Monitoring the water quality of Paranoá lake

a review and discussion of management needs

Authors

  • Alice Rocha Pereira Universidade de Brasília; Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental; Programa de Pós-Graduação em Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos. https://orcid.org/0000-0002-2731-8698
  • Sergio Koide Universidade de Brasília; Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental; Programa de Pós-Graduação em Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos. https://orcid.org/0000-0002-0424-5748

DOI:

https://doi.org/10.18830/1679-09442024v17e51419

Keywords:

Lake, Monitoring, Water quality

Abstract

Lake Paranoá was built in 1959 to provide multiple uses for the city of Brasília-DF and the surrounding area. Studies have been carried out to understand and explain the episodes of macrophyte, algae and cyanobacteria blooms and their relationship with organic matter, nutrients and pollutants in the lake, as well as the location of the sources. Clearly, conflict management is complex and requires studies and systematic monitoring of the lake to understand and predict ecosystem processes, and the impacts of anthropogenic actions and urbanization on the lake. The aim of this study is to review qualitative and quantitative monitoring studies of Lake Paranoá and propose ways to increase monitoring.  There was a lack of systematic data on sediment load, temperature, water conductivity in the tributaries, water quality in the storm water galleries, temperature and physical-chemical parameters in the lake's water column, greater accuracy of the flows turbinated and spilled at the dam and wind data around the lake. Improved monitoring of the lake will provide tools to answer key short-, medium- and long-term questions involving hydrodynamics, circulation and water quality.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Alice Rocha Pereira, Universidade de Brasília; Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental; Programa de Pós-Graduação em Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos.

Graduated in Environmental Engineering from the University of Brasília (2015). Master in Environmental Technology and Water Resources from UnB (2018) and PhD candidate in Environmental Technology and Water Resources from UnB. Has experience in the area of ​​Water Resources, with emphasis on underground hydrology, basin and lake modeling, hydrodynamics and water quality, remote sensing, geoprocessing, geophysics and Environmental and Sanitary Engineering. Acting mainly on the following topics: hydrodynamic and water quality modeling, hydrological modeling and hydrogeology and remote sensing.

Sergio Koide, Universidade de Brasília; Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental; Programa de Pós-Graduação em Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos.

Graduated in Civil Engineering from the University of Brasília (1975), specialization in Terminal and Pipeline Engineering from PETROBRÁS (1976), master's degree in Civil Engineering (water resources) from COPPE-UFRJ (1984) and PhD (water resources) from Imperial College London (1990). He is currently an Associate Professor at the University of Brasília. He has experience in Sanitary Engineering, with an emphasis on Water Resources, working on the following topics: surface and underground hydrology (quantity and quality), rainwater management, contamination of water resources. Honorary Citizen of Brasília (CLDF) and Guardian of the Waters Trophy (ADASA - 2013 and 2019).

References

ABBT-BRAUN, G. et al. Water quality of tropical reservoirs in a changing world - the case of Lake Paranoá, Brasilia, Brazil. C. Lorz, F. Makeschin, H. Weiss (Eds.), Integrated Water Management in Brazil, IWA Publishing, p. 73-96, 2014.

Agência Reguladora de Águas, Energia e Saneamento Básico do Distrito Federal (ADASA). Nível dos Reservatórios do DF. 2024. Disponível em: <https://www.adasa.df.gov.br/monitoramento/niveis-dos-reservatorios>. Acesso em: 19 abr. 2024

AGUIAR, A. C. N. et al. Mapeamento topo-batimétrico utilizando LIDAR e batimetria no Lago Paranoá – DF. In: 16º Congresso Internacional da Sociedade Brasileira de Geofísica. Anais... Rio de Janeiro, Brasil, 2019.

ALVES, I. de O. Primeiras evidências sobre a presença de microplásticos nas águas do lago Paranoá. Trabalho de conclusão de curso (Bacharelado em Química Tecnológica) — Universidade de Brasília, Brasília, 47 f., il., 2021.

AMORIM, A. M. et al. Assessing rare-earth elements and anthropogenic gadolinium in water samples from an urban artificial lake and its tributaries in the Brazilian Federal District. Microchemical Journal, v. 148, p. 27-34, 2019. DOI: 10.1016/j.microc.2019.04.055

ANGELINI, R. et al. Efeitos de diferentes intervenções no processo de eutrofização do lago Paranoá (Brasília-DF). Oecol. Bras., 12, 3, p. 560-567, 2008. DOI: 10.4257/oeco.2008.1203.14

AROWOJOLU, I.M. et al. Microplastics in aquatic environments: a growing, unresolved concern. Chemistry of the Total Environment, 3, 1, 8-22, 2023. DOI: 10.52493/j.cote.2023.1.76

BARBOSA, J. D. S. B. et al. Nitrogen and Phosphorus Budget for a Deep Tropical Reservoir of the Brazilian Savannah. Water, v. 11, n.6, p. 1205, 2019. DOI: 10.3390/w11061205

BATISTA, C.A. Estrutura da comunidade zooplanctônica e qualidade da água no lago Paranoá, Brasília-DF. Dissertação de Mestrado, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade de Brasília, DF, 104p, 2007.

BHATERIA, R.; JAIN, D. Water quality assessment of lake water: a review. Sustain. Water Resour. Manag., 2, p. 161-173, 2016.

BINDING, C.E. et al. Advances in Remote Sensing of Great Lakes Algal Blooms. The Handbook of Environmental Chemistry, book series (HEC, volume 101), p. 217-232, 2020. DOI: 10.1007/698_2020_589

BORGES, H.D. Aplicação de algoritmos semi-analíticos à imagens sentinela-2 para a estimativa de clorofila-a no lago Paranoá-DF. Monografia de Especialização em Geoprocessamento Ambiental, Instituto de Geociências, Universidade de Brasília, Brasília, DF, 23p, 2018.

BRANCO, C. W. C.; SENNA, P. A. C. Relations among heterotrophic bacteria, chlorophyll-a, total phytoplankton, total zooplankton and physical and chemical features in the Paranoá reservoir, Brasília, Brazil. Hydrobiologia, 337, p.171-181, 1996.

BRANCO, S.M. Análise de alguns aspectos e soluções prováveis para o lago Paranoá. Revista DAE, v. 109, n. 377, p. 38-45, 1976.

Companhia de Saneamento Ambiental do Distrito Federal (CAESB). Atlas hidrometeorológico. 2022. Disponível em: https://atlas.caesb.df.gov.br/hidrometeorologia/. Acesso em: 26 out. 2022.

Companhia de Saneamento Ambiental do Distrito Federal (CAESB). Mapa de Balneabilidade do Lago Paranoá. 2021. Disponível em: https://atlas.caesb.df.gov.br/MapaBalneabilidade/.

Companhia de Saneamento Ambiental do Distrito Federal (CAESB). Protocolo Geral – Peticionamento Web (GDOC). 2024. Disponível em: https://www.caesb.df.gov.br/protocolo-geral-caesb.html. Acesso em: 19 abr. 2024

Companhia de Saneamento Ambiental do Distrito Federal (CAESB). Relatório Técnico No 05/2015 – PRHR – PRH – CAESB. A avaliação da capacidade de suporte do lago Paranoá (1999-2011). 15p., 2015.

CARREA, L. et al. Satellite-derived multivariate world-wide lake physical variable timeseries for climate studies. Scientific data, 10, 30, 2023. DOI: 10.1038/s41597-022-01889-z

CAVALCANTI, C.G.B. et al. Paranoa lake restoration: Impact of tertiary treatment of sewage in the watershed. International Association of Theoretical and Applied Limnology, 26, 2, p. 689-693, 1997. DOI: 10.1080/03680770.1995.11900803

CHAFFIN, J. D. et al. Microcystin congeners in Lake Erie follow the seasonal pattern of nitrogen availability., Harmful Algae, v. 127, 102466, ISSN 1568-9883, 2023. DOI: 10.1016/j.hal.2023.102466

CORRÊA, A.C.G. Modelos qualitativos de simulação sobre a dinâmica do plâncton em diferentes estados de trofia no lago Paranoá, DF. Dissertação de Mestrado, Departamento de Ecologia, Universidade de Brasília, Brasília, DF, 129p, 2011.

COSTA, M.E.L. et al. Nutrientes nas águas urbanas do lago Paranoá. In: XXII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos. Anais... Florianópolis, SC, 2017.

COSTA, M.E.L.; KOIDE, S. O impacto da poluição difusa oriunda do sistema de drenagem urbana no lago Paranoá. In: XX Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos. Anais... Bento Gonçalves, RS, 2013.

DANG, T.D.; ARIAS, M.E.; TARABIH, O.; PHLIPS, E.J.; ERGAS, S.J.; RAINS, M.C.; ZHANG, Q. Modeling temporal and spatial variations of biogeochemical processes in a large subtropical lake: Assessing alternative solutions to algal blooms in Lake Okeechobee, Florida. Journal of Hydrology: Regional Studies, v. 47, 101441, 2023.

DIAS, D. F. Processos Geoquímicos na Interface Sedimento-Água no Braço Riacho Fundo do Lago Paranoá – DF. Dissertação de Mestrado – Instituto de Geociências, Universidade de Brasília, Brasília – Distrito Federal, 88p., 2017.

DIAS, R. Z. Papel da wetland do Riacho Fundo no controle da eutrofização do Lago Paranoá, Brasília -– Distrito Federal. Dissertação de Mestrado. Instituto de Geociências, Universidade de Brasília, Brasília, 107 fls, 2013.

DIAS, R. Z.; BAPTISTA, G.M. de M. Wetland nutrient retention and multitemporal growth – Case study of Riacho Fundo’s Wetland. Acta Limnologica Brasiliensia, 27, 3, p. 254-264, 2015.

DONGHAO, W.; FANGFEI, C.; JIAXIN, H.; GUANNING, J.; YADONG, S. The declining of cyanobacterial blooms in Lake Taihu (China) in 2021: The interplay of nutrients and meteorological determinants. Ecological Indicators, 145, 109590, 2022.

FEITOSA, L.M.F. Implementação e validação de métodos analíticos para análise e monitoramento da qualidade da água e efluentes do Distrito Federal. Trabalho de Conclusão de Curso, Instituto de Química, Universidade de Brasília, Brasília, DF, 67p, 2023.

FERNANDES, C. A.; CRISMAN, T. L. Lake Paranoá, management approaches for a tropical urban reservoir. SIL Proceedings, 1922-2010, 25, 3, p. 1301–1305, 1994. DOI: 10.1080/03680770.1992.11900379

FERNANDES, T. D. S.; GOMES, L. N. L. Avaliação do comportamento de parâmetros limnológicos de qualidade da água na região mais profunda do lago Paranoá/DF. In: XIV Encontro Nacional de Estudantes de Engenharia Ambiental. Anais... Brasília, Brasil, 2016. Disponível em: http://www.proceedings.blucher.com.br/article-details/23970.

FERREIRA, F.S.B.; FILHO, M.O. A base de pesquisas na programação para a recuperação e manutenção do lago Paranoá em Brasília. Revista DAE, 109, n. 375, p. 20-25, 1976.

FRANZ, C. et al. Assessment and evaluation of metal contents in sediment and water samples within an urban watershed: an analysis of anthropogenic impacts on sediment and water quality in Central Brazil. Environmental Earth Sciences, v. 72, n. 12, p. 4873-4890, 2014. DOI: 10.1007/s12665-014-3454-8

FRANZ, C. et al. Geochemical signature and properties of sediments sources and alluvial sediments within the Lago Paranoá catchment, Brasília DF: A study on anthropogenic introduced chemical elements in an urban river basin. Science of The Total Environment, v. 452-453, p. 411-420, 2013. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2013.02.077

GIOIA, S. et al. Sources of antropogenic lead in sediments from an artificial lake in Brasília - central Brazil. Science of the Total Environment, v. 356, n. 1-3, o. 125-142, 2006. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2005.02.041

Governo do Distrito Federal (GDF). Zoneamento Ecológico Econômico do Distrito Federal – Volume II Diagnóstico: Relatório de Meio Físico e Biótico. Brasília – DF, 172p, 2010.

GRISOLIA, C. K.; STARLING, F. L. R. M. Micronuclei monitoring of fishes from Lake Paranoá, under influence of sewage treatment plant discharges. Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis, v. 491, n. 1–2, p. 39–44, 2001. DOI: 10.1016/S1383-5718(00)00168-6

GRISOLIA, C.K. et al. Profile of micronucleus frequencies and DNA damage in different species of fish in a eutrophic tropical lake. Genetics and Molecular Biology, 32, 1, p. 138-143, 2009. DOI: 10.1590/S1415-47572009005000009

HELLER, L. Saneamento e Saúde. DF: OPS/OMS. 1997.

IKAWA, N.D.; MORAES, L.R.C. Assessment of the bacteriological quality of Paranoá Lake. International Association of Theoretical and Applied Limnology, v. 26, 2, p. 706-709, 1997. DOI: 10.1080/03680770.1995.11900807

JANKOWIAK, J. et al. Deciphering the effects of nitrogen, phosphorus, and temperature on cyanobacterial bloom intensification, diversity, and toxicity in western Lake Erie. Limnol Oceanogr, 64, 1347-1370, 2019. DOI: 10.1002/lno.11120

JOSHI, D. R. et al. How to conduct a literature review. CSA News, v. 62, 3, p. 30-32, 2020.

LAZZARO, X., STARLING, F. Using biomanipulation to control eutrophication in a shallow tropical urban reservoir (Lago Paranoá, Brazil). In: Reddy, M.V. (Ed.), Restoration and Management of Tropical Eutrophic Lakes. Oxford & IBH Publ. Co. Pvt. Ltd., New Delhi and Science Publishers Inc., New Hampshire, p. 361–387, 2005.

LESSER, G.R.; ROELVINK, J.A.; VAN KESTER, J.A.T.M.; STELLING, G.S. Development and validation of a three-dimensional morphological model. Coastal Engineering, v. 51, i. 8-9, p. 883-915, 2004. DOI:10.1016/j.coastaleng.2004.07.014

MAIA, P.D. et al. Distribuição espacial de elementos-traço em sedimentos do lago Paranoá-DF, Brasil. Geochimica Brasiliensis, 20, 2, p. 158-174, 2006. Disponível em: https://geobrasiliensis.emnuvens.com.br/geobrasiliensis/article/view/242

MAJEWSKY, M. et al. Estimating the trend of micropollutants in lakes as decision-making support in IWRM: a case study in Lake Paranoá, Brazil. Environ. Earth Sci., 72, p. 4891-4900, 2014. DOI: 10.1007/s12665-014-3458-4

MAR DA COSTA, N. Y. et al. Biogeochemical mechanisms controlling trophic state and micropollutant concentrations in a tropical artificial lake. Environmental Earth Sciences, v. 75, n. 10, p. 854, 2016. DOI: 10.1007/s12665-016-5629-y

MATTOS, A.P. et al. Contribuição ao estudo limnológico do lago Paranoá, Brasília, DF, Brasil. Acta Limnol. Brasil., 1, p. 129-154, 1986.

MATTOS, S.P. et al. Lake Paranoá (Brazil): Limnological aspects with emphasis on the distribution of the zooplanktonic community (1982 to 1994). Vrh. Internat. Verein. Limnol., 26, p. 542-547, 1997.

MELO, D.A. Relação entre qualidade da água e doenças de veiculação hídrica na população de Ceilândia-DF em 2015. Trabalho de conclusão de curso em Saúde Coletiva da Universidade de Brasília, Campus Ceilândia. 41 p., 2017.

MERSCHEL, G. et al. Tracing and tracking wastewater-derived substances in freshwater lakes and reservoirs: Anthropogenic gadolinium and geogenic REEs in Lake Paranoá, Brasilia. Comptes Rendus – Geoscience, 347, p. 284–293, 2015. DOI: 10.1016/j.crte.2015.01.004

MMA. Ministério da Saúde. Vigilância e controle da qualidade da água para consumo humano. 2006.

MOREIRA, R. C. A.; BOAVENTURA, G. R. Referência geoquímica regional para a interpretação das concentrações de elementos químicos nos sedimentos da bacia do lago Paranoá-DF. Quim. Nova, 26, 6, p. 812-820, 2003.

NUNES, G. Estudo das variáveis intervenientes no balanço quali-quantitativo de um sistema bacia-lago: O caso do lago Paranoá – DF. Tese de Doutorado em Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos, Publicação PPGTARH. TD-027/2022, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Universidade de Brasília, Brasília, DF, 230p, 2022.

OLIVEIRA-FILHO, E.C. et al. Comparison between the efficiency of two bioindicators for determining surface water quality in an urban environment. Acta Scientiarium. Biological Sciences, 33, 3, p. 311-317, 2011. DOI: 10.4025/actascibiolsci.v33i3.7725

PADOVESI-FONSECA, C. et al. Limnological features after a flushing event in Paranoá Reservoir, central Brazil. Acta Limnol. Bras., v. 21, n. 3, p. 277-285, 2009.

PADOVESI-FONSECA, C.; PHILOMENO, M. G. Effects of algicide (Copper Sulfate) application on short-term fluctuations of phytoplankton in Lake Paranoá, Central Brazil. Brazilian Journal of Biology, v. 64, n. 4, p. 819–826, 2004. DOI: 10.1590/S1519-69842004000500011

PEREIRA, A.R. et al. A variabilidade do vento em agosto e dezembro de 2021 às margens do lago Paranoá, Brasília-DF, Brasil. In: 32° Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental (CBESA). Anais... Belo Horizonte, Minas Gerais, 2023.

PHILOMENO, M.G. A comunidade fitoplanctônica e a restauração do lago Paranoá, Brasília-DF. Tese de Doutorado, Departamento de Ecologia, Universidade de Brasília, Brasília, DF, 223p, 2007.

PINTO-COELHO, R.M. Flutuações sazonais e de curta duração na comunidade zooplanctônica do lago Paranoá, Brasília-DF, Brasil. Ver. Brasil. Biol., 47, 1/2, p. 17-29, 1987.

SANTOS, R. et al. O monitoramento hidrometeorológico da CAESB no Distrito Federal e entorno. In: XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos. Anais... Campo Grande – MS, 2009.

SHA, J. et al. Harmful algal blooms and their eco-environmental indication. Chemosphere, 274, 129912, 2021. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2021.129912

SILVA, D. B. da et al. Spatiotemporal Variation on Water Quality and Trophic State of a Tropical Urban Reservoir: A Case Study of the Lake Paranoá-DF, Brazil. Water, v. 13, n. 22, p. 3314, 2021. DOI: 10.3390/w13223314

SILVA, D.B. et al. Spatiotemporal variation on water quality and trophic state of a tropical urban reservoir: a case study of the lake Paranoá-DF, Brazil. Water, 13, 3314, 2021. DOI: 10.3390/w13223314

SILVA, V.A.O. Utilização de sensoriamento remoto orbital para a estimativa da concentração de sólidos dissolvidos totais e da turbidez da água do lago Paranoá. In: 29º Congresso Nacional de Saneamento e Meio Ambiente. Anais..., São Paulo, Brasil, 2018.

SIMONETTI, V. C. et al. Análise da influência das atividades antrópicas sobre a qualidade da água da APA Itupararanga (SP), Brasil. Geosul, Florianópolis, v. 34, n. 72, p. 1-27, 2019. DOI: 10.5007/1982-5153.2019v34n72p01

SODRÉ, F. F. et al. Seasonal and Spatial Distribution of Caffeine, Atrazine, Atenolol and DEET in Surface and Drinking Waters from the Brazilian Federal District. Journal of the Brazilian Chemical Society, 29, 9, 2018. DOI: 10.21577/0103-5053.20180061

SODRÉ, F. F.; CAVALCANTI C. M. P. Method Development for Assessing Carbamazepine, Caffeine, and Atrazine in Water Sources from the Brazilian Federal District Using UPLC-QTOF/MS. Int J Anal Chem., 4593793, 2018. DOI: 10.1155/2018/4593793.

SOMLYÓDY, L.; ALTAFIN, I. Management of water resources and eutrophication in the Federal District of Brazil. Water Science & Technology, 26, 7-8, p.1813-1822,1992.

SOUSA, F.D.R. et al. An update for cladoceran fauna (Crustacea, Branchiopoda) from Lake Paranoá, Central Brazil, with the first description of a male of Leydigiopsis ornata Daday, 1905. Nauplius, 25, 2017. DOI: 10.1590/2358-2936e2017029

SOUZA, F.P. Monitoramento e modelagem hidrológica da sub-bacia do Lago Paranoá – Brasília/DF – e avaliação de bacias de detenção. Dissertação de Mestrado em Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos, Publicação PTARH.DM-165/2014, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Universidade de Brasília, Brasília, DF, 139p., 2014.

STARLING, F.L.R.M., LAZZARO, X. Experimental investigation of the feasibility of improving water quality by controlling exotic planktivore overpopulation in the eutrophic Paranoá Reservoir. Verh. Internat. Verein. Limnol., 26, p. 789–794, 1997.

VOLLENWEIDER, R. A. Scientific fundamentals of the eutrophication of lakes and flowing waters with particular reference to nitrogen and phosphorus as factors in eutrophication. Tech. Rep. DA5/SU/68-27. OEDC, Paris. 250 p., 1968.

WINTON, R. S. et al. Reviews and syntheses: Dams, water quality and tropical reservoir stratification. Biogeosciences, 16, p. 1657-1671, 2019. DOI: 10.5194/bg-16-1657-2019

XU, S. et al. Monitoring and control methods for harmful algal blooms in Chinese freshwater system: a review. Environmental Science and Pollution Research, 29, 56908-56927, 2022. DOI: 10.1007/s11356-022-21382-9

ZHENG, X.-N. WU, D.-X.; HUANG, C.-Q.; WU, Q.-Y.; YUN-TAO, G. Impacts of hydraulic retention time and inflow water quality on algal growth in a shallow lake supplied with reclaimed water. Water Cycle, v. 3, p. 71-78, 2022.

Published

2024-11-03

How to Cite

Rocha Pereira, A., & Koide, S. (2024). Monitoring the water quality of Paranoá lake : a review and discussion of management needs. Paranoá, 17, e51419. https://doi.org/10.18830/1679-09442024v17e51419

Issue

Section

Technology, Environment and Sustainability

Most read articles by the same author(s)

Similar Articles

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 > >> 

You may also start an advanced similarity search for this article.