Brazil is one of the world\'s largest producers and exporters of soybeans. The oil and meal obtained from grains are important components of biodiesel and animal feed chains. In recent years, international standards and certifications were developed to promote sustainability in the agricultural supply chain. In this context, greenhouse gases (GHG) emissions in the products life cycle has been the main point of interest to the scientific community and consumers. Few studies have evaluated the GHG emissions in soybean cultivation with specific data for the Brazilian reality. The aim of this study was to evaluate the main sources of GHG in soybean production in the State of Mato Grosso, Brazil. We evaluated 55 farms in the crop years of 2007/08, 2008/09 and 2009/10, accounting for 180,000 hectares of soybean cultivation area and totaling 114 individual situations. The results indicated that the largest source of GHG in the soybean production is the decomposition of crop residues (36%), followed by fuel use (19%), fertilizer application (16%), liming (13%), pesticides (7%), seeds (8%) and electricity consumed at the farms (<1%). The average GHG emissions considering the three crop years were 0.186 kg of CO2eq kg-1 of soybean produced. Based on these results, field experiments were conducted to quantify N2O emissions from the decomposition of soybean crop residues in different climatic regions and harvest periods in Brazil. Our results show that, in field conditions, the contribution of N2O emissions from senesced and desiccated residues that remain on field after soybean harvest are unlikely to represent a significant source of N2O loss above normal background soil emissions. These results were also supported by the laboratory incubation experiment, indicating that the IPCC methodology for estimating N2O emissions from soybean crop residues may provide overestimations for the Brazilian conditions. The results of this study provide relevant and specific information to producers, industry and scientific community regarding the environmental impacts associated with soybean production in Brazil / O Brasil é um dos maiores produtores e exportadores mundiais de soja. O óleo e farelo obtidos dos grãos são componentes importantes das cadeias do biodiesel e ração animal. Nos últimos anos, normas e certificações internacionais foram desenvolvidas para promover a sustentabilidade na cadeia de produção agrícola. Nesse contexto, as emissões de gases de efeito estufa (GEE) no ciclo de vida dos produtos tem sido o principal ponto de interesse para a comunidade científica e consumidores. Poucos estudos avaliaram as emissões de GEE no cultivo da soja com dados específicos para a realidade brasileira. O objetivo deste estudo foi determinar as principais fontes de GEE na produção de soja em Mato Grosso, principal estado produtor brasileiro. Foram coletados dados de 55 fazendas nos anos-safra de 2007/08, 2008/09 e 2009/10, totalizando 114 avaliações. Os resultados indicaram que a maior fonte de GEE na produção de soja é a decomposição de resíduos culturais (36%), seguido pelo uso de combustível (19%), aplicação de fertilizantes (16%), calagem (13%), pesticidas (7%), sementes (8%) e eletricidade consumida nas fazendas (<1%). A emissão média considerando os três anos-safra avaliados foi 0,186 kg de CO2eq kg-1 de soja produzido. Com base nesses resultados, foram desenvolvidos experimentos em campo para quantificação das emissões de N2O proveniente da decomposição dos resíduos culturais da soja em diferentes regiões climáticas e períodos de colheita no Brasil. Adicionalmente, foram realizadas incubações em laboratório com materiais de soja em diferentes estágios de desenvolvimento. Os resultados indicaram que resíduos culturais de soja que permanecem no campo após a colheita não representam uma fonte significativa de N2O. Os resultados obtidos neste estudo fornecem informações relevantes para produtores, indústria e comunidade científica quanto aos impactos ambientais associados à cultura da soja no Brasil

Brazil is one of the world\'s largest producers and exporters of soybeans. The oil and meal obtained from grains are important components of biodiesel and animal feed chains. In recent years, international standards and certifications were developed to promote sustainability in the agricultural supply chain. In this context, greenhouse gases (GHG) emissions in the products life cycle has been the main point of interest to the scientific community and consumers. Few studies have evaluated the GHG emissions in soybean cultivation with specific data for the Brazilian reality. The aim of this study was to evaluate the main sources of GHG in soybean production in the State of Mato Grosso, Brazil. We evaluated 55 farms in the crop years of 2007/08, 2008/09 and 2009/10, accounting for 180,000 hectares of soybean cultivation area and totaling 114 individual situations. The results indicated that the largest source of GHG in the soybean production is the decomposition of crop residues (36%), followed by fuel use (19%), fertilizer application (16%), liming (13%), pesticides (7%), seeds (8%) and electricity consumed at the farms (<1%). The average GHG emissions considering the three crop years were 0.186 kg of CO2eq kg-1 of soybean produced. Based on these results, field experiments were conducted to quantify N2O emissions from the decomposition of soybean crop residues in different climatic regions and harvest periods in Brazil. Our results show that, in field conditions, the contribution of N2O emissions from senesced and desiccated residues that remain on field after soybean harvest are unlikely to represent a significant source of N2O loss above normal background soil emissions. These results were also supported by the laboratory incubation experiment, indicating that the IPCC methodology for estimating N2O emissions from soybean crop residues may provide overestimations for the Brazilian conditions. The results of this study provide relevant and specific information to producers, industry and scientific community regarding the environmental impacts associated with soybean production in Brazil / O Brasil é um dos maiores produtores e exportadores mundiais de soja. O óleo e farelo obtidos dos grãos são componentes importantes das cadeias do biodiesel e ração animal. Nos últimos anos, normas e certificações internacionais foram desenvolvidas para promover a sustentabilidade na cadeia de produção agrícola. Nesse contexto, as emissões de gases de efeito estufa (GEE) no ciclo de vida dos produtos tem sido o principal ponto de interesse para a comunidade científica e consumidores. Poucos estudos avaliaram as emissões de GEE no cultivo da soja com dados específicos para a realidade brasileira. O objetivo deste estudo foi determinar as principais fontes de GEE na produção de soja em Mato Grosso, principal estado produtor brasileiro. Foram coletados dados de 55 fazendas nos anos-safra de 2007/08, 2008/09 e 2009/10, totalizando 114 avaliações. Os resultados indicaram que a maior fonte de GEE na produção de soja é a decomposição de resíduos culturais (36%), seguido pelo uso de combustível (19%), aplicação de fertilizantes (16%), calagem (13%), pesticidas (7%), sementes (8%) e eletricidade consumida nas fazendas (<1%). A emissão média considerando os três anos-safra avaliados foi 0,186 kg de CO2eq kg-1 de soja produzido. Com base nesses resultados, foram desenvolvidos experimentos em campo para quantificação das emissões de N2O proveniente da decomposição dos resíduos culturais da soja em diferentes regiões climáticas e períodos de colheita no Brasil. Adicionalmente, foram realizadas incubações em laboratório com materiais de soja em diferentes estágios de desenvolvimento. Os resultados indicaram que resíduos culturais de soja que permanecem no campo após a colheita não representam uma fonte significativa de N2O. Os resultados obtidos neste estudo fornecem informações relevantes para produtores, indústria e comunidade científica quanto aos impactos ambientais associados à cultura da soja no Brasil

Este trabalho teve como objetivo avaliar o impacto da mudança dos fatores de emissão veicular na formação de ozônio troposférico na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP), Brasil, comparando os anos de 2004 e 2011. Essa avaliação foi realizada por meio de modelagem numérica com o modelo de qualidade do ar Weather Research and Forecasting with Chemistry (WRF-Chem), configurado sobre um domínio com 4 grades aninhadas: 27, 9, 3 e 1 km; e com o mecanismo químico considerado, o RADM2, acionado apenas nas grades de 3 e 1 km. Os inventários de emissão foram baseados em informações estimadas de número de veículos, fatores de emissão de compostos químicos e número médio de quilômetros percorridos por dia pelos distintos tipos de veículos considerados. Os períodos de estudo 06 a 09 de setembro de 2004 e 12 a 15 de novembro de 2011 foram selecionados, principalmente, por apresentarem episódios de altas concentrações de ozônio e pela existência de dados experimentais de determinação de fatores de emissão. Para avaliar a performance das simulações foram utilizados dados observados de temperatura, umidade relativa, vento, concentração de ozônio, óxidos de nitrogênio e monóxido de carbono das estações de qualidade do ar da rede de monitoramento da Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental (CETESB). Os resultados mostraram que as configurações físicas e químicas estabelecidas no modelo conseguiram representar adequadamente os ciclos de formação do ozônio, no entanto, com defasagens e intensidades máximas menores, características relacionadas com o cálculo das distribuições espaço/temporal das emissões como também pelo transporte não só do ozônio, mas também de seus precursores desde regiões externas à RMSP. Por outro lado, dadas as características de emissão em 2004 e 2011, encontrou-se que a atmosfera da RMSP estava caracterizada por um regime COV-limitante naqueles anos, principalmente no ano 2004. Finalmente, o cenário de emissão para 2011 considerando os mesmos fatores de emissão de 2004 mostrou um grande impacto na formação do ozônio troposférico, considerando a grade de 1 km de espaçamento. Esse resultado foi 8 produto do estabelecimento de uma razão média COV/NOx mais eficiente em termos de formação de ozônio, apesar das emissões dos seus precursores ter diminuído em relação a 2004. / The objective of this work was to evaluate the impact of vehicular emission factors change on tropospheric ozone formation in the Metropolitan Area of São Paulo (MASP), Brazil for 2004 and 2011. Weather Research and Forecasting with Chemistry (WRF-Chem) model was used as the photochemical modeling tool. WRF-Chem was set up to run with four nested grid cells: 27, 9, 3 and 1 km. The Regional Acid Deposition Model (RADM) version 2 was the chemical mechanism considered, turned it on barely in 3 and 1 km grid cells. The emission inventories were based on the estimated information of number of vehicles, emission factors and average driving kilometers for vehicle per day. The study periods September 06-09, 2004 and November 12-15, 2011 were chosen due to the high ozone concentrations observed, and the experimental data available for these periods. Observation of temperature, relative humidity, winds, and O3, CO and NOx concentrations from the air quality monitoring network of Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB) were used to evaluate WRF-Chem simulations performance. The results showed that the chemical and physics configurations in WRF-Chem represented adequately the ozone formation cycles; however, with mismatches and maximum concentrations lower than observations, characteristics related with the estimative of the spatial and temporal distributions of the emissions as well as by the transportation of ozone and its precursors from external regions to MASP. On the other hand, given the characteristics of emission in 2004 and 2011, we found that MASP was under a strong COV-limited regime, principally in 2004. Finally, the scenario considering the emission factor of 2004 valid for 2011 in MASP showed a great impact in tropospheric ozone formation with high concentrations calculated for 2011 considering 1 km grid cell (with the most realistic vehicular activity), as result of a more efficient COV/NOx ratio calculation in terms of ozone formation.

Este trabalho teve como objetivo avaliar o impacto da mudança dos fatores de emissão veicular na formação de ozônio troposférico na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP), Brasil, comparando os anos de 2004 e 2011. Essa avaliação foi realizada por meio de modelagem numérica com o modelo de qualidade do ar Weather Research and Forecasting with Chemistry (WRF-Chem), configurado sobre um domínio com 4 grades aninhadas: 27, 9, 3 e 1 km; e com o mecanismo químico considerado, o RADM2, acionado apenas nas grades de 3 e 1 km. Os inventários de emissão foram baseados em informações estimadas de número de veículos, fatores de emissão de compostos químicos e número médio de quilômetros percorridos por dia pelos distintos tipos de veículos considerados. Os períodos de estudo 06 a 09 de setembro de 2004 e 12 a 15 de novembro de 2011 foram selecionados, principalmente, por apresentarem episódios de altas concentrações de ozônio e pela existência de dados experimentais de determinação de fatores de emissão. Para avaliar a performance das simulações foram utilizados dados observados de temperatura, umidade relativa, vento, concentração de ozônio, óxidos de nitrogênio e monóxido de carbono das estações de qualidade do ar da rede de monitoramento da Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental (CETESB). Os resultados mostraram que as configurações físicas e químicas estabelecidas no modelo conseguiram representar adequadamente os ciclos de formação do ozônio, no entanto, com defasagens e intensidades máximas menores, características relacionadas com o cálculo das distribuições espaço/temporal das emissões como também pelo transporte não só do ozônio, mas também de seus precursores desde regiões externas à RMSP. Por outro lado, dadas as características de emissão em 2004 e 2011, encontrou-se que a atmosfera da RMSP estava caracterizada por um regime COV-limitante naqueles anos, principalmente no ano 2004. Finalmente, o cenário de emissão para 2011 considerando os mesmos fatores de emissão de 2004 mostrou um grande impacto na formação do ozônio troposférico, considerando a grade de 1 km de espaçamento. Esse resultado foi 8 produto do estabelecimento de uma razão média COV/NOx mais eficiente em termos de formação de ozônio, apesar das emissões dos seus precursores ter diminuído em relação a 2004. / The objective of this work was to evaluate the impact of vehicular emission factors change on tropospheric ozone formation in the Metropolitan Area of São Paulo (MASP), Brazil for 2004 and 2011. Weather Research and Forecasting with Chemistry (WRF-Chem) model was used as the photochemical modeling tool. WRF-Chem was set up to run with four nested grid cells: 27, 9, 3 and 1 km. The Regional Acid Deposition Model (RADM) version 2 was the chemical mechanism considered, turned it on barely in 3 and 1 km grid cells. The emission inventories were based on the estimated information of number of vehicles, emission factors and average driving kilometers for vehicle per day. The study periods September 06-09, 2004 and November 12-15, 2011 were chosen due to the high ozone concentrations observed, and the experimental data available for these periods. Observation of temperature, relative humidity, winds, and O3, CO and NOx concentrations from the air quality monitoring network of Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB) were used to evaluate WRF-Chem simulations performance. The results showed that the chemical and physics configurations in WRF-Chem represented adequately the ozone formation cycles; however, with mismatches and maximum concentrations lower than observations, characteristics related with the estimative of the spatial and temporal distributions of the emissions as well as by the transportation of ozone and its precursors from external regions to MASP. On the other hand, given the characteristics of emission in 2004 and 2011, we found that MASP was under a strong COV-limited regime, principally in 2004. Finally, the scenario considering the emission factor of 2004 valid for 2011 in MASP showed a great impact in tropospheric ozone formation with high concentrations calculated for 2011 considering 1 km grid cell (with the most realistic vehicular activity), as result of a more efficient COV/NOx ratio calculation in terms of ozone formation.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-09-18T16:28:16Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Renato Ribeiro (Mestrado em Geoquímica Ambient.pdf: 1758942 bytes, checksum: 2ab97e8d9839edbd110b4bfbbc94fdc9 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-18T16:28:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Renato Ribeiro (Mestrado em Geoquímica Ambient.pdf: 1758942 bytes, checksum: 2ab97e8d9839edbd110b4bfbbc94fdc9 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geoquímica, Niterói, RJ / O óxido nitroso (N2O) é um dos principais gases do efeito estufa e a principal fonte de óxido nítrico na estratosfera, contribuindo de forma indireta para o consumo do ozônio estratosférico. O tratamento de esgotos é uma fonte antrópica de N2O, cuja contribuição é quantitativamente considerada de menor relevância, entretanto, pouco se sabe sobre a real contribuição dessas emissões em virtude da grande variabilidade reportada nos fatores de emissão (FEs), balizados na carga de nitrogênio total (NT) afluente, tanto oriundo de estudos realizados em escala real quanto laboratorial. As diretrizes de 2006 do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas para inventários nacionais de gases do efeito estufa propõem como FE 3,2 (2-8) g N2O pessoa-1 ano-1 para o caso de Estações de Tratamento de Esgotos (ETEs) com processos de nitrificação e desnitrificação controlados. O objetivo do presente estudo foi avaliar a relação entre alguns parâmetros operacionais, tais como concentração de NT afluente à ETE (especialmente NH4+), demanda química de oxigênio (DQO) e concentração de oxigênio dissolvido (OD), com as emissões de N2O do tanque de aeração de uma ETE localizada na região metropolitana do Rio de Janeiro. O processo de tratamento de esgotos empregado é o sistema de lodos ativados convencional com aeração realizada de forma diferenciada por zonas. As emissões de N2O foram determinadas mensalmente, sempre na parte da manhã, no período de janeiro a junho de 2010 ao longo das seis zonas dos quatro tanques de aeração que a ETE possui em funcionamento. A média das emissões de N2O determinada durante o período de estudo foi 1,11 kg N dia-1, o que corresponde a 0,02% da carga de NT afluente. As emissões de N2O foram menores no período de verão do que no inverno e positivamente correlacionadas (r = 0,90; n = 6; P < 0,01) com as concentrações de NH4+ afluente à ETE. Em relação às concentrações de DQO e OD, as maiores emissões de N2O ocorreram em regiões de baixas concentrações de DQO e concentrações de OD superiores a 2,0 mg L-1, sendo a maior emissão média de N2O determinada em OD próximo a 3,0 mg L-1. A redução da carga orgânica ao longo das zonas e o aumento gradual da concentração de OD contribuem de forma direta para as maiores emissões de N2O, em razão da maior disponibilidade de OD para ambas as reações de oxidação da matéria orgânica e nitrificação e, consequentemente, maior produção e emissão de N2O. As eficiências de remoção de demanda bioquímica de oxigênio (DBO), DQO e NT foram 97%, 93% e 80%, respectivamente. O FE médio, balizado na população atendida, foi 2,5 vezes menor do que o proposto pelas diretrizes de 2006 do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas para inventários de emissões de N2O em ETEs com processos de nitrificação e desnitrificação controlados. Portanto, os resultados sugerem que o processo de lodos ativados convencional empregado na ETE de estudo é bastante eficiente na remoção da carga orgânica e NT e, além disso, no que tange as menores emissões de N2O quando comparado a outros sistemas empregados nas ETEs estudadas no Brasil e em estudos desenvolvidos no exterior. Sugere-se que tal eficiência esteja relacionada à utilização de aeração suficiente e diferenciada por zonas, que proporciona condições favoráveis aos processos microbiológicos de oxidação da matéria orgânica e aos processos de nitrificação completos, mesmo nas condições de elevadas concentrações de DBO, DQO e de NT (especialmente NH4+), como observado no período de inverno. / Nitrous oxide (N2O) is a major greenhouse gas and the main source of nitric oxide in the stratosphere, contributing indirectly to consumption of the stratospheric ozone. Wastewater treatment is an anthropogenic source of N2O, whose contribution is considered to be quantitatively of minor importance. However, little is known about the actual contribution of these emissions due to the wide variability reported in the emission factors (EFs), based on amount of N2O emitted relative to the influent total nitrogen (TN) load, both from full-scale and laboratory-scale studies. The 2006 guidelines of the Intergovernmental Panel on Climate Change for national inventories of greenhouse gases as proposed EF 3.2 (2-8) g N2O person-1 yr-1 for the case of advanced centralized wastewater treatment plants (WWTPs) with controlled nitrification and denitrification steps. The aim of this study was to evaluate the relationship between some operational parameters, such as TN concentration (especially NH4+), chemical oxygen demand (COD) and dissolved oxygen (DO) concentrations, on N2O emissions from the aeration tank of a WWTP located in the metropolitan region of Rio de Janeiro, Southeast Brazil. The wastewater treatment employed is conventional activated sludge process with a differentiated aeration system. The entire aeration system consists of four adjacent aeration tanks with six zones each. N2O emissions were measured monthly in the period from January to June 2010, always in the morning, over the six zones of the four aeration tanks. The average N2O emission was 1.11 kg N day-1 corresponding to 0.02% of the influent TN load. N2O emissions were lower in summer than winter and were positively related (r = 0.90; n = 6; P < 0.01) with influent NH4+ concentrations. Regarding the COD and DO concentrations, the highest N2O emissions occurred in regions of low concentrations of COD and DO concentrations above 2.0 mg L-1, with the highest average emission of N2O in DO concentration close to 3.0 mg L-1. The reduction of the organic load along the zones and gradually increase the DO concentration, contributes directly to higher N2O emissions, due to the greater availability of DO for both the oxidation of organic matter and nitrification, and consequently higher production and emission of N2O. The removal efficiencies of biological oxygen demand (BOD), COD and TN were 97%, 93% and 80%, respectively. The average EF calculated from population served was 2.5 lower than that proposed by the IPCC for N2O emission inventories in WWTPs with controlled processes of nitrification and denitrification. Therefore, the results suggest that the process employed in the WWTP study is very efficient in removing the organic load and TN, and in addition, with smaller N2O emissions when compared to other systems studied in Brazil and those available in literature. It is suggested that this efficiency is related to the use of aeration sufficiently to promote conditions favorable for the microbial oxidation of organic matter and complete nitrification, even under conditions of high BOD, COD and TN concentrations (especially NH4+), as observed during winter.

A atividade de mudança do uso da terra na Amazônia vem sendo apontada como principal fonte de CO2 para a atmosfera em função das emissões de C e N provenientes do solo. A prática de manejo adotada pode influenciar significativamente nos estoques de C e N do solo funcionando como dreno ou fonte de C e N para a atmosfera. Além disso, podem ser alterados: a fertilidade e a densidade do solo bem como as frações e a origem da MOS. Com o objetivo de avaliar o impacto das mudanças de uso da terra na região leste da Amazônia foram coletadas amostras de terra nos principais usos da terra na região de Santarém-PA, em três profundidades: 0-10, 10-20 e 20-30 cm. Através das amostras foi realizada a caracterização físico-química das áreas e foram determinados os teores de C e N do solo e os isótopos ? 13C e ? 15N com a finalidade de quantificar os estoques de C e N do solo e avaliar a dinâmica e origem da MOS. Para um subconjunto de amostras foi realizado o fracionamento físico da MOS e a determinação do C da biomassa microbiana para compreender como a mudança de uso da terra interferiu nessas frações. Somado a essas determinações foi realizada a estimativa dos fatores de emissão com base na metodologia descrita pelo IPCC. Através da caracterização físicoquímica as áreas de estudo são caracterizadas por solos argilosos a muito argilosos. Os maiores valores de pH, macronutrientes, CTC, SB e V% foram observados nas áreas de agricultura (AGR) sugerindo que a utilização de práticas como adubação e calagem, são capazes de alterar os padrões de fertilidade do solo na Amazônia, aumentando seus índices de fertilidade. Para os estoques de C e N pode-se dizer que a mudança de uso da terra na região estudada está contribuindo para as perdas de C e N do solo, principalmente quando a conversão é realizada para áreas de agricultura (AGR) e pastagem (PA) sendo que os estoques de C observados na camada de 0-30 cm nessas áreas foram 49,21 Mg C ha-1 (PA) e 48,60 Mg C ha-1 (AGR). O maior valor de ? 13C foi encontrado nas áreas de pastagens, -25,08?, sugerindo que para as áreas de PA existe diluição isotópica e que parte do C do solo ainda é remanescente da floresta. As frações da MOS apresentaram alterações na quantidade de C e na proporção das frações leve e oclusa, principalmente nos usos AGR e PA. A fração lábil da MOS (C da biomassa microbiana) também apresentou grande diferença entre os usos FLO e AGR (526,21 e 296,78 ?g g-1de solo seco), indicando que a AGR foi o uso que mais alterou os estoques de C e N do solo e também as frações da MOS. Os fatores de emissão calculados confirmam todos os resultados observados em relação a conversão de FLO para AGR, sendo que para esse uso o fator de emissão foi de 0,93 ± 0,033, sendo então o uso que mais emitiu C. Com base nos resultados conclui-se que a introdução de áreas agrícolas na região de Santarém, é a principal causa de perda de C e N do solo e consequentemente é o uso que mais contribui com as emissões de gases do efeito estufa. / The land use change in the Brazilian Amazon has been identified as the main source of CO2 to the atmosphere due to emissions of soil carbon and nitrogenl. The management practice adopted can strongly influence the soil C and N stocks and may works like a sink or source of C and N to the atmosphere. Furthermore, can be changed: the soil fertility and bulk density as well as the SOM fractions and C source of the SOM. With the objective of evaluate the impact of the land use change in eastern Amazonia soil samples were collected in the main land uses in Santarém region, Para State of Brazil, at three depths: 0-10, 10-20 and 20-30 cm. Through the samples was performed the physicochemical characterization of the areas and were determined the soil C and N contents as well the isotopes ? 13C and ? 15N in order to quantify the soil C and N stocks and understand the SOM dynamics and evaluate the SOM origin. For a subset of samples were performed the physical fractionation of SOM and the determination of microbial biomass C to understand how the land use change may interfere in these fractions. Added to these determinations were estimated the emission factors based on the methodology described by the IPCC. Through the physicochemical characterization study areas can be characterized as a clayey loamy soils. The highest values of pH, macronutrients, CEC , sum of bases and base saturation were observed in croplands (CP), suggesting that the use of practices such as fertilization and liming are able to change the soil fertility patterns in the Amazon, increasing their fertility. For C and N stocks can be said that the land use change in the study area is contributing to the loss of soil C and N, especially when the conversion is done for croplands (CP) and grasslands (GS) areas and the value observed for soil C stocks in the 0-30 cm layer in these areas were 49.21 Mg C ha-1 (GS) and 48.60 Mg C ha-1 (CP). The highest ? 13C value was found in GS, -25.08 ?, suggesting that for these areas is occurring an isotope dilution and that part of the soil C is still remaining from forest. The SOM fractions showed changes in the amount of C and in the proportion of light and occluded fractions, especially in the uses CP and GS. The labile SOM fractions (microbial biomass) also showed a large difference between the UF and CP uses (526.21 and 296.78 mg g-1 of dry soil), indicating that CP affects the soil C and N stocks and also the SOM fractions. The emission factors calculated confirm all results observed for the conversion of UF for CP, and for this use the emission factor was 0.93 ± 0.033, and then this was the use that emitted more C. Based on the results we conclude that the introduction of croplands in Santarem region is the main cause of soil C and N loss and consequently contributes more to the greenhouse gases emission.

A atividade de mudança do uso da terra na Amazônia vem sendo apontada como principal fonte de CO2 para a atmosfera em função das emissões de C e N provenientes do solo. A prática de manejo adotada pode influenciar significativamente nos estoques de C e N do solo funcionando como dreno ou fonte de C e N para a atmosfera. Além disso, podem ser alterados: a fertilidade e a densidade do solo bem como as frações e a origem da MOS. Com o objetivo de avaliar o impacto das mudanças de uso da terra na região leste da Amazônia foram coletadas amostras de terra nos principais usos da terra na região de Santarém-PA, em três profundidades: 0-10, 10-20 e 20-30 cm. Através das amostras foi realizada a caracterização físico-química das áreas e foram determinados os teores de C e N do solo e os isótopos ? 13C e ? 15N com a finalidade de quantificar os estoques de C e N do solo e avaliar a dinâmica e origem da MOS. Para um subconjunto de amostras foi realizado o fracionamento físico da MOS e a determinação do C da biomassa microbiana para compreender como a mudança de uso da terra interferiu nessas frações. Somado a essas determinações foi realizada a estimativa dos fatores de emissão com base na metodologia descrita pelo IPCC. Através da caracterização físicoquímica as áreas de estudo são caracterizadas por solos argilosos a muito argilosos. Os maiores valores de pH, macronutrientes, CTC, SB e V% foram observados nas áreas de agricultura (AGR) sugerindo que a utilização de práticas como adubação e calagem, são capazes de alterar os padrões de fertilidade do solo na Amazônia, aumentando seus índices de fertilidade. Para os estoques de C e N pode-se dizer que a mudança de uso da terra na região estudada está contribuindo para as perdas de C e N do solo, principalmente quando a conversão é realizada para áreas de agricultura (AGR) e pastagem (PA) sendo que os estoques de C observados na camada de 0-30 cm nessas áreas foram 49,21 Mg C ha-1 (PA) e 48,60 Mg C ha-1 (AGR). O maior valor de ? 13C foi encontrado nas áreas de pastagens, -25,08?, sugerindo que para as áreas de PA existe diluição isotópica e que parte do C do solo ainda é remanescente da floresta. As frações da MOS apresentaram alterações na quantidade de C e na proporção das frações leve e oclusa, principalmente nos usos AGR e PA. A fração lábil da MOS (C da biomassa microbiana) também apresentou grande diferença entre os usos FLO e AGR (526,21 e 296,78 ?g g-1de solo seco), indicando que a AGR foi o uso que mais alterou os estoques de C e N do solo e também as frações da MOS. Os fatores de emissão calculados confirmam todos os resultados observados em relação a conversão de FLO para AGR, sendo que para esse uso o fator de emissão foi de 0,93 ± 0,033, sendo então o uso que mais emitiu C. Com base nos resultados conclui-se que a introdução de áreas agrícolas na região de Santarém, é a principal causa de perda de C e N do solo e consequentemente é o uso que mais contribui com as emissões de gases do efeito estufa. / The land use change in the Brazilian Amazon has been identified as the main source of CO2 to the atmosphere due to emissions of soil carbon and nitrogenl. The management practice adopted can strongly influence the soil C and N stocks and may works like a sink or source of C and N to the atmosphere. Furthermore, can be changed: the soil fertility and bulk density as well as the SOM fractions and C source of the SOM. With the objective of evaluate the impact of the land use change in eastern Amazonia soil samples were collected in the main land uses in Santarém region, Para State of Brazil, at three depths: 0-10, 10-20 and 20-30 cm. Through the samples was performed the physicochemical characterization of the areas and were determined the soil C and N contents as well the isotopes ? 13C and ? 15N in order to quantify the soil C and N stocks and understand the SOM dynamics and evaluate the SOM origin. For a subset of samples were performed the physical fractionation of SOM and the determination of microbial biomass C to understand how the land use change may interfere in these fractions. Added to these determinations were estimated the emission factors based on the methodology described by the IPCC. Through the physicochemical characterization study areas can be characterized as a clayey loamy soils. The highest values of pH, macronutrients, CEC , sum of bases and base saturation were observed in croplands (CP), suggesting that the use of practices such as fertilization and liming are able to change the soil fertility patterns in the Amazon, increasing their fertility. For C and N stocks can be said that the land use change in the study area is contributing to the loss of soil C and N, especially when the conversion is done for croplands (CP) and grasslands (GS) areas and the value observed for soil C stocks in the 0-30 cm layer in these areas were 49.21 Mg C ha-1 (GS) and 48.60 Mg C ha-1 (CP). The highest ? 13C value was found in GS, -25.08 ?, suggesting that for these areas is occurring an isotope dilution and that part of the soil C is still remaining from forest. The SOM fractions showed changes in the amount of C and in the proportion of light and occluded fractions, especially in the uses CP and GS. The labile SOM fractions (microbial biomass) also showed a large difference between the UF and CP uses (526.21 and 296.78 mg g-1 of dry soil), indicating that CP affects the soil C and N stocks and also the SOM fractions. The emission factors calculated confirm all results observed for the conversion of UF for CP, and for this use the emission factor was 0.93 ± 0.033, and then this was the use that emitted more C. Based on the results we conclude that the introduction of croplands in Santarem region is the main cause of soil C and N loss and consequently contributes more to the greenhouse gases emission.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-04-27T16:58:25Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Brotto, A. C.pdf: 1827218 bytes, checksum: d583ce8460c1efc5934c93cec6ef4c3d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-27T16:58:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação Brotto, A. C.pdf: 1827218 bytes, checksum: d583ce8460c1efc5934c93cec6ef4c3d (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências- Geoquímica Ambiental. Niterói, RJ / O estudo das emissões de óxido nitroso (N2O) em processos de tratamento de esgoto tem se tornado necessário e urgente nos últimos anos visto à sua contribuição às mudanças climáticas globais, já que este gás é responsável por 6% do efeito estufa e tem se tornado a principal substância destruidora do ozônio estratosférico do século XXI. Poucos são os estudos que quantificaram as emissões de N2O diretamente em estações de tratamento de esgoto (ETEs) e a literatura apresenta uma grande variação nos fatores de emissão (FEs) obtidos por eles. As Diretrizes de 2006 do IPCC para Inventários de Gases do Efeito Estufa sugerem o FE de 3,2 (2-8) g N2O pessoa-1 ano-1 para estimativas das emissões de N2O em ETEs, que corresponde a 0,035% do nitrogênio total (NT) emitido como N2O. As emissões de N2O em processo de tratamento de lodos ativados foram determinadas no período de janeiro a julho de 2010 em uma ETE municipal no Estado do Rio de Janeiro que trata aproximadamente 14,7 mil m3 dia-1 com média remoção de DQO para o período de estudo de 73% e carga de NT afluente de 46 mg N L-1. Os principais parâmetros operacionais relacionados às emissões de N2O em ETE foram estudados, a saber, concentração de oxigênio dissolvido (OD), concentração de nitrito (NO2 -), pH e temperatura. As maiores emissões de N2O foram observadas quando a concentração de OD se encontrava entre 1,3 e 3,4 mg L-1, o pH entre 5,9 e 6,5 e temperatura acima de 30oC. Enquanto as menores emissões ocorreram em concentrações de OD abaixo de 1,0 mg L-1 e acima de 4,0 mg L-1, e em pH acima de 6,5. O fluxo de N2O estimado é de 4,1 x 105 g N2O ano-1 e os FEs de N2O per capita, por vazão de esgoto tratado e pela carga NT afluente são 8,1 g N2O pessoa-1 ano-1, 8,0 x 10-5 g N2O L -1 e 0,12%. O FE per capita estimado exclusivamente para o tanque de aeração é aproximadamente 2,5 vezes superior ao proposto pelo IPCC (2006) para inventários de emissões de N2O para países que possuam sistemas centralizados de tratamento de esgoto com avançado controle dos processos de nitrificação e desnitrificação. / The study of nitrous oxide (N2O) emissions from wastewater treatment processes has become necessary and urgent in the last years due to its contribution to global climate change, since this gas is responsible for 6% of the global greenhouse effect and will become the main ozone-depleting substances (ODS) of the 21st century. Few studies have quantified the direct emissions of N2O from wastewater treatment plants (WWTPs) and literature shows a wide variation in the emission factors (EFs) obtained by them. 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories suggests an EF to estimate N2O emissions from WWTP of 3.2 (2.8) g N2O person-1 yr-1, which corresponds to 0.035% of total nitrogen emitted as N2O. Emissions of N2O from a full-scale activated sludge process was determined from January to July of 2010 during measurement campaign at a municipal WWTP in the State of Rio de Janeiro that treat roughly 14,700 m3 day-1 with an average influent removal COD for the period of study of 73% and total nitrogen load (TN) of 46 mg N L-1. The most important operational parameters leading N2O emissions in WWTP were also studied, namely, dissolved oxygen concentration (DO), nitrite (NO2 -) concentration, pH and temperature. The largest emissions of N2O were observed when DO concentration was between 1.3 and 3.4 mg L-1, pH between 5.9 and 6.5 and temperatures above 30oC. While lower emissions occurred in DO concentrations below 1.0 mg L-1 and above 4.0 mg L-1, and at pH above 6.5. Total estimated annual flux of N2O is 4.1 x 105 g N2O yr-1 and the EF of N2O estimated per capita, wastewater flow and the influent TN load are 8.1 g N2O person-1 yr-1, 8.0 x 10-5 g N2O L(wastewater)-1 and 0.12%. The per capita EF estimated exclusively for the aeration tank is almost 3 times higher than that proposed by the IPCC (2006) for N2O emission inventories for countries that predominantly have advanced centralized WWTPs with nitrification and denitrification steps.