Mineralogia e geoquímica de sedimentos de manguezais da costa amazônica: o exemplo do estuário do rio Marapanim (Pará)

Os manguezais do estado do Pará representam importante segmento da costa norte brasileira sobre os quais pouco se conhece das características geológicas e as relações com área(s)-fonte. A pesquisa foi realizada no estuário do rio Marapanim, na costa paraense, para demonstrar a contribuição de sedimentos continentais para a formação dos sedimentos dos manguezais. Foram coletados sedimentos da Formação Barreiras e solos dela derivados (principais fontes terrígenas), e os sedimentos de manguezal. Nos sedimentos de manguezal foram realizadas análises granulométricas, determinação dos teores de carbono (C %) e medidas de pH, Eh e salinidade intersticial. A determinação mineralógica e a geoquímica multi-elementar foi feita nos sedimentos lamosos e nos sedimentos continentais adjacentes, para comparações. Os sedimentos de manguezal são sílticoargilosos (> 90 %), com teores de carbono entre 0,75 a 3,5 %. A mineralogia principal é composta por quartzo, goethita, hematita, caulinita, illita, além de zircão, turmalina, estaurolita e cianita como acessórios, assinatura mineralógica típica dos sedimentos da Formação Barreiras e dos solos. De ocorrência comum nesses manguezais, os minerais neoformados são: esmectita, feldspato potássico, pirita, halita, gipso e a jarosita. O enriquecimento em SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, e TiO₂ nos manguezais e os níveis crustais dos metais-traço refletem o clima tropical e a composição mineralógica da área-fonte, rica em quartzo e caulinita e a ausência de influência antrópica. A composição química associada à matéria orgânica, abundantes diatomáceas além de Fe, S e os aportes de Cl^-, Na⁺, K⁺, Ca⁺⁺ e Mg⁺⁺ da água do mar, identificam o ambiente deposicional e os minerais autigênicos. O padrão de fracionamento dos elementos-traço nos manguezais também corrobora a marcante contribuição da área-fonte continental. Esses sedimentos apresentam o predomínio dos Elementos Terras Rara Leves (ETRL) sobre os Elementos Terras Raras Pesados (ETRP) com elevadas razões de Th/Co; La/Th; La/Sc; La/Co e Zr/Sc e Th/ Sc e Ba/Co, elementos presentes nas rochas ígneas félsicas que originaram os sedimentos terrígenos.

Problemas inversos aplicados à identificação de parâmetros hidrodinâmicos de um modelo do estuário do rio Macaé

Esta tese tem por objetivo propor uma estratégia de obtenção automática de parâmetros hidrodinâmicos e de transporte através da solução de problemas inversos. A obtenção dos parâmetros de um modelo físico representa um dos principais problemas em sua calibração, e isso se deve em grande parte à dificuldade na medição em campo desses parâmetros. Em particular na modelagem de rios e estuários, a altura da rugosidade e o coeficiente de difusão turbulenta representam dois dos parâmetros com maior dificuldade de medição. Nesta tese é apresentada uma técnica automatizada de estimação desses parâmetros através deum problema inverso aplicado a um modelo do estuário do rio Macaé, localizado no norte do Rio de Janeiro. Para este estudo foi utilizada a plataforma MOHID, desenvolvida na Universidade Técnica de Lisboa, e que tem tido ampla aplicação na simulação de corpos hídricos. Foi realizada uma análise de sensibilidade das respostas do modelo com relação aos parâmetros de interesse. Verificou-se que a salinidade é uma variável sensível a ambos parâmetros. O problema inverso foi então resolvido utilizando vários métodos de otimização através do acoplamento da plataforma MOHID a códigos de otimização implementados em Fortran. O acoplamento foi realizado de forma a não alterar o código fonte do MOHID, possibilitando a utilização da ferramenta computacional aqui desenvolvida em qualquer versão dessa plataforma, bem como a sua alteração para o uso com outros simuladores. Os testes realizados confirmam a eficiência da técnica e apontam as melhores abordagens para uma rápida e precisa estimação dos parâmetros.

Determinação de uma fonte de contaminantes no estuário do Rio Macaé através da técnica de problemas inversos

Um grande desafio da atualidade é a preservação dos recursos hídricos, bem como o correto manejo dos mesmos, frente à expansão das cidades e às atividades humanas. A qualidade de um corpo hídrico é usualmente avaliada através da análise de parâmetros biológicos, físicos e químicos. O comportamento de tais parâmetros pode convenientemente ser simulado através de modelos matemáticos e computacionais, que surgem assim como uma ferramenta bastante útil, por sua capacidade de geração de cenários que possam embasar, por exemplo, tomadas de decisão. Nesta tese são discutidas técnicas de estimação da localização e intensidade de uma fonte de contaminante conservativo, hipoteticamente lançado na região predominantemente fluvial de um estuário. O lançamento aqui considerado se dá de forma pontual e contínua e a região enfocada compreendeu o estuário do Rio Macaé, localizado na costa norte do Rio de Janeiro. O trabalho compreende a solução de um problema direto, que consiste no transporte bidimensional (integrado na vertical) desse contaminante hipotético, bem como a aplicação de técnicas de problemas inversos. Para a solução do transporte do contaminante, aqui modelada pela versão 2D horizontal da equação de advecção-difusão, foram utilizados como métodos de discretização o Método de Elementos Finitos e o Método de Diferenças Finitas. Para o problema hidrodinâmico foram utilizados dados de uma solução já desenvolvida para estuário do Rio Macaé. Analisada a malha de acordo com o método de discretização, foram definidas a geometria do estuário e os parâmetros hidrodinâmicos e de transporte. Para a estimação dos parâmetros propostos foi utilizada a técnica de problemas inversos, com o uso dos métodos Luus-Jaakola, Algoritmo de Colisão de Partículas e Otimização por Colônia de Formigas para a estimação da localização e do método Seção Áurea para a estimação do parâmetro de intensidade da fonte. Para a definição de uma fonte, com o objetivo de propor um cenário experimental idealizado e de coleta de dados de amostragem, foi realizada a análise de sensibilidade quanto aos parâmetros a serem estimados. Como os dados de amostragem de concentração foram sintéticos, o problema inverso foi resolvido utilizando-os com e sem ruído, esse introduzido de forma artificial e aleatória. Sem o uso de ruído, os três métodos mostraram-se igualmente eficientes, com uma estimação precisa em 95% das execuções. Já com o uso de dados de amostragem com ruídos de 5%, o método Luus-Jaakola mostrou-se mais eficiente em esforço e custo computacional, embora todos tenham estimado precisamente a fonte em 80% das execuções. Considerando os resultados alcançados neste trabalho tem-se que é possível estimar uma fonte de constituintes, quanto à sua localização e intensidade, através da técnica de problemas inversos. Além disso, os métodos aplicados mostraram-se eficientes na estimação de tais parâmetros, com estimações precisas para a maioria de suas execuções. Sendo assim, o estudo do comportamento de contaminantes, e principalmente da identificação de fontes externas, torna-se uma importante ferramenta para a gestão dos recursos hídricos, possibilitando, inclusive, a identificação de possíveis responsáveis por passivos ambientais.

Fluxo de carbono orgânico particulado e dissolvido no estuário do rio Barra Grande em Vila Dois Rios, Ilha Grande, RJ.

Os estuários são ambientes costeiros semifechados, que atuam como um sítio de troca de água e de matéria. De acordo com suas características, estuários podem exportar ou importar matéria orgânica (MO). A MO é um complexo bioquímico formado por diversos compostos orgânicos, e sua quantificação é normalmente traduzida pela quantidade de carbono orgânico total (COT), seu elemento mais abundante, tanto na forma de carbono orgânico dissolvido (COD), quanto carbono orgânico particulado (COP). Determinar a origem do carbono orgânico pode auxiliar na compreensão da dinâmica da MO, podendo ser feita com auxílio de isótopos estáveis de carbono (13C) e de nitrogênio (15N). Vila Dois Rios, é um vilarejo localizado ao sul da Ilha Grande, onde se localiza o rio Barra Grande, que possui pouca intervenção antrópica. Esse é um rio de porte pequeno, com uma mata ciliar bem preservada, representada por espécies de Mata Atlântica, com presença de manguezal, ao lado está localizado o Centro de Estudos Ambientais e Desenvolvimento Sustentável (CEADS). Foram realizadas amostragens sazonais, todas em maré de sizígia, ao longo do ano de 2012, totalizando quatro coletas trimestrais. Todas as campanhas ocorreram em uma estação fixa, na foz do rio Barra Grande. A amostragem de água foi realizada em duas profundidades, superfície e fundo, coletadas em intervalos de 30 minutos, ao longo de 25 horas, para as seguintes determinações: carbono orgânico particulado (COP), carbono orgânico dissolvido (COD) e isótopos estáveis de carbono (13C) e de nitrogênio (15N). Concomitantemente, foram medidos in situ: pH, salinidade, temperatura, oxigênio dissolvido (OD), profundidade do Disco de Secchi e medidas de fluxo. Ao fim da amostragem na Ilha Grande, o material coletado foi transportado para o Laboratório de Geoquímica Orgânica Marinha (LaGOM), na UERJ, onde foi analisado posteriormente. Durante todas as campanhas, foi observada uma maré mista, predominantemente semidiurna com desigualdade. Os resultados de temperatura e salinidade evidenciaram uma estratificação vertical em todas as campanhas. Os valores medianos de MPS foram sempre maiores no fundo em relação às amostras coletadas na superfície. O carbono orgânico apresentou maiores concentrações sob a forma dissolvida do que na particulada, variando entre as profundidades e as campanhas, sendo observadas maiores concentrações medianas, tanto de COD quanto de COP, em superfície e no fundo, na campanha de verão. As concentrações medianas de Nt observadas ao longo das três campanhas foram baixas, estando relacionadas às baixas concentrações de COP. A razão molar C/N e as isotópicas indicaram que o manguezal demonstrou ser a fonte mais abundante de COP nesse estuário. Os cálculos de fluxo indicaram que o estuário tanto importou, quanto exportou material, e apenas o COD foi importado em todas as campanhas.

Análise da estrutura e transporte do zooplâncton no estuário do Rio Caravelas (Bahia-Brasil) através do uso do zooscan

Spatial-temporal dynamics of zooplankton in the Caravelas river estuary (Bahia, Brazil). The survey was conducted in order to describe the zooplankton community of the estuary Caravelas (Bahia, Brazil), to quantify and relate the patterns of horizontal and vertical transport with the type of tide (neap and spring) and tidal phase (flood and ebb). Zooplankton samples were collected with the aid of a suction pump (300L), filtered in plankton nets (300μm) and fixed in saline formalin 4%. Samples were collected at a fixed point (A1), near the mouth of the estuary, with samples taken at neap tides and spring tides during the dry and rainy seasons. Samples were collected for 13 hours, at intervals of 1 hour in 3 depths: surface, middle and bottom. Simultaneous collection of biological, we measured the current velocity, temperature and salinity of the water through CTD. In the laboratory, samples were selected for analysis in estereomicroscope, with 25 groups identified, with Copepoda getting the highest number of species. The 168 samples obtained from temporal samples were subsampled and processed on equipment ZooScan, with the aid of software ZooProcess at the end were generated 458.997 vingnettes. 8 taxa were identified automatically, with 16 classified as a semi-automatic. The group Copepoda, despite the limited taxonomic refinement ZooScan, obtained 2 genera and 1 species identified automatically. Among the seasons dry and wet groups Brachyura (zoea), Chaetognatha, and the Calanoid copepods (others), Temora spp., Oithona spp. and Euterpina acutifrons were those who had higher frequency of occurrence, appearing in more than 70% of the samples. Copepoda group showed the largest percentage of relative abundance in both seasons. There was no seasonal variation of total zooplankton, with an average density of 7826±4219 org.m-3 in the dry season, and 7959±3675 org.m-3 in the rainy season, neither between the types and phases of the tides, but seasonal differences were significant recorded for the main zooplankton groups. Vertical stratification was seen for the major zooplankton groups (Brachyura, Chaetognatha, Calanoida (other), Oithona spp, Temora spp. e Euterpina acutifrons). The scale of this stratification varied with the type (square or tide) and tidal phase (flood or ebb). The instantaneous transport was more influenced by current velocity, with higher values observed in spring tides to the total zooplankton, however, there was a variation of this pattern depending on the zooplankton group. According to the data import and export of total zooplankton, the outflow of organisms of the estuary was higher than the input. The results suggest that the estuary of Caravelas may influence the dynamics of organic matter to the adjacent coast, with possible consequences in National Marine Park of Abrolhos

Avaliação da biodegradabilidade de petróleo utilizando microrganismos isolados do estuário do Rio Potengi (RN)

The oil activity in the Rio Grande do Norte State (RN) is a permanent threat to coastal ecosystems, particularly mangroves, with the possibility of oil spills. In this context, the objective of this study was to evaluate the potential resistance of the mangrove environment of a possible spill. Were selected and isolated microorganisms degrading oil by the technique of enrichment cultures and formation of a bacterial consortium. The kinetic study of the consortium was held in rotary incubator shaken at 150 rpm and 30° C. Samples were taken at intervals of 4 hours for analysis of cell concentration and surface tension. The biodegradation was monitored using two methods of respirometry: manometric (OxiTop-C ®) and conductivimetry, where the biodegradation of oil was estimated indirectly by oxygen consumption and CO2 production, respectively. Furthermore, it was used a full 2² factorial design with triplicate at central point to the runs that used the conductivimetric methodology.. The technique of enrichment cultures allowed to obtain thirteen bacterial strains. Kinetic study of the consortium, we can showed the absence of the lag phase, reaching a maximum cell concentration of 2.55 g / L at 16 h of cultivation and a reduction on surface tension. When we adopted the methodology of OxiTop-C was detected a band indicating biodegradability (1% oil v/v), however when we used the conductivimetry methodology did not observe any band that would indicate effective biodegradation. By monitoring a process of biodegradation is necessary to observe the methodology will be adopted to evaluate the biodegradation process, since for the same conditions adopted different methodologies can produce different results. The oil-degrading isolates from soils of the mangrove estuary Potengi / RN are largely to be used in bioremediation strategies of these places, in the case of a possible oil spill, or it can be used in the treatment of waste oil generated in saline environments, since they are optimized the conditions of the tests so that the efficiency of biodegradation reach the minimum level suggested by the standarts

Hidrocarbonetos policíclicos aromáticos em sedimentos de fundo do estuário do rio Potengi, região da grande Natal (RN): implicações ambientais

Estuaries are environments prone to the input of chemical pollutants of various kinds and origins, including polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). Anthropogenic PAHs may have two possible sources: pyrolytic (with four or more aromatic rings and low degree of alkylation) and petrogenic (with two and three aromatic rings and high degree of alkylation). This study aimed to evaluate the levels, distribution and possible sources of polycyclic aromatic hydrocarbons in the estuary of the Potengi river, Natal, Brazil. Samples of bottom sediments were collected in the final 12 km of the estuary until its mouth to the sea, where the urbanization of the Great Natal is more concentrated. Sampling was performed on 12 cross sections, with three stations each, totaling 36 samples, identified as T1 to T36. The non alkylated and alkylated PAHs were analyzed by gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC / MS). PAHs were detected in all 36 stations with total concentration on each varying 174-109407 ng g-1. These values are comparable to those of several estuarine regions worldwide with high anthropogenic influence, suggesting the record of diffuse contamination installed in the estuary. PAHs profiles were similar for most stations. In 32 of the 36 stations, low molecular weight PAHs (with 2 and 3 ring: naphthalene, phenanthrene and their alkylated homologues) prevailed, which ranged from 54% to 100% of the total PAH, indicating that leaks, spills and combustion fuels are the dominant source of PAH pollution in the estuary. The level of contamination by PAHs in most stations suggests that there is potential risk of occasional adverse biological effects, but in some stations adverse impacts on the biota may occur frequently. The diagnostic ratios could differentiate sources of PAHs in sediments of the estuary, which were divided into three groups: petrogenic, pyrolytic and mixing of sources. The urban concentration of the Great Natal and the various industrial activities associated with it can be blamed as potential sources of PAHs in bottom sediments of the estuary studied. The data presented highlight the need to control the causes of existing pollution in the estuary

Hidrocarbonetos alifáticos em sedimentos de fundo do estuário do Rio Potengi, grande Natal (RN): implicações ambientais

The Potengi river estuary is located in the region of Natal (RN, Brazil), comprising a population of approximately 1,000,000 inhabitants. Besides the dominant urban presence, the estuary has fragments of mangrove forest. The objective of this study is to determine the aliphatic hydrocarbons found in the bottom sediments of this estuary, identifying their levels, distribution and their possible origins through the diagnostic rates, indexes and results comparisons with the local anthropic and natural characteristics. The samples were obtained according to a plan that allowed sampling of the estuary up to 12 km upstream from it as mounth. 36 stations were selected, grouped into 12 cross sections through the course of the river and spaced on average by 1 km. Each section consisted of three stations: the right margin, the deepest point and the left margin. The hydrocarbon n-alkanes from C10 to C36, the isoprenoids pristane and phytane, the unresolved complex mixture (UCM) and the total resolved hydrocarbons were analyzed by gas chromatography. N-alkanes, pristane, phytane and UCM were detected only at some stations. In the other, the concentration was below the detection limit defined by the analytical method (0.1 mg / kg), preventing them from being analyzed to determine the origin of the material found. By using different parameters, the results show that the estuary receives both the input of petrogenic hydrocarbons, but also of biogenic hydrocarbons, featuring a mixture of sources and relatively impacted portions. Based on the characteristics and activities found in the region, it is possible to affirm that petrogenic sources related to oil products enter the estuary via urban runoff or boats traffic, boat washing and fueling. Turning to the biogenic source, the predominant origin was terrestrial, characterized by vascular plants, indicating contribution of mangrove vegetation. It was evident the presence of, at specific points in the estuary, hydrocarbon pollution, and, therefore is recommended the adoption of actions aimed at interrupting or, at least, mitigating the sources potentially capable of damp petrogenic hydrocarbons in the estuary studied.

Hidroquímica do estuário do Rio Caravelas, Caravelas - BA

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Avaliação do desempenho reprodutivo do Cavalo-Marinho Hippocampus reidi (GINSBURG 1933) do estuário do Rio Potengi (Rio Grande do Norte, Brasil) com vistas ao seu cultivo em bases sustentáveis

Os cavalos-marinhos têm cativado a imaginação e a curiosidade dos seres humanos por centenas de anos. No entanto, nos dias de hoje, esses animais correm um sério risco de extinção por fatores como a pesca desordenada para suprir os mercados de peixes ornamentais e da medicina tradicional chinesa e principalmente, a destruição do seu habitat. Nesse contexto, é crescente o número de estudos sobre a ecologia, a biologia (reprodutiva, especialmente) e o cultivo de várias espécies do gênero Hippocampus, inclusive para fins conservacionistas e de recomposição de estoques. Duas espécies de cavalos-marinhos são encontradas no Brasil: Hippocampus reidi Ginsburg 1933 e Hippocampus erectus Perry. No entanto, as informações sobre essas espécies estão basicamente restritas ao seu grau de ocorrência ou a sua área de ocupação. No presente estudo, foi avaliado o desempenho reprodutivo de Hippocampus reidi do estuário do rio Potengi (05° 47' 42'' S; 35° 12' 34'' W), em Natal, Rio Grande do Norte. Para tanto, cavalos-marinhos grávidos (n = 38) foram coletados no referido estuário nos meses de setembro, outubro e novembro de 2008 e julho, agosto, setembro e outubro de 2009 e mantidos em laboratório até que liberassem os filhotes. O comprimento padrão (CPA), altura (ATA), volume da bolsa (VB) e peso úmido (PuA) dos adultos, bem como o comprimento padrão (CPF), altura (ATF), peso úmido (PuF) e peso seco (PsF) dos filhotes foram determinados. Os resultados obtidos mostraram que houve correlações significativas entre o CPA e a ATA (r²=0,171), CPA e PuA (r²=0,624), CPA e VB (r²=0,256), ATA e PuA (r²=0,788), PuA e VB (r²=0,211), CPF e ATF (r²=0,903) e CPF e PsF (r²=0,163). A análise de correspondência (AC) que associou as classes do comprimento padrão dos adultos (CPA) e o volume da bolsa de H. reidi ao número de filhotes mostrou que animais entre 19 cm e 21 cm e com volume de bolsa entre 3 mL e 4 mL foram os que liberaram o maior número de filhotes. Os resultados do presente estudo também indicam que o tamanho mínimo de captura recomendado pela CITES (10 cm de altura) para H. reidi deve ser revisto, uma vez que não foram encontrados animais menores que 13,5 cm que estivessem grávidos. Finalmente, o número médio de filhotes por desova obtido no presente estudo (n = 775 ± 398 filhotes) realçou o potencial reprodutivo de H. reidi e a necessidade de estudos adicionais com esta espécie

Simulações da ação do vento e da dispersão de contaminantes no estuário do Rio Potengi/ Brasil

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Impactos Geoquímicos e Sócio-Ambientais no Estuário do Rio Potengi Região Metropolitana da Grande Natal/RN

The present work studied the problems faced riverine populations of the estuary Potengi, detaching its perception with regard to the environment, as well as in the evaluation of the institucional arrangement that acts in the place. Questionnaires were used in five riverine communities and conducted interviews with agents of public agencies and colonies of fishermen. There is little understanding of the needing to preserve and weakness in the application of the regulation mechanisms

Análise da degradação ambiental das áreas de preservação permanente localizadas no estuário do rio Ceará-mirim/RN

The purpose of this paper is to identify and analyze the main environmental impacts taking place in the permanent preservation areas located in the Ceará-Mirim River estuary/RN and its surrounding areas. For that, the study was divided in two chapters, structured in the shape of a scientific paper. The first is a theoretical proposition on the occupation of the APPs in light of the discussion of the geographic space and the sustainability of the development, where a bibliographical review was made emphasizing the production of the geographic space, the sustainability of the development and the permanent preservation areas. In the second chapter, from a systemic approach, geoprocessing techniques and the adaptation of the Pressure-State- Response Indicators System were used, the latter being developed by the Organization for Economic Co-operation and Development OECD. Therefore, from the methodological approaches used, it's been observed that the use of permanent preservation areas for purposes other than those determined in the legislation and, mainly guided by capitalist interests, leads to the environmental degradation of these areas, fact which has been confirmed in the empiric study conducted in the second chapter, where it was possible to identify a series of environmental impacts such as: deforestation of mangrove and riparian vegetation for carciniculture implantation, the devastation of dune areas caused by the urban expansion in the coastal stretch and siltation of fluvial channel

Mídia impressa e meio ambiente: um estudo da cobertura da mortandade de peixes no estuário do Rio Potengi, Natal-RN

Environmental issues are becoming increasingly habitual to the media, particularly when calamities are involved. A feature of environmental disasters is that they disclose both environmental crises and the media limitation in reporting them. The research tried to contribute to the subject through the study of press media coverage of a large fish kill along an estuary in the State of Rio Grande do Norte, Brazil, in 2007. Thematic content analysis of newspaper reports identified the predominance of a superficial and denunciative coverage, lacking an educational perspective, and with little contribution to formation of a critical sense in readers. It also has identified the precarious treatment of those scientific concepts that could substantiate the actual causes of mortality of tons of aquatic fauna

Mapeamento geoambiental e avaliação dos impactos ambientais como subsídios para o planejamento e gestão socioambiental do estuário do rio Mamanguape/PB

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