Development of the Trophic Water Quality Index (TWQI) for subtropical temperate Brazilian lotic systems

Abstract

This research aimed at developing the Trophic Water Quality Index (TWQI) for subtropical temperate Brazilian lotic systems based on a review of the indicative values of diatom species obtained using multivariate analysis techniques and considering the environmental gradient defined by a series of measured physical, chemical, and microbiological variables. Sampling was conducted from 2005 to 2009 in the Pardo River Hydrographic Basin, Rio Grande do Sul (RS), Brazil, and in the Andreas Stream Hydrographic Basin, RS, from 2012 to 2013. A total of 140 biological samples and 211 abiotic samples were collected. Data were analyzed by cluster analysis based on the Ward method and canonical correspondence analysis (CCA). The results indicated that total phosphate, turbidity, ammonia nitrogen, electrical conductivity, dissolved oxygen, and thermotolerant coliforms showed a significant correlation with the sample ordination made by CCA, in relation to a gradient of eutrophication. Eutrophication was operationally defined in a broad sense, including the problem of organic pollution and eutrophication of the water. The determination of the different tolerance degrees to eutrophication of the diatom taxa was used to assign trophic values of 1, 2.5, and 4 to species, corresponding to levels of low, medium, and high tolerance, respectively. By using the trophic values obtained for each diatom species, the TWQI constituted a new technological tool for environmental monitoring studies and showed a consistent, robust, and objective database for water quality assessment in subtropical temperate Brazilian lotic systems.

Evaluation of water resource preservation areas in the Hydrographical Basin of Andreas Stream, RS, Brazil, using environmental monitoring programs

“…Thus, according to these variables, it is concluded that organic contamination and eutrophication of the water are the main environmental problems that characterized these water bodies. These results corroborate the environmental monitoring work in the regional water systems performed by UNISC, which has demonstrated that these water systems already have advanced stages of eutrophication (Bes et al, 2012;Böhm et al, 2013;Düpont et al, 2007;Hermany et al, 2006;Lobo et al, 2004aLobo et al, , 2004bLobo et al, , 2004cLobo et al, , 2004dLobo et al, , 2010Lobo et al, , 2014Oliveira et al, 2001;Salomoni et al, 2006;2011;Schuch et al, 2012;Wetzel et al, 2002). According to Tundisi (2006), this condition characterizes in a general way all the waterways throughout the southern region of Brazil, according to the results obtained by the project "Brazil Waters.…”

Diatomeas como bioindicadores: Aspectos ecológicos de la respuesta de las algas a la eutrofización en América Latina

“…Diferentes comunidades biológicas han sido utilizadas para evaluar y monitorear la calidad de las aguas dulces. Entre ellas, las diatomeas epilíticas han sido ampliamente usadas como eficientes indicadoras para evaluar la calidad del agua, considerando que responden rápidamente a cambios ambientales, especialmente contaminación orgánica y eutrofización, con un amplio espectro de tolerancia, desde condiciones oligotróficas hasta eutróficas (Rimet 2012;Álvarez-Blanco et al 2013;Lobo 2013;Lobo et al 2014Lobo et al , 2015. Las diatomeas corresponden a un grupo clave de organismos recomendado por la Directiva Marco del Agua introducida por la Unión Europea, en el 2000, para la identificación de gradientes ecológicos de calidad en ríos (European Union, 2000).…”

“…El uso de diatomeas para la evaluación de la calidad del agua ha recibido poca atención, y la mayoría de las investigaciones se han concentrado en el uso de índices bióticos, especialmente en la región sur (p. ej., Lobo et al, 2002Lobo et al, , 2004aLobo et al, ,b, 2010Lobo et al, , 2014Lobo et al, , 2015Lobo et al, , 2016aLobo et al, ,b, 2017Hermany et al, 2006;Salomoni et al, 2006Salomoni et al, , 2011Düpont et al, 2007;Bes, et al, 2012;Schuch, et al, 2012Schuch, et al, , 2015Böhm, et al, 2013;Heinrich, et al, 2014). En Lobo (2013) y Lobo et al (2014) se presenta una revisión detallada de los estudios relacionados con el uso de diatomeas epilíticas como organismos indicadores en los sistemas lóticos del sur de Brasil.…”

“…En este contexto, Lobo et al (2014Lobo et al ( , 2015 publicaron el Índice de la Calidad Trófica del Agua (ICTA) para sistemas lóticos brasileños subtropicales y templados, a partir de una revisión de las tolerancias a la eutrofización de especies de diatomeas epilíticas en relación con una serie de variables ambientales (físicas, químicas y microbiológicas), de estudios regionales realizados entre 2005 y 2013. En esta investigación, un total de 140 muestras biológicas y 211 muestras abióticas fueron recolectadas y analizadas por medio de técnicas multivariadas (análisis de conglomerados y análisis de correspondencia canónica).…”

“…En este trabajo se discute la importancia taxonómica y ecológica de las diatomeas epilíticas como organismos indicadores de la calidad del agua en sistemas lóticos de América Latina, destacando algunos aspectos ecológicos de la respuesta de estas algas a la eutrofización. Dentro de los índices bióticos, se presenta y discute el Índice de diatomeas pampeanas (IDP) desarrollado por Gómez & Licursi (2001) para la región pampeana de Argentina, y el Índice Trófico de Calidad del Agua (ITCA) para sistemas lóticos subtropicales y templados en Brasil, propuesto por Lobo et al (2015). En países tropicales como Colombia, Costa Rica y Ecuador, los resultados de investigaciones recientes que buscan establecer la tolerancia de diatomeas a la eutrofización sugieren, en general, una falta de concordancia con los valores tróficos de tolerancia de especies disponibles en la literatura científica.…”