a fase expe-rimental para os tratamentos I (controle) e II (Anomalocardia brasiliana e Gracilaria birdiae).

Figura 6 – Concentração de fósforo total durante a fase expe-rimental para os tratamentos I (controle) e II (Anomalocardia brasiliana e Gracilaria birdiae).

Figura 7 – Concentração de clorofila-a durante a fase experi-mental para os tratamentos I (controle) e II (Anomalocardia bra-siliana e Gracilaria birdiae).

Figura 8 – Concentração da turbidez durante a fase experimen-tal para os tratamentos I (controle) e II (Anomalocardia brasilia-na e Gracilaria birdiae).

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Fosfato inorgânico, fosfato total e fósforo

O tratamento I proporcionou uma redução de 27,88% da concentração de fosfato inorgânico dos efluentes de cultivo heterotrófico, enquanto no tratamento II houve um incre-mento de 39,37% no período de 96 horas (Figura 4). Em relação ao fosfato total, nos tratamentos I e II houve um incremento respectivo de 16,45% e 45,45%, no período de 96 horas (Figura 5). Já em relação ao fósforo total, não fo-ram observadas diferenças entre as concentrações iniciais e finais no tratamento I, enquanto no tratamento II houve um incremento de 17,20% no período de 96 horas (Figura 6).

O tratamento I demonstrou ser adequado para a redu-ção de fosfato inorgânico e fósforo total, porém não foi eficiente para fosfato total. Os resultados encontrados no tratamento II em relação aos compostos fosfatados foram diferentes daqueles obtidos por Olivera e Brito (2005) e Modesto et al. (2010), que registraram uma redução na concentração destes compostos apenas com a utilização de ostras. Com a utilização das macroalgas G. vermicu-lophyla (Skriptova e Miroshnikova, 2011) e G. arcuata (Al-Hafedh et al., 2012) foram observadas reduções de 34 e 41%, respectivamente, da concentração de fosfato. A. brasiliana e G. birdiae não demonstraram ser biofiltros eficientes na redução dos compostos fosfatados.

Clorofila-a e turbidez

O tratamento II proporcionou uma redução de 90,32% na concentração de clorofila-a dos efluentes de cultivo heterotrófico, enquanto no tratamento I houve um in-cremento de 62,5% no período de 96 horas (Figura 7). Ambos os tratamentos ocasionaram uma redução na concentração da turbidez dos efluentes (Figura 8). Jones et al. (2001), Shimoda et al. (2006) e Rocha et al. (2008) também encontraram redução na turbidez e na concen-tração de clorofila-a quando da utilização de ostras e macroalgas. O incremento da clorofila-a no tratamento I pode ser atribuído à elevação da concentração de nitra-to, que possivelmente favoreceu a proliferação de algas. Modesto et al. (2010) relata que as ostras podem chegar a reduzir em média 6,85% do fitoplâncton dos efluentes.

Conclusões

A reduzida absorção dos compostos nitrogenados e fosfatados pelas macroalgas provavelmente está re-lacionada à reduzida iluminação, pois o experimento foi conduzido em laboratório, onde a incidência solar era limitada por telha transparente, na medida em que macroalgas do gênero Gracilaria têm preferência pela luz solar direta para uma absorção mais eficiente dos nutrientes. Além disso, o período de 48 horas demons-trou ser insuficiente para a absorção dos nutrientes pe-las macroalgas, provavelmente resultando numa menor eficiência. Já em relação aos mariscos, os mesmos não foram eficientes isoladamente na redução dos compos-tos nitrogenados e fosfatados.

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