Contributo da geoquímica e da sedimentologia na caracterização de influências antropogénicas em ambientes estuarinos

Tese de doutoramento, Geologia (Geoquímica), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2016

A presente dissertação foca‐se essencialmente no estudo sedimentológico e geoquímico de sedimentos intermareais do estuário do Sado a diferentes escalas temporais – abordagem à micro‐ e mesoescala temporal. A reconstrução da variação dos teores elementares ao longo de quatro colunas sedimentares curtas, das principais áreas intermareais do estuário em estudo, possibilitou a identificação das condições locais/regionais pristinas de metais relacionados com problemas de cariz ambiental, assim como o início e evolução da influência antrópica nestes ambientes. Os valores de fundo geoquímico em Cu, Zn e Pb para os sedimentos do estuário inferior são 37 – 46, 67 – 154 e 15 – 43 mg kg ‐1, respectivamente, diferenciando‐se dos obtidos para o estuário superior; todavia, a ocorrência de processos diagenéticos na coluna sedimentar mais a montante não permite garantir que correspondam a valores pristinos (ou pré‐industriais). Com excepção do Pb no Sapal da Carrasqueira, a camada superficial das colunas sedimentares do estuário inferior apresenta contaminação nos três metais (Factores de Enriquecimento até ~6). A caracterização físico‐quimica, textural e composicional dos sedimentos actuais dos Sapais de Alcácer do Sal, Faralhão, Carrasqueira e Malha da Costa, principais áreas intermareais existentes ao longo do estuário do Sado, demonstra que embora de um modo geral não se verifique a ocorrência de sazonalidade, entre o Outono de 2005 e a Primavera de 2006, dos parâmetros sedimentológicos e geoquímicos analisados, existe uma variabilidade espacial evidente do Cr, Ni, Cu, Zn e Pb como reflexo de fontes antropogénicas distintas ao longo do estuário e do comportamento físico‐químico ao longo deste sistema estuarino na dispersão de metais com fonte na bacia hidrográfica. Os sedimentos dos ambientes intermareais do estuário inferior tendem a exibir contaminação em Cu, Zn e Pb, e só pontualmente os Factores de Enriquecimento são superiores a 6. Um estudo complementar em sedimentos superficiais do estuário do Sado (Sapal do Faralhão) e do Tejo (Sapal do Rosário e raso de maré distal das Hortas) indica, com base na análise geoquímica elementar (padrões de distribuição de Terras Raras e Índice de Alteração Química) e isotópica em Sr e Nd, que os sedimentos resultam da meteorização moderada da rocha‐mãe. O estudo geoquímico elementar e isotópico de Spartina maritima e Scrobicularia plana indica a ocorrência de fracionamento geoquímico significativo entre os seus tecidos e o sedimento que colonizam, ocorrendo a bioacumulação de vários elementos em tecidos específicos; e embora a água marinha exerça influência, o principal mecanismo de fracionamento deve estar relacionado com a biodisponibilidade elementar para processos metabólicos específicos.

This thesis focuses mainly on the sedimentological and geochemical study of intertidal sediments of the Sado estuary at different time scales ‐ at micro‐ and mesoscale. The variation of the elemental contents along four short cores, from the main intertidal estuarine areas, allowed the identification of the local/regional pristine contents of metals related with environmental issues, as well as the beginning and evolution of the anthropic influence on these environments. In the lower estuary the geochemical background of Cu, Zn and Pb is 37‐46, 67‐154 and 15‐43 mg kg ‐1, respectively, differing from those obtained for the upper estuary. However, the occurrence of diagenetic processes in the most upstream sedimentary column does not allowed to ensure that its values correspond to pristine (or pre‐industrial) values. With the exception of Pb in Sapal da Carrasqueira, the superficial layer of the sedimentary columns from the lower estuary is contaminated by the three metals (Enrichment Factors up to ~ 6). The physico‐chemical, textural and compositional characterization of the recent sediments from the marshes of Alcácer do Sal, Faralhão, Carrasqueira and Malha da Costa, the main intertidal areas along the Estuary of Sado, demonstrate that, in a general way, there is no seasonal variability of the sedimentological and geochemical parameters analyzed. Nevertheless, there is a clear spatial variability of Cr, Ni, Cu, Zn and Pb as reflex of distinct anthropogenic sources along the estuary and of the physico‐chemical behavior throughout this estuarine system in the dispersion of metals sourced in the watershed. The intertidal sediments tend to exhibit contamination in Cu, Zn and Pb, and only occasionally enrichment factors are higher than 6. A complementary study with superficial sediments from Sado (Faralhão Marsh) and Tagus (Rosário Marsh and distal tidal flat from Sítio das Hortas), based on elemental (Chemical Index of Alteration and Rare Earth Elements distribution patterns) and isotopic (87Sr/86Sr and 143Nd/144Nd) geochemical analysis, indicates that the sediments results from moderate weathering of the bedrock. The elemental and isotopic geochemical study of Spartina maritima and Scrobicularia plana demonstrate the occurrence of significant geochemical fractionation between their tissues and sediment that each specie colonize. There is bioaccumulation of various elements in specific tissues; and although the sea water exerts influence, the main fractionation mechanism must be related to the elementary bioavailability for specific metabolic processes.