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Title: Remineralização de nutrientes nos sedimentos da laguna hipersalina de Araruama em função da redução da salinidade em cenários de maior troca de águas
Authors: Guimarães, Teresa Cristina Soares de Mello
metadata.dc.contributor.advisor: Wasserman, Julio César Faria de Alvim
metadata.dc.contributor.members: Barrocas, Paulo Rubens Guimarães
Santos, Elisamara Sabadini
Knoppers, Bastiaan Adriaan
Issue Date: 2018
Abstract: Lagunas costeiras têm sido afetadas por atividades antrópicas que causam significativas alterações na qualidade de seus recursos hídricos. Uma das propostas para minimizar os efeitos da poluição nesses ambientes inclui a construção de canais artificiais com o intuito de aumentar a troca de água entre a laguna e o mar. O objetivo do presente estudo foi avaliar as taxas de transferência de nutrientes na interface sedimento-água da laguna hipersalina de Araruama em função da redução da salinidade em cenários de maior entrada de águas marinhas e transposição de água doce da Represa de Juturnaíba. Três abordagens foram adotadas: 1) experimentos in vitro, simulando 6 cenários com diferentes gradientes de salinidade e dois tipos de sedimento da lagoa, durante 38 dias; 2) incubação in situ da superfície do sedimento com uso de uma câmara bentônica, para substituição da água da lagoa pela água do mar, com duração de 52 horas e 3) a modelagem dos fluxos difusivos a partir da equação da Primeira Lei de Fick, utilizando as concentrações de fosfato da água intersticial e da coluna d’água da lagoa e do mar (Arraial do Cabo). Os resultados dos experimentos in vitro mostraram que houve fluxo difusivo de nitrogênio do sedimento para a coluna d’água nos cenários simulados com sedimento 1 e água da lagoa, misturada e do mar (médias de 1,69, 4,68 e 7,36 μmol m-2 d-1, respectivamente). Os fluxos foram negativos, com médias de -3,66, -3,44 e -1,70 μmol m-2 d-1, nos experimentos com o sedimento 2 e água da lagoa, misturada e do mar, respectivamente. As concentrações de nitrogênio variaram de 0,60 (água do mar e sedimento 2) a 33,97 μmol L-1 (água da lagoa e sedimento 2). O valor médio dos fluxos difusivos de fosfato (PO43--P) foi positivo no cenário com sedimento 1 e água da lagoa (2,24 μmol m-2 d-1) e negativo com água misturada (-0,30 μmol m-2 d-1) e do mar (-0,51 μmol m-2 d-1). Nos experimentos com o sedimento 2 em contato com água da lagoa, misturada e do mar, os fluxos foram negativos (médias de -0,78, -1,08 e -1,70 μmol m-2 d-1, respectivamente). As concentrações de fosfato permaneceram baixas (média de 1,12 μmol L-1). No experimento in situ, a média dos fluxos difusivos de nitrogênio na interface sedimento-água foi positiva (153,81 μmol m-2 d-1) e as concentrações variaram de 1,59 a 15,74 μmol L-1 no interior da câmara bentônica. A média dos fluxos difusivos de fosfato foi negativa (-3,97 μmol m-2 d-1) e as concentrações permaneceram baixas na coluna d’água (média de 0,05 μmol L-1). Os maiores valores de fósforo total no sedimento foram observados no final de ambos experimentos. Nos microcosmos os valores variaram de 0,85 μmol g-1, no início, a 3,19 μmol g-1, no final, e no sedimento sob a câmara bentônica, os valores variaram de 0,5 a 0,98 μmol g-1. Estes resultados denotam aparente retenção de fósforo nesse compartimento. O modelo de difusão construído mostrou que o contato com água menos concentrada em fosfato promove a liberação desse nutriente a partir do sedimento, considerando, apenas, a diferença de gradiente; entretanto, não contempla outras variáveis. Conclui-se que alterações físico-químicas em função da redução da salinidade na Lagoa de Araruama promovem a liberação de nitrogênio para a coluna d’água e a retenção de fósforo no sedimento, influenciando os padrões de remineralização de nutrientes na interface sedimento-água
metadata.dc.description.abstractother: Coastal lagoons have been affected by anthropic activities that cause significant changes in the water quality. One of the proposals to minimize the effects of pollution in these environments includes the construction of artificial channels that aims to increase the water exchange between the lagoon and the sea. The purpose of the present study was to evaluate the nutrient transfer rates at the sediment-water interface of the hypersaline Araruama Lagoon due to the reduction of salinity in scenarios of greater input of marine waters and fresh water transposition from the Juturnaíba Reservoir. Three approaches were considered: 1) in vitro experiments were carried out simulating six scenarios with different salinity gradients and two sediment types of the lagoon during 38 days; 2) in situ incubation of the sediment was performed at one station with a benthic chamber and the replacement of the water of the lagoon by sea water, for 52 hours and 3) the modeling of diffusive fluxes given by the equation of Fick’s First Law and calculated with phosphate concentrations of the interstitial water and the water column of the lagoon and the sea (Arraial do Cabo). The results of the in vitro experiments showed that there was nitrogen release from the sediment to the water column in the simulated scenarios with sediment 1 and lagoon, mixed and sea water (means of 1.69, 4.68 and 7.36 μmol m-2 d-1, respectively). Fluxes were negative, with means of -3.66, -3.44 and -1.70 μmol m-2 d-1 in the experiments with sediment 2 and lagoon, mixed and sea water, respectively. The nitrogen concentrations ranged from 0.60 (sea water and sediment 2) to 33.97 μmol L-1 (lagoon water and sediment 2). The mean value of the diffusive phosphate fluxes was positive in the microcosm with lagoon water and sediment 1 (2.24 μmol m-2 d-1) and negative with mixed water (-0.30 μmol m-2 d-1) and sea water (-0.51 μmol m-2 d-1). In the experiments with sediment 2 in contact with the lagoon, mixed and sea water, the flows were negative (means of -0.78, -1.08 and -1.70 μmol m-2 d-1, respectively). The phosphate concentrations remained low (mean of 1.12 μmol L-1). In the in situ experiment, the mean of nitrogen fluxes at the sediment-water interface was positive (153.81 μmol m-2 d-1) and the nitrogen concentrations ranged from 1.59 to 15.74 μmol L-1 within the benthic chamber. The mean phosphate fluxes was negative (-3,97 μmol m-2 d-1) and the phosphate concentrations remained low in the water column (mean of 0.05 μmol L-1). The highest values of total phosphorus in the sediment were observed at the end of both experiments. In the microcosms, the values ranged from 0.85 μmol g-1, at the beginning, to 3.19 μmol g-1 at the end, and in the sediment under the benthic chamber the values ranged from 0.5 to 0.98 μmol g-1. These results indicate an apparent retention of phosphorus in this compartment. The constructed diffusive model showed that the contact with a phosphate less concentrated water promotes the release from the sediment, considering only the gradient difference; however, it does not apply to other variables. It was concluded that physico-chemical changes due to the reduction of salinity in the Araruama Lagoon promote the release of nitrogen to the water column and the retention of phosphorus in the sediment, influencing the nutrient remineralization patterns at the sediment-water interface
URI: https://app.uff.br/riuff/handle/1/7874
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