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Title: Biogeoquímica de águas intersticiais e estimativa de fluxos de nutrientes na interface água-sedimento em áreas costeiras do estado do Rio de Janeiro
Authors: Matos, Christiene Rafaela Lucas de
metadata.dc.contributor.advisor: Mendoza, Ursula Maria Neira
metadata.dc.contributor.members: Machado, Wilson Thadeu Valle
Souza, Weber Friederichs Landim de
Mello, William Zamboni de
Santos, Elisamara Sabadini
Issue Date: 28-Mar-2016
Abstract: A diagênese recente de metais-traço redox-sensitivos, nutrientes e produtos metabólicos (Mn, Fe, ΣNO3-, NH4+, PO43-, SO42-, ΣH2S, sílica dissolvida (SiD), e alcalinidade) nas águas intersticiais e os fluxos de ΣNO3-, NH4+, PO43- e SiD na interface água-sedimento (IAS) foram estudados em três ambientes que representam cenários diferentes de aportes antrópicos da zona costeira do estado do Rio de Janeiro, incluindo a Baía de Cabo Frio (CF), a Enseada de Jurujuba (JU) e a Baía de Sepetiba (SE). As razões C:N:P e as assinaturas isotópicas (13C e 15N) dos sedimentos indicaram que a MO é de origem marinha no testemunho CF e JU. Já em SE ocorre matéria orgânica (MO) de origem marinha e terrestre, havendo predominância de origem fitoplanctônica. As concentrações de COT demonstraram similaridades no acúmulo do material orgânico entre a BC e a SE, enquanto JU apresentou concentrações mais altas. Os padrões de distribuição das zonas redox dentro da coluna sedimentar, baseado nos perfis de água intersticial, nos ambientes estudados mostraram serem influenciados pela variabilidade do teor de COT e processos de bioturbação e/ou físicos. Na CF, sob condições subóxicas, as principais reações redox foram bem identificadas nos sedimentos superficiais e seguiu a sequência teórica do consumo oxidante: ΣNO3->MnO2>Fe(OH)3, a zona de redução de SO42- não foi evidenciada nesse perfil. Na JU, sob condições anóxicas, os perfis de água intersticial indicaram um zoneamento redox “comprimido”, favorecendo a contração das zonas óxica-subóxica e expansão da região sulfídrica. As altas concentrações de alcalinidade, amônio e sulfeto indicaram degradação intensiva de matéria orgânica no testemunho JU, dominado pela zona de redução de sulfato e uma influência menor pela das reduções de ΣNO3-, MnO2 e Fe(OH)3. Na SE, sob condições subóxicas e a presença de macrofauna observada no sedimento, duas sequências diagenéticas sobrepostas foram observadas. A primeira sequência envolveu a redução do NO3-, MnO2 e Fe(OH)3. A segunda sequência diagenética envolveu a redução do MnO2 e Fe(OH)3. A presença de duas sequências diagenéticas pode estar relacionada aos efeitos de bioturbação e/ou outras perturbações físicas, como eventos de dragagem em áreas adjacentes e atividades de embarcações que causam ressuspensão do sedimento. A ocorrência de variação da concentração de COT no topo do testemunho SE, ressalta a perturbação do sedimento. Foi evidenciado que os fluxos de NO3- e NH4+ em CF são influenciados pelos processos de desnitrificação, em JU pelo processo de desnitrificação e redução desassimilatória de nitrato para amônio, já em SE pelos processos de desnitrificação e nitrificação. O fluxo do PO43- foi afetado pela precipitação de mineral autigênico e bioturbação do sedimento. E o fluxo de SiD foi afetado pela gradual dissolução de sílica biogênica com o aumento da profundidade. Em JU foram observados os maiores fluxos de NO3-, NH4+ e SiD na IAS. No entanto, o fluxo de PO43- mais alto foi observado na IAS da Baía de Sepetiba, provavelmente devido às baixas concentrações de PO43- encontradas na água de fundo em relação às outras áreas de estudo
metadata.dc.description.abstractother: The early diagenesis of the redox-sensitive trace metals, nutrients, metabolic products (Mn, Fe, ΣNO3-, NH4+, PO43-, SiD, SO42-, H2S and alcalinity) in pore waters and the fluxes of the ΣNO3-, NH4+, PO43- and DSi at the sediment-water interface (SWI) were studied in three environments that represent different scenarios of anthropogenic inputs of the coastal zone of the state of Rio de Janeiro, including the Cabo Frio Bay (CF), Jurujuba Sound (JU) and Sepetiba Bay (SE). The C:N:P ratios and isotopic signatures (13C and 15N) of the sediments indicated that organic matter (OM) is of marine origin in CF and JU core. In SE occurs OM marine and terrestrial origin, with predominance of phytoplankton origin. The TOC concentrations have demonstrated similarities in the accumulation of organic material between BC and SE, while JU submitted higher concentrations. The distribution patterns of redox zones within the sedimentary column, based on pore water profiles, in the studied environments showed to be influenced by the variability of the TOC content and bioturbation and/or physical processes. In CF, under suboxic conditions, the main redox reactions have been identified in surface sediments and followed the theoretical result of oxidant consumption: ΣNO3-> MnO2> Fe (OH)3, the SO42- reduction zone was no evidence in this profile. In JU, under anoxic conditions, the pore water profiles indicated a redox zone ‘compressed’, favoring the contraction of the oxic-suboxic zones and expansion of sulfidic region. The high concentrations of alkalinity, ammonium and sulfide indicated intensive degradation of OM in JU core dominated by the sulfate reduction zone and a smaller influence by the ΣNO3-, MnO2 and Fe (OH)3 reductions. In SE, under suboxic conditions and with the observed presence of macrofauna in the sediment, two overlapped diagenetic sequences can be observed. The first sequence involved the reduction of ΣNO3-, MnO2 and Fe (OH)3. The second diagenetic sequence involved the reduction of MnO2 and Fe (OH)3. The presence of two diagenetic sequences may be related to effects bioturbation and/or other physical disturbances, such as dredging events in adjacent areas and craft activities that cause sediment resuspension. The occurrence of variation of TOC concentration at the top of the SE core, emphasizes the disturbance of sediment. It was evidenced that the fluxes of ΣNO3- and NH4+ in CF are influenced by denitrification processes, in the JU by process denitrification and nitrate dissimilatory reduction to ammonium, as in SE by nitrification and denitrification processes. The PO43- fluxes was affected by the precipitation of autigenic mineral and bioturbation of the sediment. And the SiD flux is affected by the gradual dissolution of biogenic silica with increasing depth. In JU were observed larger fluxes of ΣNO3-, NH4+ and DSi at the SWI were observed. However, the higher PO43- fluxes was observed at the SWI Sepetiba Bay, probably due to low concentrations of PO43- found in the overlying water in relation to other areas of study.
URI: https://app.uff.br/riuff/handle/1/1575
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