Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-03-13T16:00:43Z No. of bitstreams: 1 Carvalheira 2012_final2.pdf: 2519362 bytes, checksum: 35cd719bc898e8695473b92b7516849d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-13T16:00:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalheira 2012_final2.pdf: 2519362 bytes, checksum: 35cd719bc898e8695473b92b7516849d (MD5) / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências- Geoquímica, Niterói, RJ. / O objetivo geral deste trabalho foi a realização do prognóstico do comportamento do mercúrio após a implantação do Programa de Despoluição da Baía de Guanabara (PDBG), a partir das relações entre a contaminação dos sedimentos e o nível de degradação do meio, para avaliação da sustentabilidade do multiuso deste sistema, em relação ao recurso pesqueiro, dependente da biodisponibilidade e acumulação deste metal em tecido de peixes. Para tal foi adequado e calculado o índice de risco ecológico potencial (IREP) para o cenário atual e para cenário a médio prazo (2020), bem como um modelo de incorporação de mercúrio por peixes. A bioacumulação e a biomagnificação foram avaliadas para o cenário atual, incluindo a definição dos níveis tróficos ocupados pelas espécies de peixes estudadas através do uso de isótopos estáveis de carbono e nitrogênio. Todos os setores apresentaram grau de contaminação considerado muito alto, demonstrando que há contaminação dos sedimentos superficiais por As, Cd, Cr, Cu, Hg, Pb e Zn. Pelo IREP pode-se observar que 3 setores da baía possuem risco ecológico potencial moderado (Central, Leste e Noroeste) e os outros 3 (Enseadas, Nordeste e Oeste), riscos baixos, para o cenário atual. Para 2020, esses riscos não foram alterados significativamente, mas apresentaram tendência de aumento, similarmente a tendência encontrada para as concentrações de mercúrio em peixes a partir da modelagem. No cenário atual as concentrações de mercúrio em peixes são baixas, mesmo nas espécies carnívoras (abaixo de 200ng/g). Os níveis tróficos calculados com base na razão isotópica de nitrogênio foram: Cynoscion sp. = 4,3; Micropogonias furnieri = 2,7; Mugil sp. = 2,4; e, Genidens genidens = 2,4. O processo biogeoquímico de biomagnificação do mercúrio pode ser observado utilizando 3 dessas 4 espécies (Cynoscion sp., Micropogonias furnieri, Mugil sp.). A espécie de bagre Genidens genidens por seu forrageamento ser diferenciado, a acumulação do mercúrio parece ser mais eficiente, apesar do nível trófico ocupado ser igual ao da tainha Mugil sp.. O fator de biomagnificação entre carnívoro/herbívoro foi igual a 4. Os resultados demonstraram que há ocorrência da biomagnificação trófica na baía. E através dos modelos utilizados, apesar da melhora na qualidade da água, o risco associado a exposição a metais presentes nos sedimentos continuará similar ou aumentará após atingir as metas de médio prazo do PDBG. / The aim of this study was to perform a prognostic of the behavior of mercury with the implementation of the decontamination program of Guanabara Bay (BGPD), from the relationships between metal contamination of sediments and degradation level of the system, as a way to assess the sustainability of the multiple uses of this bay, especially the fishery resources, which is dependent of bioavailability and accumulation of metals, including mercury, in fish tissue. For this purpose, the potential ecological risk index (PERI) was adequate and calculated for the actual scenario and for a medium term scenario (2020), and also a model of mercury incorporation by fish. Bioaccumulation and biomgnification of mercury were also evaluated for the actual scenario, including the definition of the trophic levels occupied by fish species, using stable isotopes of carbon and nitrogen. All the sectors of Guanabara Bay presented very high contamination degree, confirming that there is contamination of superficial sediments for As, Cd, Cr, Cu, Hg, Pb and Zn. PERI classified three sectors of the bay as moderate risk (Central, East and Northwest) and the other three (Coves, Northeast and West) as low risk at the actual scenario. For 2020, these risks have not changed significantly, but tended to increase, what occurred also for the results from modeling mercury concentrations in fish. In the actual scenario mercury concentrations in fish are low, even in carnivorous species (lower than 200ng/g). The trophic level obtained using stable isotopes of nitrogen were: Cynoscion sp. = 4.3; Micropogonias furnieri = 2.7; Mugil sp. = 2.4; e, Genidens genidens = 2.4. The biogeochemical process of biomagnification of mercury can be observed using three species among the four studied species (Cynoscion sp., Micropogonias furnieri, Mugil sp.). Although Mugil sp. and the catfish Genidens genidens belongs to similar trophic level, the catfish seemed to accumulate mercury more efficiently, probably because of its benthic foraging. The biomagnifications factor among carnivorous/herbivorous was 4. The results demonstrated that the biomagnification occurs in this bay. And also, they showed that despite the improvement in water quality, the risk associated with exposure to metals present in sediments continue at the same level, or even increase, after reaching the goals of medium-term of the BGPD.

A Baía da Guanabara vem sofrendo alterações na sua bacia de drenagem desde o início do século XIX que resultaram em acentuada degradação ambiental. O presente trabalho discute a influência da implantação de um Terminal Aquaviário de Gás Natural Liquefeito (GNL) na Baía, e suas possíveis influências nos processos de sedimentação local e/ou re-disponibilização de sedimentos de fundo, e possíveis contaminantes associados. Os resultados dos modelos matemáticos mostram que as maiores velocidades das plumas termicas que atingem o fundo são em média 0,46 m3/s para as simulações de verão e 0,47 m3/s para as simulações de inverno, sendo que são necessários pelo menos de 0,50 m3/s para uma corrente erodir o fundo, porem velocidades na faixa de 20 a 50 m3/s são suficientes para causar erosão de sedimentos finos inconsolidados. Sendo assim, a influência das plumas térmicas geradas no processo de re-gaseificação do GNL é de pequena magnitude, e suas correntes só conseguem exportar estes sedimentos para distancias inferiores a 1000 m. Em relação a re-disponibilização de contaminantes associados aos sedimentos de fundo se mostrou pouco provável, dado o fato da qualidade dos sedimentos apresentarem, diferente da água, baixa concentração de contaminantes e da baixa competência de erosão, que eles tenham competência para erodir sedimentos consolidados. / Since the beginning of the XIX century, interventions on the Guanabara\'s Bay drainage basin result in severe environmental degradation. This work aimed to analyze the implementation of an Aquaviary Terminal of Liquefied Natural Gas (LNG), and its putative consequences on the local sedimentation processes, and the availability and possible associated contaminants of the bottom sediments. According to the mathematical models developed, the means of the greatest speeds of the thermal plumes that reach the bottom are 0.46m3/s for the summer simulations and 0.47m3/s for the winter. However, for a current to be able to erode the bottom it must be of at least 50m3/s. Currents with speeds ranging from 20 to 50m3/s are sufficient only to cause the erosion of fine and non-consolidated sediment. Therefore, the thermal plumes generated in the process of re-gasification of the LNG are of little magnitude, and will not be able to export these sediments to any distance greater than 1000 meters. The re-availability of the contaminants associated with the bottom sediments is not likely, once these sediments, differently from the water, showed little concentration of contaminants. In addition, with the low erosion capacity of the currents generated, the consolidated sediments are not likely to be eroded.

A Baía da Guanabara vem sofrendo alterações na sua bacia de drenagem desde o início do século XIX que resultaram em acentuada degradação ambiental. O presente trabalho discute a influência da implantação de um Terminal Aquaviário de Gás Natural Liquefeito (GNL) na Baía, e suas possíveis influências nos processos de sedimentação local e/ou re-disponibilização de sedimentos de fundo, e possíveis contaminantes associados. Os resultados dos modelos matemáticos mostram que as maiores velocidades das plumas termicas que atingem o fundo são em média 0,46 m3/s para as simulações de verão e 0,47 m3/s para as simulações de inverno, sendo que são necessários pelo menos de 0,50 m3/s para uma corrente erodir o fundo, porem velocidades na faixa de 20 a 50 m3/s são suficientes para causar erosão de sedimentos finos inconsolidados. Sendo assim, a influência das plumas térmicas geradas no processo de re-gaseificação do GNL é de pequena magnitude, e suas correntes só conseguem exportar estes sedimentos para distancias inferiores a 1000 m. Em relação a re-disponibilização de contaminantes associados aos sedimentos de fundo se mostrou pouco provável, dado o fato da qualidade dos sedimentos apresentarem, diferente da água, baixa concentração de contaminantes e da baixa competência de erosão, que eles tenham competência para erodir sedimentos consolidados. / Since the beginning of the XIX century, interventions on the Guanabara\'s Bay drainage basin result in severe environmental degradation. This work aimed to analyze the implementation of an Aquaviary Terminal of Liquefied Natural Gas (LNG), and its putative consequences on the local sedimentation processes, and the availability and possible associated contaminants of the bottom sediments. According to the mathematical models developed, the means of the greatest speeds of the thermal plumes that reach the bottom are 0.46m3/s for the summer simulations and 0.47m3/s for the winter. However, for a current to be able to erode the bottom it must be of at least 50m3/s. Currents with speeds ranging from 20 to 50m3/s are sufficient only to cause the erosion of fine and non-consolidated sediment. Therefore, the thermal plumes generated in the process of re-gasification of the LNG are of little magnitude, and will not be able to export these sediments to any distance greater than 1000 meters. The re-availability of the contaminants associated with the bottom sediments is not likely, once these sediments, differently from the water, showed little concentration of contaminants. In addition, with the low erosion capacity of the currents generated, the consolidated sediments are not likely to be eroded.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / No presente trabalho, buscou-se identificar os conflitos de interesses existentes nos três níveis do poder executivo que dificultam a gestão integrada de políticas públicas voltadas para a recuperação ambiental dos rios urbanos, considerando-se, como área de estudo, o Município de São Gonçalo (RJ). A pesquisa exploratória consistiu em revisão bibliográfica e trabalho empírico. No referencial teórico de análise, abordou-se a formação do Estado brasileiro, as políticas públicas e as relações de poder entre os agentes na tomada de decisão e na administração da coisa pública. Através de revisão na literatura, levantou--se o contexto histórico da ocupação e da degradação dos rios de São Gonçalo e da Baixada Fluminense, os planos e projetos para o setor de saneamento da região, bem como se empreendeu a compilação das normas legais pertinentes à gestão do território, aos recursos hídricos e ao saneamento. O trabalho de campo consistiu em levantamento de dados sobre a degradação das bacias hidrográficas no Município de São Gonçalo e das inter-relações existentes nas políticas públicas referentes à Região Hidrográfica da Bacia da Baía de Guanabara, onde o município em comento se insere. O estudo do caso evidenciou que a degradação dos rios urbanos é resultante, entre outros fatores, da falta de articulação das três esferas de governo, da descontinuidade das ações públicas, de interesses políticos e financeiros desarticulados das demandas socioambientais, da falta de infraestrutura técnica e financeira dos municípios, da pouca participação social no planejamento e tomada de decisões face às relações desiguais de poder, além da inconsistência e desarticulação dos planos e projetos governamentais, a exemplo dos planos diretores de uso ocupação do solo. Conclui-se ser fundamental o fortalecimento dos comitês de bacia e das instituições que os integram, possibilitando a articulação entre as políticas públicas municipais e as do governo estadual e federal, em relação às condicionantes ambientais, bem como ao uso do solo e ao saneamento. A solução dos problemas relativos aos rios urbanos só será possível através da gestão integrada e participativa, envolvendo efetivamente os diferentes setores usuários da bacia hidrográfica. O controle social das ações é imprescindível para manter a coerência, a efetividade, a eficácia e a continuidade dos planos, projetos e políticas do Estado. Assim, poderá ser contido o processo contínuo de degradação ambiental, em particular, dos recursos hídricos em bacias urbanas como acontece no Município de São Gonçalo e em diversos outros municípios brasileiros. Espera-se que esse estudo contribua para o aprimoramento do conhecimento e de soluções no que concerne à morte iminente dos rios urbanos do país. / In this study, we sought to identify conflicts of interests in the three levels of executive power that hinder integrated management of public policies for environmental restoration of urban rivers, considering, as the study area, the municipality of São Gonçalo (RJ). The exploratory research consisted of literature review and empirical work. In the theoretical analysis, we dealt with the formation of the Brazilian State, public policies and the power relations between actors in decision-making and administration of public affairs. Through literature review, raised - the historical context of occupation and degradation of rivers of São Gonçalo and the Lowlands, plans and projects for the sanitation sector in the region, as well as undertook the compilation of relevant laws land management, water and sanitation. The field work consisted of collecting data on the degradation of river basins in São Gonçalo and the inter-relationships that exist in public policy concerning the Hydrographic Basin Region of Guanabara Bay, where the comment is inserted in the municipality. The case study showed that the degradation of urban rivers is resulting, among other factors, the lack of articulation of the three spheres of government, the discontinuity of the public actions of political and financial disarray of the social and environmental demands, lack of technical infrastructure and financial management of municipalities, the low social participation in planning and decision making in the face of unequal power relations, and the inconsistency and disarticulation of the plans and government projects, like the use of master plans for land use. It is concluded that fundamental strengthening of basin committees and institutions that comprise them, allowing the link between public policies and municipal state and federal government in relation to environmental constraints, as well as land use and sanitation. The solution of problems relating to urban rivers can only be achieved through integrated and participatory, involving users effectively different sectors of the watershed. The actions of social control is essential to maintain the consistency, effectiveness, efficiency and continuity plans, projects and policies of the state. Thus, it may be contained in the ongoing process of environmental degradation, particularly water resources in urban basins as in the municipality of São Gonçalo and several other municipalities. It is hoped that this study contributes to the enhancement of knowledge and solutions regarding "death" imminent urban rivers in the country.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / No presente trabalho, buscou-se identificar os conflitos de interesses existentes nos três níveis do poder executivo que dificultam a gestão integrada de políticas públicas voltadas para a recuperação ambiental dos rios urbanos, considerando-se, como área de estudo, o Município de São Gonçalo (RJ). A pesquisa exploratória consistiu em revisão bibliográfica e trabalho empírico. No referencial teórico de análise, abordou-se a formação do Estado brasileiro, as políticas públicas e as relações de poder entre os agentes na tomada de decisão e na administração da coisa pública. Através de revisão na literatura, levantou--se o contexto histórico da ocupação e da degradação dos rios de São Gonçalo e da Baixada Fluminense, os planos e projetos para o setor de saneamento da região, bem como se empreendeu a compilação das normas legais pertinentes à gestão do território, aos recursos hídricos e ao saneamento. O trabalho de campo consistiu em levantamento de dados sobre a degradação das bacias hidrográficas no Município de São Gonçalo e das inter-relações existentes nas políticas públicas referentes à Região Hidrográfica da Bacia da Baía de Guanabara, onde o município em comento se insere. O estudo do caso evidenciou que a degradação dos rios urbanos é resultante, entre outros fatores, da falta de articulação das três esferas de governo, da descontinuidade das ações públicas, de interesses políticos e financeiros desarticulados das demandas socioambientais, da falta de infraestrutura técnica e financeira dos municípios, da pouca participação social no planejamento e tomada de decisões face às relações desiguais de poder, além da inconsistência e desarticulação dos planos e projetos governamentais, a exemplo dos planos diretores de uso ocupação do solo. Conclui-se ser fundamental o fortalecimento dos comitês de bacia e das instituições que os integram, possibilitando a articulação entre as políticas públicas municipais e as do governo estadual e federal, em relação às condicionantes ambientais, bem como ao uso do solo e ao saneamento. A solução dos problemas relativos aos rios urbanos só será possível através da gestão integrada e participativa, envolvendo efetivamente os diferentes setores usuários da bacia hidrográfica. O controle social das ações é imprescindível para manter a coerência, a efetividade, a eficácia e a continuidade dos planos, projetos e políticas do Estado. Assim, poderá ser contido o processo contínuo de degradação ambiental, em particular, dos recursos hídricos em bacias urbanas como acontece no Município de São Gonçalo e em diversos outros municípios brasileiros. Espera-se que esse estudo contribua para o aprimoramento do conhecimento e de soluções no que concerne à morte iminente dos rios urbanos do país. / In this study, we sought to identify conflicts of interests in the three levels of executive power that hinder integrated management of public policies for environmental restoration of urban rivers, considering, as the study area, the municipality of São Gonçalo (RJ). The exploratory research consisted of literature review and empirical work. In the theoretical analysis, we dealt with the formation of the Brazilian State, public policies and the power relations between actors in decision-making and administration of public affairs. Through literature review, raised - the historical context of occupation and degradation of rivers of São Gonçalo and the Lowlands, plans and projects for the sanitation sector in the region, as well as undertook the compilation of relevant laws land management, water and sanitation. The field work consisted of collecting data on the degradation of river basins in São Gonçalo and the inter-relationships that exist in public policy concerning the Hydrographic Basin Region of Guanabara Bay, where the comment is inserted in the municipality. The case study showed that the degradation of urban rivers is resulting, among other factors, the lack of articulation of the three spheres of government, the discontinuity of the public actions of political and financial disarray of the social and environmental demands, lack of technical infrastructure and financial management of municipalities, the low social participation in planning and decision making in the face of unequal power relations, and the inconsistency and disarticulation of the plans and government projects, like the use of master plans for land use. It is concluded that fundamental strengthening of basin committees and institutions that comprise them, allowing the link between public policies and municipal state and federal government in relation to environmental constraints, as well as land use and sanitation. The solution of problems relating to urban rivers can only be achieved through integrated and participatory, involving users effectively different sectors of the watershed. The actions of social control is essential to maintain the consistency, effectiveness, efficiency and continuity plans, projects and policies of the state. Thus, it may be contained in the ongoing process of environmental degradation, particularly water resources in urban basins as in the municipality of São Gonçalo and several other municipalities. It is hoped that this study contributes to the enhancement of knowledge and solutions regarding "death" imminent urban rivers in the country.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-10-31T13:52:01Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_AnaMorena.pdf: 8629764 bytes, checksum: 9e0826a52706b5b7aaa97fd329fcac22 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-31T13:52:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação_AnaMorena.pdf: 8629764 bytes, checksum: 9e0826a52706b5b7aaa97fd329fcac22 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geoquímica, Niterói, RJ / O estudo de parâmetros e processos hidrogeoquímicos, e do uso dos solos permite o balanço de massas/fluxos (BM) de contaminantes entre segmentos fluviais, hierarquizando-os e identificando possíveis atividades-fonte. O incremento de fluxos indica uma depreciação de capital natural (DCN), demandando medidas reparadoras e/ou preventivas, e.g. pagamento por serviços ambientais (PSA). A DCN é o cerne da abordagem proposta, integrando aspectos hidrogeoquímicos e o BM, custos econômicos e mecanismos de gestão. O objetivo geral do trabalho foi estimar a DCN de três bacias afluentes na Bacia Hidrográfica da Baía de Guanabara: Guapi-Macacu (menos impactada), Caceribu (intermediária) e Iguaçu-Sarapuí (altamente impactada). São bacias pequenas com baixo tempo de retenção (5 a 10 horas), de setor montante no geral florestado, com forte declive exportador de materiais, e um jusante tendendo à acumulação e inundação, com verão chuvoso e inverno seco. Foi confeccionado um banco de dados de qualidade de água fluvial (n=678), englobando o período 1992-2015. A estatística da composição das águas comparada à legislação mostrou coliformes acima do estabelecido e OD e DBO nos rios Guapi-Macacu e Caceribu com maioria dos dados conformes à legislação, o contrário do encontrado para o Iguaçú-Sarapuí. O Índice de Qualidade de Água (IQA) indicou que setores montante de meia encosta apresentaram qualidade média e os de jusante qualidade ruim a muito ruim, e uma tendência à melhor qualidade no inverno devido à menor ocorrência de enxurradas. Comparando inverno e verão entre os cinco rios, o pH e o nitrato apresentaram diferenças significativas (p < 0,05) e, comparando serra e baixada, OD, turbidez, pH, nitrato e fósforo total apresentaram diferenças significativas. Através de ACP foram identificados dois processos hidrobiogeoquímicos principais: aporte de matéria orgânica de efluentes domésticos e da agropecuária, e aporte de materiais da erosão laminar. Duas coletas (inverno e verão) em 2016 foram realizadas para avaliar a situação atual nas cabeceiras dos rios. Houve uma perda significativa (uma ordem de grandeza) de qualidade nas últimas duas décadas considerando a razão indicadora N-NO3:P-PO4. O BM conseguiu caracterizar e hierarquizar os segmentos medindo os incrementos de fluxo dos contaminantes. O gráfico-síntese proposto para o modelo da DCN considerou “custo de tratamento” de água versus o “parâmetro indicador IQA” - incluindo as classes legais de água doce plotadas em termos de IQA. A curva resultante foi a “curva de oferta de qualidade de água” capaz de expressar o mercado de tratamento da água nas bacias estudadas e medir o custo de recuperação da qualidade perdida (DCN). Aplicado a situações-exemplo observadas no estudo, o modelo mostrou ser capaz de estimar o custo de recuperação da DCN, tendo como referência a potabilidade da água e, com isso, subsidiar negociações entorno do conceito de PSA no contexto imprescindível de um Comitê de Bacia. O PSA mostrou ser mais adequado às áreas na zona de amortecimento das unidades de conservação nas cabeceiras dos rios, pouco povoadas por pequenos produtores, a montante de cidades. A DCN seguiu a ordem de contaminação dos rios e a influência de esgotos urbanos sobretudo. / The study of hydrogeochemical process and parameters and of the soil use allow the contaminants mass/fluxes balance (MB) among fluvial segments, ranking them and the source-activities. The fluxes increment shows a depreciation of natural capital (DNC), demanding remedial and/or preventive measurements, e.g. payments for environmental services (PES). The DNC is the main proposed approach, integrating hydrogeochemical aspects and MB, economic costs and management mechanisms. The aim of this work was to estimate the DNC in three affluent basin of the Guanabara Bay watershed: Guapi-Macacu (less impacted), Caceribu (intermediate) and Iguaçu-Sarapuí (highly impacted). These are small basins with a low retention time (5 to 10 hours), of a forested upstream, with a strong material exporting slope and downstream tending to accumulate and flooding, with a rainy summer and dry winter. A data base of fluvial water quality was created (n=678), corresponding to the period of 1992-2015. The statistics of the water composition compared to the legislation showed coliforms above established, pH in accordance, and DO and BOD in the Guapi-Macacu and Caceribu rivers with most of the data according with the legislation, contrary to Iguaçu-Sarapuí. The water quality index (WQI) showed that half slope’s upstream shows medium quality and the downstream’s bad to too bad quality -, and tending to better quality in the winter, due to less occurrence of floods. Comparing winter and summer among the five rivers, the pH and nitrate levels showed significant differences (p < 0,05) and, comparing ridge and lowland, DO, turbidity, pH, nitrate and phosphorus showed significant differences, too. Through PCA were identified two main hydrobiogeochemical processes: organic matter input of domestic sewage and farming, and material from laminar erosion inputs. In 2016, two data collect (winter and summer) were made to evaluate the current situation in the rivers headboards. There was a significant lost (one order of magnitude) of quality in the last two decades considering the indicator ratio N-NO3:P-PO4. The MB could distinguish and rank the segments measuring the increments of contaminants fluxes. The synthesis-graphic proposed to the model of the DNC considered water “treatments costs” versus “WQI indicator parameter” – including the legal classes of fresh water plotted in terms of WQI. The resulting curve was the “Water Quality Offer Curve” able to express the water treatment market in the studied basins and measure the regeneration cost of quality loss (DNC). Applied to example-situations observed in the study, the model showed to be able to estimate the regeneration cost of the DNC, by having as reference the water potability and, with it, to support negotiations around the PES concept in the essential context of Basin Committee. The PES showed to be more appropriate to the buffer zones of the Conservation Units (CU) in the rivers headboard, sparsely populated by small producers, upstream from the cities. The DNC followed the order of contamination of the rivers and the influence of urban sewage especially.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-11-08T13:52:32Z No. of bitstreams: 1 ACUMULAÇÃO DE METAIS TRAÇO EM SEDIMENTOS DE ÁREAS ADJACENTES AO PORTO DE NITERÓI. ENSEADA DE SÃO .pdf: 1544733 bytes, checksum: 5fc97bdd3c28bc3f1ec6b23326c68231 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-08T13:52:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ACUMULAÇÃO DE METAIS TRAÇO EM SEDIMENTOS DE ÁREAS ADJACENTES AO PORTO DE NITERÓI. ENSEADA DE SÃO .pdf: 1544733 bytes, checksum: 5fc97bdd3c28bc3f1ec6b23326c68231 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geoquímica, Niterói, RJ / A área da Enseada de São Lourenço, localizada no sudeste da Baía de Guanabara (RJ), abriga o Porto de Niterói e diversos estaleiros, além de receber aporte de esgotos domésticos e possíveis influências de fontes difusas do entorno da baía, tornando esta área contaminada por metais-traço. Este estudo mostra os resultados encontrados numa avaliação de acumulação de Cd, Cr, Cu, Ni, Pb e Zn em testemunhos curtos coletados em três estações de amostragem nesta enseada. Foram avaliadas suas possíveis correlações com granulometria e com concentrações de carbono orgânico total (COT), enxofre total (S), ferro (Fe) e manganês (Mn), parâmetros indicadores de processos geoquímicos. Fatores de enriquecimento (FEs) em relação a níveis naturais e inventários (estoques dos metais por área de sedimento) foram calculados e uma comparação com os valores orientadores internacionais adotados na Resolução CONAMA 344/2004 foi realizada. Os inventários (que sempre mostraram maior acumulação na estação mais externa) e os FEs (que mostraram tendências variadas entre as estações) indicaram níveis elevados de contaminação para Cu, Pb e Zn, enquanto as concentrações de Ni e Cr não atingiram valores preocupantes. Para Cr, Cu, Pb e Zn as concentrações mais elevadas foram encontradas na estação na área mais externa da enseada, onde as concentrações de Cd, Cr, Cu, Pb e Zn tiveram correlação com o Fe. Na estação da área interna da enseada, o Pb teve correlação com o Mn. O COT e o S geralmente não pareceram afetar diretamente a distribuição dos metais-traço, mas serviram como indicadores do gradiente de influência marinha sobre a qualidade dos sedimentos, que afeta os processos biogeoquímicos que retêm os metais. A comparação das concentrações de Cd, Cr, Cu, Ni, Pb e Zn com critérios de qualidade dos sedimentos internacionais adotados pela legislação brasileira (Resolução CONAMA 344/2004) mostrou que as concentrações de Zn, Cu e Pb ocorrem em valores que geram preocupação ambiental para atividades humanas na área, como o gerenciamento da disposição do sedimento, no caso deste ser dragado. / The whole São Lourenço harbour area is located in the southeast of Guanabara Bay (RJ – Brazil). Furthermore, it also houses “Porto de Niterói” (Niterói Harbour), which is the only cargo harbour in Niterói and other several shipyards. Apart from receiving domestic sewage discharges and possibly other unknown contribution sources from the Bay’s surrounding area, the Bay is contaminated by trace metals. This study shows the results of an accumulation evaluation as follows: Cd, Cr, Cu, Ni, Pb and Zn in short cores collected from three different sample stations in that harbour. Possible correlations involving indicating parameters of geochemichal processes such as granulometry, Total Carbon Concentrations (TOC), total sulphur (S), iron (Fe) and manganese (Mg) were evaluated. Enrichment factors (EFs) in relation to background and inventories (metal storage per sediment area) were calculated, and a comparison with international sediment quality values adopted by a local jurisdiction (Resolução CONAMA 344/2004) was conducted. The inventories which always showed the highest accumulation were collected from PN3 Station and the EF showed different trends among the stations. Both the inventories and the EF presented high levels of Cu, Pb and Zn contamination. On the other hand, Ni and Cr concentrations did not reach worrying levels. Higher concentrations of Cr, Cu, Pb and Zn were found at the station which was located at the external part of the harbour. There, Cd, Cr, Cu, Pb and Zn concentrations presented a correlation with Fe. At the station located at the internal area of the harbor, Pb had a correlation with Mn. TOC and S did not seem to affect directly trace–metal distribution, but they were used as a marine influence gradient indicator to sediment quality, which affects biogeochemical processes that retain metals. The concentration comparison of Cd, Cr, Cu, Ni, Pb and Zn levels with international sediment quality criteria adopted by the Brazilian jurisdiction (Resolução CONAMA 344/2004) showed that Zn, Cu and Pb concentrations generate environmental concerns related to human activities, such as the management of dredged sediment, if such sediment dredging occurs in the studied areas.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2016-09-21T18:16:41Z No. of bitstreams: 1 Tese de Doutorado Luiz C. Cotovicz Jr. Versão Uff.pdf: 4982585 bytes, checksum: 7a9441ed4aef2fa1871fcee50e7e53c4 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-21T18:16:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese de Doutorado Luiz C. Cotovicz Jr. Versão Uff.pdf: 4982585 bytes, checksum: 7a9441ed4aef2fa1871fcee50e7e53c4 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências - Geoquímica. Niterói, RJ / As taxas de produção, transformação, emissão e sedimentação de carbono na interface terra-mar são significantes globalmente, porém pobremente quantificadas nas regiões tropicais. O aumento acelerado nas concentrações atmosféricas de dióxido de carbono (CO2) e metano (CH4) alerta a importância do monitoramento e quantificação das concentrações e fluxos desses gases do efeito estufa na zona costeira. A redação da presente tese foi separada em capítulos. Os capítulos 1 e 2 apresentam a introdução geral do trabalho e o estado da arte do conhecimento da temática da tese, sobre a dinâmica de CO2 e CH4 em estuários. O capítulo 3 contém a descrição do sistema de medição contínua e on-line da pressão parcial do CO2 (pCO2) e comparações entre as medições contínuas com estimativas indiretas calculadas a partir da alcalinidade total (AT) e pH da água em dois estuários contrastantes: a Baía de Guanabara, Rio de Janeiro, e o estuário do Rio São Francisco, AL. Na Baía de Guanabara, um estuário dominado pela forçante marinha e altamente impactado por atividades antrópicas, os valores calculados e medidos da pCO2 mostraram excelente concordância (R2 = 0.95, p < 0.0001). Em contraste, no estuário do Rio São Francisco, onde o gradiente salino completo foi amostrado, importantes superestimativas foram verificadas nos valores calculados em algumas amostras de água doce. A superestimativa média foi de 72%, chegando ao valor extremo de 737%. Esses erros foram atribuídos à contribuição da alcalinidade orgânica e à baixa capacidade de tamponamento do sistema carbonato sob condições de água doce, de baixo pH e baixa AT. Os capítulos 4 e 5 apresentam os resultados das variações temporais e espaciais nas concentrações e fluxos de CO2 e CH4 na interface água-atmosfera na Baía de Guanabara. O estudo foi conduzido entre Abril de 2013 e Abril de 2014 com monitoramento contínuo da pCO2, temperatura, salinidade, fluorescência e oxigênio dissolvido (OD). Amostragens discretas foram realizadas para CH4, clorofila a e nutrientes inorgânicos dissolvidos. As concentrações anuais de CO2 e CH4 variaram entre 22-3715 ppmv e 18-10350 nmol L-1, respectivamente. Marcantes subsaturações da pCO2 na água em relação à pCO2 atmosférica foram prevalentes em águas rasas, confinadas e termicamente estratificadas principalmente no verão, enquanto supersaturação foi restrita às proximidades da desembocadura de rios poluídos e efluentes de esgotos. O CO2 também apresentou variações diuturnas em função dos processos de fotossíntese e respiração, com maiores valores no período noturno. O CH4 apresentou sobressaturação em todas as amostras, com as concentrações mais altas próximas de localidades com maior influência antrópica. A produção de metano pareceu ser pequena na região amostrada em função da competição com a redução de sulfato, sendo a maior parte do CH4 sustentada por fontes alóctones (rios poluídos e esgoto doméstico). Contrariamente à maioria dos sistemas estuarinos, a Baía de Guanabara foi considerada um sumidouro anual de CO2 em função da concomitância entre alta incidência de radiação fotossinteticamente ativa (PAR), estratificação térmica e alta disponibilidade de nutrientes, que promoveram grandes florações de fitoplâncton e autotrofia (metabolismo autotrófico de 52,1 mol C m-2 ano-1). Os fluxos de CO2 na interface água-atmosfera foram da ordem de -9,6 a -18,3 mol C m-2 ano-1. Os fluxos calculados de metano ficaram entre 0,20 e 0,35 mol C m-2 ano-1, e estão bem acima da média dos valores documentados em outros estuários mundiais, mostrando que a poluição pode ser um importante fator nas emissões estuarinas. Dessa forma, a eutrofização pareceu amplificar o sumidouro de CO2, enquanto a poluição orgânica pareceu amplificar a emissão de CH4. Comparando os fluxos de CO2 e CH4 em termos de emissões equivalentes de CO2 (CO2-eq), as emissões de CH4 reduziram o caráter sumidouro do CO2 em aproximadamente 16%. Esses resultados indicam que mais estudos são necessários em regiões estuarinas tropicais cobrindo diferente tipologias, pois a maioria dos trabalhos publicados até o momento se concentraram em estuários temperados e dominados por rios. / The production, transformation, emission and burial of carbon at the land-ocean interface are globally significant, but rather poorly quantified in tropical regions. The increasing atmospheric concentrations of dioxide carbon (CO2) and methane (CH4) alerts to the importance and necessity of monitoring and quantifying the concentrations and fluxes of these greenhouse gases at coastal zone. The present doctoral thesis was divided into several chapters. Chapter 1 presents a general introduction to the thesis. Chapter 2 corresponds to a general introduction which focuses on the state of art of knowledge of the thesis subject, dealing with the CO2 and CH4 dynamics in estuaries. Chapter 3 describes the system applied for the online and continuous measurements of the aquatic partial pressure of CO2 (pCO2) and compares its estimate between the method of the continuous measurements with indirect estimates based on calculations with total alkalinity and pH in two contrasting Brazilian estuaries. One being the marine dominated and highly anthropogenically disturbed Guanabara Bay (State of Rio de Janeiro, SE-Brazil) and the other, the oligotrophic Sao Francisco River Estuary (State of Alagoas, NE-Brazil), impacted by dams. For Guanabara Bay, the measured and calculated pCO2 values showed an excellent agreement (R2 = 0.95, p < 0.0001). In contrast, the Sao Francisco estuary, showed good agreements between both methods in the estuarine mixing zone but not for it´s freshwater end member samples, which yielded substantial overestimations for the calculated pCO2. The average overestimation was 72%, reaching 737%. These discrepancies were attributed to the interference of organic alkalinity in the calculations particular in acid, poorly buffered freshwaters. Chapters 4 and 5 correspond to the part of this study, addressing the results of the temporal and spatial variations of CO2 and CH4 concentrations and atmospheric exchanges in Guanabara Bay. The study was conducted between April 2013 and April 2014, with continuous on line monitoring along trajectories of pCO2, temperature, salinity, fluorescence and dissolved oxygen. In addition, discrete sampling was performed at fixed stations along the trajectories for CH4, Chlorophyll a and dissolved inorganic nutrients. The annual concentrations of CO2 and CH4 ranged between 22-3715 ppmv and 18-10350 nmol L-1, respectively. Marked undersaturations of pCO2 were prevalent in shallow, confined and stratified waters especially at summertime, whereas oversaturations were restricted to the vicinity of the polluted river mouths and effluent discharge. The CO2 presented diurnal variations related to the processes of photosynthesis and respiration, with higher values at nigh-time period. CH4 was oversaturated in all samples, with higher concentrations primarily in the polluted regions. Methanogenesis seemed to be low in the sampled regions due to the competition with sulphate-reduction, with the major part of the CH4 sustained by allochthonous sources, derived from the sewage network. In contrast to the major part of the world´s estuarine systems, Guanabara Bay was considered a strong sink of CO2 due to concomitant effects of high photosynthetically active radiation intensity (PAR), thermal stratification and net autotrophy (autotrophic metabolism of 52.1 mol C m-2 yr-1). The air-water CO2 fluxes were between -9.6 and -18.3 mol C m-2 yr-1. The calculated methane emissions were between 0,20 and 0,35 mol C m-2 yr-1, and were well-above of the world-average documented for other estuarine systems, showing that pollution can be an important factor in coastal CH4 emissions. As such, eutrophication seemed to amplify the CO2 sink, whereas the organic pollution seemed to amplify the CH4 emissions. Comparing the CO2 and CH4 in terms of CO2 equivalent emissions (CO2-eq), emissions of CH4 reduced the CO2 sink by about 16%. These results indicate that studies of topical estuaries covering different types of systems need to be enhanced, as most part of studies were conducted in river-dominated and temperate estuaries.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2016-09-20T18:44:32Z No. of bitstreams: 1 Tese Nafisa Rizzini Ansari.pdf: 8620069 bytes, checksum: 16d148c878ee2d9445629dc9780642f5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-20T18:44:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Nafisa Rizzini Ansari.pdf: 8620069 bytes, checksum: 16d148c878ee2d9445629dc9780642f5 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências - Geoquímica. Niterói, RJ / Os objetivos do presente estudo foram avaliar a anêmona-do-mar Bunodosoma caissarum como espécie biomonitora da contaminação por metais para a Baía de Guanabara (Rio de Janeiro, Brasil) e a região insular adjacente, comparando-a com uma espécie tradicionalmente utilizada na região: o mexilhão Perna perna; além de investigar a bioacumulação de Cd, Hg e Zn por B. caissarum e P. perna por meio de experimentos de incubação em laboratório. A Baía de Guanabara é uma baía eutrófica contaminada por diversos metais. A região insular adjacente é considerada menos impactada por metais, porém esta é influenciada por aportes antrópicos, como os efluentes dos emissários submarinos e a disposição de material dragado em locais próximos a esta região. Bivalves, como o P. perna, são amplamente utilizados para o biomonitoramento de metais na Baía de Guanabara. No entanto, a anêmona B. caissarum pode ser uma alternativa em ambientes onde os mexilhões não são abundantes ou não existem. Neste estudo, mediram-se as concentrações de metais nos tecidos de B. caissarum e P. perna amostrados na Baía de Guanabara e na região insular adjacente em 2013 e estas foram comparadas com concentrações medidas nos mesmos locais em 2009. Os elementos Al, As, Ba, Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Sn, Ti, V e Zn foram determinados por espectrometria de massa com fonte de plasma indutivamente acoplado (ICP-MS). Foi observada uma grande variabilidade espacial e temporal nas concentrações dos metais nos tecidos de B. caissarum e P. perna. No entanto, ambas as espécies foram capazes de bioacumular todos os elementos estudados. Devido à abundância de B. caissarum na área de estudo e a sua capacidade de bioacumular os metais estudados, sugere-se seu uso como biomonitor de metais e seu potencial uso como biomonitor complementar para estudos de biomonitoramento com mais de uma espécie de invertebrado, como P. perna. Com esta finalidade, deve-se estudar melhor as características de bioacumulação de metais de interesse ambiental e ecotoxicológico, como Hg, Cd e Zn, por B. caissarum para possibilitar seu uso. Com este intuito, realizaram-se incubações com Hg, Cd e Zn em microcosmos com B. caissarum e P. perna. Os espécimes foram incubados com isótopos destes metais em aquários e as concentrações foram monitoradas durante o período de incubação. O experimento com Hg investigou como B. caissarum afeta a distribuição, metilação e volatilização de Hg adicionando-se o radiotraçador 203Hg a microcosmos com e sem B. caissarum. Mediu-se o Hg total e o metilmercúrio (MeHg) por espectrometria gama e cintilação líquida respectivamente. Os espécimes apresentaram um fator de bioconcentração de 70. Observou-se a produção de MeHg em todos os microcosmos e uma maior volatilização de Hg nos microcosmos com B. caissarum. Nos experimentos com Cd e Zn, spikes enriquecidos em 116Cd ou 68Zn foram adicionados aos microcosmos com B. caissarum ou P. perna e as concentrações foram medidas através do monitoramento de razões isotópicas. Os fatores de bioconcentração para B. caissarum e P. perna expostos a 0,9 μg L-1 de 116Cd foram respectivamente 80,5 e 850 e em espécimes expostos a 1,4 μg L-1, 6,9 μg L-1 e 34,7 μg L-1 de 68Zn foram respectivamente 243, 398 e 340 em B. caissarum e 1789, 1238 e 621 em P. perna. As proteínas citosólicas associadas ao Cd e ao Zn foram extraídas dos tecidos dos espécimes incubados e analisadas por cromatografia de exclusão por tamanho e espectrometria de massa com fonte de plasma indutivamente acoplado. Frações citosólicas associadas ao Cd e ao Zn foram detectadas em ambas as espécies. Em todos os experimentos B. caissarum expeliu secreções mucosas que continham os isótopos adicionados. Estes estudos possibilitaram uma melhor compreensão das características de bioacumulação de Hg, Cd e Zn pelas espécies estudadas e fornecem subsídios para sua aplicação em estudos de biomonitoramento destes metais. / The objectives of this study were to evaluate the sea anemone Bunodosoma caissarum as a biomonitor species for metal contamination in Guanabara Bay (Rio de Janeiro, Brazil) and an adjacent island region, by comparing it with another species traditionally used in the region: the mussel Perna perna. It was also to investigate the uptake of Cd, Hg and Zn through laboratory incubation experiments with both species. Guanabara Bay is an eutrophic bay contaminated by several metals. The adjacent island region is considered less impacted by metals, although that region is influenced by anthropic inputs, such as the effluents of submarine outfalls and the disposal of dredged material from surrounding sites. Bivalves, such as P. perna, are widely used for biomonitoring metal contamination in Guanabara Bay. However the sea anemone B. caissarum can be an alternative in sites where the mussels are not abundant or do not exist. In this study, metal concentrations were measured in the tissues of B. caissarum and P. perna sampled in Guanabara Bay and adjacent islands in 2013 and were compared to previous measurements in the same sites in 2009. The elements Al, As, Ba, Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Sn, Ti, V and Zn were determined by inductively coupled plasma-mass spectrometry (ICP-MS). There was a great spatial and temporal variability of metal concentrations in the tissues of B. caissarum and P. perna. Yet both species were able to bioaccumulate all the studied elements. Due to the abundance of B. Caissarum in the studied area and its capacity to bioaccumulate the studied elements, its use as a biomonitor of metals is suggested and its potential use as a complementary biomonitor. For this purpose, it is necessary to better understand the bioaccumulation characteristics of metals of environmental and ecotoxicological concern by B. caissarum. So, incubations were carried out with Hg, Cd and Zn in microcosms with B. caissarum and P. perna. Specimens were incubated with isotopes of these metals in aquariums and concentrations were monitored during an incubation period. The Hg experiment investigated how B. caissarum affects Hg distribution, methylation and volatilization by adding the radiotracer 203Hg to microcosms with and without the sea anemone. Total Hg and methylmercury (MeHg) were measured respectively by gamma spectrometry and liquid scintillation. Specimens presented a bioconcentration factor of 70. There was MeHg production in all microcosms and a higher Hg volatilization occurred in microcosms with B. caissarum. In Cd and Zn experiments, enriched 116Cd or 68Zn spikes were added to microcosms with B. caissarum or P. perna and concentrations were measured by monitoring isotope ratios. Bioconcentration factors for B. caissarum and P. perna exposed to 0.9 μg L-1 of 116Cd were respectively 80.5 and 850. In specimens exposed to 1.4 μg L-1, 6.9 μg L-1 and 34.7 μg L-1 of 68Zn those factors were respectively 243, 398 and 340 in B. caissarum and 1789, 1238 and 621 for P. perna. Cytosolic proteins associated with Cd and Zn from the tissues of the incubated specimens were extracted and analyzed by sizeexclusion chromatography and inductively coupled plasma-mass spectrometry. Cd and Zn-accumulating cytosolic fractions were detected in both species. In all experiments B. caissarum expelled mucus secretions that contained the added isotopes. These studies enabled a better understanding of the bioaccumulation characteristics of Hg, Cd and Zn by the studied species and can contribute to their use in biomonitoring studies with these metals.