Empleo de biomarcadores para la reconstrucción paleoclimática. El registro pleistoceno del Mar de Fuentillejo (Ciudad Real)

El registro sedimentario del lago volcánico conocido como maar de Fuentillejo (Centro de España) ofrece la oportunidad de determinar la evolución paleoambiental durante el Pleistoceno medio y superior de la parte Centro-Sur de la Península Ibérica, objetivo principal de esta Tesis Doctoral. Se ha recopilado información sobre otras reconstrucciones paleoambientales en maares de todo el mundo y estudios paleoclimáticos realizados en el registro de la turbera de Padul, relativamente próxima al maar de Fuentillejo. Con ello, se pudo realizar el estado del arte.A lo largo del sondeo continuo (142,25 m) perforado en la parte central del maar de Fuentillejo en el año 2002, se han tomando un total de 613 muestras a intervalos de 20 cm para el análisis de biomarcadores. Los biomarcadores se obtuvieron mediante un equipo de extracción acelerada de disolventes (Dionex ASE 200) y fueron analizados con un cromatógrafo de gases (HP 6890) con detector selectivo de masas (HP 5973). La datación de sedimentos del maar de Fuentillejo ha sido complicada debido a la ausencia de restos orgánicos terrestres. Se seleccionaron seis muestras de sedimento para intentar datar por el método de racemización de aminoácidos: los resultados obtenidos no fueron buenos. Finalmente, el modelo de edad-profundidad se ha llevado a cabo mediante paleomagnetismo, dataciones 14C y U/Th. En base a una interpolación lineal de las edades medias calibradas se ha datado la base del registro en aproximadamente 355 ka. Se han identificado y cuantificado los n-alcanos, n-metil cetonas, ácidos n- alcanoicos y azufre orgánico del sedimento a lo largo del registro. La interpretación de los diferentes índices establecidos a partir de éstos permite independizar tres Unidades Geoquímicas generales (UG) y nueve Subunidades (S) que definen condiciones paleoambientales distintas (predominio en el aporte de vegetación terrestre/de macrofitas/acuática, lámina de agua más alta vs. más baja, periodos más húmedos vs. más secos).A partir de análisis estadísticos de los índices de n-alcanos (matriz de correlación y análisis de agrupaciones) se han definido tres asociaciones: Grupo 1 (condiciones ambientales más húmedas y fase con lámina de agua elevada), Grupo 2 (con condiciones intermedias) y Grupo 3 (las fases más secas y con lámina de agua más baja). Además, se establece un Indicador Paleoambiental (I.P.) que muestra variaciones notables correlacionables con escenarios paleoambientales distintos (más húmedos vs. más secos) distinguiendo veintiséis Episodios (E): cinco Secos, nueve Húmedos y doce Intermedios.En general, se encuentra una buena correspondencia entre estos Episodios (E) y los eventos paleoclimáticos cortos descritos por Vegas et al. (2010) en este registro, en base a la palinología y geoquímica, así como los Episodios del Oxígeno Marino (MIS) y Eventos Heinrich, que permiten suponer que las oscilaciones paleoclimatológicas registradas en el maar tienen un origen global. Esta correspondencia se confirma por el análisis espectral, que revela que los ciclos interpretados (103, 41, 26 y 23 ka) evidencian influencia orbital. Además, se ha realizado una correlación tentativa entre los episodios paleoambientales de larga duración obtenidos a partir del perfil suavizado del porcentaje relativo de C27 de la Cuenca de Padul (Granada, Sur de la Península Ibérica) y el perfil I.P. suavizado del maar de Fuentillejo, aunque hay diferencias que podrían ser explicadas por la vecindad de Padul a la zona de nieves perpetuas de Sierra Nevada lo que origina marcadas diferencias hidrológicas entre ambos sitios. El análisis por cadenas de Markov ha permitido determinar que los cambios paleoambientales reflejados por los biomarcadores no fueron, en la mayoría de los casos, bruscos pasando, normalmente, por estados transicionales.

Evolución paleoambiental de la Península Ibérica desde hace 1 Ma a partir de los biomarcadores del registro de la Turbera de Padul (Granada)

La Turbera de Padul, en la Provincia de Granada, ofrece unas posibilidades de estudio muy atractivas desde el punto de vista de la reconstrucción paleoambiental. Se trata de una fosa tectónica subsidente de naturaleza detrítica, a cuyo techo aparecen alternantes niveles de turba. El sondeo, de 107 metros, se realizó en un punto donde los estratos de turba aparecen a mayor profundidad, lo que permite obtener un registro geoquímico orgánico con mucho detalle con una antigüedad de hasta 1Ma. Se tomaron muestras cada 20 cm para el análisis de biomarcadores. Estos biomarcadores se obtuvieron mediante extracción Soxhlet, posterior separación de fracciones de diferente polaridad mediante Cromatografía en Columna, con Gel de Sílice y Alúmina, y posteriormente el análisis e identificación por Cromatografía de Gases - Espectrometría de masas, con confirmación de los compuestos químicos identificados por comparación con Bibliotecas de Espectros de Masas. La datación del sondeo se realizó utilizando distintos métodos como datación por 14C, U/Th, y datación por racemización de aminoácidos. Los resultados dataron el muro del sondeo con una antigüedad de 1 millón de años. El estudio de los biomarcadores ha permitido identificar episodios con distintas características en un escenario complejo, como es la Turbera de Padul, donde el aporte de agua por fusión nival complica la interpretación paleoambiental, y es la responsable de la existencia de la lámina de agua en la turbera en periodos secos con temperaturas elevadas. Se han identificado series de n-alcanos, de n-metilcetonas y series de nalcanoles, que han permitido identificar la aportación de materia orgánica de distintas fuentes al sedimento y por tanto la interpretación paleoambiental. La identificación de diterpenoides fenólicos (cis-Totatol, trans-Totarol y Ferruginol) han permitido identificar episodios de clima templado y húmedo con proliferación de cupresáceas, y precipitaciones abundantes. Por otro lado, se han identificado triterpenoides como el Friedelan-3-ona (Friedelin) y el A-norfriedel-8en-10-ona, cuya relación como precursor (Friedelin) y producto (A-norfriedel-8en-10-ona) ha permitido identificar episodios con fluctuaciones del espesor de la lámina de agua y aporte de material vegetal. ABSTRACT The Bog of Padul, in the province of Granada, offers very attractive possibilities for the study of paleoenvironmental reconstruction. It is a subsiding graben of detrital nature, whose upper part appear alternating peat levels. The core of 107 meters, obtained from a borehole drilled in a place where the layers of peat appear deeper, allowing to obtain organic geochemist information along the last 1 million years. Every 20 cm samples for biomarkers analysis were taken. These biomarkers were obtained by Soxhlet extraction, subsequent separation of fractions of different polarity by column chromatography with silica gel and alumina, and then analyzed and identified by gas chromatography - mass spectrometry, with confirmation of the chemicals identified by comparison to mass spectral libraries. The dating of the core was conducted using different methods such as 14C dating, U/Th, and amino acid racemization dating. The results dated the base of the core to be 1 million years old. The study has identified biomarkers episodes with different characteristics in a complex scenario, such as the Bog of Padul, where the contribution of snowmelt water complicates the paleoenvironmental interpretation, and is responsible for the existence of a sheet of water in dry periods with high temperatures. There have been identified series of n-alkanes, n-methyl ketones and series of n-alkanols that have shown the contribution of different organic matter sources to the sediment and therefore allowed to paleo interpretation. The identification of phenolic diterpenoids (cis-Totatol, trans-Totarol and Ferruginol) have identified episodes of mild and humid climate with proliferation of Cupressaceae, and abundant rainfall. In addition, triterpenoids have been identified, as the friedelan-3-one (friedelin) and the A-norfriedel-8en-10-one, whose relationship as precursor (friedelin) and product (A-norfriedel-8en-10-one) has identified episodes with fluctuations on the thickness of the sheet of water and supply of plant material debris.

Caracterização de valores de referência de qualidade de sedimentos para compostos orgânicos no sistema estuarino da baixada santista, São Paulo

Em regiões altamente contaminadas como a região da Baixada Santista, é importante estabelecer metas para a recuperação do ambiente. Apesar da ausência da contaminação ser a meta ideal, as implicações e os custos associados a esse objetivo, demanda o estabelecimento de metas de recuperação realistas em relação aos contaminantes presentes na região. Com o objetivo de caracterizar valores de referência de qualidade de sedimentos para compostos orgânicos na região da Baixada Santista, o Canal de Bertioga foi escolhido como local de referência por ser uma região sem fontes industrais ou outras fontes pontuais relativas aos compostos analisados. Amostras de água, sedimento e ostras foram coletadas e os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (PAHs), bifenilos policlorados (PCBs) e pesticidas organoclorados (OCPs) foram determinados por técnicas cromatográficas. A avaliação dos resultados de análises de PAHs, permite afirmar com alguma segurança, que os valores da somatória de PAHs das amostras sedimentos são, na sua grande maioria, inferiores a 1.000 µg/kg, não superando 1.600 µg/kg, concentrações abaixo dos limites estabelecidos na Resolução CONAMA 344/04 e abaixo dos valores que possam causar algum efeito adverso à biota, conforme valores descritos na literatura. Resultados de análise de PCBs, OCPs, compostos fenólicos e compostos orgânicos voláteis (VOCs) em amostras de sedimento, indicaram concentrações destes compostos abaixo dos limites de quantificação, exceto DDE (5,30 g/kg) e HCB (2,34 g/kg), que foram detectados em apenas um ii sítio de amostragem. Não houve evidências de possíveis fontes de emissão próximas à região de referência para PCBs, OCPs, compostos fenólicos e VOCs. Finalizando, espera-se que os resultados obtidos neste estudo possam fornecer subsídios para futuramente estabelecer uma área de referência para qualidade de sedimento na região da Baixada Santista, ou ainda serem utilizados em conjunto com as avaliações de contaminantes inorgânicos, testes ecotoxicológicos e indicadores biológicos, como ferramenta para avaliação da qualidade de sedimento e/ou para a classificação de material a ser dragado na região da Baixada Santista.

Caracterização limnológica do rio do Peixe (microrregião geográfica de Botucatu - SP), em duas épocas do ano (períodos de seca e chuva)

O rio do Peixe, um dos principais afluentes do rio Tietê (Reservatório de Barra Bonita/Hidrovia Tietê Paraná), juntamente com seus formadores (microrregião geográfica de Botucatu - SP) constituem os principais mananciais das cidades que se localizam em suas bacias. A maior parte da bacia hidrográfica do rio do Peixe desenvolve-se sob rochas sedimentares arenosas, favoráveis às atividades de extração de areia, fato que aliado ao manejo incorreto do solo favorece a ocorrência de processos erosivos. Foram realizadas amostragens de água durante dez dias consecutivos e de sedimento durante três dias alternados, em dois períodos hidrológicos (seca e chuva), para a determinação de variáveis físicas, químicas e biológicas,com o objetivo principal de caracterizar do ponto de vista limnológico esse rio e sua foz. As análises das diferentes variáveis seguiram os métodos que são utilizados rotineiramente no Laboratório de Limnologia do CRHEA/EESC/USP. As águas do rio do Peixe apresentaram, principalmente altas concentrações de sólidos em suspensão. Os maiores valores de turbidez, condutividade, alcalinidade, HCO3-, CO3-, nitrito, nitrogênio amoniacal, nitrogênio Kjedhal, fosfato inorgânico, carbono orgânico e sólidos em suspensão foram obtidos durante o período de chuvas, influenciados principalmente pelo escoamento superficial que promove o carreamento de materiais da bacia hidrográfica. Foi possível ainda através das características limnológicas, agrupar as estações de amostragem ao longo do contínuo do rio em três regiões (alto, médio e baixo curso), e diferenciar do ponto de vista trófico as estações da foz com o rio Tietê. Um aumento da biomassa fitoplanctônica, no período de seca, no baixo curso do rio do Peixe foi favorecido pela menor vazão na barragem de Barra Bonita.

Comparação de métodos ecotoxicológicos na avaliação de sedimentos marinhos e estuarinos

A amônia não ionizada pode ser interferente nos testes de toxicidade com a água intersticial de sedimentos marinhos e estuarinos. Com o objetivo de se encontrar em uma alternativa que minimizasse o efeito da amônia avaliou-se, em paralelo à água intersticial, o método que utiliza a interface sedimento/água. Foram analisadas 25 amostras de sedimento através do teste de toxicidade crônica de curta duração com Lytechinus variegatus. Foi observada correlação significativa entre os efeitos tóxicos para os diversos estágios embrio-larvais e a concentração de amônia não ionizada para os dois métodos avaliados. Quando comparadas com a interface sedimento/água, foram observadas concentrações superiores de amônia não ionizada em todas as amostras de água intersticial, que isoladamente, poderiam causar os efeitos tóxicos observados. Conclui-se que o teste de toxicidade na interface sedimento/água é o método mais adequado para avaliação de sedimentos marinhos e estuarinos, pois possibilitou a utilização de um maior número de resultados de testes de toxicidade do que aquele com água intersticial, uma vez que minimizou a influência da amônia. Foi evidenciada correlação significativa entre os resultados das concentrações de HPAs determinadas nas amostras de sedimento bruto e a toxidade observada nos diversos estágios embrio-larvais, pelo método da água intersticial. Para os metais, obteve-se correlação significativa com os efeitos tóxicos nos referidos estágios determinados na interface sedimento/água. Não foi evidenciada correlação entre a granulometria e o efeito tóxico nas amostras. O registro dos efeitos nos diferentes estágios embrio-larvais mostrou-se bastante útil, pois além de oferecer informações a respeito da toxicidade da amostra (ausência ou presença) possibilitou a hierarquização, em termos da intensidade de efeito adverso, daquelas amostras tóxicas.

Geoquímica multielementar de sedimentos de corrente no Estado de São Paulo: abordagem através da análise estatística multivariada

Este trabalho apresenta resultados geoquímicos multielementares de sedimentos de corrente no estado de São Paulo, obtidos através do projeto institucional do Serviço Geológico do Brasil denominado \"Levantamento Geoquímico de Baixa Densidade no Brasil\". Dados analíticos de 1422 amostras de sedimento de corrente obtidos por ICP-MS (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry), para 32 elementos químicos (Al, Ba, Be, Ca, Ce, Co, Cr, Cs, Cu, Fe, Ga, Hf, K, La, Mg, Mn, Mo, Nb, Ni, P, Pb, Rb, Sc, Sn, Sr, Th, Ti, U, V, Y, Zn e Zr), foram processadas e abordadas através da análise estatística uni e multivariada. Os resultados do tratamento dos dados através de técnicas estatísticas univariadas forneceram os valores de background geoquímico (teor de fundo) dos 32 elementos para todo estado de São Paulo. A análise georreferenciada das distribuições geoquímicas unielementares evidenciaram a compartimentação geológica da área. As duas principais províncias geológicas do estado de São Paulo, Bacia do Paraná e Complexo Cristalino, se destacam claramente na maioria das distribuições geoquímicas. Unidades geológicas de maior expressão, como a Formação Serra Geral e o Grupo Bauru também foram claramente destacadas. Outras feições geoquímicas indicaram possíveis áreas contaminadas e unidades geológicas não cartografadas. Os resultados da aplicação de métodos estatísticos multivariados aos dados geoquímicos com 24 variáveis (Al, Ba, Ce, Co, Cr, Cs, Cu, Fe, Ga, La, Mn, Nb, Ni, Pb, Rb, Sc, Sr, Th, Ti, U, V, Y, Zn e Zr) permitiram definir as principais assinaturas e associações geoquímicas existentes em todo estado de São Paulo e correlacioná-las aos principais domínios litológicos. A análise de agrupamentos em modo Q forneceu oito grupos de amostras geoquimicamente correlacionáveis, que georreferenciadas reproduziram os principais compartimentos geológicos do estado: Complexo Cristalino, Grupos Itararé e Passa Dois, Formação Serra Geral e Grupos Bauru e Caiuá. A análise discriminante multigrupos comprovou, estatisticamente, a classificação dos grupos formados pela análise de agrupamentos e forneceu as principais variáveis discriminantes: Fe, Co, Sc, V e Cu. A análise de componentes principais, abordada em conjunto com a análise fatorial pelo método de rotação varimax, forneceram os principais fatores multivariados e suas respectivas associações elementares. O georreferenciamento dos valores de escores fatoriais multivariados delimitaram as áreas onde as associações elementares ocorrem e forneceram mapas multivariados para todo o estado. Por fim, conclui-se que os métodos estatísticos aplicados são indispensáveis no tratamento, apresentação e interpretação de dados geoquímicos. Ademais, com base em uma visão integrada dos resultados obtidos, este trabalho recomenda: (1) a execução dos levantamentos geoquímicos de baixa densidade em todo país em caráter de prioridade, pois são altamente eficazes na definição de backgrounds regionais e delimitação de províncias geoquímicas com interesse metalogenético e ambiental; (2) a execução do mapeamento geológico contínuo em escala adequada (maiores que 1:100.000) em áreas que apontam para possíveis existências de unidades não cartografadas nos mapas geológicos atuais.

Registro de excentricidad de alta frecuencia en los sedimentos continentales de la Cuenca de Guadix (Cordillera Bética, España)

Los sedimentos continentales (Plioceno-Cuaternario) que afloran en el sector central de la Cuenca de Guadix (Sur de España) muestran una ciclicidad de 100 ka consistente en la alternancia de depósitos de abanicos aluviales y sedimentos fluvio-lacustres. Durante el Plioceno y el Pleistoceno la Cuenca de Guadix era endorreica, y se caracterizaba por la existencia de un sistema axial fluvial y una orla marginal de abanicos aluviales transversales. En la zona de estudio, estos sistemas estaban relacionados lateralmente, ocupando de forma alterna el valle axial en el sector central de la Cuenca de Guadix. La edad estimada para la alternancia, ca. 100 ka, cae en la banda de excentricidad de alta frecuencia de Milankovitch. Estas fases podrían interpretarse como el resultado de máximos de excentricidad (inviernos más largos y fríos, con mayor volumen de precipitaciones que favorecerían las progradaciones de los abanicos) o de excentricidad mínima (períodos más secos y fríos, con una cubierta vegetal más escasa en las áreas fuente y, por tanto, un mayor aporte de sedimento por precipitaciones muy concentradas en el tiempo al sistema aluvial). Se muestra cómo los datos paleomagnéticos no son lo suficientemente precisos para proporcionar una buena correlación de las fases de progradación con la curva de excentricidad de Laskar et al. (2004), por lo que se pone en duda su precisión a la hora de determinar el significado climático de la ciclicidad.

Asentamiento y reclutamiento de poliquetos bentónicos en la plataforma continental frente a Callao desde verano a invierno de 2015

La diversidad en los estadios de desarrollo de los poliquetos bentónicos fue estudiada en un perfil batimétrico de la plataforma continental central frente a Callao (Perú, 12°S) del verano al invierno del 2015, con el objetivo de determinar el asentamiento de larvas y reclutamiento de poliquetos bentónicos, bajo la influencia de los factores abióticos del agua y sedimento: temperatura, salinidad, oxígeno disuelto de fondo, sulfuro de hidrógeno en agua intersticial, fitopigmentos totales, materia orgánica total y biopolímeros lábiles. Se encontró un total de 25 especies, pertenecientes a 15 familias. La familia Spionidae presentó la mayor diversidad de larvas (06 especies), seguida de la familia Pilargidae (03 especies). Las larvas de Magelonidae fueron dominantes en verano y otoño. La disponibilidad larval en la capa de fondo estuvo asociada al régimen de oxigenación en el gradiente batimétrico. El número de larvas de poliquetos disminuyó desde el ambiente somero hacia la plataforma externa. Asimismo, la abundancia total de larvas de poliquetos y la abundancia de larvas de Magelona phyllisae se redujeron con el aumento de la temperatura y de la profundidad de la oxiclina durante el período de estudio, caracterizado por la influencia del evento El Niño 2015 - 2016. Por otro lado, se encontró que el número de especies de poliquetos juveniles y adultos fue mayor en ambientes someros, con mayor grado de oxigenación pero también condiciones más reductoras en el sedimento. No obstante, el éxito del reclutamiento, inferido a partir de la abundancia de individuos adultos y la proporción entre el número de especies en estadio adulto y el estadio juvenil fueron mayores en la plataforma externa deficiente en oxígeno, lo cual fue explicado principalmente por la contribución de Paraprionospio pinnata, especie dominante y típica de sedimentos de la plataforma continental.

Organic carbon and carbohydrates in waters of the Amazon River, Atlantic Ocean, and Tropical Indian Ocean

A method is presented to study carbohydrate composition of marine objects involved into sedimento- and diagenesis (plankton, particulate matter, benthos, and bottom sediments). Analysis of the carbohydrates is based on consecutive separation of their fractions with different solvents (water, alkali, and acid). Ratios of carbohydrate fractions allows to evaluate lability of carbohydrate complexes. They are also usable as an indicators of biogeochemical processes in the ocean, as well of genesis and degree of transformation of organic matter in bottom sediments and nodules. Similarity in monosaccharide composition is shown for dissolved organic matter and aqueous and alkaline fractions of seston and particulate matter.

Análise geoambiental da plataforma continental Rasa Equatorial, por meio de sensoriamento remoto e dados sedimentológicos: parrachos de Rio do Fogo-RN, Brasil

In the shallow continental shelf in Northeastern Rio Grande do Norte - Brazil, important underwater geomorphological features can be found 6km from the coastline. They are coral reefs, locally known as “parrachos”. The present study aims to characterize and analyze the geomorphological feature as well as the ones of the benthic surface, and the distribution of biogenic sediments found in parrachos at Rio do Fogo and associated shallow platforms, by using remote sensing products and in situ data collections. This was made possible due to sedimentological, bathymetric and geomorphological maps elaborated from composite bands of images from the satellite sensors ETM+/Landsat-7, OLI/Landsat-8, MS/GeoEye and PAN/WordView-1, and analysis of bottom sediments samples. These maps were analyzed, integrally interpreted and validated in fieldwork, thus permitting the generation of a new geomorphological zoning of the shallow shelf in study and a geoenvironmental map of the Parrachos in Rio do Fogo. The images used were subject to Digital Image Processing techniques. All obtained data and information were stored in a Geographic Information System (GIS) and can become available to the scientific community. This shallow platform has a carbonate bottom composed mostly by algae. Collected and analyzed sediment samples can be classified as biogenic carbonatic sands, as they are composed 75% by calcareous algae, according to the found samples. The most abundant classes are green algae, red algae, nonbiogenic sediments (mineral grains), ancient algae and molluscs. At the parrachos the following was mapped: Barreta Channel, intertidal reefs, submerged reefs, the spur and grooves, the pools, the sandy bank, the bank of algae, sea grass, submerged roads and Rio do Fogo Channel. This work presents new information about geomorphology and evolution in the study area, and will be guiding future decision making in the handling and environmental management of the region

Caracterização morfológica-sedimentar do vale inciso Apodi-Mossoró e plataforma continental adjacente - Bacia Potiguar Offshore

Systems of incised valleys have been studied in different continental shelves, including the Brazilian continental margin. The interest to characterize this feature is given by the information that it can provide variations on sea level, as well as the ability to host economically significant quantities of hydrocarbons in reservoirs located in deposits filling of the incised valleys. This thesis has the overall objective to characterize the morphology and sedimentary cover of the incised valley Apodi-Mossoró, located in the Northern Continental shelf of Rio Grande do Norte state, adjacent to Areia Branca city. The methodology included the integration of satellite imagery, bathymetric data, sedimentological data, shallow seismic, and the identification of foraminifera. The results indicate that the ApodiMossró incised valley is currently formed by two channels, shallow channel and deep channel, which have distinct morphological and sedimentological characteristics. The deep channel has connection with one of the heads of the Apodi Canyon, located in the slope area. The acquisition, processing and interpretation of shallow seismic data allowed the recognition of the depositional surface, erosional surface, discordance, and sismofaceis. The erosional surface mapped from shallow seismic sections is possibly a indicative of an ancient surface of valley incision, where it would probably be associated with the limit Pleistocene/Holocene. Different sismofaceis were identified and reflect the rise in sea level with standards sometimes agradacional, sometimes progradational. The thickness of sediments on this surface was estimated at a maximum of 22m thick in the central portion of the incised valley. Statistically, there are differences between the adjacent continental shelf and channels, and between these channels, for the content of calcium carbonate, organic matter, sand and mud perceptual, except for the gravel grain size. The analysis of living and dead foraminifera showed the presence of fifty species distributed in regards to morphology, depth and type of sediment. Four type of seismic echocharacteres were identified and mapped, as well as their bedforms, indicating different sedimentary processes along the incised valley. The integration of results suggests an activation of the Apodi-Mossoró incised valley in the Late Pleistocene.

Influência de eventos hidrológicos extremos na qualidade da água de reservatórios na região tropical semiárida

Reservoirs are artificial ecosystems, intermediate between rivers and lakes, with diferent morphological and hydrological characteristics that can provide many important benefits to society. However, the use of this water for human consumption, watering livestock, leisure, irrigated agricultural production and pisciculture development, directly influence the increase loading of nutrients to aquatic environments and contribute to acceleration of eutrophication. Furthermore, global climate models are predicting a higher occurrence of extreme events such as floods and severe droughts, which will create hydrological stresses in lakes. In the semiarid northeast we can see the occurrence of these events, the drought of the years 2012, 2013 and 2014 was the worst drought in 60 years, according to the National Water Agency (ANA). Thus, this study aimed to evaluate the quality of the semiarid tropical water sources, identifying temporal patterns in periods with extreme hydrological events (floods and severe droughts). The study results showed that Gargalheiras and Cruzeta reservoirs presented significative changes in the limnological variables between rain and severe drought periods, with better appearance and in the most of the water quality variables in the rainy season and higher nutrientes concentrations and high electrical conductivity values in severe season, indicating decay of its quality. However, we found diferent behaviors between the reservoirs in severe drought. While Gargalheiras showed a typical behavior of the region, with high concentrations of algal biomass, indicating the worsening eutrophication, Cruzeta demonstrated a colapse in the total phytoplankton biomass, evidenced by the decrease in chla concentrations. This fact occurred because the low depth and proximity with the sediment facilited the inorganic solids resuspension and, consequently, resulted in turbid water column and light by limitation. In addition, the different behaviors between the reservoirs indicate that the responses of these environments problems such as extreme events must take into account factors such the region climate, size, depth of the reservoir and the basin characteristics.

Os impactos na qualidade da água e do solo de um manancial tropical do semiárido devido ao uso e ocupação e evento de seca extrema

Human activities alter soil features, causing the deterioration of its quality. Land use and occupation in drainage basins of water supply reservoirs can change the environmental soil quality and, thus, lead to the expansion of the soil potential of being a diffuse pollution source. In the Brazilian semiarid region, the soils are generally shallow with high susceptibility to erosion, favoring the sediment and nutrients input into the superficial waterbodies, contributing to the eutrophication process. Moreover, this region has high temperatures and high evapotranspiration rates, that are generally higher than the precipitation rates, causing a negative hydric balance and big volume losses by evaporation. The water volume reduction increases the nutrients’ concentration and, therefore, exacerbates the eutrophication process, deteriorating the water quality. Thereby, we hypothesized that the eutrophication process of semiarid reservoirs is intensified both by the extreme climatic events of prolonged drought, and by the diffuse pollution due to the basin land use and occupation. The study aimed to test whether the land use and occupation activities of the basin and the severe drought events intensify the eutrophication process of a semiarid tropical reservoir. To verify the influence of human activities carried out in the water supply of drainage basin on the soil quality and the eutrophication process, we conducted the mapping of the kind of use and occupation, as well the calculation of erosion for each activity and the soil quality evaluation of the riparian zone and water quality of the water supply. For the water analyses, the samplings were carried out monthly in the deeper point, near dam. For the soil, deformed composite samples were taken for the physical and chemical attributes analysis, according to the identified land use and occupation classes. The results showed that extreme droughts drastically reduces the water volume and elevates the nutrients concentration, contributing, thus, to a bigger degradation of water quality. Furthermore, we verified that human activities in the drainage basin promote the diffuse pollution, by increasing the soil susceptibility to erosion and nutrients contents. Summarizing, our results support the investigated hypothesis that activities of land use and occupation and extreme drought generate a combined effect that provide the intensification of eutrophication process of semiarid reservoirs.

Adição de policloreto de alumínio e remoção de peixes bentívoros como técnicas de restauração de lagos rasos do semiárido brasileiro

Eutrophication is the most common cause of water quality degradation in the world. This process occurs by excessive nutrients inputs, nitrogen and phosphorus, to the aquatic systems resulting in algal and cyanobacterial blooms. In shallow lakes these effects are pronounced due to the higher interaction of the lake with watershed, air and sediment. There are innumerous restoration techniques of eutrophied lakes with a range of successful results but there is only one case of successful lake restoration in Brazil: Paranoá Lake in Brasília city. The Brazilian semiarid region has many artificial lakes, named açudes, which are mostly eutrophic and shallow lakes. The eutrophication in these lakes is reported and the phytoplankton community is dominated by potentially toxic cyanobacteria species, mainly Cylindrospermopsis raciborskii. The aim of this thesis is to test techniques for water quality management which can be easily applied in Brazilian semiarid lakes. Results from a laboratory experiment suggest that the addition of a phosphorus sorbent clay associated with an aluminium based coagulant is an effective technique in removing soluble reactive phosphorus and reducing C. raciborskii growth rate – cyanobacteria potentially toxic dominant in reservoirs of Brazilian semiarid – but this effect is dependent on the biomass in the application moment. Results from a field experiment in mesocosm in a eutrophied lake showed that the addition of aluminium based coagulant and removal of benthivorous fish is more efficient in removing total phosphorus and chlorophyll-a from water column than the isolated application of one of the techniques. Lastly, laboratory tests showed that aluminium based coagulant exhibited good performance in removing turbidity and total phosphorus from water of six reservoirs but the efficiency was reduced by algal biomass and pH. The results of this study showed that the improvement in water quality of eutrophied reservoirs in semiarid region is possible through internal loading control by phosphorus precipitation and inactivation in sediments or inhibition of phosphorus release by benthivorous fishes, and also that these results show are additives in water quality improvement.

Adição de policloreto de alumínio e remoção de peixes bentívoros como técnicas de restauração de lagos rasos do semiárido brasileiro

Eutrophication is the most common cause of water quality degradation in the world. This process occurs by excessive nutrients inputs, nitrogen and phosphorus, to the aquatic systems resulting in algal and cyanobacterial blooms. In shallow lakes these effects are pronounced due to the higher interaction of the lake with watershed, air and sediment. There are innumerous restoration techniques of eutrophied lakes with a range of successful results but there is only one case of successful lake restoration in Brazil: Paranoá Lake in Brasília city. The Brazilian semiarid region has many artificial lakes, named açudes, which are mostly eutrophic and shallow lakes. The eutrophication in these lakes is reported and the phytoplankton community is dominated by potentially toxic cyanobacteria species, mainly Cylindrospermopsis raciborskii. The aim of this thesis is to test techniques for water quality management which can be easily applied in Brazilian semiarid lakes. Results from a laboratory experiment suggest that the addition of a phosphorus sorbent clay associated with an aluminium based coagulant is an effective technique in removing soluble reactive phosphorus and reducing C. raciborskii growth rate – cyanobacteria potentially toxic dominant in reservoirs of Brazilian semiarid – but this effect is dependent on the biomass in the application moment. Results from a field experiment in mesocosm in a eutrophied lake showed that the addition of aluminium based coagulant and removal of benthivorous fish is more efficient in removing total phosphorus and chlorophyll-a from water column than the isolated application of one of the techniques. Lastly, laboratory tests showed that aluminium based coagulant exhibited good performance in removing turbidity and total phosphorus from water of six reservoirs but the efficiency was reduced by algal biomass and pH. The results of this study showed that the improvement in water quality of eutrophied reservoirs in semiarid region is possible through internal loading control by phosphorus precipitation and inactivation in sediments or inhibition of phosphorus release by benthivorous fishes, and also that these results show are additives in water quality improvement.