Águas vulneráveis

Definição, tipos e distribuição de águas vulneráveis

Fluxos de cabeceira efêmera e intermitente

Os fluxos de cabeceira se referem aos menores canais de uma rede de rios, onde o fluxo de fluxo começa. Eles são considerados fluxos de primeira a terceira ordem no sistema de classificação de fluxo de Strahler. A designação do fluxo intermitente e efêmero refere -se ao continuum do fluxo de fluxo dentro de um ano. Um fluxo efêmero flui episodicamente, após um evento de precipitação, enquanto um fluxo intermitente flui continuamente durante uma parte do ano. Nos dois casos, a secagem do canal resulta do lençol freático local em declínio abaixo da superfície do leito. A maioria dos riachos efêmeros e intermitentes está em posições de cabeceira, mas em ambientes de planície, pequenos afluentes ao longo da rede do rio podem ser efêmeros ou intermitentes.

Áreas úmidas geograficamente isoladas (GIWs)

As áreas úmidas geograficamente isoladas (GIWs) são áreas úmidas inteiramente cercadas por terras altas. Os GIWs recebem água de terras altas adjacentes e precipitação. No entanto, nenhum fluxo de qualquer tipo fornece água aos GIWs. Apesar de os GIWs terem baixa conectividade hidrológica com redes de fluxo, eles podem exibir conectividade subterrânea ou até saídas temporárias de água superficial em direção a outras áreas úmidas ou riachos. Os GIWs sem a conectividade hidrológica completa da superfície ou do subsolo com qualquer corpo de água perderá a água principalmente por evapotranspiração ou para as águas subterrâneas que não estão conectadas a uma rede de fluxo. Apesar da ausência de conectividade hidrológica, eles podem exibir conectividade biológica e química com sistemas fluviais.

Os GIWs que são hidrologicamente conectados (por conexão subterrânea ou conexão temporária da superfície) podem ser considerados áreas úmidas que não são de alça. As zonas úmidas não-lixo estão localizadas fora das planícies de inundação e exibem uma conectividade hidrológica unidirecional com riachos, o que significa que a água está fluindo apenas em direção ao fluxo localizado em elevações mais baixas. A conectividade hidrológica entre áreas úmidas e riachos que não são de alça-lidra ocorrem através de processos de superfície ou subsuperfície. As conexões de superfície podem ser fluxos efêmeros e intermitentes.

Classificação morfológica

Nos EUA, os tipos naturais de GIWs são: pântanos de buracos da pradaria, playas, bacia de água da chuva de Nebraska e zonas úmidas da costa oeste, pântanos de poça de poça, baías de Carolina, áreas úmidas intradunas e interdunais, fontes de deserto, basina endorheic na bastião grande, bastão, e orifício de chaleira em regiões glaciadas.

As áreas úmidas que não são de inimigos são classificadas em três categorias, que incluem GIWs: áreas úmidas depressivas, pântanos de declive e zonas de planos. As áreas úmidas depressivas ocorrem em depressões topográficas com ou sem tomadas de superfície. As zonas úmidas depressivas incluem buracos de chaleira, buracos, piscinas vernais, baías de lago Playas e Carolina. As zonas úmidas de encostas estão localizadas ao longo das colinas e são principalmente recarregadas por entradas de água subterrânea. Fens são o tipo usual de pântanos de declive. As zonas úmidas de apartamentos ocorrem em grandes áreas planas, como interfluve, fundo de lago seco ou grandes terraços de planícies de inundação. Playas grandes são um tipo de apartamentos dominados pelo solo minerais. As zonas úmidas de apartamentos também podem ser formadas a partir de solos orgânicos, como turfos.

As zonas úmidas de GIWs e não-alvo podem emergir de uma ou uma combinação de processos geomorfológicos: eoliano (buracos, playas, bacia de água da chuva, baías da Carolina, áreas úmidas interdunais), (peri-) glacial (chaleira, fens), karstic (pia) e lacustrina) (Carolina Bays, Bacia Endorheica).

Abundância relativa de águas vulneráveis

Os riachos e GIWs efêmeros e intermitentes exibem a área de drenagem mais curta e o comprimento do fluxo, mas juntos eles podem representar a maior proporção de redes de rios e bacias hidrográficas.

Nos EUA, os fluxos de cabeceira representam mais de 60% do comprimento da rede do rio e as áreas úmidas geograficamente isoladas abrangem cerca de 16% dos recursos de água doce. Em 17 estados, existem fluxos com uma proporção intermitente de comprimento-de-força acima de 82%. Dakota do Norte, Dakota do Sul e Minnesota são os três estados com o maior número de áreas úmidas geograficamente isoladas. Muitos estudos relatam que os mapas reais da rede hidrográfica dos EUA subestimam a distribuição de fluxos de cabeceira

O comprimento aproximado dos fluxos de primeira a terceira ordem no mundo é respectivamente 45 660 000, 22 061 000 e 10 660 100 km, e eles representam a ordem dos riachos de Strahler dominante no mundo.

Status legal de água vulnerável

O status legal dos fluxos e GIWs efêmeros e intermitentes diferem de uma legislação para outra.

Estados Unidos

Nos EUA, a Agência de Proteção Ambiental (EPA) tem, desde 1972, a responsabilidade de regular as águas dos Estados Unidos, sob a Lei da Água Limpa (CWA). A Lei da Água Limpa, introduzida pelo Presidente Richard Nixon, deixou claro que as águas continentais deveriam ser "nadáveis ​​e peixes" para o público americano. Esse foi um grande passo para a proteção dos habitats ribeirinhos e a melhoria da qualidade da água.

Por causa da constituição dos EUA, o governo federal só pode proteger as águas interestaduais usadas para a navegação, que é definida como as "águas dos Estados Unidos" (Wotus). De 1972 a 2015, a EPA definiu Wotus como:

"` [...] águas navegáveis ​​tradicionais, águas interestaduais (incluindo áreas úmidas interestaduais), todas as outras águas que podem afetar o comércio interestadual ou estrangeiro, represamentos de águas dos Estados Unidos, afluentes, mares territoriais e áreas úmidas adjacentes "(CWA , (33 CFR 328.3; 40 CFR 122.2)

A CWA definiu zonas úmidas como:

"[...] áreas inundadas ou saturadas por águas superficiais ou subterrâneas em uma frequência e duração suficientes para apoiar, e que, em circunstâncias normais, apoiem, uma prevalência de vegetação normalmente adaptada para a vida em condições saturadas do solo. As áreas úmidas geralmente incluem pântanos, pântanos, pântanos e áreas semelhantes. " (CWA, Seção 404).

A definição de Wotus foi contestada em tribunal várias vezes, especialmente em relação à integração de áreas úmidas isoladas, mas até os anos 2000, o Tribunal Federal dos EUA permaneceu na definição inicial dizendo que as áreas úmidas da planície de inundação estão vinculadas aos riachos à qual são adjacentes. Então, em 2001, um julgamento decidiu que as áreas úmidas isoladas não são compostas na definição de Wotus porque não mostram "nexo significativo" com fluxos navegáveis. Em 2006, no caso Rapanos vs. Estados Unidos, foi criada uma confusão adicional sobre a definição de Wotus. Nenhuma decisão majoritária foi obtida, pois duas opiniões principais dividiram os juízes. O primeiro, defendido pelo juiz Antonin Scalia, foi que o escopo da CWA incluía apenas fluxos permanentes e áreas úmidas com conexões de superfície significativas com fluxos navegáveis. A segunda opinião, liderada pelo juiz Anthony Kennedy, foi que as águas têm um nexo significativo com águas navegáveis ​​se estiverem afetando significativamente sua integridade química, física e biológica.

A definição de Wotus está realmente sob revisão. O presidente dos Estados Unidos, Donald Trump, assinou a Ordem Executiva 13778 (82 FR 12495, 3 de março de 2017), perguntando à EPA e do Corpo de Engenheiros do Exército dos Estados Unidos para revisar a definição de Wotus de uma maneira que é consistente com a Justiça Antonin A opinião de Scalia. Essa opinião exige proteção de águas permanentes e áreas úmidas que mostram conexões de superfície a águas relativamente permanentes, que excluem GIWs e fluxos efêmeros/intermitentes.

União Europeia

Na União Europeia (UE), desde 2000, a Diretiva -Quadro de Água (DMP) visa alcançar vários objetivos para melhorar a qualidade da água de lagos, rios e áreas costeiras. Os principais objetivos são a proteção geral do ecossistema aquático, a proteção dos recursos hídricos potáveis ​​e a proteção de águas nadáveis. Esses objetivos são realizados através de medidas de gerenciamento de rios na escala da bacia. A DTV requer o delineamento de corpos d'água que serão direcionados para medidas específicas de diagnóstico e manejo. A menor faixa de área considerada para identificar esses corpos d'água é de 10 a 100 km quadrada. Devido ao seu tamanho pequeno, os riachos de cabeceira geralmente não são identificados como um dos corpos d'água direcionados pela WFD e, portanto, se tornam mais vulneráveis ​​às atividades humanas.

Funções ecológicas

A Agência de Proteção Ambiental dos EUA (EPA) classifica os fluxos de cabeceira (incluindo fluxos efêmeros/intermitentes) e as funções ecológicas do GIWS em cinco categorias: funções de fonte, afundamento, refúgio, transformação e atraso. Essas funções dependem do nível de conectividade (hidrológica, sedimentológica, biológica) entre os subcomponentes de um sistema fluvial (canal, planície de inundação, áreas úmidas). Muitas funções são comuns entre as zonas úmidas dos riachos e as zonas úmidas que não são de inimigos. Muitos outros estudos foram realizados sobre o papel dos fluxos de cabeceira em comparação com o GIWS.

Função de origem

Os fluxos de cabeceiras e GIWs representam as fontes de material e energia dominantes nas redes fluviais. Eles exportam água, sedimentos, nutrientes, detritos orgânicos e organismos das áreas de terras altas para a parte a jusante da rede do rio.

Os riachos de cabeceira são a fonte dominante de água em uma rede de rios. Eles fornecem água a jusante, essencial para os habitats aquáticos. Eles contribuem para as inundações e para fazer sedimentos e nutrientes transferidos para habitats ribeirinhos adjacentes. Os fluxos de cabeceira também são tipicamente zonas de erosão. Eles coletam sedimentos da erosão bancária e de colúvio em áreas montanhosas. As entradas de sedimentos dos fluxos de cabeceira influenciam o equilíbrio dinâmico entre a descarga de escoamento e a capacidade de transporte, responsável pela agradação e degradação dos canais. Os riachos de cabeceira também coletam madeira, matéria orgânica, nutrientes e partículas finas através da erosão e inundações de áreas úmidas ribeirinhas. Os fluxos de cabeceira fornecem águas de nutrientes ricas que beneficiam microrganismos, como algas e invertebrados. Por exemplo, foi demonstrado que os fluxos de primeira ordem contribuem para 40% do nitrogênio que atinge riachos de quarta e quinta ordem. Também foi demonstrado que os riachos de cabeceira são fontes de invertebrados que beneficiam toda a cadeia alimentar a jusante: Salmonidae é um bom exemplo de espécie que se beneficia. Os fluxos de cabeceira fornecem matéria orgânica a jusante, essencial para os processos físicos e biológicos em toda a rede do rio. Eles também fornecem toras de madeira e detritos de madeira que exercem influência sobre a morfologia do canal, a velocidade do escoamento e a distribuição espacial de habitats ecológicos.

O GIWS pode ser a fonte de fluxos de cabeceira. Os GIWs podem fornecer a maior proporção da água do fluxo no período seco. No entanto, o processo de transferência de água de um GIWS para um fluxo depende das condições antecedentes de umidade que prevalecem nos GIWs. Sob condições saturadas, os GIWs fornecerão água a outros corpos d'água a jusante, incluindo riachos. Existem populações microbianas abundantes e diversas nos GIWs. PH baixo, baixa salinidade e presença de matéria orgânica criam condições favoráveis ​​para o desenvolvimento de bactérias redutoras de sulfato. Essas bactérias são responsáveis ​​pela produção de metilmercúrio. Os GIWs são, portanto, a fonte do metilmercúrio e outros compostos orgânicos dissolvidos e ácidos que podem ser transportados a jusante por fluxos temporários da superfície. Apesar do fato de o metilmercúrio ser um poluente particularmente tóxico, a matéria orgânica dissolvida é uma importante fonte de energia para organismos aquáticos localizados a jusante na rede do rio.

Função de afundamento

A função do coletor refere -se à importação líquida geral de energia e materiais do fluxo para o ambiente ribeirinho ou fora da rede de fluxo.

Em ambientes naturais, muitas trocas de água ocorrem entre os riachos de cabeceira e seus ambientes ribeirinhos. O atrito do leito e o atrito com a superfície ribeirinha durante os fluxos de bancos resultam em uma perda líquida de energia de fluxo, especialmente em riachos montanhosos com cargas de leito grosso. Isso resulta na diminuição líquida da capacidade de erosão do fluxo em sua seção a jusante. Na zona ribeirinha, o atrito e a profundidade de águas rasas contribuem para diminuições na velocidade do fluxo e para a deposição de sedimentos suspensos. Enquanto isso, uma perda líquida de água do ambiente ribeirinho inundado para a atmosfera pode ocorrer através da evaporação ou pela transpiração da vegetação. A ingestão de nitrogênio por bactérias, pois a água de escoamento carregada de nutrientes penetra na zona hiporéica, é outra demonstração da função de pia do fluxo de cabeceira. Knight et al. (2010) determinaram que as zonas úmidas ribeirinhas que atuam como tampão são a ferramenta mais eficaz para mitigar o efeito de fontes não de ponto de poluição nos riachos.

Os GIWs, como as zonas úmidas ribeirinhas, podem interceptar nutrientes e outros poluentes de fontes pontuais (por exemplo, tubos de drenagem) ou de fontes difusas (não pontos) (por exemplo, lixiviação de campos agrícolas). Os processos envolvidos na captura de nutrientes são vários e incluem: o processo de desnitrificação, retenção de fósforo por meio de assimilação e sorção ou processos de sorção ou sedimentação. A remoção de nutrientes pelo GIWS tem uma grande influência sobre a qualidade da água nas redes de riachos. Um estudo de Dierberg e Brezonik (1984) demonstrou que uma pantanal não-estupeada não foi responsável por remover 95% de fósforo, nitrato, amônio e nitrogênio total após a aplicação do esgoto humano. Sob condições de baixa saturação, os GIWs armazenam água em vez de liberá-la. O armazenamento de água e a subsequente evapotranspiração resultarão em uma perda geral de água para a rede de fluxo.

Função de refúgio

A função de refúgio refere -se a fornecer condições favoráveis ​​para muitas formas de vida aquáticas e terrestres.

Os riachos de cabeceira e suas áreas úmidas ribeirinhas oferecem abrigos de predação, secagem e temperaturas extremas a muitos organismos. Eles fornecem habitats essenciais para a conclusão de uma parte ou o ciclo de vida completo de espécies de peixes, macro-invertebrados, mamíferos, espécies de pássaros e anfíbios. As áreas úmidas ribeirinhas exibem um mosaico de habitats devido à heterogeneidade espacial de processos hidrológicos e morfológicos. A diversidade de habitats e a abundância de alimentos (veja a função da fonte) tornam as zonas úmidas ribeirinhas ideais para alimentar, criação e abrigo para espécies de peixes, anfíbios e macroinvertebrados. As áreas úmidas ribeirinhas também abrigam uma alta diversidade de espécies de plantas. Os fluxos Overbank dentro da planície de inundação são usados ​​pelas plantas para disseminar suas sementes em troca, os organismos vivos contribuem para a complexidade espacial e temporal dos sistemas fluviais, essencial para manter um alto nível de conectividade entre os fluxos e seu ambiente ribeirinho. Por exemplo, as barragens de construção por castores criam piscinas ao longo dos riachos de cabeceira que eventualmente se tornam habitats de peixes adequados e aumentam as interações das águas superficiais da água subterrânea.

Os GIWs foram identificados como local de reprodução para pássaros, espécies de peixes, mamíferos (almíscares, lontras), anfíbios e répteis. As espécies de peixes se beneficiam do aumento temporário dos níveis de água e da criação de conexões de superfície para migrar de GIWs para riachos ou outras áreas úmidas. Mamíferos e espécies de aves servem como vetores de transporte para a disseminação de sementes de plantas, algas e invertebrados.

Função de transformação

A função de transformação refere-se ao processamento biogeoquímico de elementos orgânicos e não orgânicos.

Os nutrientes que entram nos fluxos de cabeceiras passam por muitos ciclos de transformação através de processos biológicos e químicos (absorção por algas, digestão por um peixe, captação por bactérias etc.). O ciclo de nutrientes através de diferentes formas e diferentes compartimentos do sistema fluvial é chamado de "espiral de nutrientes". A matéria orgânica também passará por ciclo de transformação nos fluxos de cabeceira, principalmente através da respiração por organismos e micróbios. Outros processos de transformação da matéria orgânica, como folhas mortas, incluem imersão, abrasão física e fotodegradação. As trocas de água através da zona hiporréica de fluxos de cabeceira também podem mediar a forma e a mobilidade dos poluentes, diminuindo as concentrações de poluentes a jusante. Em áreas úmidas ribeirinhas, muitos processos de transformação ocorrem nos quais nutrientes e outros compostos são perdidos para a atmosfera ou sequestres no solo ou na vegetação.

A transformação do mercúrio elementar em metilmercúrio é realizada por comunidades microbianas que vivem em áreas úmidas ácidas (ver função da fonte). O metilmercúrio é uma forma tóxica de mercúrio que é muito móvel e que se acumula na cadeia alimentar. A desnitrificação é outro processo de transformação que ocorre nos GIWs.

Função de atraso

A função de atraso refere -se ao armazenamento transitório de energia e materiais. Por serem as fontes dominantes de água na rede de fluxo, os riachos de cabeceiras e as áreas úmidas têm um grande impacto na frequência, duração e magnitude da transferência a jusante de materiais e energia. A intensidade da função de atraso está correlacionada com a abundância e a diversidade de componentes de armazenamento local (áreas úmidas, aqüíferos aluviais, bancos de fluxo e planícies de inundação) e ao nível de conectividade entre esses componentes.

Nos riachos de cabeceiras, a água fluida interage com formas de cama de canal, bancos de riachos e vegetação. Essas interações resultam em velocidade de fluxo reduzida e armazenamento transitório de águas subterrâneas, o que diminui a magnitude da inundação durante eventos de precipitação pesados. Por outro lado, durante a estação seca, o armazenamento transitório e a transferência atrasada das águas subterrâneas para o fluxo manterão um fluxo de base mínimo essencial para as espécies aquáticas. O mesmo processo se aplica a sedimentos, nutrientes e matéria orgânica sendo transportados a jusante das áreas superiores de uma bacia hidrográfica e armazenadas temporariamente na planície de inundação, incluindo áreas úmidas ribeirinhas. Os organismos vivos presentes nos fluxos de cabeceira contribuem para retardar a transferência a jusante de sedimentos, nutrientes e matéria orgânica por meio de consumo, assimilação e bioconsolidação.

O armazenamento transitório da água nos GIWs contribui para um atraso na entrada de água de precipitação para córregos ou outros corpos de água conectados. Essa função protege o fluxo base de fluxos e contribui para a recarga de aqüíferos locais e regionais, especialmente durante os períodos de seco, o armazenamento transitório nos GIWs contribui também para diminuir a magnitude da inundação durante eventos de precipitação pesados ​​ou durante períodos de fusão. Por outro lado, como a capacidade de armazenamento é amplamente determinada por condições antecedentes de umidade, um GIWS saturado transmitirá água a jusante rapidamente, o que pode aumentar a magnitude da inundação. Seguindo essa idéia, os GIWs também podem reduzir o fluxo de base, por meio de armazenamento e evapotranspiração, quando as condições de saturação são baixas.