Abstract: Aim This study aims to evaluate temporal patterns of extreme events related to precipitation on a global scale, identifying their main impacts and if there are climatic zones more susceptible to these phenomena using a scientometric approach. Methods A systematic review was conducted on scientific papers published between 1991 and July 2020, obtained from the Scopus and Thomson ISI Web of Science databases. Keywords related to precipitation extreme events and their effects on planktonic communities and freshwater ecosystems' water quality were used in the search. Results The analysis revealed a significant increase in publications, particularly from 2014 onwards, following the release of reports by the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) and the American Meteorological Society (AMS). These reports highlighted the increasing frequency of these climatic events and their potential for causing damage to humanity. In this review, we focused on extreme weather events related to precipitation such as droughts, rains, and floods. These events, due to their sudden volumetric changes, lead to immediate physical and chemical alterations in the water column. The main impacts of these extreme events on aquatic ecosystems include increased nutrient concentrations (mainly phosphorus and nitrogen), contamination by micropollutants, cyanobacteria blooms, and loss of biodiversity. Conclusions The scientometric analysis indicates that extreme weather events associated with precipitation have a detrimental effect on water quality and aquatic biodiversity, exacerbating the eutrophication process in freshwater systems.

Resumo: Objetivo Encontrar padrões temporais dos eventos extremos relacionados a precipitação em escala global, assim identificar os principais impactos e se há zonas climáticas suscetíveis a esses fenômenos em uma abordagem cienciométrica. Métodos Realizamos uma revisão sistemática investigando trabalhos científicos publicados entre 1991 até julho de 2020 nas bases de dados Scopus e Thomson ISI Web of Science. Buscamos por palavras-chave relacionadas a eventos extremos de precipitação e efeitos sobre a comunidade planctônica e a qualidade da água de ecossistemas aquáticos continentais. Resultados Observamos um aumento expressivo de publicações, especialmente a partir de 2014 após a publicação de relatórios do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) e Sociedade Americana de Meteorologia (AMS), apontando a tendência de crescimento de frequência desses eventos climáticos e o potencial de danos a humanidade. Nesta revisão escolhemos os eventos climáticos extremos relacionados à precipitação (secas, chuvas e inundações), que promovem uma variação volumétrica abrupta que imediatamente causa alterações físicas e químicas na coluna d'água. Como principais impactos desses eventos extremos nos ecossistemas aquáticos encontramos aumento da concentração de nutrientes (principalmente fósforo e nitrogênio), contaminação por micropoluentes, florações de cianobactérias e perda de biodiversidade. Conclusões A análise cienciométrica revelou que eventos climáticos extremos relacionados à precipitação geram impactos negativos na qualidade da água e na biodiversidade aquática, intensificando o processo de eutrofização em sistemas aquáticos continentais.

ABSTRACT Prolonged drought extreme events can intensify eutrophication symptoms. This study aimed to analyze the trophic state of two semiarid reservoirs (Cruzeta and Dourado) that experience regular periods of drying and reflooding, verifying limnological changes. Two distinct periods were defined: Period I - before water depletion and Period II – after water renewal. To assess the changes in the limnological variables and the trophic state following the reflooding was conducted Wilcoxon test, Pearson's Correlation, and cluster analysis. Despite similar hydro-meteorological conditions, the reservoirs exhibited different outcomes in limnological variables. Due to the prolonged drought, Cruzeta maintained the eutrophic state in both periods, with the reservoir retaining only 2% of its water volume. In the Dourado reservoir, the trophic state change was observed, shifting from mesotrophic to eutrophic. The acceleration of eutrophication may have occurred due to the existence of organic matter in the sediment, coming from plantations inside the reservoir in addition to phosphorus carried from the drainage basin and by internal loading. Thus, reflooding did not improve water quality conditions and may intensify eutrophication. Therefore, it is recommended that effective reservoir and drainage basin management practices be implemented to mitigate eutrophication and aim for improvements in water quality.

RESUMO Eventos extremos de seca prolongada podem intensificar os sintomas de eutrofização. O objetivo deste estudo foi analisar o estado trófico de dois reservatórios semiáridos (Cruzeta e Dourado) que sofrem constantes períodos de seca e reinundação, verificando as mudanças limnológicas. Dois períodos foram definidos: Período I - antes do esgotamento da água e Período II - após a renovação da água. Para verificar as alterações das variáveis limnológicas e do estado trófico após a reinundação foi realizado teste de Wilcoxon, Correlação de Pearson e análise de cluster. Os reservatórios apresentaram resultados diferentes nas variáveis limnológicas, apesar de cenários hidrometeorológicos semelhantes. Cruzeta manteve o estado eutrófico em ambos os períodos, devido ao efeito da seca prolongada, o reservatório se encontrava com apenas 2% do seu volume. Dourado passou de mesotrófico para eutrófico. A aceleração da eutrofização pode ter ocorrido devido à existência de matéria orgânica no sedimento, proveniente de plantios no interior do reservatório, além de fósforo carreado da bacia de drenagem e por carregamento interno. A reinundação não melhorou as condições de qualidade da água e pode intensificar a eutrofização. Portanto, recomendamos práticas eficazes de gestão de reservatórios e bacias de drenagem para mitigar a eutrofização, visando melhorias na qualidade da água.

Resumo: Objetivo O objetivo deste estudo é avaliar o potencial de liberação de fósforo (P) do sedimento para a coluna d’água de um lago raso tropical no nordeste do Brasil, com base nas frações de P do sedimento e no fluxo de P entre água e sedimento. Métodos Nós empregamos um método de extração sequencial a fim de analisar as diferentes frações de P do sedimento da Lagoa de Extremoz. Também realizamos um experimento de 40 dias para analisar os fluxos de P entre água e sedimento. Nós alagamos 200 g de sedimento da lagoa com 800 mL água da lagoa filtrada em 1.2 µm. A cada 5 dias, nós medimos fósforo reativo solúvel (SRP), fósforo total (TP), fósforo orgânico (Org-P), oxigênio dissolvido (DO), temperatura, e pH da água. Resultados A principal fração de fósforo no sedimento da lagoa de Extremoz é P-Refratário, que é considerada não-móvel. A principal fração móvel é composta por P ligado a óxidos de Fe e Mn (BD-P), a qual é sensível a condições redox. Durante todo o experimento de fluxos, as condições nos microcosmos foram óxicas e o pH se manteve próximo a valores neutros. No entanto, a temperatura da água aumentou cerca de 4 °C devido ao aumento da temperatura atmosférica. As concentrações de SRP, TP e Org-P diminuíram nos primeiros 20 dias. Porém, as concentrações de P aumentaram na segunda metade do experimento e houve fluxos positivos, principalmente de Org-P. Apesar desse aumento nas concentrações, os fluxos globais foram negativos. Conclusões A principal fração móvel do sedimento é sensível a condições redox, portanto ela tem potencial para ser liberada em caso de anoxia. Nas condições atuais, a maior parte do P liberado pelo sedimento foi orgânica, indicando que, na presença de oxigênio, essa liberação é controlada pelos efeitos da ação de organismos bem como da temperatura.

Abstract: Aim The aim of the present study is to evaluate the potential phosphorus (P) release from the sediment to the water column of a tropical shallow lake in the northeast of Brazil, based on the sediment P fractions and on the flux of P between water and sediment. Methods We used a sequential extraction method to analyse the different P fractions of the sediment of Lake Extremoz. We also carried out a 40-day microcosm experiment to analyse the flux of P between water and sediment. We did so by flooding 200g of sediment from the lake with 800 mL of 1.2 µm filtered lake water in 1 L beakers. Every 5 days we analysed: soluble reactive phosphorus (SRP), total phosphorus (TP), organic phosphorus (Org-P), dissolved oxygen (DO), temperature, and pH of the water. Results The largest fraction of P in the sediment of Lake Extremoz is Refractory-P, which is non-mobile. The main mobile fraction of this lake’s sediment is composed of P bound to Fe and Mn oxides (BD-P) which is redox sensitive. During the P flux experiment, the water was always oxic and with nearly neutral pH, however the temperature increased by almost 4 °C due to the increase of the temperature of the air. SRP, TP and Org-P concentrations in the water had a general decrease in the first 20 days. But, on the second half of the experiment, those concentrations increased and the fluxes of P from sediment to water, mainly Org-P, were positive. Even with this increase in concentrations, indicating a period of P release, overall fluxes were negative. Conclusions The main mobile fraction of the sediment is redox sensitive, therefore it has the potential to be released in case of oxygen depletion. Under current conditions, most of the P released by the sediment is in organic forms, indicating that, in the presence of oxygen, the balance of P between water and sediment is controlled by the effects of organisms on P as well as temperature.

Resumo: Objetivo Determinar o potencial de fertilização interna de P do sedimento de reservatório tropical semiárido, ao mesmo tempo em que verificar os fatores que afetam as taxas de liberação de P. Métodos Foi realizado um experimento com água e sedimento do reservatório Boqueirão de Parelhas, Brasil. Foram estudados os efeitos de três variáveis na liberação de P: temperatura do ar (região média de 28 °C e 32 °C, simulando aumento de 4 °C), pH (região média de pH 8, pH mais ácido 6 e pH mais alcalino 10) e oxigênio (presença e ausência). Além disso, a análise de fracionamento de P foi realizada nas formas de P no sedimento. Resultados Verificou-se que a liberação mínima de P foi em tratamento óxico em pH 6 e temperatura 28 °C (0,22 mg m-2 d-1 ± 0,13) e a liberação máxima de P em tratamento anóxico em pH 10 e temperatura 32 °C (2,1 mg m-2 d-1 ± 0,15). O P total no sedimento foi 597 mg kg-1, e a principal forma de P no sedimento foi o NaOH-rP, o P ligado ao alumínio, correspondendo a 42% do P total. Conclusão Esses resultados nos permitem confirmar que o sedimento da represa do Boqueirão é suscetível à liberação de P ligado ao alumínio devido ao predomínio desta forma em seus sedimentos concomitante às altas temperaturas e pH alcalino da água. Esse cenário pode ser agravado pelas mudanças climáticas.

Abstract: Aim To determine the internal P loading potential of semiarid tropical reservoir sediment while verifying the driving factors that affect P release rates. Methods An experiment was performed with water and sediment from the reservoir Boqueirão de Parelhas in Brazil. The effects of three variables on P release were studied: air temperature (region average of 28 °C and 32 °C, simulating an increase of 4 °C), pH (region average of pH 8, more acidic pH 6 and more alkaline pH 10) and oxygen (presence and absence). In addition, P fractionation analysis was performed on the P forms in the sediment. Results It was found that the minimum P release was in an oxic treatment at pH 6 and temperature 28 °C (0.22 mg m-2 d-1 ± 0.13) and the maximum P release in an anoxic treatment at pH 10 and temperature 32 °C (2.1 mg m-2 d-1 ± 0.15). The total P in the sediment was 597 mg kg-1, and the major P form in the sediment was NaOH-rP, the P bound to aluminum, corresponding to 42% of the total P. Conclusion These results allow us to confirm that the sediment of the Boqueirão reservoir is susceptible to the release of P bound to aluminum due to the prevalence of this form in its sediments concomitant with the high temperatures and alkaline pH of the water. This scenario can be aggravated by climate change.

RESUMO A eutrofização é um problema global e uma importante causa da degradação da saúde ecológica dos ecossistemas aquáticos. O objetivo foi avaliar o efeito do período prolongado de seca sobre o estado trófico de dois reservatórios semiáridos brasileiros, Boqueirão de Parelhas (BOQ) e Passagem das Traíras (TRA). O trabalho foi realizado de acordo com um sistema de classificação de secas, com base no Índice Padronizado de Precipitação (SPI), com uma escala de tempo agregada de 36 mese definindo três períodos. No Período I, maiores valores de Secchi e menores valores de turbidez, sólidos suspensos totais, fósforo total e clorofila-a foram registrados quando comparados aos demais períodos, principalmente em BOQ. As análises de componentes principais de ambos os reservatórios revelaram uma tendência temporal das unidades amostrais de acordo com as consequências da seca prolongada. Os resultados indicaram mudanças nas variáveis limnológicas devido à redução do volume de água, e demonstraram que secas prolongadas impactam na intensificação da eutrofização em ambos sistemas. O estado trófico do BOQ foi alterado de mesotrófico para eutrófico como uma consequência da seca, enquanto que em TRA o estado eutrófico permaneceu, mas com os sintomas intensificados, com altas concentrações de nutrientes, sólidos e biomassa algal.

ABSTRACT Eutrophication is a global problem and an important cause of the ecological health degradation of aquatic ecosystems. The aim was to evaluate the effect of prolonged drought period (2012 to 2019) on the trophic state of two Brazilian semi-arid reservoirs, Boqueirão de Parelhas (BOQ) and Passagem das Traíras (TRA). The work was carried out according to a drought classification system, based on the Standardized Precipitation Index (SPI), with an aggregated timescale of 36 months, defining three periods. In the Period I, higher values of Secchi and lower values of turbidity, solids, nutrients and chlorophyll-a were registered, when compared to the other periods, mainly in BOQ. The principal component analyses of both reservoirs reveled a showed a temporal trend of the sample units according to the consequences of the prolonged drought. The results indicated changes in limnological variables due to the reduction of accumulated water volume, and they demonstrated that prolonged droughts impact the intensification of eutrophication in both systems. The trophic state of the BOQ reservoir was changed from mesotrophic to eutrophic as a consequence of the drought, while in TRA the eutrophic state remained, but with more intensified symptoms, with higher concentration values of nutrients, solids and algal biomass.

Resumo: Objetivo O objetivo do presente estudo foi avaliar o potencial de sorção de fósforo reativo solúvel (FRS) de três adsorventes naturais (Luvisol, Planosol e rejeito de Scheelita) da região semiárida do Brasil. Métodos Os testes de adsorção foram realizados sob pH 8, com os adsorventes naturais e com a Bentonita Modificada com Lantânio (BML). O efeito de substâncias húmicas na sorção de FRS também foi testado. Para isso, o Luvisol e o Planosol foram incinerados para redução das substâncias húmicas e novos testes de adsorção foram realizados. O efeito dos adsorventes no pH da água também foi avaliado. Resultados O potencial de sorção FRS dos adsorventes naturais foi alto em pH 8. Dos adsorventes naturais, Luvisol atingiu a maior capacidade máxima de adsorção FRS (Q) de 17,5 mg g-1, seguido pelo Rejeito de Scheelita (8,3 mg g-1) e Planosol (7,7 mg g-1). O Rejeito de Scheelita, Planosol e BML aumentaram o pH da água. Após tratamento para redução de substâncias húmicas, Planosol apresentou Q de 22,3 mg g-1 e Luvisol de 11,1 mg g-1. A redução da quantidade de substâncias húmicas potencializou o processo de sorção no Planosol. No entanto, as isotermas do Luvisol não tratado e do planol tratado não atingiram o equilíbrio e, portanto, podem estar superestimadas. Conclusões O processo de precipitação foi provavelmente o principal mecanismo de sorção, sendo mais expressivo que a adsorção. O Rejeito de Scheelita foi o material mais promissor para ambientes eutróficos por ser alcalino, rico em cálcio, e essa capacidade provavelmente permanecerá alta em condições anóxicas. Além disso, possui pequena quantidade de matéria orgânica e, conseqüentemente, menos substâncias húmicas. A qualidade da argila presente nos adsorventes naturais foi mais importante do que a sua quantidade no processo de sorção.

Abstract: Aim The aim of the present study was to evaluate the potential soluble reactive phosphorus (SRP) sorption of three natural P adsorbents (Luvisol, Planosol, and Scheelite tailing) from Brazil’s semiarid region. Methods The adsorption tests were done under pH 8 conditions with the natural adsorbents and Lanthanum-Modified Bentonite (LMB). The effect of humic substances on SRP sorption was also tested. For this, Luvisol and Planosol were incinerated to reduce their humic components, and new adsorption tests were done. The effect of adsorbents on water pH was also evaluated. Results The SRP sorption potential of the natural adsorbents was high at pH 8. Of the natural adsorbents, Luvisol achieved the highest maximum SRP adsorption capacity (Q) of 17.5 mg g-1, followed by Scheelite tailing (8.3 mg g-1) and Planosol (7.7 mg g-1). Scheelite tailing, Planosol and LMB increased the pH of the water. After treatment to reduce humic substances, Planosol showed a Q of 22.3 mg g-1 while Luvisol produced 11.1mg g-1. Reducing the amount of humic substances potentiated the sorption process in the Planosol. However, the isotherms of untreated Luvisol and treated Planosol have not reached equilibrium and therefore may be overestimated. Conclusions The precipitation process was probably the main sorption mechanism, being more expressive than adsorption. Scheelite tailing was the most promising material for eutrophic environments because it is alkaline, calcium-rich, and this capacity will probably remain high under anoxic conditions. It also has a small amount of organic matter and, consequently, contains less humic substances. The quality of the clay present in natural adsorbents was more important than quantity in the sorption process.

Abstract Significant reductions in the water levels of lakes are influenced by droughts and freshwater demands, especially in semi-arid regions, where hydric stress is greater. The aim of this study was to investigate the dynamics of phytoplankton during two different water volume periods resulting from an extended drought in a semi-arid lake. Another objective was to compare two functional approaches to test which one of these best captures phytoplankton variability as a function of environmental variability. Multivariate analyses performed using the Reynolds Functional Groups (RFG) and Morphology-Based Functional Groups (MBFG) classification schemes indicated two periods, high and a low water volume. The results demonstrated the importance of light availability on phytoplankton assemblages as these two periods showed significant differences in water transparency and phytoplankton composition. During extended droughts the reduction in water volume enhances the development of bloom-forming cyanobacteria through the limitation of light in a eutrophic man-made lake. Moreover, both functional traits approaches demonstrated the effect of light availability on phytoplankton assemblage composition and can be applied in similar systems. However, the RFG classification provides more information and allows a more detailed description of the algal assemblages.

Resumo Objetivo O objetivo deste estudo foi analisar a qualidade da água de um reservatório do semiárido tropical após esgotamento hídrico durante um evento de seca prolongada. Em termos de impactos na qualidade da água, após um evento de esgotamento hídrico é esperado que haja melhorias com a renovação das águas. Menor biomassa algal, maior transparência da água, menor turbidez e baixa concentração de nutrientes. Métodos O reservatório estudado foi Dourado, localizado no semiárido brasileiro. O trabalho foi realizado com três períodos distintos, determinados de acordo com o volume hídrico. Os períodos foram marcados por chuvas abaixo da média histórica anual, estando assim inseridos em um período de estiagem prolongada. Foram analisadas as variáveis transparência da água, turbidez, condutividade elétrica, pH, fósforo total, fósforo reativo dissolvido e clorofila-a. Foi também realizada uma análise de componentes principais (ACP) para verificar os padrões das variáveis em reação às unidades amostrais. Resultados Após a renovação das águas, houve uma expressiva redução na clorofila-a. As variáveis condutividade elétrica, pH e turbidez também sofreram redução após a renovação das águas. Não houve redução após o aporte de água para fósforo total e fósforo reativo dissolvido, em comparação aos períodos anteriores. Conclusões A significativa redução da biomassa algal após a reinundação de Dourado indica melhora na qualidade da água em termos de eutrofização, diante da mudança do estado de trofia de eutrófico para mesotrófico.

Abstract Aim The aim of this study was to analyze the water quality of a tropical, semi-arid reservoir after a reflooding. In terms of impact on water quality after a drought event, it is expected that there will be improvements with the reflooding. Less algal biomass, increased water transparency, decreased turbidity and low nutrient concentration. Methods This study was performed in a tropical, semi-arid man-made lake (Dourado Reservoir), during an extended drought period. This study consisted of a comparison of three distinct periods determined by water accumulation. The limnological variables, including water transparency, turbidity, electrical conductivity, pH, total phosphorus, soluble reactive phosphorus, and chlorophyll-a were analyzed. A principal component analysis (PCA) was also performed to verify the patterns of the variables in relation to the sample units in the studied periods. Results After water renewal, there was an expressive reduction in chlorophyll-a. Electrical conductivity, pH, and turbidity variables also reduced after the reflooding, indicating an improvement in water quality. There was no reduction in total phosphorus and soluble reactive phosphorus after the reflooding compared to the previous periods. Conclusions The significant reduction in algal biomass after reflooding in Dourado indicates water quality improvement in terms of eutrophication due to the change of the trophic state from eutrophic to mesotrophic.

Resumo Objetivo Os padrões globais de temperatura e precipitação mudaram significativamente ao longo do último século e quase todas as previsões apontam para mudanças ainda maiores até o final de 2100. Longos períodos de seca em regiões semiáridas geralmente reduzem o nível de água dos reservatórios e dos lagos, aumentando as concentrações de nutrientes na água. Nossa principal hipótese é que a redução do volume de água, impulsionada por secas prolongadas, aumentará a susceptibilidade dos reservatórios à eutrofização e, portanto, um aumento no estado trófico. Para testar esta hipótese, utilizamos uma abordagem comparativa utilizando o espaço em substituição ao tempo para prever as consequências da redução do volume de água dos reservatórios de uma região do semiárido brasileiro sobre variáveis limnológicas chave. Métodos Foram estudados 16 reservatórios em duas sub-bacias, com regimes de precipitação contrastantes, inseridos na bacia Piranhas-Açu. A bacia do Piancó (PB) e a bacia do Seridó (SB) são consideradas seca e úmida, respectivamente. Análises de regressões lineares foram realizadas para avaliar se a porcentagem de volume máximo armazenado (%MVS) é um bom preditor para estimar as concentrações de fósforo total (TP), nitrogênio total (TN) e clorofila-a (CHLA). Além disso, foi realizada uma ANOVA bifatorial para comparar os efeitos da diferença dos períodos (seco, muito seco e extremamente seco), das regiões geográficas (SB e PB) e das interações entre esses fatores sobre TP, TN, CHLA, condutividade, turbidez e profundidade do Secchi. Resultados Os resultados mostraram uma redução de %MVS nos reservatórios tanto em SB quanto em PB. No período definido como extremamente seco, todos os reservatórios foram classificados como eutróficos, mas as concentrações de TP atingiram valores muito mais altos em SB do que em PB. As análises de regressões lineares mostraram que o TP e TN estavam relacionados negativamente com % MVS durante todos os períodos amostrados. Os resultados da ANOVA bifatorial mostraram que houve efeitos significativos da bacia e do período sobre TN, TP, profundidade Secchi e turbidez, enquanto que para a CHLA e condutividade, apenas os efeitos da bacia foram observados. Além disso, efeitos de interação foram observados entre período e região sobre TP, TN e turbidez. Conclusões Conclui-se que as diferenças contrastantes de precipitação pluviométrica entre duas sub-bacias afetam a qualidade da água e o estado trófico dos reservatórios e esses efeitos são potencializados com a redução do volume de água. Portanto, nossas descobertas podem ajudar a prever as consequências das mudanças climáticas nos ecossistemas de água doce do semiárido brasileiro.

Abstract Aim Global patterns of temperature and precipitation have significantly changed over the last century and nearly all predictions point to even greater changes by the end of 2100. Long periods of drought in semi-arid regions generally reduce reservoirs and lakes water level, increasing the nutrients concentrations in the water. Our principal hypothesis is that water volume reduction, driven by prolonged droughts, will increase reservoirs susceptibility to eutrophication and accordingly an increase in trophic state. To test this hypothesis, we used a comparative analysis of ecosystems in a space-for-time substitution approach, in a Brazilian semi-arid region, to predict the consequences of reservoirs water volume reduction on key limnological variables. Methods We sampled 16 reservoirs located in two sub-basins with contrasting rainfall regimes, inserted on Piranhas-Açu watershed. The Seridó River basin (SB) is dry and the Piancó River basin (SB) is humid, with annual mean precipitation of 500 and 700 mm, respectively. Linear regressions analyzes were performed to assess whether the percentage of maximum volume stored (%MVS) is a good predictor for total phosphorus (TP), total nitrogen (TN) and chlorophyll-a (CHLA). In addition, a two factorial analysis of variance (two-way ANOVA) was performed to test for period (dry, very dry and extremely dry), basin (SB and PB) and their interactions effects on TP, TN, CHLA, conductivity, turbidity, and Secchi depth. Results The results showed a reduction in the reservoirs %MVS both for PB and SB regions. At the extremely dry period, all reservoirs were classified as eutrophic, but TP concentrations reached much higher values in SB than in PB. The linear regressions analyses showed that the TP and TN were negatively related to %MVS during all periods sampled. The two-way ANOVA showed that there were significant basin and period effects on TP, TN, Secchi depth and turbidity, whereas for CHLA and conductivity only basin effects were observed. In addition, we found significant interaction effects between period and basin on TP, TN and turbidity. Conclusions We conclude that the contrasting levels of rainfall observed between the two basins affect the water quality and trophic state of the reservoirs and these effects are magnified by water volume reduction. Therefore, our findings might help to predict the consequences of rainfall reductions on freshwater ecosystems of Brazilian drylands.

Resumo Objetivo: Avaliar a dinâmica do dióxido de carbono (CO 2) em reservatórios tropicais semiáridos durante um período prolongado de seca e testar se o estado trófico afeta a saturação de CO2. Métodos Este estudo foi realizado em quatro reservatórios localizados no semiárido tropical do Nordeste do Brasil. Todas as amostragens foram realizadas entre as 9 e as 12 horas com a garrafa Van Dorn. Amostras para pressão parcial de dióxido de carbono (pCO2) foram tomadas na sub-superfície, assim como para fósforo total e clorofila-a. As análises de correlação e regressão linear foram usadas para buscar relações entre a pCO2 calculada, o volume de água e a clorofila- a. Resultados A redução do nível de água devido aos eventos de seca fez com que as concentrações de clorofila-a aumentassem, o que, por sua vez, provocou a redução do CO2 na água. No entanto, as concentrações de CO2 foram muito variáveis e observou-se uma alternância entre as condições de subsaturação de CO2 e supersaturação. Neste trabalho mostramos que o volume de água e a clorofila-a foram importantes reguladores do CO 2 na água e, portanto, são importantes preditores do balanço de carbono nos reservatórios da região semiárida tropical. Conclusões Os resultados deste trabalho indicam que a eutrofização aliada a reduções drásticas do nível de água levam a uma tendência de metabolismo autotrófico desses sistemas.

Abstract Aim: This study aimed to evaluate the carbon dioxide (CO2) dynamics in tropical semi-arid reservoirs during a prolonged drought period as well as to test if the trophic state affects the CO2 saturation. Methods This study was performed in four reservoirs located in the tropical semi-arid region in the northeast of Brazil. All samplings were performed between 9 and 12 am using a Van Dorn Bottle. Samples for partial pressure of carbon dioxide (pCO2 ) measurements were taken in the sub-surface as well as samples for total phosphorus and chlorophyll-a. Correlation analysis and linear regression were used to detect relations among the calculated pCO2, water volume and chlorophyll-a. Results The water level reduction due to atypical droughts caused chlorophyll-a concentrations to increase, which in turn, led to CO2 reduction in the water. However, CO2 concentrations were very variable and an alternation between CO2 sub-saturation and super-saturation conditions was observed. This paper showed that water volume and chlorophyll-a were important regulators of CO2 in the water, as well as important carbon balance predictors in the tropical semiarid reservoirs. Conclusions The results of this paper indicate that the eutrophication allied to drastic water level reductions lead to a tendency of autotrophic metabolism of these systems.

Resumo Objetivo Verificar a distribuição vertical do fósforo na água e identificar as formas predominantes de P na coluna d’água, para entender a dinâmica do fósforo em reservatórios semiáridos tropicais em um período de seca prolongada. Métodos Foram analisados dois reservatórios da região semiárida do Rio Grande do Norte, durante o período de Maio de 2015 a Junho de 2016. Foram analisados: sólidos suspensos (SS), clorofila-a (Chl-a), oxigênio dissolvido (OD) e temperatura. Perfis verticais foram traçados para fósforo total (PT), fósforo total dissolvido (PTD), fósforo particulado (PP), fósforo orgânico dissolvido (POD) e fósforo reativo solúvel (FRS). Resultados Os valores de fósforo distribuídos na coluna d’água foram elevados para ambos os reservatórios, apresentando os maiores valores durante os períodos com menor profundidade. Gargalheiras apresentou maior predominância de PT e PP, enquanto Cruzeta apresentou os maiores valores de FRS. Os valores de Chl-a e SS também foram condizentes com os valores de fósforo: a Chl-a foi maior em Gargalheiras, enquanto os SS, principalmente inorgânicos, foram maiores em Cruzeta. Gargalheiras apresentou condições anóxicas próximo ao sedimento de maio de 2015 a dezembro de 2015, o que pode induzir a liberação de fósforo do sedimento para a coluna d’água. Valores demasiadamente elevados durante os meses mais rasos, principalmente em Cruzeta, podem ter sofrido influência da liberação de P do sedimento através da ressuspensão pelo vento. Conclusões As quantidades e os tipos predominantes de fósforo na coluna de água são de grande importância para entender a dinâmica do fósforo e apoiarão planos de restauração para os ambientes estudados. Neste estudo foi possível verificar que os reservatórios são suscetíveis à liberação de P do sedimento devido às condições ambientais, principalmente profundidades baixas, ressuspensão do vento e anoxia no hipolímnio.

Abstract Aim To verify the vertical distribution of phosphorus in the water and to identify the predominant forms of P in the water column for understand the phosphorus dynamics in tropical semiarid reservoirs during a prolonged drought period. Methods Two reservoirs from the semiarid region of Rio Grande do Norte were analysed during the period from May 2015 to June 2016. Were analysed: Suspended solids (SS), chlorophyll a (Chl-a), dissolved oxygen (OD) and temperature. Vertical profiles were plotted for total phosphorus (PT), total dissolved phosphorus (PTD), particulate phosphorus (PP), dissolved organic phosphorus (POD) and soluble reactive phosphorus (FRS). Results The phosphorus values distributed in the water column were high for both reservoirs, presenting the highest values during the periods with lower depth. Gargalheiras presented greater predominance of PT and PP, while Cruzeta had the highest values of FRS. Chl-a and SS values were also consistent with phosphorus values: Chl-a was higher in Gargalheiras, while SS, mainly inorganic, were higher in Cruzeta. Gargalheiras presented anoxic conditions close to the sediment from May 2015 to December 2015, which may induce the release of phosphorus from the sediment to the water column. Values that are too high during the shallower months, especially in Cruzeta, may have been influenced by the release of P from sediment through wind resuspension. Conclusions The amounts and predominant types of phosphorus in the water column are of great importance to understand the phosphorus dynamics and will support restoration plans for the studied environments. In this study it was possible to verify that the reservoirs are susceptible to the release of P from the sediment due to the environmental conditions, mainly low depths, resuspension of the wind and anoxia in the hypolimnion.

RESUMO Ambientes de águas interiores como lagos naturais e artificiais estão cada vez mais vulneráveis as ações dos eventos extremos (chuvas intensas, seca severa). O estudo tem como objetivo avaliar se esses eventos afetam a qualidade da água de mananciais do semiárido tropical. Os resultados do estudo mostraram que os reservatórios apresentaram mudanças significativas nas variáveis limnológicas entre os períodos de chuva e de seca severa. Entretanto, constataram-se comportamentos distintos entre os reservatórios no período de seca severa indicando que as respostas destes ambientes na problemática dos eventos extremos devem levar em consideração outros fatores como o clima da região, tamanho e profundidade do reservatório.

ABSTRACT Inland water environments, such as natural and artificial lakes, are increasingly vulnerable to extreme events (heavy rains, severe drought). This study aims to evaluate if this events affect the water quality of tropical semi-arid springs. The results showed that the reservoirs presented significant changes in the limnological variables between the rainy season and severe drought periods. However, different behaviors were observed among reservoirs in the period of severe drought, which indicate that the responses of these environments to extreme events should take into account other factors such as the climate of the region, the size and depth of the reservoir.

Resumo Objetivo O objetivo deste estudo foi avaliar a performance do coagulante cloreto de polialumínio (PAC) na melhoria da qualidade da água de seis lagos rasos eutróficos na região semiárida brasileira. Métodos Nós avaliamos o efeito do PAC na turbidez, substâncias húmicas (UV254) e concentrações de fósforo total e clorofila- a. Resultados Os resultados mostraram que PAC possui uma boa performance em reduzir as concentrações de fósforo total e turbidez, com uma eficiência reduzida em remover clorofila-a e substâncias húmicas, através da sedimentação dos flocos formados. Conclusões A adição de PAC se apresenta como uma potencial estratégia para melhoria da qualidade da água de lagos rasos eutrófico na região semiárida brasileira, porém sua eficiência é dependente do pH e da concent da matéria orgânica particulada e dissolvida na água do reservatório ou lago.

Abstract Aim The aim of this study was to evaluate the performance of the coagulant Polyaluminium chloride (PAC) in water quality improvement of six eutrophic shallow lakes in Brazilian semiarid region. Methods We evaluated the effect of PAC in turbidity, humic substances (UV254), total phosphorus and chlorophyll-a concentration through laboratory jar tests. Results The results showed that PAC had a good performance in reducing total phosphorus concentrations and turbidity, with a reduced efficiency in removing chlorophyll-a and humic substances by sedimentation of flocks formed. Conclusions Addition of PAC is a potential tool for water quality improvement of eutrophic shallow lakes in Brazilian semiarid region but its efficiency depends on the pH and particulate and dissolved organic matter concentration in the lake or reservoir water.

Resumo Objetivo Nosso estudo teve como objetivo avaliar, através de escala experimental, mudanças dos grupos funcionais fitoplanctônicos devido ao aumento de temperatura e nutrientes fornecidos pelo cenário do IPCC para a região semiárida. Métodos Foram realizados dois experimentos, um no período chuvoso e outro no período seco. A água coletada no reservatório foi enriquecida com nutrientes (nitrato e fósforo solúvel reativo) em diferentes concentrações. Os microcosmos foram submetidos a duas temperaturas diferentes, média de cinco anos da temperatura do ar no reservatório (controle) e 4°C acima da temperatura de controle (aquecimento). O experimento demorou 12 dias e a cada 3 dias cerca de 60 mL de água eram retiradas para as análises químicas e do fitoplâncton. Todas as espécies foram classificadas pelos grupos funcionais de Reynolds. Resultados os grupos funcionais H1, X1, LO e S1 foram os mais representativos em ambas as estações (chuvosa e seca). Nossos resultados mostraram que as cianobactérias formadoras de florações, especialmente as espécies de grupos funcionais H1 e M, que são comumente relatadas em reservatórios da região semiárida brasileira, não foram significativamente beneficiadas pelo enriquecimento de nutrientes e aquecimento. O recrutamento de outras espécies de cianobactérias, bem como diatomáceas e algas verdes foram observadas. Conclusões Os efeitos do aquecimento e/ou do enriquecimento nutricional podem alterar a estrutura da comunidade fitoplanctônica. Entretanto, como não esperado no cenário pessimista, em nosso estudo, os grupos funcionais formadores de floração não mostraram mudanças na sua biomassa relativa. Em vez disso, o recrutamento de diatomáceas e algas verdes, atualmente encontradas em ambientes enriquecidos, foi verificado, especialmente no período chuvoso, quando geralmente há diluição dos nutrientes.

Abstract Aim Our study aimed to evaluate changes in the phytoplankton functional groups brought about by increases in temperature and nutrients predicted by the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) scenario for semi-arid regions. Methods Two experiments were performed, one in the rainy season and another in the dry season. The nutrient enrichment was based on the annual mean values (August 2012-August 2013) of soluble reactive phosphorus and nitrate verified in the reservoir. The microcosms were exposed to two different temperatures, the five-year average of air temperature in the reservoir (control) and 4°C above the control temperature (warming). The experiment was conducted over 12 days; every three days water samples of approximately 60 mL in volume were taken from the reservoir for chemical and phytoplankton analysis. All species were classified by Reynolds Functional Groups (RFG). Results The functional groups H1, X1, LO and S1 were the most representative in both seasons (rainy and dry). Our results showed that bloom-forming cyanobacteria, in particular the species of functional groups H1 and M, commonly reported in reservoirs in semi-arid regions of Brazil, were not significantly benefited by the warming and nutrient enrichment. The recruitment of other blue-green species, as well as diatoms and green algae, could be observed. Conclusions The effects of warming and/or nutritional enrichment can change the structure of the phytoplankton community. However, as not expected as the pessimist scenario, in our study the bloom-forming phytoplankton functional groups did not show changes in relative biomass. Instead, the recruitment of diatoms and green algae currently found in enriched environments was verified, specifically in the rainy period, when nutrient dilution typically occurs.

ObjetivoPeríodos de estiagem são frequentes no semiárido brasileiro e parecem induzir a degradação da qualidade da água, alterando as propriedades físicas, químicas e biológicas dos ecossistemas aquáticos. Os reservatórios dessa região estão sujeitos a amplas flutuações em seus volumes devido à escassez de chuvas e às altas taxas de evaporação em períodos de estiagem. O objetivo do estudo foi identificar padrões na qualidade da água de reservatórios durante um período de estiagem prolongada. Espera-se que condições mais secas e rasas favoreçam o crescimento algal divido a maior disponibilidade de nutrientes, causando degradação da qualidade da água.MétodosForam realizadas amostragens mensais ao longo de vinte meses (maio de 2011-dezembro de 2012) em dois reservatórios tropicais do semiárido brasileiro. Dados de precipitação e volume foram obtidos por órgãos ambientais. A transparência foi medida em campo com disco de Secchi, enquanto que a condutividade, os nutrientes, os sólidos suspensos e a clorofila foram analisados em laboratório. As mudanças temporais nas variáveis ambientais foram analisadas em cada reservatório, utilizando uma análise de agrupamento two-way e uma análise de componentes principais (ACP).ResultadosO volume de ambos reservatórios reduziu consideravelmente durante o estudo devido ao período prolongado de precipitações baixas ou ausentes. Foi possível identificar padrões opostos nas concentrações de clorofila-a dos reservatórios, à medida que a estiagem se prolongava: no primeiro o crescimento algal foi favorecido e, no segundo, a concentração de colorofila-a diminuiu devido à alta turbidez inorgânica. Ambos reservatórios apresentaram uma aumento em sua turbidez e condutividade durante o período de estiagem prolongada.ConclusõesA redução do volume durante a estiagem prolongada contribuiu para a degradação da qualidade da água devido à alta biomassa algal e à alta turbidez. Fatores locais, como a natureza dos sólidos em suspensão, podem desempenhar um papel importante na determinação da qualidade da água desses mananciais.

AimDrought periods often occur in Brazilian semiarid region and are supposed to induce water quality degradation by changes in physical, chemical and biological properties of freshwater ecosystems. Reservoirs in this region are used as drinking-water supplies and are exposed to wide volume fluctuations during drought periods due to lack of precipitation and high evaporation rates. This study aimed to identify patterns on water quality of two reservoirs during a long drought period. It was expected that more arid and shallower conditions would favor algal growth by enhancing nutrient availability, causing a decrease on water quality.MethodsThe study was based on monthly sampling over 20 months (May 2011 to December 2012) at two tropical reservoirs on Brazilian semiarid region. Precipitation and volume data were obtained from environmental agencies. Transparency was measured on field using a Secchi disk and conductivity, nutrients, suspended solids and chlorophyll-a were analyzed on laboratory. Temporal changes in all environmental variables were analyzed in each reservoir using two-way cluster analysis and also principal component analysis (PCA).ResultsThe volume of both reservoirs decreased considerably over the study because of low or shortage of precipitation. It was possible to detect two opposite patterns of chlorophyll-a in each reservoir throughout the drought season: in the first one phytoplankton growth was favored, while in the second one chlorophyll-a decreased by high inorganic turbidity. Both reservoirs tended to increase their turbidity and conductivity during the drought period due to shallow conditions, which probably contributed to sediment resuspension.ConclusionsWater level reduction during the extended drought period, contributed for water quality degradation due to high algal biomass and also high turbidity found during drought period. Local factors, as the nature of suspended solids, play an important role on predicting water quality.