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Title: Produção de CO2 e CH4 por degradação anaeróbia relacionada à decomposição da matéria orgânica em dois lagos tropicais
Authors: Mello, Raquel Cattini de
metadata.dc.contributor.advisor: Santos, Elisamara Sabadini
metadata.dc.contributor.members: Bernardes, Marcelo Corrêa
Crapez, Mirian Araujo Carlos
Guérin, Frédéric Pierre Christian
Issue Date: 12-Apr-2016
Abstract: Regiões alagadas e reservatórios de hidrelétricas localizados nos trópicos são considerados fontes significativas de gases estufa para a atmosfera. Estas emissões resultam da degradação da matéria orgânica do solo e da biomassa vegetal inundada pelo processo de degradação anaeróbio, mediado por microrganismos. Este trabalho compara a composição lábil da matéria orgânica (carboidratos - CHO, lipídios – LPD, e proteínas - PRT), a razão elementar (C:N), o comportamento das formas nitrogenadas (NO3‾, NO2‾ e o NH4 +) e o número de células bacterianas com a produção de gases (CH4 e CO2) em incubações anaeróbias de sedimentos de várzea e reservatório. A várzea Yahuarcaca, localiza-se na margem colombiana do Rio Amazonas, e é controlado por pulsos de inundações deste. O reservatório do Funil, construído em 1969, recebe águas do Rio Paraíba do Sul e efluentes das atividades antrópicas do vale do Paraíba Paulista. As incubações foram em atmosfera de N2 a 25°C, sem agitação e os parâmetros foram quantificados periodicamente. A abordagem bioquímica baseada na análise quali-quantitativa na matéria orgânica sedimentar pode identificar o estado trófico e a qualidade ambiental de ambientes aquáticos. A alta concentração de PRT (1,0 mgC.g-1) classifica o reservatório como um sistema eutrófico e a concentração de CHO (0,58 mgC.g-1), mesoligotrófico. Na várzea, as concentrações de PRT (0,88 mgC.g-1) e de CHO (0,09 mgC.g-1) classificam o sistema como mesoligotrófico. Devido aos sistemas estarem consumindo CHO ao invés de acumular, ambos podem ser classificados como heterotróficos. O percentual lábil da matéria orgânica variou de 14 a 21% do carbono orgânico total, assegurando a fonte de carbono e energia para a comunidade bacteriana da ordem de 108-109 cel.g-1. O C:N e o δ13C dos sedimentos incubados refletiram uma mistura de fontes em ambos os ambientes. Os sinais encontrados na várzea (C:N~8,1; -28< δ13C <-26‰) correspondem a mistura de plantas amazônicas, com predominância de plantas C3. No reservatório (C:N~11,1; δ13C~-23‰), observa-se mistura de sinais plantas C3, C4 e fitoplâncton, refletindo múltiplos usos do solo e eutrofização das águas do reservatório. O aporte de efluentes também contribuiu como fonte de matéria orgânica para o reservatório, conforme δ15N mais pesado indicou (~6,6‰). Os processos de degradação da matéria orgânica variaram ao longo das incubações em ambos os sistemas.Inicialmente a degradação da matéria orgânica produziu NH4 +, oxidado em anaerobiose via redução do Fe(III), produzindo NO2‾ até o 196º dia de incubação. Também ocorreu a nitrificação anaeróbia do amônio a NO3‾, dependente da produção de oxigênio pela enzima catalase. O NH4 + foi produzido durante todo o experimento, representando 88 – 99% das formas nitrogenadas dissolvidas. Em ambas as amostras, a produção de CO2 excedeu a produção de CH4 ao longo de toda a incubação. A produção de CO2 foi até duas vezes maior e de CH4 até três vezes maior na várzea do que no reservatório, cujas produções alcançaram ~1900 e ~1500 nmolC.g-1.d-1, respectivamente. Esta maior produção pode estar relacionada ao rápido turn over da matéria orgânica de alta labilidade e à equilibrada comunidade microbiana presente no ambiente naturalmente alagado
metadata.dc.description.abstractother: croorganisms. This work compare the labile composition of organic matter (carbohydrates – CHO, lipids – LPD, and proteins – PRT), the elemental ratio (C:N), the distribution of nitrogen forms (NO3‾, NO2‾ e o NH4 +) and the number of bacterial cells with the production of gases (CH4 e CO2) in anaerobic incubations of sediments from a lake and a reservoir. The floodplain Yahuarcaca is located in the margin of the Amazon River and is controlled by flood pulses of the river. The Funil reservoir built in 1969 receives water from Paraíba do Sul River and discharges from the anthropogenic activities from the river valley. The incubations were made in N2 atmosphere at 25ºC without agitation and the parameters were quantified periodically. The biochemical approach based in a quali-quantitative analysis of the sedimentary organic matter identifies the trophic state and environmental quality of aquatic ecosystems. The high PRT concentration (1,0 mgC.g-1) classifies the reservoir as a eutrophic system and the CHO concentration (0,58 mgC.g-1), mesoligotrophic. In the floodplain, the PRT (0,88 mgC.g-1) and CHO (0,09 mgC.g-1) concentrations classify the system as mesoligotrophic. Due to the consuming of carbohydrates instead of accumulate, both systems can be classified as heterotrophic. The labile organic matter percentage varied from 14 to 21% of the total organic carbon, ensuring source of carbon and energy to the bacterial community in an order of 108-109 cel.g-1. The C:N and δ13C from the incubated sediments reflected a mixture of sources in both environments. The floodplain signal (C:N~8,1; -28< δ13C <-26‰) indicated a mixture Amazonian plants, predominating C3 plants. In the reservoir (C:N~11,1; δ13C~-23‰) was observed a mixture of C3, C4 and phytoplankton signals, reflecting multiple uses of land and eutrophication of the reservoir waters. Also the sewage input contributes as source of organic matter to the reservoir, as indicated by the heavier δ15N (6,6‰). The degradation processes of organic matter from both systems varied along the incubations. Initially the organic matter degradation released NH4 +, oxidized anaerobically through Fe3+ reduction, releasing NO2‾ until 196th day of incubation. Also occurred anaerobic NH4 + nitrification to NO3‾, depending on oxygen production by catalase enzyme. The NH4 + was produced over the whole experiment, being 88 – 99% of the dissolved nitrogen. In both samples, the CO2 production exceeded CH4 production during the entire incubation. Comparing to the reservoir, CO2 production was twice and CH4 was three times higher in the floodplain, producing approximately 1900 e 1500 nmolC.g-1.d-1, respectively. The high production can be related to a fast turn over of a labile organic matter and to a microbial community in the naturally flooded land
URI: https://app.uff.br/riuff/handle/1/1608
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