Heterogeneidade espacial e influência do uso e ocupação do solo nas características do sedimento superficial e água intersticial no reservatório de Itupararanga-sp

Frascareli, Daniele [UNESP]

Heterogeneidade espacial e influência do uso e ocupação do solo nas características do sedimento superficial e água intersticial no reservatório de Itupararanga-sp

Arquivos

frascareli_d_dr_soro.pdf (3.32 MB)

Data

2021-06-16

Autores

Frascareli, Daniele

Orientador

Rosa, André Henrique

Carlos, Viviane Moschini

Pós-graduação

Ciências Ambientais - Sorocaba

Editor

Universidade Estadual Paulista (Unesp)

Tipo

Tese de doutorado

Direito de acesso

Acesso aberto

Resumo

Resumo (português)

Os sedimentos de fundos de reservatórios retêm compostos naturais e antrópicos da coluna de água, e, assim, registram os processos da área onde está situado. Mas também, podem atuar como fontes de contaminação por remobilização de metais e nutrientes, provocando mudanças nas condições químicas na coluna d'água. Portanto, os sedimentos de reservatórios podem ser usados como bons indicadores de poluição derivados de fontes difusas, especialmente se uma visão histórica de contaminação nos ecossistemas aquáticos é levada em conta. Assim sendo, o objetivo desta tese foi determinar a geoquímica temporal e espacial de ânions e cátions e, nutrientes nos sedimentos do reservatório de Itupararanga-SP. Para isso, foram coletadas amostras de sedimento superficiais, testemunhos sedimentares distribuídos na extensão horizontal do reservatório (entrada até a barragem). Dos sedimentos foram extraídas e analisadas as águas intersticiais. Com o intuito de estabelecer a influência dos usos e ocupações no entorno do reservatório, foram coletadas também amostras de solo. Nos sedimentos e solo foram analisados os elementos traços e principais através de fluorescência de raios-X (XRF), peso seco (DW), material orgânico por perda por ignição (LOI) e porosidade. Entre os nutrientes, fósforo total (PT) foi analisado fotometricamente enquanto o carbono total orgânico (TC), nitrogênio total (TN) e sulfato total (TS) foram determinados (Cl-, SO42-, Ca2+, Mg2+, Na+, K+) com analisador CNS (Dimatoc 2000). A distribuição do tamanho das partículas foi obtida por difração a laser. Na água intersticial os ânions e cátions dissolvidos foram medidos através de cromatografia e os metais traços por espectrometria de emissão óptica atômica por plasma acoplado indutivamente (ICP-OES). O fósforo reativo solúvel (SRP), NO3 e NH4+ foram analisados por espectrofotometria. A determinação da influência do uso e ocupação nas características físicas e químicas dos sedimentos superficiais indicou heterogeneidades espaciais horizontais que foram atribuídas principalmente à areia (>26,7%), Si (568,8 g kg-1) e Cr (336 mg kg-1) em S1 (zona de entrada). Além disso, as partículas finas de lodo e argila lixiviadas das atividades agrícolas foram enriquecidas com OM, TP, TN, TC, As e Cr. Estes tipos de sedimentos foram depositados nas zonas de transição e lacustres. Além disso, os solos urbanos funcionavam como fonte de areia e fósforo para os sedimentos. Em relação aos testemunhos sedimentar, somente o As e Cr indicaram uma possível contaminação antrópica no ponto 5 (próximo a barragem e área exclusivamente agrícola). Também no ponto 5 foi verificada liberação de fósforo do sedimento para a coluna de água, explicada pela degradação de matéria orgânica por vias óxidas. O reservatório de Itupararanga tem chamado atenção em relação à disponibilidade de água em quantidade e qualidade, exatamente por esse motivo, este estudo apontou que a utilização do entorno por atividades agrícolas e urbanas tem acarretado na redução da qualidade dos sedimento. Não obstante, os sedimentos indicaram atuar como fonte de contaminação o que é preocupante para a continuidade da utilização deste ambiente.

Resumo (inglês)

Reservoir bottom sediments retain natural and antrophic compounds from the water column, and thus record the processes of the area where it is located. But they can also act as sources of contamination by remobilization of metals and nutrients, causing changes in the chemical conditions in the water column. Therefore, reservoir sediments can be used as good indicators of pollution derived from diffuse sources. Therefore, the objective of this thesis was to determine the temporal and spatial geochemistry of anions and cations, and nutrients in sediments from Itupararanga-SP reservoir. For this, surface sediment samples were collected in the horizontal extension of the reservoir (entrance to the dam). Interstitial waters were extracted from the sediments and analyzed. In order to establish the influence of land uses on the surroundings of the reservoir, soil samples were collected. The sediments and soil were analyzed for trace and major elements by X-ray fluorescence (XRF), dry weight (DW), organic material by loss on ignition (LOI), porosity. Of the nutrients, total phosphorus (PT) was analyzed photometrically while total organic carbon (TC), total nitrogen (TN) and total sulfate (TS) were determined (Cl- , SO4 2- , Ca2+, Mg2+, Na+ , K+ ) with a CNS analyzer (Dimatoc 2000). The particle size distribution was obtained by laser diffraction. In the interstitial water the dissolved anions and cations were measured by chromatography and the trace metals by inductively coupled plasma atomic optical emission spectrometry (ICPOAES). Soluble reactive phosphorus (SRP), NO3 and NH4+ were analyzed according to Murphy & Riley (1962) by acc spectrophotometry Herzsprung et al. (1998). Determination of the influence of use and occupation on physicochemical characteristics of surface sediments indicated horizontal spatial heterogeneities that were mainly attributed to sand (>26.7%), Si (568.8 g kg-1 ) and Cr (336 mg kg-1 ) in S1 (input zone). In addition, fine particles of silt and clay leached from agricultural activities were enriched with OM, TP, TN, TC, As, and Cr. These types of sediments were deposited in the transition and lake zones. In addition, urban soils acted as a source of sand and phosphorus for the sediments. Regarding the sediment samples, only As and Cr indicated possible anthropic contamination at point 5 (near the dam and exclusively agricultural area). Also at point 5 was verified a release of phosphorus from the sediment to the water column, explained by the degradation of organic matter by oxide pathways. The Itupararanga reservoir has called attention in relation to the availability of water in quantity and quality, exactly for this reason, this study pointed out that the use of the surroundings by agricultural and urban activities has caused a reduction in the quality of the sediments. Nevertheless, the sediments indicated that they act as a source of contamination, which is worrying for the continued use of this environment.