Desenvolvimento e validação de método voltamétrico para determinação de ferro e sua especiação química em água intersticial no sedimento da Lagoa dos Patos-RS

Os sedimentos podem atuar tanto como acumuladores quanto como fontes de poluentes. Em função das atividades portuárias locais estarem em ritmo de crescimento pela ampliação do porto de Rio Grande (RS), estudos que mostrem a situação do local investigado são importantes a fim de prever o aporte do ferro nesse ambiente. Neste trabalho, a especiação química do ferro e a determinação da concentração do metal total e dissolvido em amostras de águas intersticiais no sedimento do Saco do Mendanha (RS) foram avaliadas, utilizando a Voltametria Adsortiva de Redissolução Catódica com o ligante 2,3-Dihidroxinaftaleno. O objetivo principal desse trabalho foi validar a metodologia analítica para realizar a especiação química do ferro em águas intersticiais, o que englobou a faixa linear de trabalho, limites de detecção e de quantificação, a exatidão e precisão. O Limite de Detecção encontrado foi de 0,11 nmol L-1 . Foram determinadas as concentrações de ferro total, dissolvido e lábil em três frações distintas: na interface água/sedimento, entre 0 e -5 cm; e entre -15 e -20 cm de profundidade na coluna sedimentar. Nas amostras analisadas, a concentração de ferro lábil encontrada foi entre 4,64 – 135,37 µmol L-1 ; a concentração do metal dissolvido foi de 6,25 – 322,70 µmol L-1 e de ferro total entre 83,36 – 390,30 µmol L-1 . A concentração do metal lábil em comparação com a fração dissolvida e total indica a presença de complexos estáveis entre o metal e a matéria orgânica natural presente na água intersticial, tornando dessa forma, o metal menos biodisponível para a biota local. Durante os meses de amostragem do sedimento, foi observada variação da concentração do metal, onde no mês de abril ocorreu o maior aporte do metal da coluna d’água para o sedimento. Essa transferência do metal para o sedimento pode estar relacionada pela forte mudança na salinidade no local de amostragem, passando de 16 no mês de fevereiro para 33 no mês de abril e para próximo de zero nos meses de agosto e novembro de 2009.

Mutagênese ambiental: estabelecimento de valores de referência para manguezais da Baía de Ilha Grande

Estudos ambientais têm demonstrado que substâncias geradas por processos antropogênicos podem causar efeitos prejudiciais interferindo no equilíbrio natural do ecossistema. Manguezais exercem funções essenciais nos ciclos biológicos e constituem Área de Proteção Permanente no Brasil. Infelizmente, eles estão sendo degradados acima do seu limite de suporte, levando a uma redução das áreas remanescentes no mundo. Este trabalho apresenta os resultados de mutagenicidade e genotoxicidade observados em quatro amostragens (PI, V, O e PII) entre 2009 e 2010, relacionados com metais e hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA) em sedimento de mangue para a caracterização dos valores de referência. Os testes de genotoxicidade foram feitos a partir de hemócitos do caranguejo Goniopsis cruentata, coletados em um ecossistema potencialmente não poluído do Brasil, localizado no sul do Rio de Janeiro (Parati/RJ), chamado de "Saco do Mamanguá". Coleta, armazenamento e manipulação dos sedimentos e material biológico de cinco pontos de amostragem (M1- M5) foram processados de acordo com normas norte-americanas reconhecidas. A identificação das substâncias químicas foi realizada com extratos de sedimentos e utilizada no bioensaio Salmonella/microssoma (Kado). A avaliação de potenciais danos genotóxicos estabelecidos foi realizada através do Teste de Micronúcleo, que apresentou valores significativos na amostra V. Resultados negativos foram observados para as cepas de Salmonella typhimurium TA97, TA98, TA100 e TA102, tanto na ausência quanto na presença de fração de metabolização exógena de mamíferos (S9 mix 4%) em todas as análises. A quantificação por cromatografia gasosa com detecção por espectrometria de massas dos 16 HPA prioritários em termos de conservação ambiental apresentou valores baixos nas duas primeiras amostragens (PI e V) e nulos nas coletas seguintes (O e PII), nos mesmos pontos. De acordo com os valores utilizados nos Estados Unidos e Canadá como referência, os detectados por nós não são considerados como toxicantes ambientais positivos, com exceção do Benzo(a)pireno, que em M1V apresentou valores um pouco acima do limite a partir do qual já podem ser observados pequenos efeitos na biota. A análise dos metais (Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb e Zn) por Espectrometria de Absorção Atômica inicialmente realizada com a água intersticial foi melhor interpretada a partir da matriz sedimento. Este estudo contribuirá com a implementação de indicadores para valores de referência em mangue.

Descarga costeira de águas subterrâneas com elevado conteúdo em nitratos para a Ria Formosa

Dissertação de Mestrado, Estudos Marinhos e Costeiros, Faculdade de Ciências do Mar e Ambiente, Universidade do Algarve, 2007

Biogeoquímica do manganês, ferro, cobre e cádmio em sedimentos da Ria Formosa

A Ria Formosa é uma laguna costeira de características mesotidais, situada na costa Sul de Portugal, que apresenta pronunciadas variações sazonais de temperatura e radiação luminosa. As extensas zonas intertidais desta laguna são inundadas pela maré duas vezes por dia ficando, por isso, também sujeitas a flutuações semidiurnas de temperatura, pressão e radiação luminosa. Estas condições podem afectar os equilíbrios físico-químicos existentes no sedimento. Foi elaborado um esquema de amostragem de sedimentos em suspensão e de fundo em diversos locais da zona intertidal da Ria Formosa em duas escalas de tempo distintas: (a) uma escala sazonal, com o objectivo de estudar a influência das variações anuais de temperatura e os mecanismos por si desenvolvidos na composição elementar dos sedimentos; (b) ao longo de alguns minutos durante a inundação dos sedimentos pela água da maré, com objectivo de estudar o efeito da maré nos equilíbrios físico-químicos existentes no interior do sedimento. Nos sedimentos recolhidos sazonalmente foi medida a temperatura, o pH e o potencial redox, determinado o conteúdo em matéria orgânica e os teores de Al, Si, Mn, Fe, Cu e Cd na fracção sólida. Na água intersticial foram determinadas as concentrações de Mn(II), Fe, Cu e Cd totais dissolvidos. Nas amostras de água intersticial colhidas durante a inundação dos sedimentos foram determinadas as concentrações de Cl-, Mn(II), Fe(II), Fe(III), Cu e Cd totais dissolvidos. A variação do teor de cloretos na água intersticial indicou que a inundação dos sedimentos intertidais pela maré causa infiltração da água através da superfície do sedimento e movimentos de água intersticial no seu interior. Estes movimentos de fluídos ocorreram preferencialmente nas camadas de maior permeabilidade. As alterações ao equilíbrio dinâmico da água intersticial foram mais intensas nos primeiros 28 minutos de inundação, diminuindo ao longo do tempo. Os processos físicos acima referidos provocaram a exportação de Mn(II), Fe(III), Cu e Cd totais dissolvidos da água intersticial para a coluna de água e simultaneamente induziram a oxidação das espécies reduzidas de manganês e de ferro. O Mn(II) foi oxidado a Mn(IV) na camada superficial dos sedimentos e, também, exportado para a coluna de água. A oxidação do Fe(II) a Fe(III) ocorreu, por sua vez, no interior do sedimento numa curta escala de tempo (<7 min.), saindo para a coluna de água uma pequena porção de Fe(III). Estas alterações, provocadas pela inundação dos sedimentos intertidais, mascararam eventuais variações sazonais das concentrações de Mn e Fe na fracção intersticial dos sedimentos. Os perfis de Cu e Cd totais dissolvidos na água intersticial mostraram a existência de várias zonas de mobilização nos primeiros 4 cm de sedimento. A mobilização de Cu não apresentou uma variação sazonal enquanto que as concentrações de Cd mostraram um incremento no Verão. Neste período, o cálculo de fluxos difusivos indicou uma intensificação dos processos de transferência destes metais através da interface sedimento-água relativamente aos existentes no interior do sedimento. Os fluxos difusivos de Cu foram uma ordem de grandeza inferiores ao transporte advectivo associado à inundação pela maré, enquanto que para o Cd as estimativas dos fluxos difusivos e do transporte advectivo foram comparáveis. Em suma, os resultados obtidos mostraram que a distribuição destes elementos na água intersticial é reflexo do regime de transporte-reacção induzido pela inundação dos sedimentos intertidais, sendo para o Fe mais importantes os processos de reacção, enquanto que para o Mn, Cu e Cd os transportes advectivos são mais rápidos do que as reacções. Com base nestes resultados é proposto um modelo para os ciclos de Mn, Fe, Cu e Cd nas zonas intertidais de lagunas costeiras.

Acute and chronic toxicity of sediment samples from Guanabara Bay (RJ) during the rainy period

A Baía de Guanabara é um ambiente marinho-estuarino de grande relevância ecológica e sócio-econômica, e sujeita a uma ampla gama de impactos ambientais. O sedimento é o principal destino para a maioria das substâncias introduzidas nos corpos d'água, podendo fornecer uma medida integrada da qualidade ambiental, a qual pode ser avaliada por várias abordagens. Neste projeto, a qualidade de sedimentos da Baía de Guanabara foi por uma abordagem ecotoxicológica, por meio de testes de toxicidade aguda de sedimento integral, utilizando Tiburonella viscana, e testes de toxicidade crônica de água intersticial, elutriato e interface sedimento-água, utilizando embriões de Lytechinus variegatus. Os sedimentos foram coletados em 14 estações de amostragem. Nos testes crônicos houve efeitos significativos na maioria das amostras, enquanto os sedimentos coletados nas estações 1, 2, 3, 6, 8, 10, 11, 12 e 15 apresentaram também toxicidade aguda. Houve grande concordância entre os resultados dos diferentes testes, e sua integração mostrou que os sedimentos analisados encontram-se inadequados à vida aquática, indicando degradação ambiental na baía da Guanabara. Nesse contexto, o controle das fontes poluidoras e o gerenciamento dos múltiplos usos da baía devem ser implementados, no sentido da melhora da qualidade ambiental.

Carbonate cements in contemporaneous beachrocks, Jaguaribe beach, Itamaracá island, northeastern Brazil: petrographic, geochemical and isotopic aspects

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Bioecology of the uçá-crab, Ucides cordatus (Linnaeus, 1763), in Vitória Bay, Espírito Santo State, Brazil

A biologia de Ucides cordatus na Baía de Vitória (ES) foi avaliada como subsídio ao manejo populacional. As amostragens ocorreram mensalmente durante um ano (outubro/1998 a setembro/1999), com análise biométrica (LC = largura da carapaça; PE = peso total úmido) e de fatores abióticos em quatro transectos, com quatro faixas cada (margem à região supratidal). A densidade foi de 3,7±1,5 caranguejos.m-2, com incremento em direção à região supratidal, sendo a profundidade das galerias de 1,1±0,3 m. A salinidade da água intersticial diferiu entre as faixas, sendo mais elevada na região supratidal. Houve correlação significativa entre a abundância de exemplares e alguns fatores ambientais, o mesmo ocorrendo quanto as tocas abertas e fechadas. A razão sexual evidenciou um predomínio de fêmeas (1,0M:1,6F), particularmente entre 50 e 75 mm LC. A maior incidência de tocas fechadas ocorreu em agosto e setembro, enquanto as fêmeas ovígeras foram registradas de janeiro a abril. A relação PE/LC mostrou isometria para os machos (PE=0,425.10-3 LC3,0014; R²=0,99) e fêmeas (P=0,439.10-3 LC2,97; R²=0,99). Para o total da população a média de tamanho (LC) e peso (PE) foi de 54,6±11,8 mm e de 77,5±42,4 g, respectivamente. Os dados evidenciam que a população encontra-se sobrexplotada, requerendo manejo adequado para a viabilidade da atividade extrativa na área estudada.

Biogeoquímica de metais em sedimentos dos rios da Bacia Hidrográfica do Turvo/Grande

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Efeitos das variações sazonais do clima tropical úmido sobre as águas e sedimentos de manguezais do estuário do rio Marapanim, costa nordeste do Estado do Pará

ABSTRACT: To evaluate the short period climatic variations impact over Amazonic mangrove ecosystem, studies were carried out on the northeast coast of Para State. Sediments, surficial and interstitial waters were collected and examinated throughout salinity, pH and Eh (mV) measurements; mineralogical determination using X-ray diffraction and electronic microscopy. Chemical analysis of dissolved sulfides, sulfate and chloride, among others were made in samples collected seasonally, under spring and neap tides conditions. The seasonal chloride variations in the interstitial waters shows 20 g/l during the dry season and less of 10 g/l in the season; the concentration in surficial are higher at neap tides (rainy season) and spring tide (dry season). The dissolved sulfides were found only at 10 cm, indicating sediment exposure to the atmospheric oxygen advectives fluxes. The dissolved iron rates increases between 0-10 cm and the pH tends to neutrality. The saturation of interstitial waters at dry season is indicated by evaporitic minerals: gypsum and halite. The pluviometric variations are responsible by gradual changes in the nutrient and physical chemical properties of surficial and interstitial waters, into the saline equilibrium control at coastal waters, in the salinization and desalinization of sediments and the distribution of mangrove vegetation at the estuary. The prolonged exposure of sediments during the dry season and the morphological characteristics contribute to the total or partial oxidation of surficial sediments, modifying the mineralogy of sediments and the physical chemical characteristics of interstitial waters.

Foraminíferos em um transecto de manguezal da Ilha do Cardoso (SP): distribuição em função da frequência de inundação e modelos para reconstruções paleoambientais no setor de petróleo & gás

O estudo do conteúdo de foraminíferos de 8 amostras de sedimentos superficiais coletados em manguezal do norte da Ilha do Cardoso, sul do Estado de São Paulo, no verão (período chuvoso) de 2001, ao longo de um transecto no sentido da Baía de Trapandé para o interior, revelou dois segmentos distintos: a) uma planície inferior lamosa, com menor tempo de exposição sub-aérea e maior diversidade específica, dominada por Ammotiumcassis, A.salsum, Arenoparrella mexicana e Trochamminainflata, com abundância expressiva de Caroniaexilis na parte mais baixa e de Miliammina fusca na parte mais alta; b) uma planície superior arenosa, com maior tempo de exposição sub-aérea e menor diversidade, dominada por M. fusca e com abundância expressiva de T. inflatana parte mais baixa. Os sedimentos investigados são colonizados por foraminíferos exclusivamente aglutinantes, representados por 21 espécies de 16 gêneros. Dados de abundância relativa, riqueza, diversidade e equitatividade das espécies ao longo do transecto são apresentados, bem como os valores de salinidade, pH, oxigênio dissolvido e temperatura, medidos a partir da água intersticial dos sedimentos no momento da coleta das amostras. São feitas comparações com um estudo anterior, similar, que focalizou amostras coletadas, nos mesmos pontos, no inverno (período seco) de 2002. Os resultados obtidos interessam às análises de sistemas estuarinos modernos e antigos, bem como a projetos envolvidos com o diagnóstico do estado de conservação de áreas litorâneas, sendo úteis ao Setor de Petróleo e Gás

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.

Dinâmica dos nutrientes na Ria Formosa: efeitos da interacçäo da laguna com as suas interfaces na reciclagem do azoto, fósforo e sílica

Tese de dout. em Ciências do Mar, Instituto de Investigação das Pescas e do Mar, Univ. do Algarve, 1996

Acute and chronic toxicity of sediment samples from Guanabara Bay (RJ) during the rainy period

A Baía de Guanabara é um ambiente marinho-estuarino de grande relevância ecológica e sócio-econômica, e sujeita a uma ampla gama de impactos ambientais. O sedimento é o principal destino para a maioria das substâncias introduzidas nos corpos d'água, podendo fornecer uma medida integrada da qualidade ambiental, a qual pode ser avaliada por várias abordagens. Neste projeto, a qualidade de sedimentos da Baía de Guanabara foi por uma abordagem ecotoxicológica, por meio de testes de toxicidade aguda de sedimento integral, utilizando Tiburonella viscana, e testes de toxicidade crônica de água intersticial, elutriato e interface sedimento-água, utilizando embriões de Lytechinus variegatus. Os sedimentos foram coletados em 14 estações de amostragem. Nos testes crônicos houve efeitos significativos na maioria das amostras, enquanto os sedimentos coletados nas estações 1, 2, 3, 6, 8, 10, 11, 12 e 15 apresentaram também toxicidade aguda. Houve grande concordância entre os resultados dos diferentes testes, e sua integração mostrou que os sedimentos analisados encontram-se inadequados à vida aquática, indicando degradação ambiental na baía da Guanabara. Nesse contexto, o controle das fontes poluidoras e o gerenciamento dos múltiplos usos da baía devem ser implementados, no sentido da melhora da qualidade ambiental.

Mobilidade de metais potencialmente tóxicos numa área de tratamento de minério, em clima tropical

Neste trabalho avaliou-se a mobilidade de metais com vista à escolha da metodologia de remediação mais adequada à recuperação de uma área contaminada pela actividade de uma fábrica de zinco situada em Três Marias, Estado de minas Gerais.

Caracterização geológico-geofísica do meio aqüífero fissural : uma contribuição aos modelos de fluxo e armazenamento de água subterrânea

Northeastern Brazil is mainly formed by crystalline terrains (around 60% in area). Moreover, this region presents a semi-arid climate so that it is periodically subject to drought seasons. Furthermore, ground water quality extracted fromwells usually presents poor quality because of their high salinity contents. Nevertheless, ground water is still a very important source of water for human and animal consumption in this region. Well sitting in hard rocks terrains in Northeastern Brazil offers a mean success index of aboul 60%, given that a successful siting is defined by a well producing at least 0.5 m³/h. This low index reveals lack of knowledga about the true conditions of storage and percolation of ground water in crystalline rocks. Two models for structures storing and producing ground water in crystalline rocks in Northeastem Brazil have been proposed in the literature. The first model,tradnionally used for well sitting since the sixties are controlled by faults or fractures zones. This model is commonly referred, in Brazilian hydrogeological literature, as the "creek-crack" model (riacho-fenda in Portuguese). Sites appearing to present dense drainage network are preferred for water well siting - particularly at points where the drainages cross-cul each other. Field follow up work is usually based only on geological criteria. The second model is the "eluvio-alluvial through" (calha eluvio-aluvionar in Portuguese); it is also described in the literature but it is not yet incorporated in well sitting practice. This model is based on the hypothesis that reclilinear drainages can also be controlled by the folietion of the rock. Eventually, depending upon the degree of weathering, a through-shaped structure filled with sediments (alluvium and regolith) can be developed which can store and water can be produced from. Using severalfield case studies, this Thesis presents a thorough analysis ofthe two above cited models and proposes a new model. The analysis is based on an integrated methodological approach using geophysics and structural geology. Both land (Resitiviy and Ground Penetrating Radar- GPR) and aerogeophysical (magnetics and frequency domain eletromagnetics) surveys were used. Slructural analysis emphasized neolectonic aspects; in general, itwas found that fractures in the E-W direction are relatively open, as compared to fracturas inthe N-S direction, probably because E-W fractures were opened by the neotectonic stress regime in Northeastern Brazil, which is controlled by E-W compression and N-S extension. The riacho-fenda model is valid where drainages are controlled by fractures. The degree of fracturing and associated weathering dictale the hydrogeological potential of the structure. Field work in structural analogues reveals that subvertical fractures show consistent directions both in outcrop and aerophotograph scales. Geophysical surveys reveal subvertical conductive anomalies associated to the fracture network controlling the drainage; one of the borders of the conductive anomaly usually coincide wih the drainage. An aspect of particular importance to the validation of fracture control are the possible presence of relalively deep conductive anomalies wihoul continuation or propagalion to the surface. The conductive nature of lhe anomaly is due to the presence of wealhered rock and sedirnenls (alluvium and/or regolilh) storing ground waler which occur associated to the fracture network. Magnetic surveys are not very sensisnive to these structures.lf soil or covering sedirnents are resislive (> 100 Ohm.m), GPR can ba used to image precisely lhe fracture network. A major limialion of riacho-fenda model, revealed by GPR images, is associated to the fact thal subhorizontal fractures do play a very important role in connecting the fracture network, besides connect shallow recharge zones to relalively deep subvertical frecture zones. Iffractures play just a secondary control on the drainage, however, r/acho-fenda model may have a very limiled validny; in these cases, large portions oflhe drainage do nol coincide wilh frectures and mosl oflhewells localed in lhe drainage surrounding would resull dry. Usually, a secondary conlrol on lhe drainage by Ihefraclure networkcan be revealed only wilh detailed geophysical survey. The calha elClv1o-aluvlonarmodel is valid where drainages are conlrolled by folialion. The degree 01 wealhering 01 lhe lolialion planes dictales lhe hydrogeological polenlial 01 lhe slruclure. Outcrop analysis reveals Ihal lolialion and drainage direclions are parallel and Ihal no Iraclures, orfraclures wilh diflerent directions 01 lhe drainage direclion occur. Geophysical surveys reveal conduclive anomalies in a slab lorm associaled 10 lhe Ihrough 01 lhe wealhered rock and sedimenls (alluvium and/or regolith). Magnelic surveys can ofler a very good conlrol on lolialion direclion. An importanl aspect 10 validale lolialion conlrol are lhe presence 01 conductive anomalies showing shallow and deep portions area which are linked. Illhere is an exlensive soil cover, r/acho-fenda and calha eIClv1o-aluv/onar conlrols can be easily misinlerpreled in lhe absence 01 geophysical conlrol. Certainly, Ihis lacl could explain at leasl a part of lhe failure index in well sitting. The model wealhering sack (bolsllo de Intempertsmo in Portuguese) is proposed to explain cases where a very inlensive wealhering occur over lhe crystalline rock so Ihal a secondary inlerslilial porosity is crealed. The waler is Ihen stored in lhe porous of lhe regolilh in a similar mannerlo sedimentary rocks. A possible example ofthis model was delecled by using land geophysical survey where a relalivelyvery deep isolaled conduclive anomaly, in a slab form, was delected. Iflhis structure does store ground waler, certainly Ihere must be a link 01 lhe deep slructure wilh lhe surface in orderlo provide walerfeeding. This model mighl explain anomalous waler yields as greal as 50 m³/h Ihalsomelimescan occur in crystalline rocks in Northeaslern Brazil