Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Entre 06/08/11 e 25/02/12 foram obtidas séries temporais contínuas de intensidade e direção das correntes e intensidade do eco ao longo de toda a coluna dágua, e medições, de temperatura e pressão, próximas ao fundo, na região adjacente ao canal de acesso à baía de Sepetiba (230'16.5"S e 4359'29.4"W, profundidade local de aproximadamente 25 m) através da utilização de um perfilador acústico ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler), modelo WorkHorse BroadBand Sentinel (600 kHz, Teledyne-RDI). A partir dos dados adquiridos, observou-se a existência de correntes intensas próximo ao fundo (até 1,02 m/s), principalmente durante os períodos de enchente sob condições de sizígia, que são fortemente influenciadas pela orientação do canal de navegação. A análise das séries temporais das componentes da velocidade mostraram, em conformidade ao relatado por alguns autores, que esta é uma baía cuja circulação é fortemente influenciada pela dinâmica da maré sendo M2, M4, M6 e M8 as principais componentes harmônicas que atuam no sistema. Além disso, observou-se significativa assimetria da maré, sendo os períodos de enchente consideravelmente mais curtos e associados às correntes mais intensas, o que permite concluir que no setor investigado da baía de Sepetiba há dominância de enchente. Outra característica interessante da área de estudo relaciona-se à observação de que ventos intensos de S-SO são responsáveis pelo empilhamento de água no interior da baía, sendo que altura do nível da superfície da água apresenta relação direta com as variações da pressão atmosférica local. Em diversos períodos, quando há atuação de ventos de E-NE é possível encontrar Água Central do Atlântico Sul (ACAS) no interior da baía de Sepetiba, desde a sua entrada principal até as adjacências da ilha Guaíba. Além disso, foram identificadas diversas oscilações de baixa frequência que puderam ser associadas à variação da pressão atmosférica. Oscilações de alta frequência foram associadas à dinâmica da maré, a co-oscilações da maré e ao vento. Em relação à concentração de Material Particulado em Suspensão (MPS), durante os períodos de sizígia foram registradas as maiores concentrações material particulado na coluna dágua. Durante os períodos de sizígia, o fluxo de MPS é mais pronunciado do que durante as quadraturas, sendo que, independente do período da maré, o fluxo cumulativo de material particulado em suspensão é dirigido para o interior da baía de Sepetiba. Considerando o alinhamento dos vetores de velocidade em conformidade a direção preferencial do canal de navegação, tem-se que o fluxo cumulativo de MPS varia entre dirigido para SE na região próxima ao fundo, a dirigido para NE próximo ao topo da coluna dágua, o que sugere a deflexão do movimento das correntes em consequência do atrito. Ao longo de um dia, o fluxo do material particulado é mais pronunciado durante as enchentes, quando há aumento das tensões cisalhantes que atuam sobre o leito da baía redisponibilizando para a coluna dágua o material que estava depositado no fundo. / Between August 6, 2011 and February 25, 2012, continuous time series of water column current speed and direction, echo intensity, as well as nearbed pressure and water temperature were obtained in a station located at the rim of Sepetiba bay main access channel (230'16.5"S and 4359'29.4"W, local depth 25 m). The data set was recorded by a 600 kHz WorkHorse BroadBand Sentinel Acoustic Doppler Current Profiler (Teledyne-RDI). Strong flood currents (up to 1.02 m/s) were documented in the nearbed area, particularly under springtide conditions. It was observed that channel orientation strongly influence current direction. The analysis of the alongchannel current velocity component substantiated previous claims that tides strongly control Sepetiba bay circulation. The main tidal harmonic components that were identified through spectral analysis are M2, M4, M6 and M8. Moreover, tides are strongly asymmetric: floods are up to 2 hours shorter than ebbs and are associated with the strongest flows. For this reason, it was concluded that at least in the sector that was monitored during this study, Sepetiba bay is a flood-dominated environment. Another interesting observation is that under the influence of strong S-SW winds, water gets piled up inside the bay and water level is directly related to the local atmospheric pressure variability. In several occasions, under E-NE winds, South Atlantic Central Water (SACW) was observed inside Sepetiba bay, extending from its entrance up to the Guaíba island area. Furthermore, several low frequency oscillations could be related to atmospheric pressure oscillations. On the other hand, higher frequencies could be associated with tides, tidal co-oscillations and local winds. Suspended Particulate Matter (SPM) concentration, which was quantitatively determined from the corrected echo intensity signal, exhibited higher values throughout the water column during springtide conditions. The cumulative SPM flux was predominantly directed towards the bay, except close to the bottom, where the lowest measurement, at 2.2 mab, was directed to the shelf. This pattern of cumulative SPM flux, that rotates from going toward the southeast close to the bottom to the NE close to the water surface, suggests the occurrence of current deflection due to shear. When looked into the time scale of a complete tidal cycle (13 hours) SPM fluxes are larger during floods, when higher shear stresses resuspend and redistribute SPM throughout the water column, whereas during ebbs higher concentrations are more limited to the nearbed area, particularly under neap tide conditions.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Entre 06/08/11 e 25/02/12 foram obtidas séries temporais contínuas de intensidade e direção das correntes e intensidade do eco ao longo de toda a coluna dágua, e medições, de temperatura e pressão, próximas ao fundo, na região adjacente ao canal de acesso à baía de Sepetiba (230'16.5"S e 4359'29.4"W, profundidade local de aproximadamente 25 m) através da utilização de um perfilador acústico ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler), modelo WorkHorse BroadBand Sentinel (600 kHz, Teledyne-RDI). A partir dos dados adquiridos, observou-se a existência de correntes intensas próximo ao fundo (até 1,02 m/s), principalmente durante os períodos de enchente sob condições de sizígia, que são fortemente influenciadas pela orientação do canal de navegação. A análise das séries temporais das componentes da velocidade mostraram, em conformidade ao relatado por alguns autores, que esta é uma baía cuja circulação é fortemente influenciada pela dinâmica da maré sendo M2, M4, M6 e M8 as principais componentes harmônicas que atuam no sistema. Além disso, observou-se significativa assimetria da maré, sendo os períodos de enchente consideravelmente mais curtos e associados às correntes mais intensas, o que permite concluir que no setor investigado da baía de Sepetiba há dominância de enchente. Outra característica interessante da área de estudo relaciona-se à observação de que ventos intensos de S-SO são responsáveis pelo empilhamento de água no interior da baía, sendo que altura do nível da superfície da água apresenta relação direta com as variações da pressão atmosférica local. Em diversos períodos, quando há atuação de ventos de E-NE é possível encontrar Água Central do Atlântico Sul (ACAS) no interior da baía de Sepetiba, desde a sua entrada principal até as adjacências da ilha Guaíba. Além disso, foram identificadas diversas oscilações de baixa frequência que puderam ser associadas à variação da pressão atmosférica. Oscilações de alta frequência foram associadas à dinâmica da maré, a co-oscilações da maré e ao vento. Em relação à concentração de Material Particulado em Suspensão (MPS), durante os períodos de sizígia foram registradas as maiores concentrações material particulado na coluna dágua. Durante os períodos de sizígia, o fluxo de MPS é mais pronunciado do que durante as quadraturas, sendo que, independente do período da maré, o fluxo cumulativo de material particulado em suspensão é dirigido para o interior da baía de Sepetiba. Considerando o alinhamento dos vetores de velocidade em conformidade a direção preferencial do canal de navegação, tem-se que o fluxo cumulativo de MPS varia entre dirigido para SE na região próxima ao fundo, a dirigido para NE próximo ao topo da coluna dágua, o que sugere a deflexão do movimento das correntes em consequência do atrito. Ao longo de um dia, o fluxo do material particulado é mais pronunciado durante as enchentes, quando há aumento das tensões cisalhantes que atuam sobre o leito da baía redisponibilizando para a coluna dágua o material que estava depositado no fundo. / Between August 6, 2011 and February 25, 2012, continuous time series of water column current speed and direction, echo intensity, as well as nearbed pressure and water temperature were obtained in a station located at the rim of Sepetiba bay main access channel (230'16.5"S and 4359'29.4"W, local depth 25 m). The data set was recorded by a 600 kHz WorkHorse BroadBand Sentinel Acoustic Doppler Current Profiler (Teledyne-RDI). Strong flood currents (up to 1.02 m/s) were documented in the nearbed area, particularly under springtide conditions. It was observed that channel orientation strongly influence current direction. The analysis of the alongchannel current velocity component substantiated previous claims that tides strongly control Sepetiba bay circulation. The main tidal harmonic components that were identified through spectral analysis are M2, M4, M6 and M8. Moreover, tides are strongly asymmetric: floods are up to 2 hours shorter than ebbs and are associated with the strongest flows. For this reason, it was concluded that at least in the sector that was monitored during this study, Sepetiba bay is a flood-dominated environment. Another interesting observation is that under the influence of strong S-SW winds, water gets piled up inside the bay and water level is directly related to the local atmospheric pressure variability. In several occasions, under E-NE winds, South Atlantic Central Water (SACW) was observed inside Sepetiba bay, extending from its entrance up to the Guaíba island area. Furthermore, several low frequency oscillations could be related to atmospheric pressure oscillations. On the other hand, higher frequencies could be associated with tides, tidal co-oscillations and local winds. Suspended Particulate Matter (SPM) concentration, which was quantitatively determined from the corrected echo intensity signal, exhibited higher values throughout the water column during springtide conditions. The cumulative SPM flux was predominantly directed towards the bay, except close to the bottom, where the lowest measurement, at 2.2 mab, was directed to the shelf. This pattern of cumulative SPM flux, that rotates from going toward the southeast close to the bottom to the NE close to the water surface, suggests the occurrence of current deflection due to shear. When looked into the time scale of a complete tidal cycle (13 hours) SPM fluxes are larger during floods, when higher shear stresses resuspend and redistribute SPM throughout the water column, whereas during ebbs higher concentrations are more limited to the nearbed area, particularly under neap tide conditions.

Earth observation satellites cover large areas with frequent temporal repetition and provide us with new insight into ocean and coastal processes. Ocean colour measurements from satellite remote sensing are linked to the bio-optics, which refers to the light interactions with living organisms and dissolved and suspended constituents in the aquatic environment. Human pressures have changed the aquatic ecosystems, by, for example, the increased input of nutrient and organic matter leading to eutrophication. This thesis aims to study and develop the link between bio-optical data and the remote sensing method to the monitoring and management of the Baltic Sea. The results are applied to the European Union’s Water Directives, and the Baltic Sea Action Plan from the Helsinki commission. In paper I indicators for eutrophication, chlorophyll-a concentration and Secchi depth were evaluated as a link to remote sensing observations. Chlorophyll-a measurements from an operational satellite service (paper I) were compared to conventional ship-based monitoring in paper II and showed high correlations to the in situ data. The results in paper I, II and IV show that the use of remote sensing can improve both the spatial and temporal monitoring of water quality. The number of observations increased when also using satellite data, thus facilitating the assessment of the ecological and environmental status within the European Union’s water directives. The spatial patterns make it possible to study the changes of e.g. algae blooms and terrestrial input on larger scales. Furthermore, the water quality products from satellites can offer a more holistic and easily accessible view of the information to decision makers and end-users. In paper III variable relationships between in situ bio-optical parameters, such as coloured dissolved organic matter (CDOM), dissolved organic carbon, salinity and Secchi depth, were found in different parts of the Baltic Sea. In paper IV an in situ empirical model to retrieve suspended particulate matter (SPM) from turbidity was developed and applied to remote sensing data. The use of Secchi depth as an indicator for eutrophication linked to the concentrations of chlorophyll-a and SPM and CDOM absorption was investigated in paper V. The variations in Secchi depth were affected differently by the mentioned parameters in the different regions. Therefore, one must also consider those when evaluating changes in Secchi depth and for setting target levels for water bodies. This thesis shows good examples on the benefits of incorporating bio-optical and remote sensing data to a higher extent within monitoring and management of the Baltic Sea. / <p>At the time of the doctoral defense, the following papers were unpublished and had a status as follows: Paper 4: Manuscript. Paper 5: Manuscript.</p>

L'étude des matières en suspension (MES) minérales est essentielle pour comprendre le fonctionnement des écosystèmes en Manche : les MES influencent la pénétration de la lumière dans la colonne d'eau, paramètre clé pour la production biologique, et sont susceptibles de transporter des polluants et nutriments. Lors de ce travail, la dynamique des MES minérales de surface en Manche est étudiée à l'aide de deux méthodes complémentaires : l'observation par satellite et la modélisation numérique tridimensionnelle. Dans un premier temps, les images satellite MODIS et MERIS, traitées par l'algorithme semi-analytique développé par l'IFREMER et représentant les MES non-algales de surface, sont analysées afin d'élaborer trois modèles statistiques permettant d'estimer la MES de surface en fonction de variables basiques telles que le coefficient de marée, la hauteur significative des vagues et la concentration moyenne en chlorophylle-a. Dans un deuxième temps, le modèle hydrosédimentaire multiclasse tridimensionnel ROMS (Regional Ocean Modeling System) est implémenté en Manche. Il prend en considération le forçage par la marée aux frontières ouvertes, la contrainte exercée par le vent à la surface de la mer, l'interaction houle-courant en couche limite de fond et l’hétérogénéité spatiale réaliste du lit sédimentaire. Les résultats du modèle statistique le plus sophistiqué sont également utilisés pour forcer la concentration en MES aux frontières ouvertes du domaine de calcul. Des tests de sensibilité sur les conditions limites montrent l'importance de considérer de manière réaliste les sédiments entrant en Manche par les frontières ouvertes lors de la modélisation numérique. L'influence de la biologie sur les MES minérales est testée en utilisant une formulation de la vitesse de chute et de la contrainte critique d'érosion variant saisonnièrement.Grâce à ces deux outils associés, les influences respectives de la marée, de la houle et de la biologie sur les MES minérales sont mises en avant et localisées en Manche. Le modèle numérique prédit que les MES de surface sont composées principalement de silts (>70%). Les silts en suspension en surface proviennent majoritairement du lit sédimentaire près des côtes en Manche orientale et des frontières ouvertes du domaine de calcul à l'ouest de la presqu'île du Cotentin et au large en Manche centrale et orientale. Les variations des MES de surface sont ensuite étudiées aux échelles des cycles de marée semi-diurnes, vive-eau/morte-eau et autour d'un épisode de houles. Enfin, l'évolution de la concentration de sédiments dans la zone de forte turbidité autour de l'île de Wight peut être analysée suivant les conditions hydrodynamiques afin d'évaluer les rôles respectifs des processus locaux d'érosion/dépot et d'advection dans la génération de ces turbidités remarquables. / Study of mineral suspended particulate matter (SPM) is essential to understand ecosystem dynamics. SPM influences light penetration which is closely related to primary production and carries pollutants and nutrients within the water masses. This work aims to study near-surface mineral SPM dynamics in the English Channel using two complementary methods: remote-sensing by satellites and numerical modelling.Firstly, MODIS and MERIS satellite images processed by the IFREMER semi-analytical algorithm and describing non-algal SPM, are analysed to build three statistical models which are able to estimate near-surface SPM using simple variables, e.g., tidal coefficient, significant wave height and mean chlorophyll-a concentration. Secondly, the three-dimensional hydrosedimentary model ROMS (Regional Ocean Modeling System) is applied in the English Channel. It considers tidal forcing along open boundaries, wind stress at the sea-surface, wave-current interactions in the bottom boundary layer and realistic heterogeneous bottom sediments. Results of the more sophisticated statistical model is also used to impose SPM concentrations at open boundaries. Sensitivity tests on SPM boundary conditions show the importance of prescribing realistic sediment concentrations to improve the model predictions. Biological influences on mineral SPM are also tested using settling velocity and critical shear stress for erosion which vary with seasons.Both statistical and numerical models highlight and locate respective influences of tide, waves and biology on mineral SPM. Numerical predictions indicate that near-surface SPM is mainly composed of silts (>70%). Near-surface suspended silts come largely from seabed resuspension alongshore in the Eastern Channel and from the open boundaries of our limited-area coastal model at the West of Cotentin Peninsula and offshore. Near-surface SPM variations are investigated at semi-diurnal, neap-spring tidal cycle time scales and during a wave event. Finally, dynamics of sediments in the turbidity maximum zone around the Isle of Wight is examined depending on hydrodynamical conditions in order to distinguish the role played by advection and local erosion/settling processes in this area.

O objetivo principal deste trabalho foi avaliar a composição química do material particulado em suspensão na atmosfera na cidade de Limeira/SP, pela técnica de fluorescência de raios X dispersiva em energia (EDXRF). Um amostrador tipo stacker foi utilizado para coletar particulados fino (partículas com diâmetro aerodinâmico entre 2,5 e 10 \'mü\'m) e grosso (partículas maiores que 10 \'mü\'m), utilizando filtros de policarbmüonato de 47 mm de diâmetro e com diâmetros de poro de 0,4 e 8 \'mü\'m, respectivamente. As amostras foram coletadas em 2006 (de janeiro a dezembro), 2008 (de janeiro a abril e de julho a dezembro) e 2009 (de janeiro a março). Na excitação da técnica de EDXRF utilizou-se um tubo de Mo com filtro de Fe (análise sob vácuo) para a determinação dos elementos do Al ao Ca, e com filtro de Zr (análise sob ar atmosférico) para determinação do Sc ao Zn e também do Pb. Para a detecção dos raios X utilizou-se um detector semicondutor de Si(Li) acoplado a um analisador multicanal, com um tempo de aquisição de 300 s. Os espectros de raios X foram interpretados através do programa AXIL e a para a quantificação dos elementos químicos fez-se o uso da metodologia dos parâmetros fundamentais. Realizou-se também microanálises nas amostras utilizando-se um microscópio eletrônico de varredura acoplado a um sistema de fluorescência de raios X por dispersão em energia (SEM/EDS) para a caracterização química e morfológica das partículas coletadas no material particulado em suspensão. Determinou-se também a concentração de negro de fumo (black carbon) utilizando a técnica de reflectância. Embora a amostragem não tenha sido suficiente para indicar a contribuição de cada fonte de emissão, a metodologia de análise de agrupamento possibilitou a identificar duas principais fontes para o material particulado em suspensão: poeira de solo e resíduos de queima de cana-de-açúcar / The main objective of this work was to evaluate the chemical composition of the suspended particulate matter from the atmosphere of the city of Limeira, State of São Paulo, by energy dispersive X-ray fluorescence (EDXRF) technique. A stacker filter sampler was used to collect the fine (particles with aerodynamic diameter between 2.5 and 10 \'mü\'m) and the gross particulates (particles larger than 10 \'mü\'m) employing 47 mm polycarbonate filters, with 0.4 and 8 \'mü\'m pore diameters, respectively. Samples were collected in 2006 (from January to December), 2008 (from January to April and from July to December), and 2009 (from January to March). The EDXRF excitation was carried out using a Mo X-ray tube with Fe filter (analysis under vacuum) to determine elements from Al to Ca, and with Zr filter (analysis under air atmosphere) to determine from Sc to Zn and also Pb. A Si(Li) semiconductor detector coupled to a multichannel analyzer was used for X-ray detection, with 300 s acquisition time. The X-ray spectra were deconvoluted by the AXIL software, and fundamental parameters methodology was adopted for quantification. Samples microanalysis by scanning electron microscope, connected to an energy dispersive X-ray fluorescence system (SEM/EDS) was carried out for chemical and morphological characterization of collected particles in the suspended particulate matter. Black carbon content was also evaluated by reflectance. Despite the fact that the sampling was not enough to indicate the contribution of each emission source, grouping analysis statistical method allowed to identify two main sources of the particulate matter in suspension: dust soil and sugar cane burning residues

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este estudo teve como objetivo principal caracterizar os padrões de distribuição do material particulado em suspensão ao longo da baía de Sepetiba, associando as variabilidades espaciais e temporais com ciclos de maré. Além disso, o estudo também avalia a utilização de equipamentos acústicos como ferramentas à estimativa das concentrações de material particulado em suspensão. A aquisição de dados foi realizada num total de sete campanhas realizadas entre novembro de 2010 e dezembro de 2011. Sete estações foram posicionadas nas proximidades do canal principal de acesso à baía, ao longo de um transecto que se estende do seu interior até sua desembocadura. As sete campanhas amostrais se distribuem em duas séries longas, de 13 e 25 horas, de aquisição em um ponto fixo, e cinco amostragens ao longo das estações. A aquisição de dados envolve: coleta de amostras de água, utilizadas nas estimativas das concentrações de material particulado; coleta de sedimentos de fundo para caracterização granulométrica das estações amostradas; perfis de parâmetros físico-químicos; dados de correntômetria adquiridos junto ao fundo. O processamento das amostras de água e sedimentos foi realizado no laboratório de Geologia Marinha da Faculdade de Oceanografia da Universidade do Estado do Rio de Janeiro. As concentrações de material particulado em suspensão foram utilizadas na calibração de sensores acústicos e óticos, permitindo uma avaliação espaço-temporal mais detalhada dos padrões de distribuição junto ao fundo e ao longo da coluna dágua. Os dados observados permitiram identificar que as maiores concentrações de material particulado em suspensão ocorrem em condições de maré enchente, e estão associadas à assimetria de maré. A baía pode ser dividida em dois setores: um na porção mais interna, onde se observou maior influência do aporte fluvial, onde as concentrações de material particulado em suspensão respondem à propagação da pluma do canal de São Francisco; e outro que se estende da porção central até sua desembocadura, onde predomina o domínio marinho, com influência de eventos oriundos da plataforma continental. Também pode ser identificada a influência do fenômeno La Niña, que provavelmente foi responsável por: altas salinidades encontradas no interior da baía e ocorrência da Água Central do Atlântico Sul à baixas profundidades. Quanto à utilização de equipamentos acústicos nas estimativas das concentrações de material particulado, os dados se demonstraram ricos em detalhes, que permitiram avaliar o comportamento do material particulado junto ao fundo frente a diferentes condições de maré, turbulência e incidência de oscilações. / This study aimed to characterize the distribution patterns of suspended particulate matter along the Sepetiba Bay, linking spatial and temporal variability with tidal cycles. Furthermore, the study also evaluates the applicability of acoustic devices as tools for estimation of concentrations of suspended particulate matter. Data acquisition was performed in a total of seven campaigns carried out between November 2010 and December 2011. Seven stations were located near the main channel access to the bay along a transect that extends from its interior to its mouth. The seven sampling campaigns are distributed in two long series of 13 and 25 hours of acquisitions at a fixed station, and five campaigns along the transect. Data acquisition involves: collecting water samples to estimate the concentrations of particulate matter, bottom sediments collected to characterize particle size of the stations sampled; profiles of physicochemical parameters; current data obtained at the bottom. The processing of water samples and sediments was conducted in the Oceanografic Geology Laboratory Laboratório de Oceanografia Geológica of the Faculdade de Oceanografia - Universidade do Estado do Rio de Janeiro. The concentrations of suspended particulate matter were used for the calibration of acoustic and optical sensors, allowing an evaluation of more detailed spatial and temporal patterns of distribution along the bottom and along the water column. The analysis allowed to identify that the highest concentrations of suspended particulate matter occur in conditions of high tide, and are associated with tidal asymmetry (highest current velocities). The bay can be divided into two sectors: one in the northern area, where riverine characteristics are more pronounced, and concentrations of suspended particles respond to the spread of the plume of São Francisco channel, and another that extends from the central portion to its mouth, where dominate the marine domain, influenced by events from the continental shelf. It can also be identified the influence of La Niña, which was probably responsible for: high salinities found inside the bay and occurrence of South Atlantic Central Water at lower depths. Regarding the use of acoustic equipment in the estimation of concentrations of particulate matter, the results were rich in detail, which allowed us to evaluate the behavior of particulate material near the bottom for different tidal conditions, turbulence and incidence of oscillations.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este estudo teve como objetivo principal caracterizar os padrões de distribuição do material particulado em suspensão ao longo da baía de Sepetiba, associando as variabilidades espaciais e temporais com ciclos de maré. Além disso, o estudo também avalia a utilização de equipamentos acústicos como ferramentas à estimativa das concentrações de material particulado em suspensão. A aquisição de dados foi realizada num total de sete campanhas realizadas entre novembro de 2010 e dezembro de 2011. Sete estações foram posicionadas nas proximidades do canal principal de acesso à baía, ao longo de um transecto que se estende do seu interior até sua desembocadura. As sete campanhas amostrais se distribuem em duas séries longas, de 13 e 25 horas, de aquisição em um ponto fixo, e cinco amostragens ao longo das estações. A aquisição de dados envolve: coleta de amostras de água, utilizadas nas estimativas das concentrações de material particulado; coleta de sedimentos de fundo para caracterização granulométrica das estações amostradas; perfis de parâmetros físico-químicos; dados de correntômetria adquiridos junto ao fundo. O processamento das amostras de água e sedimentos foi realizado no laboratório de Geologia Marinha da Faculdade de Oceanografia da Universidade do Estado do Rio de Janeiro. As concentrações de material particulado em suspensão foram utilizadas na calibração de sensores acústicos e óticos, permitindo uma avaliação espaço-temporal mais detalhada dos padrões de distribuição junto ao fundo e ao longo da coluna dágua. Os dados observados permitiram identificar que as maiores concentrações de material particulado em suspensão ocorrem em condições de maré enchente, e estão associadas à assimetria de maré. A baía pode ser dividida em dois setores: um na porção mais interna, onde se observou maior influência do aporte fluvial, onde as concentrações de material particulado em suspensão respondem à propagação da pluma do canal de São Francisco; e outro que se estende da porção central até sua desembocadura, onde predomina o domínio marinho, com influência de eventos oriundos da plataforma continental. Também pode ser identificada a influência do fenômeno La Niña, que provavelmente foi responsável por: altas salinidades encontradas no interior da baía e ocorrência da Água Central do Atlântico Sul à baixas profundidades. Quanto à utilização de equipamentos acústicos nas estimativas das concentrações de material particulado, os dados se demonstraram ricos em detalhes, que permitiram avaliar o comportamento do material particulado junto ao fundo frente a diferentes condições de maré, turbulência e incidência de oscilações. / This study aimed to characterize the distribution patterns of suspended particulate matter along the Sepetiba Bay, linking spatial and temporal variability with tidal cycles. Furthermore, the study also evaluates the applicability of acoustic devices as tools for estimation of concentrations of suspended particulate matter. Data acquisition was performed in a total of seven campaigns carried out between November 2010 and December 2011. Seven stations were located near the main channel access to the bay along a transect that extends from its interior to its mouth. The seven sampling campaigns are distributed in two long series of 13 and 25 hours of acquisitions at a fixed station, and five campaigns along the transect. Data acquisition involves: collecting water samples to estimate the concentrations of particulate matter, bottom sediments collected to characterize particle size of the stations sampled; profiles of physicochemical parameters; current data obtained at the bottom. The processing of water samples and sediments was conducted in the Oceanografic Geology Laboratory Laboratório de Oceanografia Geológica of the Faculdade de Oceanografia - Universidade do Estado do Rio de Janeiro. The concentrations of suspended particulate matter were used for the calibration of acoustic and optical sensors, allowing an evaluation of more detailed spatial and temporal patterns of distribution along the bottom and along the water column. The analysis allowed to identify that the highest concentrations of suspended particulate matter occur in conditions of high tide, and are associated with tidal asymmetry (highest current velocities). The bay can be divided into two sectors: one in the northern area, where riverine characteristics are more pronounced, and concentrations of suspended particles respond to the spread of the plume of São Francisco channel, and another that extends from the central portion to its mouth, where dominate the marine domain, influenced by events from the continental shelf. It can also be identified the influence of La Niña, which was probably responsible for: high salinities found inside the bay and occurrence of South Atlantic Central Water at lower depths. Regarding the use of acoustic equipment in the estimation of concentrations of particulate matter, the results were rich in detail, which allowed us to evaluate the behavior of particulate material near the bottom for different tidal conditions, turbulence and incidence of oscillations.

O objetivo principal deste trabalho foi avaliar a composição química do material particulado em suspensão na atmosfera na cidade de Limeira/SP, pela técnica de fluorescência de raios X dispersiva em energia (EDXRF). Um amostrador tipo stacker foi utilizado para coletar particulados fino (partículas com diâmetro aerodinâmico entre 2,5 e 10 \'mü\'m) e grosso (partículas maiores que 10 \'mü\'m), utilizando filtros de policarbmüonato de 47 mm de diâmetro e com diâmetros de poro de 0,4 e 8 \'mü\'m, respectivamente. As amostras foram coletadas em 2006 (de janeiro a dezembro), 2008 (de janeiro a abril e de julho a dezembro) e 2009 (de janeiro a março). Na excitação da técnica de EDXRF utilizou-se um tubo de Mo com filtro de Fe (análise sob vácuo) para a determinação dos elementos do Al ao Ca, e com filtro de Zr (análise sob ar atmosférico) para determinação do Sc ao Zn e também do Pb. Para a detecção dos raios X utilizou-se um detector semicondutor de Si(Li) acoplado a um analisador multicanal, com um tempo de aquisição de 300 s. Os espectros de raios X foram interpretados através do programa AXIL e a para a quantificação dos elementos químicos fez-se o uso da metodologia dos parâmetros fundamentais. Realizou-se também microanálises nas amostras utilizando-se um microscópio eletrônico de varredura acoplado a um sistema de fluorescência de raios X por dispersão em energia (SEM/EDS) para a caracterização química e morfológica das partículas coletadas no material particulado em suspensão. Determinou-se também a concentração de negro de fumo (black carbon) utilizando a técnica de reflectância. Embora a amostragem não tenha sido suficiente para indicar a contribuição de cada fonte de emissão, a metodologia de análise de agrupamento possibilitou a identificar duas principais fontes para o material particulado em suspensão: poeira de solo e resíduos de queima de cana-de-açúcar / The main objective of this work was to evaluate the chemical composition of the suspended particulate matter from the atmosphere of the city of Limeira, State of São Paulo, by energy dispersive X-ray fluorescence (EDXRF) technique. A stacker filter sampler was used to collect the fine (particles with aerodynamic diameter between 2.5 and 10 \'mü\'m) and the gross particulates (particles larger than 10 \'mü\'m) employing 47 mm polycarbonate filters, with 0.4 and 8 \'mü\'m pore diameters, respectively. Samples were collected in 2006 (from January to December), 2008 (from January to April and from July to December), and 2009 (from January to March). The EDXRF excitation was carried out using a Mo X-ray tube with Fe filter (analysis under vacuum) to determine elements from Al to Ca, and with Zr filter (analysis under air atmosphere) to determine from Sc to Zn and also Pb. A Si(Li) semiconductor detector coupled to a multichannel analyzer was used for X-ray detection, with 300 s acquisition time. The X-ray spectra were deconvoluted by the AXIL software, and fundamental parameters methodology was adopted for quantification. Samples microanalysis by scanning electron microscope, connected to an energy dispersive X-ray fluorescence system (SEM/EDS) was carried out for chemical and morphological characterization of collected particles in the suspended particulate matter. Black carbon content was also evaluated by reflectance. Despite the fact that the sampling was not enough to indicate the contribution of each emission source, grouping analysis statistical method allowed to identify two main sources of the particulate matter in suspension: dust soil and sugar cane burning residues

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2018-02-07T13:54:23Z No. of bitstreams: 1 dissertação_Laura.pdf: 5408448 bytes, checksum: f3d1bfb2f5f04ffe5df9adae2d5c5946 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-07T13:54:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertação_Laura.pdf: 5408448 bytes, checksum: f3d1bfb2f5f04ffe5df9adae2d5c5946 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geoquímica, Niterói, RJ / O material particulado em suspensão (MPS) é formado principalmente por partículas originadas do intemperismo das rochas presentes na bacia, além de partículas orgânicas. O conhecimento acerca do MPS pode fornecer informações sobre proveniência, processos e influências antrópicas. Alterações na bacia de drenagem, como as relacionadas ao uso do solo e construções de barragens, influenciam principalmente na quantidade de material transportada, enquanto a urbanização sobretudo na qualidade. O presente trabalho buscou estabelecer a contribuição de MPS da bacia do rio Piabanha (RJ) para o rio Paraíba do Sul e caracterizá-la química e mineralogicamente, além de estabelecer diferenças temporais e espaciais na bacia, qualitativa e quantitativamente. Foram feitas sete coletas ao longo do ano de 2016, em três pontos da bacia, e as amostras tiveram seus valores de concentração, carga e fluxo de MPS calculados. Foram realizadas análises químicas por fluorescência de raios X e análises mineralógicas por difração de raios X, essas últimas acrescidas de quantificação pelo método de Rietveld. Os resultados encontrados indicaram variação sazonal na quantidade de sedimentos produzida (10‒1600 ton dia⁻¹ na foz) e também variação espacial, fruto principalmente das diferenças da cobertura e uso do solo ao longo da bacia. As barragens também se mostraram importantes na retenção de sedimentos. Os minerais encontrados no MPS foram caulinita, gibbsita, goethita, illita, feldspatos, quartzo, muscovita, anatásio e weddelita, sendo esta última mais presente na região urbanizada, funcionando como um traçador de influência antrópica. A caulinita foi o mineral mais representativo do MPS em todas as amostras (28‒55%), indicando um material significativamente intemperizado. As análises químicas mostraram predominância de SiO2 (35‒46%) e Al2O3 (25‒41%). Houve maior participação de P2O5 e Fe2O3 no período seco, relacionados direta ou indiretamente à influência antrópica na bacia, como lançamento de efluentes, contudo essa diferença sazonal foi vista principalmente nas áreas urbanizadas / The suspended particulate matter (SPM) is formed mainly by particles resulted from rock weathering, but also by organic ones. The knowledge of SPM is able to provide information about provenience, processes and anthropic influences. River basin alterations, like the ones related to land use and dam constructions, can change mainly the transported load’s quantity, while urbanization is related mostly to quality. The present study aimed to determine the SPM contribution from Piabanha river basin (RJ) to Paraiba do Sul river and characterize its mineralogy and chemistry, as well as set temporal and spatial variation, qualitatively and quantitatively. Samples were collected in three points of Piabanha basin, in seven different days of 2016, and concentration, load and flow values of SPM were calculated. The samples analysis included its chemistry (X-ray fluorescence) and mineralogy (X-ray diffraction), the last one with addition of quantification by Rietveld method. The results showed seasonal (10‒1600 ton day⁻¹ in the mouth) and spatial variation in sediments yield, due to differences in cover and land use along the basin. Dams also exposed their importance in sediments retention. Minerals found in SPM were kaolinite, gibbsite, goethite, illite, feldspars, quartz, muscovite, anathase and weddellite, with the last one more present in urban areas, working as a tracer of anthropic influence. Kaolinite was the most representative mineral of SPM in all samples (28‒55%), denoting a material associated to significant weathering. The chemical analysis showed SiO2 (35‒46%) and Al2O3 (25‒41%) predominance. P2O5 and Fe2O3 were higher in the dry period, related directly or indirectly to anthropic influence, like effluents release. However, this seasonal difference was observed mainly in urban areas.

[pt] A matéria orgânica particulada (MOP) em suspensão presente entre a Baía de Guanabara e o oceano costeiro foi caracterizada através de composição elementar (C e N), razões isotópicas (delta 13C e delta 15N) e marcadores moleculares (esteróis, n-álcoois e ácidos graxos) em dois períodos (verão e outono) ao longo de um transecto e de um fundeio de 25h. As assinaturas elementares (C/N = 5 a 23) e isotópicas (delta 13C = -27,7 a -16,2 por mil e delta 15N = 2,4 a 11,2 por mil) foram típicas de predomínio de matéria orgânica planctônica. Ácidos graxos (totais de 12,08 ± 7,78 Micrograma L–1 no verão e 22,06 ± 1,75 Micrograma L–1 no outono para o transecto; e de 13,47 ± 5,15 Micrograma L–1 no verão e 15,84 ± 3,61 Micrograma L–1 no outono para o fundeio de 25h) ocorreram como compostos de cadeia curta, mono- e poli-insaturados. Concentrações totais de esteróis variaram de 0,04 a 7,32 Micrograma L-1, com predominância de colesterol e fitoesteróis. n-álcoois foram um componente menos importante (0,01 a 5,67 Micrograma L-1). A abordagem multiparâmetros revelou a contribuição predominante de fontes autóctonas de MOP, o que reflete a influência da Baía de Guanabara sobre processos ecológicos na zona de transição aqui considerada. A contribuição fecal sobre a MOP também foi identificada, mas sendo um componente menos significativo, possivelmente pela diluição causada pelas fontes autóctonas ou pela degradação dos marcadores fecais. Além disso, a MOP de origem terrestre não é exportada da baía e, portanto, deve sofrer um processo de acúmulo nos sedimentos internos da baía. Isso suporta a necessidade de quantificar essa contribuição continental para melhor estabelecer o balanço de carbono na baía. / [en] Suspended particulate organic matter (POM) present between Guanabara Bay and the coastal ocean was characterized by elemental composition (C and N), isotopic ratios (delta13C and delta15N) and molecular markers (sterols, n-alcohols and fatty acids) in two periods (summer and fall) along a transect and a fixed station. Elemental (C/N of 5 to 23) and isotopic (delta13C= -27.7 to -16.2 per thousand and delta15N = 2.4 to 11.2 per thousand) signatures were typical for the predominance of planktonic organic matter. Fatty acids (totals of 12.08 ± 7.78 microgram L–1 in summer and 22.06 ± 1.75 microgram L–1 in the fall for the transect, and 13.47 ± 5.15 microgram L–1 in summer and 15.84 ± 3.61 microgram L–1 in the fall for the fixed station) were presente as short-chain, monoand poly-unsaturated compounds. Total sterol concentrations ranged from 0.04 to 7.32 microgram L–1, with the predominance of cholesterol and phytosterols. n-alcohols were a minor component (0.01 to 5.67 microgram L–1 ). The multi-proxy approach revealed an overwhelming contribution of autochthonous POM sources, reflecting the influence of the Guanabara Bay outflow on ecological processes in the transition zone considered herein. Fecal contribution to POM was also identified, albeit as a less significant component, possibly due to dilution caused by autochthonus sources or degradation of fecal markers. Moreover, the terrestriallyderived POM was not exported from the bay and, therefore, must experience an accumulation process in the inner bay sediments. This supports the need to quantify such continental contribution to better establish the carbon balance in the bay.