Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-03-14T13:09:52Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE_DETERMINAÇÃO DO CARBONO E NITROGÊNIO ORGANICO PARTICULADO EM AMBIENTES OCEÂNICOS E ESTUARINO - COSTEIRO, NA REGIÃO N~1.pdf: 3127471 bytes, checksum: 07f07e56cbb161e91a0b19e2387b5734 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-14T13:09:52Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE_DETERMINAÇÃO DO CARBONO E NITROGÊNIO ORGANICO PARTICULADO EM AMBIENTES OCEÂNICOS E ESTUARINO - COSTEIRO, NA REGIÃO N~1.pdf: 3127471 bytes, checksum: 07f07e56cbb161e91a0b19e2387b5734 (MD5) Previous issue date: 2016-07-14 / CAPES / O objetivo principal da presente tese constitui em agregar informações ao conhecimento sobre a fração orgânica do material em suspensão na região oceânica- costeira - estuarina do litoral de Pernambuco e na região costeira adjacente, principalmente no que se refere às suas concentrações, avaliando a distribuição do COP e NT. Em função da sua importância e estudos relacionados ao material em suspensão serem escassos para o carbono e nitrogênio nessas regiões. A tese é apresentada como um conjunto de capítulos interligados, nos quais foram apresentados resultados da distribuição do COP e NT nas plumas dos rios Capibaribe e Jaboatão e o arquipélago de Fernando de Noronha, com relativamente pouca influência humana, e foi escolhida como área de controle. A exportação de matéria orgânica via fluxo estuarino, ficou definida pelas medianas do Carbono Elementar de (2,04% e 0,97%) e Nitrogênio Elementar de (0,63% e 0,24%) e razão C/N de (6,60 e 9,30) nas plumas do Capibaribe e Jaboatão respectivamente. A análise de componentes principais aplicada aos dados sugeriu que os altos índices pluviométricos e o material carreado pelo fluxo fluvial para região costeira influenciaram a distribuição dessas frações e que tais diferenças podem resultar das diferentes cargas de ação antrópica e mecanismos de transporte estuário – região costeira revelando a complexidade da distribuição da matéria orgânica nestes ambientes. No segundo capítulo-artigo estudo caracterizou a matéria orgânica em função das razões elementares e isotópicas δ13C, δ15N, C/N do material particulado em suspensão na água superficial em 21 pontos amostrais sendo 12 no estuário do rio Capibaribe e 9 no estuário do rio Jaboatão. Os maiores valores de δ13C, δ15N, C/N (-17,75‰, 23,71‰ e 13,45‰) no Capibaribe e, (-21,97‰, 27,30‰ e 14,74‰) no Jaboatão, respectivamente. Os valores encontrados sugerem que uma grande parte da matéria em suspensão dos rios em estudo, se origina a partir de entradas de efluentes com alto teor de matéria orgânica, como também que a MO exportada pelos rios é fortemente influenciada pelo seu elevado estado de eutrofização, com acentuada produção autóctone. Nos estuários superiores os valores empobrecidos de 13C indicam maior presença de material tanto de origem continental quanto de origem mista. É também observado que δ13C e a razão C/N não são correlacionados no estuário do Capibaribe e estes resultados sugerem que existem áreas no estuário de preferência, fontes de matéria orgânica sob a influência tanto de autóctones (estuário inferior) como de alóctones (estuário superior). O terceiro e último capítulo - artigo ocorreu na região costeira de PE e foram agregadas as frações COP e NT à fração de COD, as quais não apresentaram correlação, indicando que elas não tenham a mesma fonte, destacando a influência alóctone para o aumento dessas frações e assim os efeitos de influencia do rio Capibaribe nas águas oligotróficas costeiras. / The main objective of this thesis is to add information to the existing knowledge of the organic fraction of suspended matter in the oceanic-coastal-estuarine region of the coast of Pernambuco, Brazil and the adjacent coastal zone, mainly in regard to its concentrations, by evaluating the distribution of POC and NT. In spite of the importance of this topic, studies on suspended matter for carbon and nitrogen are scarce in these regions. The thesis is presented as a set of interrelated chapters that contain the results of POC and NT distribution in the plumes of rivers Capibaribe and Jaboatão. The Fernando de Noronha Archipelago was chosen as a control area because of the minimal human influence in this region. The export of organic matter through estuarine flow was defined using the medians of elemental carbon (2.04% and 0.97%) and elemental nitrogen (0.63% and 0.24%), and C/N ratio (6.60 and 9.30) in the Capibaribe and Jaboatão plumes, respectively. The principal component analysis applied to the data suggests that the high rainfall and the matter carried by the river flow to the coastal region influence the distribution of these fractions. The analysis also suggests that the detected differences can be caused by different charges of human action and estuarycoastal mechanisms of transport, thus revealing the complexity of the distribution of organic matter in these environments. In the second chapter of the article, organic matter was characterised on the basis of elementary and isotopic ratios δ13C, δ15N, and C/N of the suspended particulate matter in surface water at 21 sampling points, of which 12 were in the estuary of river Capibaribe and 9 in the estuary of river Jaboatão. The highest values of δ13C, δ15N, and C/N (-17.75‰, 23.71‰, and 13.45 ‰) in Capibaribe and (-21.97‰, 27.30‰, and 14.74 ‰) in Jaboatao, respectively. The values found in this study suggest that a large proportion of suspended matter from the rivers originates from effluent inputs with high organic matter content. Also, the OM exported by the rivers is heavily influenced by a high state of eutrophication, with pronounced autochthonous production. In the upper estuary, the impoverished values of δ13C indicate a greater presence of matter of continental origin and of mixed origin. It was also observed that δ13C and C/N ratio are not correlated in the estuary of the Capibaribe, which suggests that there are areas at the estuary of preference where sources of organic matter are under the influence of autochthonous (lower estuary) or allochthonous (upper estuary) contributions. The third and final chapter-article occurred in the coastal zone of PE. Here, the fractions of POC and NT were added to the fraction of DOC and showed no correlation, which indicates that they do not share the same source. Moreover, this finding highlights the influence of allochthonous contributions to the increase of these fractions and the consequent effects of the influence of Capibaribe river in coastal oligotrophic waters.

O objetivo desta pesquisa foi avaliar a decomposição de diferentes quantidades iniciais de palhada de cana-de-açúcar depositadas sobre o solo, sob diferentes práticas de manejo e determinar o acúmulo de carbono orgânico total (COT) neste solo ao longo de três cortes da cana. Para tanto, foram instalados três ensaios em lavoura de cana-de-açúcar no município de Piracicaba. No experimento 1 foram depositadas na entrelinha da cultura, sobre o solo, diferentes quantidades de palhada (3,5; 7; 14 e 21 Mg ha-1) e mais dois tratamentos na dose de 14 Mg ha-1 ora incorporada ao solo e ora irrigada com vinhaça. A perda de matéria seca e a composição da palhada remanescente foi avaliada em seis momentos ao longo de um ano. No experimento 2, utilizando-se os mesmos tratamentos do experimento anterior, foram instalados lisímetros de tensão para coleta da solução do solo e determinação do carbono orgânico dissolvido (COD) em 0,20 e 0,50 m de profundidade. Para determinação do COT em função das diferentes doses de palhada depositadas sobre o mesmo ao longo de 3 cortes da cana-de-açúcar, instalou-se o Experimento 3. Para que fosse detectada a entrada de carbono (C) em função do aporte destas doses de palhada ao longo dos 3 anos, o solo original da entrelinha da cana-de-açúcar foi substituído por um solo de uma área adjacente de mesma classe, que não era cultivado com cana-de-açúcar ha pelo menos 25 anos, por isso com baixo delta 13C (?13C). Esta técnica isotópica foi utilizada para determinar e quantificar a origem das entradas do C no solo ao longo dos anos em que foram aplicados os tratamentos. Os resultados deste trabalho sugerem que após um ano da deposição da palhada no campo a decomposição de 65% das maiores doses de palhada (14 e 21 Mg ha-1), chegam a ser de 24 a 39% superiores às menores doses (7 e 3,5 Mg ha-1 respectivamente). A dose 14 Mg ha-1 quando incorporada acelera ainda mais este processo, resultando numa decomposição final de 86%. Já a irrigação com vinhaça não favoreceu este processo. Em relação à composição da palhada remanescente, os tratamentos 14 Mg ha-1 incorporado e 21 Mg ha-1 resultaram no aumento mais expressivo do índice lignocelulósico. O monitoramento do COD a 0,5 m de profundidade durante 120 dias na estação chuvosa detectou a presença de C somente nos 45 dias iniciais da decomposição da palhada. O percentual de COD disponibilizado pela palhada foi inversamente proporcional a taxa de decomposição. O acompanhamento do acúmulo de C no solo ao longo de 3 anos de aporte de diferentes quantidades de palhada da cana-de-açúcar, mostrou um aumento significativo de 80% e 97% nas concentrações de COT nos 2,5 cm superficiais do solo onde as doses de 14 e 21 Mg ha-1 de palhada, haviam sido aplicadas, respectivamente / The objective of this research was to evaluate the decomposition of different initial quantities of sugarcane trash placed onto the soil under different management practices and determine the total organic carbon (TOC) accumulation in this soil over three years sugarcane cycle. Therefore, three experiments were installed in sugarcane area at Piracicaba. In experiment 1, different amounts of sugarcane trash (3.5, 7; 14 and 21 Mg ha-1) were placed between the rows, above the soil. Two additional treatments were installed with 14 Mg ha-1 dose: or incorporated into the soil or irrigated with vinasse. The dry matter losses and the composition of remaining sugarcane trash were evaluated six times over a year. In experiment 2, using the same previous treatments, lysimeters were installed to collect soil solution and to determine dissolved organic carbon (DOC) at 0.20 and 0.50 m depth. Experiment 3 was settled to determine the Carbon (C) derived from the different doses of deposited sugarcane trash. The C input derived from the straw doses after three years was detected replacing the original soil at sugarcane inter-row by a soil from an adjacent area not cultivated with sugarcane for at least 25 years, presenting a low delta 13C (?13C). This isotope technique was used to determine and quantify the origin of soil C input, after the treatments applied over the years. Results of this study suggest that one year after the deposition of the trash on soil, the higher doses (14 and 21 Mg ha-1) lost about 65% dry matter, a rate up to 24-39% higher than the lower doses (7 and 3.5 Mg ha-1 respectively). The 14 Mg ha-1 dose, when incorporated, accelerated this process, resulting in a total breakdown of 86%. However, vinasse irrigation did not favored this process. Regarding the composition of the remaining trash, the treatments of 14 Mg ha-1 incorporated to soil and the 21 Mg ha-1 resulted in the most significant increase in lignocellulosic index. The DOC monitoring at 0.5 m depth over 120 days in the rainy season detected the presence of C only during the initial 45 days of straw decomposition. The percentage of DOC available from sugarcane trash was inversely proportional to the decomposition rate. Carbon accumulation in the soil over 3 years, related to different amounts of sugarcane trash, showed a significant increase of 80% to 97% in TOC concentrations in the upper 2.5cm soil layer where the doses of 14 and 21 Mg ha-1 of trash were applied, respectively

Os sistemas integrados de produção agropecuária (SIPAs) diversificam e intensificam a produção rural, embora ainda careçam de avanços e detalhamento dos processos e mecanismos envolvidos nas relações solo-planta-atmosfera, essenciais para adaptá-los e modelá-los para as diferentes eco-regiões e condições edafoclimáticas. Esse estudo investigou os efeitos da intensificação de sistemas integrados de produção agropecuária na quantidade, qualidade e origem da matéria orgânica do solo (MOS) e na dinâmica do crescimento e da decomposição radicular de espécies vegetais durante os períodos de lavoura e de pastejo. O experimento foi conduzido na Embrapa Pecuária Sudeste no estado de São Paulo, região sudeste do Brasil. Dois SIPAs foram avaliados: integração-lavoura-pecuária (ILP) e integração lavoura-pecuária-floresta (ILPF). Duas áreas de referência foram utilizadas: pastagem extensiva (não degradada) e floresta estacional semidecidual (somente para avaliações sobre a MOS). Duas épocas de avaliação foram consideradas: período lavoura (verão de 2014/15) e período pastagem (inverno de 2015 e verão de 2015/16). A quantidade (teores e estoques de C e N), a qualidade (índices de manejo de C, frações leve, particulada e mineral) e a origem (?13C e ?15N) da MOS na camada de 0-0,40 m, e o crescimento e a decomposição dos sistemas radiculares das espécies vegetais e o fluxo de água no perfil do solo (0-70 cm) foram avaliados durante os períodos de lavoura e de pastagem. Adicionalmente, na ILPF também foram avaliados estes parâmetros de plantas e solos em três distâncias das linhas de cultivo do eucalipto (1,9; 4,5 e 7,3 m). Converter a pastagem extensiva em ILP resultou em: (i) aumento da disponibilidade de nutrientes (Ca, Mg, K e P) no solo; (ii) incrementos nos estoques de C e N, bem como de frações lábeis da MOS; (iii) manutenção de maiores conteúdos de água no solo; e, (iv) ciclagem do C e N, com maiores produção e decomposição de raízes, inclusive em camadas mais profundas do solo. Implementar a ILPF sob área utilizada para ILP promoveu os seguintes efeitos: (i) redução nos conteúdos de água no solo; (ii) perdas nos teores das frações lábeis da MOS (iii) limitações na produção de raízes no período de lavoura (principalmente em locais próximos as árvores) e incrementos na decomposição radicular, acarretando em maiores taxas de ciclagem das raízes no solo; (iv) aumentos na ciclagem do C e N; e, (v) ocorrências de associações simbióticas nas raízes, tais como os fungos ectomicorrízicos, perceptíveis pela técnica de análises radiculares com uso de minirhizotron. De acordo com os resultados encontrados, sugere-se que o arranjo das árvores na ILPF seja reestruturado a partir do quarto ano de idade, quando estas limitaram o crescimento radicular e o aporte de matéria orgânica lábil, além de reduzir os conteúdos de água no solo. Entretanto, recomenda-se a intensificação da produção sob condições tropicais, pois a quantidade e a qualidade da MOS, e a produtividade e aprofundamento do sistema radicular foram incrementados ao longo do tempo sob SIPAs, principalmente na ILP / Integrated farming systems (IS) diversify and intensify rural production, although there are still gaps in advancing and detailing of the processes and mechanisms involved in the soil-plant-atmosphere relations, which are essential to adapt and model these systems for the different eco-regions and edafoclimatic conditions. This study investigated the effects of the intensification of IS on the quantity, quality and origin of soil organic matter (SOM) and on root growth and decomposition dynamics of plant species during cropping and grazing periods. The experiment was conducted at Embrapa Pecuária Sudeste, state of São Paulo, southeast region of Brazil. Two IS were evaluated: integrated crop-livestock system (ICL) and integrated crop-livestock-forest system (ICLF). Two references areas were used: extensive grazing (not degraded) and a semideciduous seasonal forest (only for SOM evaluations). Two evaluation periods were considered: cropping (summer of 2014/15) and grazing period (winter of 2015 and summer and winter of 2015/16). The quantity (C and N contents and stocks), quality (C management indexes, light, particulate and mineral SOM fractions) and the origin (?13C and ?15N) of SOM in the 0-0.40 m layer, and the growth and decomposition of the root systems of the plant species and water flow in the soil profile (0-0.7 m) were evaluated during cropping and grazing periods. In addition, in ICLF also these parameters of plants and soils were evaluated at three distances of eucalyptus rows (1.9, 4.5 and 7.3 m). The conversion of extensive grazing to ICL system resulted in: (i) increased availability of nutrients (Ca, Mg, K and P) in the soil; (ii) increases in C and N stocks, as well as labile fractions of SOM; (iii) maintenance of greater water content in the soil; and (iv) cycling of C and N, with higher root production and decomposition, even in deeper layers of the soil. Implementing the ICLF under the area used for ICL promoted the following effects: (i) reduction in soil water content; (iii) limitations in the root production in the cropping season (mainly in places near the trees) and increases in the root decomposition, resulting in higher cycling rates of the roots in the soil; (iv) increases in C and N cycling; and, (v) occurrence of symbiotic associations with the roots, such as ectomycorrhizal fungi, which were perceptible by the technique of root analysis using minirhizotrons. According to the results, it is suggested that the arrangement of the trees in the ICLF system need to be restructured after the fourth year of age, when they limited the root growth and the amount of labile organic matter, besides reducing the contents of water in the soil. However, farming intensification is recommended under tropical conditions, as the SOM quantity and quality, and the productivity and deepening of the root system were increased during cultivations in the IS, especially in the ICL system

O município de Viamão está localizado na região metropolitana de Porto Alegre, no estado do Rio Grande Sul. A barragem Mãe d\'Água foi construída em 1962, com o intuito de atender à demanda da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, mais precisamente o Instituto de Pesquisas Hidráulicas, porém, devido à falta de planejamento urbano, durante os últimos quarenta anos, vem acarretando uma diversificada série de passivos ambientais, como contaminantes orgânicos e/ou inorgânicos. Neste seguimento, o presente trabalho busca avaliar as concentrações dos metais Zinco e Níquel, teores de matéria orgânica e a composição granulométrica nas diferentes profundidades amostradas em testemunhos de sedimentos produzidos nesta bacia hidrográfica que compõe a barragem Mãe d\'Água. As coletas de amostras foram realizadas em junho de 2014, sendo amostrados quatro testemunhos sedimentares distribuídos no lago da referida barragem. Para a extração dos testemunhos foi utilizado um amostrador de núcleo \"Piston Core\". Os sedimentos da fração menor que 63μm foram destinados a análise química para verificação da presença e concentração dos elementos traço: Níquel (Ni) e Zinco (Zn). A metodologia de digestão ácida empregada é a EPA 3050, adotada pela U.S. Environment Protection Agency, sendo que as análises foram realizadas em duplicata e, para controle de qualidade, foram utilizados dois materiais de referência da USGS (U.S. Geological Survey): SGR-1b e SCO-1. Com os resultados obtidos, a caracterização granulométrica da sedimentação sob o barramento mostrou-se suscetível a contaminação por metais ao longo nas últimas décadas. Todas as amostras apresentaram concentrações de Zn e Ni acima do valor de background local e com padrões de crescimento, portanto, evidenciam a existência de enriquecimento dos sedimentos por estes elementos. Os teores de matéria orgânica quando correlacionados as concentrações de Zn e Ni evidenciaram o crescente enriquecimento nos testemunhos analisados, confirmando a alta afinidade destes elementos à sedimentos compostos de fração orgânica. O índice de geoacumulação para a maior parte das concentrações dos metais nas diferentes profundidades encontra-se caracterizadas como não poluída. Considerando que a área de estudo se caracteriza historicamente pela ocupação residencial, ações antropogênicas podem ser consideradas as principais provedoras dos passivos ambientais aos corpos d\'água. / The municipality of Viamão is located in the metropolitan region of Porto Alegre, state of Rio Grande do Sul. The Mãe D\'água Dam was built in 1962, so that demands from the Federal University of Rio Grande do Sul, more precisely the Institute of Hydraulic Research could be met. However, due to a lack of urban planning over the past forty years, the dam has caused several environmental liabilities, such as organic contaminants and / or inorganic contaminants. This manuscript addresses an evaluation of the concentrations of the metals zinc and nickel metals, organic matter content and particle size composition at different depths sampled in sediment cores produced in the watershed that comprises Mãe d\'Água. Four sediment core distributed in the dam lake were collected in June 2014, by \"Piston Core\" core sampler. Sediments whose fraction was lower than 63μm were subjected to chemical analyses regarding the presence and concentration of nickel (Ni) and zinc (Zn). The acid digestion methodology employed was EPA 3050, adopted by the US Environment Protection Agency. The analyses were performed in duplicate and two USGS (US Geological Survey) reference materials, namely: SGR-1b and SCO-1 were used for the quality control. The particle size characterization of sedimentation under the bus has proved susceptible to metal contamination over the past decades. All samples showed concentrations of Zn and Ni higher than the local background values and growth patterns, which evidenced an enrichment of sediments. In comparison to the organic matter content, the Zn and Ni concentrations showed a growing enrichment, which confirmed the high affinity of these elements for sediments composed of organic fraction. The geoaccumulation index for most of the metal concentrations at different depths has been characterized as non polluted. As whereas the study area is historically by historically residential occupation, anthropogenic actions can be considered the main causes of environmental damage to water bodies.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2016-05-03T17:55:19Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Sarah_K._Rodrigues (final).pdf: 2191755 bytes, checksum: 7bb012b5c768c4bc50d38c29d71f34a2 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-03T17:55:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação_Sarah_K._Rodrigues (final).pdf: 2191755 bytes, checksum: 7bb012b5c768c4bc50d38c29d71f34a2 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências-Geoquímica. Niterói, RJ / Testes de toxicidade são ferramentas frequentemente empregadas para avaliações da qualidade de ecossistemas e identificar áreas sensíveis. Para avaliar a qualidade dos sedimentos da região da Ilha da Madeira (Baía de Sepetiba), área considerada sob impacto de passivos da Ingá, realizou-se caracterização granulométrica, análises do fracionamento geoquímico de metais-traço, determinação das concentrações de acid-volatile sulfides (AVS) e carbono orgânico total (COT) e testes de toxicidade aguda e crônica de sedimento integral, em amostras de cinco pontos do local. O ensaio agudo com o Tiburonella viscana (anfípoda) apresentou toxicidade apenas para a desembocadura do canal do Saco do Engenho e os testes com Tisbe biminiensis (copépode) indicaram diferença significativa com o controle, apresentando baixas taxas de fecundidade, em todos os pontos. Os níveis de metais-traço na região do Saco do Engenho representam um alerta principalmente para Cd e Zn que atingiram concentrações duas ordens de grandeza maiores que os valores orientadores da Resolução CONAMA 454/2012. A utilização de normalizadores como o AVS e o COT para a estimativa de fases complexantes capazes de se associar aos metais-traço, que podem estar presentes na água intersticial, demonstrou que nos pontos na região de Coroa Grande, Porto de Itaguaí e Ilha de Itacuruçá há teores suficientes de AVS e COT para aprisionar os metais-traço na fase sólida dos sedimentos. Entretanto, os resultados apresentados não possuem relações diretas com a toxicidade encontrada, uma vez que as rotas de exposição dos organismos empregados incluem também a via oral. Os resultados demonstram a importância da integração de estudos de toxicidade com as ferramentas geoquímicas para uma avaliação mais consistente da qualidade ambiental em sistemas costeiros, como a região da Ilha da Madeira, na Baía de Sepetiba / Toxicity tests are tools frequently employed to evaluate the quality of ecosystems and to identify vulnerable regions. In order to evaluate the sediment conditions in the Madeira Island area (Sepetiba Bay), the region under the influence of Ingá Cia. metallurgical wastes, was held sediments characterization throught fractionation of trace metals, grain size analisys, total organic carbon (TOC) and AVS (acid volatile sulfide) and sediment integral acute and chronic toxicity tests in samples from five sites. The acute test with Tiburonella viscana (amphipod) showed toxicity only at the Saco do Engenho inlet mouth and Tisbe biminiensis (copepod) low fertility rates responsefor all sites. Trace metals concentrations at Saco do Engenho inlet mouth represent a special concern for Cd and Zn, which both showed levels at two orders of magnitude higher than the values suggests by CONAMA 454/2012 Brazilian Resolution guideline for dredge materials disposal. The use of normalizing as AVS and TOC to estimate complexing phases which are able to associate with trace metals, that may be present in the pore water, showedthe sites in the region of Coroa Grande, Itaguaí harbor and Itacuruçá island exhibit values for ΣSEM/AVS under 1 and -100 μmol g OC−1for ΣSEM-AVS/ƒOC, i.e., there is levels of AVS and TOC able to trapping trace metals in solid phases. However, the results do not show a direct relationship with toxicity, since the exposure routes for theorganisms employees are dermal and oral. Although, thelines of evidence not present direct relationships, but they can give an overview on the sediment toxic situation. The results demonstrate the importance of studies integrating toxicity with other tools for a more efficient environmental quality assessment in estuarine systems, such as the region of Madeira Island, in Sepetiba Bay

Made available in DSpace on 2014-08-20T14:37:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_Daiane_Carvalho_dos_Santos.pdf: 3060772 bytes, checksum: 73cb01bf57d8c16320b8d8d43cdc6255 (MD5) Previous issue date: 2011-03-18 / Few studies evaluate the dynamics and quality of soil organic matter (OM) in agroecosystems of the Pampa Biome. Conservation tillage systems based on the reduction of tillage operations and addition of crop residues, contribute to maintaining and improving soil quality and the environment. In this work, the studies 1 and 2 are related to evaluation of physical fractions of organic matter from the point of view of quantity and quality in the whole soil and in aggregates under areas arenizadas in the southwest of RS, This studies was done in an Paleudult under cultivation of eucalyptus forest homogeneous (FH) system agrosilvopasture (SA) and native (CN). The studies 3 and 4 aimed evaluating quantitatively and qualitatively the physical fractions of organic matter in whole soil and in aggregate in an Albaqualf under cultivation of ryegrass (Lollium multiflorum Lam) + birdsfoot trefoil (Lotus corniculatus), as cover crops in winter and rotation soybean (Glycine max L.) / maize (Zea mays L.) / sorghum (Sorghum vulgare) in the summer in conventional tillage (CT) and no-tillage (NT). As reference area, was sampled an native area (CN). For both studies, soil was collected in the layers from 0.000 to 0.025m and 0.025 to 0.075m depth. The soil was air-dried and sieved at 8.00mm mesh and in aggregate classes (8.00 to 4.76, 4.76 - 2.00, 2.00 to 1.00, 1.00 to 0.50, 0.50 to 0.25 and <0.25mm). The stocks were determined from total organic carbon (TOC) in layers from 0.000 to 0.025m and 0.025 to 0.075m. The physical fractionation and granulometric densimetric SOM were realized to obtain the coarse fraction (CGC), carbon associated with minerals (CAM), free light fraction (FLF), occluded light fraction (OLF) and heavy fraction (HF). The first one study it was concluded that cultivation of FH in sandy soils caused increase in the stock of TOC, total nitrogen (TN) in the soil and fractions CFG, CAM, FLF and OLF when compared to CN in the surface layer. The SA in the soil samples showed more humified OM compared to CN and FH. The OLF, physically protected within the soil aggregates, presented higher proportion of more recalcitrant compounds in relation to FLF. In study 2 concluded that the FH showed the highest values of TOC accumulated in the layer from 0.000 to 0.075m depth in classes of 8.00 to 1.00mm and for the CFG and CAM in theclasses 8.00 to 0,50mm. The FLF was sensitive to changes in land use in the aggregates from 8.00 to 4.76mm at depths from 0.000 to 0.025m 0.025 to 0.075m, and these increments to the FH and CN, respectively. For all systems evaluated (FH, SA and CN), the degree of humification was higher in smaller diameter classes (0.50 - <0.25mm). The OLF showed higher free radical semiquinone, indicating humification. It was concluded from the study 3 that the NT in lowland soils increases the stock of CFG and FLF in comparison to the CT. This effect was restricted to the superficial layer, and these fractions were more sensitive than the TOC to changes in land management. In four years of experiment, te management systems had no effect on the stock of CAM and HF. By Laser Induced Fluorescence (LIF), under CT soil samples showed humified OM compared to the NT and CN. The FLF had a higher proportion of more labile compounds in relation to the OLF. In the study 4 it was concluded that the management systems under CT and NT in lowlands, reduced TOC, FLF and OLF in the aggregates of 4.76 to <0.25mm and a CFG in the classes 12 of 2.00 to <0.25mm compared to CN. Increases in stock of the FLF under NT were obtained in aggregates from 0.50 to <0.25mm in the layer from 0.000 to 0.025m for 0.000 to 0.075m, compared with CT. The largest stock of OLF in the surface layer was observed under NT in the class of the aggregates of 8.00 to 4.76mm. The increases in HF were obtained under the CT. The highest TOC, CGC, CAM, OLF and HF for the CT and NT were found in the classes of larger size aggregates (8.00 to 2.00mm), while a reduction in these stocks declined as the size of aggregates. Through the LIF and the EPR, the humification degree of OM increased with decreased the aggregate classes. / Escassos são os estudos que avaliam a dinâmica e a qualidade da matéria orgânica (MO) do solo em agroecossistemas do Bioma Pampa. Sistemas conservacionistas de manejo baseados na redução das operações de preparo do solo e na elevada e contínua adição de resíduos culturais, contribuem para a manutenção e melhoria da qualidade do solo e do ambiente. Neste trabalho, desenvolveram-se os seguintes estudos: os estudos 1 e 2 estão relacionados à avaliação das frações físicas da MO sob o ponto de vista quantitativo e qualitativo no solo inteiro e em classes de agregados, em áreas arenizadas do Sudoeste do estado do Rio Grande do Sul, em um Argissolo Vermelho sob cultivo de floresta homogênea de eucalipto (FH), sistema agrosilvipastoril (SA) e campo nativo (CN); os estudos 3 e 4 objetivaram avaliar quantitativamente e qualitativamente as frações físicas da MO no solo inteiro e em classes de agregados porém, em um Planossolo Háplico, sob cultivo de azevém (Lollium multiflorum Lam) + cornichão (Lotus corniculatus), como culturas de cobertura no inverno e rotação soja (Glycine Max L.)/milho (Zea mays L.)/sorgo (Sorghum vulgare) no verão em preparo convencional (PC) e plantio direto (PD). Como área de referência, amostrou-se uma área sob campo nativo (CN). Para ambos os estudos, o solo foi coletado nas camadas de 0,000 0,025m e de 0,025 0,075m seco ao ar e peneirado em malha de 8,00mm e em classes de agregados (8,00 4,76, 4,76 2,00, 2,00 1,00, 1,00 0,50, 0,50 0,25 e <0,25mm). Foram avaliados os estoques de carbono orgânico total (COT) e realizado o fracionamento físico granulométrico e densimétrico da MO para obtenção do carbono da fração grosseira (CFG), carbono associado aos minerais (CAM), fração leve livre (FLL), fração leve oclusa (FLO) e fração pesada (FP). No estudo 1 concluíu-se que o cultivo de homogêneo de eucalipto (FH) promoveu o aumento do estoque de COT, NT no solo e nas frações CFG, CAM, FLL e FLO quando comparado ao CN na camada superficial. No SA as amostras de solo apresentaram MO mais humificada quando comparada ao CN e a FH. A FLO, protegida fisicamente no interior dos agregados do solo, apresentou maior proporção de compostos mais recalcitrantes em relação à FLL. No estudo 2 concluíu-se que a FH promoveu os maiores estoques de COT acumulados na camada de 0,000 a 0,075m nas classes de 8,00 a 1,00mm e para o CFG e CAM nas classes que compreendem de 8,00 a 0,50mm. A FLL mostrou-se sensível as mudanças de uso do solo na classe de agregados de 8,00 4,76mm, nas camadas estudadas. Para todos os sistemas de uso avaliados, o grau de humificação foi maior nas classes de menor diâmetro (0,50 a <0,25mm). Concluiu-se pelo estudo 3 que o o PD aumenta os estoques de CFG e de FLL em comparação ao PC, sendo este efeito restrito à camada superficial em curto prazo (quatro anos), neste período, os sistemas de manejo não afetaram o CAM e a FP. O mecanismo mais importante de proteção e estabilização da MO é a interação organomineral, seguido da oclusão e a recalcitrância química. Sob PC as amostras de solo apresentaram MO mais humificada quando comparado ao PD e CN. A FLL apresentou maior proporção de compostos mais lábeis em relação à FLO. No estudo 4 concluíu-se que o PC e o PD em agroecossistema de terras baixas, reduziram os estoques de COT, FLL e FLO 10 nas classes de agregados 4,76 a <0,25mm e de CFG nas classes de 2,00 a <0,25mm quando comparado ao CN. Incrementos no estoque de FLL sob PD foram obtidos nas classes de agregados de 0,50 a <0,25mm, na camada de 0,000 0,025m e para o acumulado de 0,000 a 0,075m, quando comparado a PC. Maior estoque de FLO na camada superficial foi verificado sob PD na classe e agregados de 8,00 4,76mm. O PC contribuiu para o incremento relativo na PF da MO. Os maiores estoques de COT, CFG, CAM, FLO e FP para o PC e o PD, foram encontrados nas classes de agregados de maior tamanho. O grau de humificação da MO aumentou com a redução do diâmetro dos agregados.

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O presente estudo está estruturado em dois artigos, sendo que o primeiro tem por objetivo avaliar a agregação, as frações físicas da matéria orgânica (MO) e o índice de manejo de carbono (IMC) de um Latossolo Vermelho cultivado com cana-de-açúcar no Rio Grande do Sul (RS) e o segundo artigo visou avaliar a resistência tênsil (RT) e a friabilidade (F) de um Latossolo Vermelho cultivado com cana-de-açúcar no RS. O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado e os tratamentos avaliados consistem em diferentes ciclos da cana-de-açúcar: cana planta (CP), cana soca de segundo corte (C2) e cana soca de quarto corte (C4). Como referência utilizou-se uma área de mata nativa (MN) com características e propriedades de solo e relevo similares às demais. Em cada uma das áreas foram coletadas amostras deformadas e indeformadas nas camadas de 0,00 a 0,05 m, de 0,05 a 0,10 m e de 0,10 a 0,20 m para quantificar o percentual de agregados estáveis em água (AEA), o diâmetro médio ponderado (DMP), o carbono orgânico total (COT), o carbono da fração grosseira (CFG), o carbono associado aos minerais (CAM), o carbono da fração leve livre (FLL), o carbono da fração leve oclusa (FLO), o carbono da fração pesada (FP), o IMC, a RT e a F. O preparo do solo para a implantação da cana-de-açúcar, associado à queima prévia da palhada contribuiu para a redução da ciclagem de carbono jovem no solo, refletindo negativamente sobre os estoques das frações físicas da MO e sobre a distribuição e estabilidade de agregados, com exceção da FP. Com exceção da MN, na camada superficial, as proporções das frações físicas densimétricas da MO em relação ao COT aumentaram na ordem FLL<FLO<FP. Todas as áreas cultivadas com cana-de-açúcar apresentam IMC inferior à 100, sendo os menores valores observados na C2, o que indica impactos negativos sobre os estoques de MO e sobre a qualidade do solo. A RT aumentou em profundidade e proporcionalmente com a redução dos teores de COT. Na camada superficial, o solo foi classificado como muito friável e nas demais camadas, as áreas C4 e MN apresentaram-se friáveis. Em todas as camadas avaliadas, os menores valores de RT foram observados na MN. A RT e a F foram sensíveis para detectar diferenças na qualidade estrutural das áreas cultivadas com cana-de-açúcar. / According the increase in demand for renewable energy to replace those fossil, the sugarcane crop has assumed importance in the nationally and internationally energy matrix. However, because the heavy soil preparation for the implantation of culture and harvest by previous burning of stubble have been observed negative impacts on the chemical and physical quality of soils cultivated with sugarcane. This study is structured in two articles, the first is to evaluate the aggregation, the physical fractions of organic matter (OM) and carbon management index (CMI) of an Oxisol cultivated with sugarcane in the Rio Grande do Sul state (RS), and the second article was to evaluate the tensile strength (TS) and friability (F) of an Oxisol cultivated with sugarcane in RS state. The experimental design was completely randomized and the treatments consist of various cycles of sugarcane: plant sugarcane (CP), second ratoon sugarcane (C2), fourth ratoon sugarcane (C4). As a reference we used an area of native forest (NF) with characteristics and properties of soil and topography similar by the others. In each area were collected undisturbed and disturbed samples in layers from 0.00 to 0.05, from 0.05 to 0.10 m and from 0.10 to 0.20 m to quantify the percentage of water stable aggregates (WSA), the mean weight diameter (MWD), total organic carbon (TOC), carbon from the coarse fraction (CCF), the carbon associated with minerals (CAM), carbon free light fraction (FLL), carbon occluded light fraction (OLF), carbon from the heavy fraction (HF), CMI, TS and F.The soil preparation for the deployment of sugarcane, combined with previous burning of stubble contributed to the reduction of young carbon cycling in the soil, reflecting negatively on the stocks of physical particle size fractions of the OM and on distribution and aggregate stability, except for the HF. With the exception of NF in the surface layer, the proportions of physical density fractions of OM in relation to TOC increased in order FLF<OLF<HF. All areas cultivated with sugarcane present CMI lower than 100, with the lowest values observed in C2, indicating negative impacts on stocks of OM and on soil quality. In the surface layer, the TS increased in depth and proportionally with the reduction of the levels of TOC. In the surface layer, the soil was classified as very friable and in the other layers, the areas C4 and MN presented themselves as friable. The TS and the F were sensitive to detect differences in the structural quality of the areas cultivated with sugarcane.

The soil C stock is a consequence of the balance between the C losses by the CO2 emission (associate to the heterotrofic microorganisms activity) and erosion, and to C inputs, associate to organic compounds input by the vegetal photosynthesis process. In order to evaluate the soil tillage and crop systems regarding to the C inputs by the residues and the C losses by the CO2 evolution and its consequences on the soil C stocks, a long term experiment (19 years) was carried out over a Rhodic Hapludox. This experiment is located in FUNDACEP, Cruz Alta, RS, Brazil. The main treatments were soil tillage systems: conventional tillage (CT) and no-tillage (NT). Subplots were tree commercial crop systems: winter wheat/soybean defined as monocropping system (R0), black oat/soybean/winter wheat/soybean defined as a winter crop rotation system (R1), and black oat/soybean/black oat+common vetch/maize/oil radish/winter wheat/soybean (R2) defined as intensive crop rotation system. The soil in NT system, averaged over crop systems, showed higher SOC and TN stocks and their particulate pools than the soil in CT on the shallow soil layer (0 - 5 cm), while the CT showed higher particulate organic carbon and nitrogen stocks (POC and PN) on the 5 - 10 cm layer. The soil in NT showed 1.6% more SOC than CT, averaged on the rotation systems, estimated by the layer equivalent method. To the mass equivalent method this difference increase to 4.5%. The crop rotation R2 associated to the NT (NT R2) showed higher mineral-associated carbon, SOC, mineral-associated N and TN stocks than the others treatments, on the 0 30 cm layer. The soil organic matter restoration was more influenced by the crop rotations systems, with high biomass input, than the tillage system adopted. This result most likely is due to differences in the biomass inputs. Once the NT, in averaged on crop systems, resulted in only 14% higher C addition than the CT. When associated to the R2 (NT R2) this difference increased to 68% compared to the CT without crop rotation (CT R0). The C-CO2 losses, evaluated by CO2 flux, were similar among treatments (soil tillage and crop systems), it is mostly influenced by the moisture and soil temperature. / O estoque de C no solo é conseqüência do balanço entre a saída de C pela emissão de CO2 (devido à atividade de microrganismos heterotróficos) e erosão e, a entrada de C, principalmente pela adição de compostos orgânicos sintetizados no processo de fotossíntese vegetal. Visando avaliar sistemas de preparo do solo e de culturas quanto a entrada de C orgânico pelos resíduos e saída pela evolução de CO2 e sua conseqüência no estoque de C orgânico no solo, foi desenvolvido essa pesquisa em experimento de longa duração (19 anos) sob Latossolo Vermelho distrófico típico. O experimento está situado na Fundação Centro de Experimentação e Pesquisa Fecotrigo (FUNDACEP), Cruz Alta, RS. Neste são conduzidos os preparos de solo convencional (PC) e plantio direto (PD) e, foram selecionados três sistemas comerciais de culturas: monocultura trigo/soja (R0); rotação de inverno aveia/soja/trigo/soja (R1) e, rotação de inverno e verão aveia/soja/aveia+ervilhaca/milho/nabo/trigo/soja (R2), em cada sistema de preparo do solo. As avaliações foram realizadas nas profundidades de 0-5, 5-10, 10-20 e 20-30 cm. O solo em PD, na média dos sistemas de culturas, apresentou maior teor e estoque de C orgânico e N total e fracionados que o solo em PC na camada superficial do solo (0-5 cm), enquanto que o solo sob PC apresentou, mais C orgânico e N total particulado (COP e NTP) na camada de 5-10 cm. O solo em PD apresentou 1,6% mais COT do que o solo sob PC, na camada de 0-30 cm, na média dos sistemas de culturas, pelo cálculo da camada equivalente. No método de cálculo da massa equivalente esta diferença aumentou para 4,5%. A rotação culturas R2 associada ao PD (PD R2) apresentou mais COAM, COT, NTAM e NT que os demais tratamentos, na camada de 0-30 cm. A recuperação do estoque de matéria orgânica do solo foi mais influenciada pelo sistema de rotação de culturas, que incluíram espécies de alto aporte de resíduos orgânicos, do que pelo sistema de preparo de solo. Este comportamento ocorreu devido às diferenças de aporte de resíduos vegetais. As culturas em PD, em média, forneceram apenas 14% mais C ao solo, do que as sob PC, mas quando associado à rotação de culturas R2 com PD (PD R2) esta diferença aumentou para 68% quando comparado a monocultura em PC (PC R0). A perda de C-CO2, avaliada pela evolução de CO2, foi similar entre os tratamentos (sistemas de preparo do solo e culturas), sendo influenciadas principalmente pela temperatura e umidade do solo.

Orientador: Rafael Montanari / Resumo: A qualidade do solo não é algo que se pode medir diretamente, no entanto, pode ser avaliada pelos atributos que caracterizam seu estado físico, químico e biológico. A escolha de atributos mais relevantes e a interpretação das medidas obtidas não é algo simples, devido aos efeitos da mudança de uso da terra e as interações entre eles e as condições climáticas e serviços ecossistêmicos de cada região. O objetivo desse estudo foi fornecer uma visão geral de alguns indicadores de qualidade física e química do solo no contexto de restauração de pastagens do Cerrado Brasileiro. A tese é disposta em capítulos, compondo além das considerações gerais apresentadas no Capítulo 1, os Capítulos 2 e 3, que são estudos científicos de avaliação da qualidade física e química do solo. Os experimentos foram desenvolvidos no município de Selvíria – MS em duas áreas destinadas à pecuária extensiva de corte, subsidiadas pela planta forrageira Urochloa brizantha cv. Marandu. Malhas experimentais de 2,7 e 1,4 hectares, com 70 e 65 pontos, respectivamente, foram instaladas nas áreas e amostras de solo de estrutura deformada e indeformada foram tomadas para avaliação dos atributos físicos e químicos. Também se avaliou os estoques de carbono orgânico total, suas frações granulométricas e a emissão de CO2 nas áreas, visando enxergar os efeitos da reforma sob o aporte de carbono e as emissões de gases de efeito estufa. Em uma das áreas avaliou-se a curva de retenção de água do solo e índice S em todos os... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Soil quality is not something that can be directly measured; however, it can be assessed by the attributes that characterize its physical, chemical and biological state. The choice of more relevant attributes and the interpretation of the measures obtained is not a simple matter, due to the effects of land use change and the interactions between them, the climatic conditions and ecosystem services of each region. The aim of this study was to provide an overview of some indicators of physical and chemical quality of the soil in the context of pasture restoration in the Brazilian Cerrado. The thesis is laid out in chapters, composing in addition to the general considerations presented in Chapter 1, Chapters 2 and 3, which are scientific studies to assess the physical and chemical quality of the soil. The experiments were carried out in the municipality of Selvíria – MS in two areas for extensive beef cattle, subsidized by the forage plant Urochloa brizantha cv. Marandu. Experimental meshes of 2.7 and 1.4 hectares, with 70 and 65 points, respectively, were installed in the areas and soil samples of deformed and undeformed structure were taken to assess the physical and chemical attributes. The total organic carbon stocks, their particle size fractions and the CO2 emission in the areas were also evaluated, aiming to see the effects of the reform under the carbon input and the greenhouse gas emissions. In one of the areas, the soil water retention curve and S index were evaluated ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Os tratamentos convencionais de efluentes em geral não são eficientes para a degradação de compostos persistentes como os fármacos. Neste trabalho, estuda-se o tratamento de soluções aquosas contendo o antibiótico ciprofloxacina (CIP) por meio de processo oxidativo avançado baseado em ozônio. Para tanto, foram realizados experimentos em semi-batelada com recirculação de líquido em um reator (coluna de bolhas) com escoamento gás-líquido em contracorrente. Amostras de líquido foram retiradas e analisadas para medida das concentrações de CIP e de carbono orgânico total (COT); a concentração de ozônio no gás foi medida por espectrofotometria UV-vis. Estudaram-se os efeitos das seguintes variáveis quanto à degradação de CIP, por meio de um planejamento Doehlert: concentração de ozônio à entrada do reator (8-25 mgO3 L-1), pH (3,5-10,5) e concentração inicial de CIP (5-26 mg L-1). Avaliaram-se as seguintes variáveis dependentes por meio da análise de superfícies de resposta: variação de concentração de CIP em 2 minutos; taxa inicial de degradação de CIP e variação de concentração de COT em 30 minutos. Os resultados indicaram total degradação de ciprofloxacina em menos de 15 minutos, tanto por via direta, com ataque por ozônio molecular em meio ácido, como por via indireta, com ataque por radicais hidroxila em meio básico. Os compostos resultantes da degradação da CIP mostraram-se recalcitrantes, obtendo-se maiores remoções de COT após 30 minutos apenas em meio básico ou neutro (máximo de 72,8% para pH=7, [O3]=24,9 mgO3 L-1 e [CIP]0=15,8 mg L-1). Apesar da persistência dos compostos orgânicos remanescentes, os ensaios respirométricos sugeriram que os produtos de degradação são menos tóxicos que o composto de partida, com menor inibição da atividade microbiana. No conjunto, os resultados do trabalho indicam que o processo de ozonização pode ser aplicado para pré-tratamento de efluentes aquosos contendo ciprofloxacina em baixas concentrações, podendo ser associado a processos de tratamento biológico em ETEs antes do descarte. / Conventional wastewater treatment processes are not generally efficient for the degradation of persistent substances like pharmaceutical compounds. In this work, the treatment of aqueous solutions containing the antibiotic ciprofloxacin (CIP) by means of the ozone-based advanced oxidation process is studied. With this aim, experiments were carried out in semi-batch mode with liquid circulation in a bubble column reactor with gas-liquid counter flow. Liquid samples were analyzed for CIP and total organic carbon (TOC) concentrations; ozone concentration in the gas was measured by UVvisible spectrophotometry. The effects of the following variables on CIP degradation were studied according to a Doehlert experimental design: inlet ozone concentration (8 to 25 mgO3 L-1), pH (3.5 to 10.5), initial CIP concentration (5 to 26 mg L-1). The following dependent variables were investigated by response surface analysis: variation in CIP concentration after 2 minutes; CIP initial degradation rate and variation in TOC concentration after 30 minutes. The results showed total degradation of ciprofloxacin in less than 15 minutes either by direct reaction with molecular ozone in acidic medium, or by indirect attack of hydroxyl radicals in alkaline medium. Compounds resulting from CIP degradation showed to be recalcitrant, yielding larger TOC removals after 30 minutes only in alkaline or neutral medium (maximum of 72.8% for pH=7, [O3]=24.9 mgO3 L-1, and [CIP]0=15.8 mg L-1). Despite the persistence of remaining organic compounds, respirometric assays suggested that degradation products are less toxic than the parent compound, exhibiting lower inhibition of microbial activity. Overall, the results indicate that the ozonation process can be used in the pre-treatment of aqueous effluents containing ciprofloxacin in low concentrations, and could be associated with biological treatment processes in wastewater treatment plants prior to final disposal.