O meio ambiente aquático vem recebendo grande carga de poluição fecal, sendo este um dos fatores que contribuem para sua degradação. O objetivo deste trabalho foi identificar bactérias do gênero Enterococcus em oito pontos ao longo da Lagoa dos Patos – RS, com diferentes níveis de degradação ambiental e verificar a resistência a antimicrobianos nestes isolados. Foi observado que nos pontos situados no Parque Itapuã e na praia do Cassino as contagens de Enterococcus sp. foram baixas. Os pontos situados em Tapes e São Lourenço do Sul apresentaram níveis elevados de contagens de Enterococcus sp no verão e na primavera e os pontos na região estuariana de Rio Grande apresentaram valores elevados no outono e inverno. Dentre os antimicrobianos testados a resistência a tetraciclina e a doxaciclina foram verificadas em todos os pontos de coleta, sendo que as maiores percentagens de isolados resistentes foram na região estuarina de Rio Grande. Os Enterococcus spp também apresentaram suscetibilidade diminuída para ampicilina, gentamicina (120μg/ml) e estreptomicina (300 μg/ml) e nenhuma para vancomicina. Entre os isolados resistentes a tetraciclina, as duas espécies mas frequentemente identificadas foram E. faecalis e E. faecium. O nível de resistência à tetraciclina, verificada através da Concentração Inibitória Mínima (CIM), variou de 16μg/ml a 256μg/ml nas duas espécies. Isolados de E. faecalis foram encontrados mais em Tapes e São Lourenço do Sul e E. faecium na região estuarina de Rio Grande, os últimos apresentaram os maiores níveis de resistência a tetraciclina e gentamicina. Os resultados do presente estudo indicam que a contaminação fecal pode estar relacionada ao descarte de dejetos humanos e de animais nestes locais. / The aquatic environment has been receiving a great amount of fecal pollution and this is one of the factors that contribute to its degradation. The aim of the present study was to identify Enterococcus sp in eight collection points with different levels of environmental degradation at Lagoa dos Patos/RS and to verify the antimicrobial resistance among these isolates. We verified low numbers of Enterococcus sp in Parque Itapuã e Praia do Cassino collection points. In Tapes and São Lourenço do Sul, higher counting of Enterococcus were observed during summer and spring seasons and at the estuarine area of Rio Grande, higher numbers were observed during autumn and winter. Among the antimicrobial drugs tested, the resistance to tetracycline and doxycycline was detected in all collection sites and the highest percentages of resistant isolates were in the estuarine area of Rio Grande. The Enterococcus spp have also presented diminished susceptibility to ampicillin, gentamicin (120μg/ml) and streptomycin (300 μg/ml) and none to vancomycin. Among the isolates resistant to tetracycline, E. faecalis e E. faecium were the most identified species. The resistance level to tetracycline, verified by MIC analysis, varied from 16μg/ml to 256μg/ml in both species. E. faecalis isolates were found mostly in Tapes and São Lourenço and E. faecium, in the estuarine area of Rio Grande and among these, the higher level of resistance to tetracycline and gentamycin was verified. The results from the present study indicate that the fecal contamination from this sampling points can be related to the discharge of human and animal waste.

O trabalho é baseado em dados sísmicos de alta freqüência (3,5 kHz) e resolução levantados no interior da Lagoa dos Patos. Foram efetuados dois levantamentos que somaram aproximadamente um total de 800 km de perfilagem, distribuídos em diversos segmentos denominados perfis sísmicos. São considerados os registros sísmicos levantados próximos aos pontais arenosos da margem lagunar. A análise dos registros sísmicos permitiu o reconhecimento e o mapeamento das fácies sísmicas relacionadas com os pontais arenosos da Lagoa dos Patos. O crescimento dos pontais é marcado por refletores oblíquos mergulhantes e progradantes para o interior da laguna. Foram também reconhecidos refletores paralelos e caóticos. Os refletores paralelos são relacionados à sedimentação lagunar e os refletores caóticos ocorrem devido à presença de gás no pacote sedimentar. Este trabalho apresenta informações relevantes para os estudos relacionados com a evolução geológica dos pontais arenosos da Lagoa dos Patos. / This work is based on data a high- frequency (3.5 kHz) and resolution seismic survey performed in the Patos lagoon. Two surveys had been effected adding approximately 800 km of seismic profiles, distributed in various sections. It was specially considered the seismic profiles recorded near the sandy spits of the lagoon margin. The analyses of the seismic records allowed the recognition and mapping of the seismic facies related with the sandy spits of the Patos lagoon. The progradation of the sandy spits is well marked by oblique reflectors dipping to the lagoon interior. Reflectors parallels and cautics had been recognized. The parallels reflectors are related to the lagoonal sedimentation and the cautics reflects occur devoid the presence of gas in the sediments. This work presents importants informations to the studies related to the geological evolution of the several sand spits occurring in the Patos lagoon.

O objetivo deste estudo foi determinar a composição da ictiofauna de riachos da sub-bacia do Alto Jacuí, região centro-norte do Rio Grande do Sul, bem como descrever e compreender as relações que permeiam a biologia alimentar de espécies de Siluriformes e de Characidae nestes mesmos riachos. As coletas foram realizadas bimensalmente de julho de 2012 a junho de 2013, através da técnica de pesca elétrica em 10 riachos. Um total de 13.247 indivíduos foram coletados, pertencentes a 42 espécies, 10 famílias e seis ordens, das quais as que mais contribuíram foram Characiformes (36%), Cichliformes (24%) e Siluriformes (14%), com 15, dez e seis espécies respectivamente. Nós reportamos o primeiro registro de Phalloceros spiloura para o sistema da Laguna dos Patos e cinco espécies ficaram ao nível de gênero devido ao fato de se tratarem de novas espécies e estão sendo revisadas e descritas. O conteúdo estomacal de 1.948 indivíduos, pertencentes a três espécies (Heptapterus sp., Rhamdia quelen e Trichomycterus poikilos) foram analisados pelo método volumétrico, sendo 59 itens alimentares identificados. Em geral, Heptapterus sp. consumiu uma alta proporção de Aegla sp., restos de plantas terrestres e Megaloptera; R. quelen consumiu peixe e Oligochaeta, seguido de Aegla sp.; enquanto a dieta de T. poikilos foi baseada em Simuliidae, Ephemeroptera e Trichoptera. A segregação alimentar das espécies, bem como do fator espécie mais classe de tamanho, foram observadas. Os valores de amplitude de nicho foram altos para todas as espécies, e somente foram baixos para os maiores tamanhos de R. quelen e Heptapterus sp. No geral, as espécies mostraram baixos valores de sobreposição de nicho, e houve uma grande frequência de sobreposição alta e intermediária para as menores classes de tamanho. O modelo nulo confirmou a partição de nicho entre as espécies e uma partilha de recursos quando analisado espécie mais classe de tamanho. Posteriormente, 1.525 estômagos de 11 espécies de Characidae foram analisados. Observou-se uma diferença significativa entre a dieta dessas espécies, com plantas terrestres e aquáticas, restos de insetos terrestres e aquáticos e adultos de Hymenoptera, mostrando-se os itens mais importantes para esta diferenciação. As análises mostraram que os padrões de alimentação estão associados as características morfológicas. A posição subterminal da boca se correlacionou com a ingestão de itens bentônicos (insetos aquáticos e matéria orgânica); boca grande permitiu a ingestão de itens mais robustos como Aegla sp. e peixes; espécies com menor variação de dentes ao longo da série externa do prémaxilar consumiram elevada proporção de plantas e insetos terrestres, assim como as espécies que apresentaram menor número de dentes na maxila. O hábito insetívoro aquático foi observado nos indivíduos com números intermediários e altos de cúspides nos dentes do maxilar. Buscando compreender a coexistência de quatro espécies sintópicas de Characidae, nós calculamos a sobreposição de nicho das espécies por período amostral e para avaliar a importância destes itens alimentares como fontes de nutrientes nós usamos análises de isótopos de carbono (13C) e nitrogênio (14N) para estimar a assimilação relativa. Todos os Characidae consumiram grandes proporções de plantas e insetos aquáticos. As espécies apresentaram baixa sopreposição na maioria dos períodos amostrados. Também, houve uma alta correspondência entre a análise do conteúdo estomacal e o resultado da análise isotópica. Astyanax xiru e Astyanax procerus assimilaram grandes frações de invertebrados terrestres e plantas aquáticas. Bryconamericus iheringi assimilou principalmente invertebrados aquáticos e secundariamente algas, enquanto Bryconamericus sp. assimilou principalmente invertebrados aquáticos e terrestres. Assim, nós demonstramos que as espécies congenéricas têm dietas mais similares, mas que estas quatro espécies de Characidar coexistem por partição de recursos, e que a assimilação de nutrientes dessas espécies coincide com o consumo relativo dos itens alimentares ingeridos. / The objective of this study was to determine the composition of fishes of Alto Jacuí subbasin streams, north-central region of Rio Grande do Sul, as well as describe and understand the relationships that permeate the feeding biology of species of Siluriformes and Characidae in these same streams. Samples were collected bimonthly from July 2012 to June 2013, through electrofishing technique in 10 streams. A total of 13,247 individuals were collected, belonging to 42 species, 10 families and six orders, of which the most contributed, were Characiformes (36%), Cichliformes (24%) and Siluriformes (14%), with 15, ten and six species, respectively. We report the first record of Phalloceros spiloura to the Laguna dos Patos system and five species were to genus level due to the fact they refer to new species and are being reviewed and described. The stomach contents of 1,948 individuals belonging to three species (Heptapterus sp., Rhamdia quelen and Trichomycterus poikilos) were analyzed by volumetric method, with 59 identified food items. Overall, Heptapterus sp. consumed a high proportion of Aegla sp., remains of terrestrial plants and Megaloptera; R. quelen consumed fish and Oligochaeta, followed by Aegla sp.; while T. poikilos diet was based on Simuliidae, Ephemeroptera and Trichoptera. Food segregation of species as well as species plus size class factors, were observed. The niche breadth values were high for all species, and only were low for the larger sizes of R. quelen and Heptapterus sp. Overall, the species showed low niche overlap values, and there was a high frequency overlay high and intermediate for smaller size classes. The null model confirmed the niche partitioning among species and a sharing of resources when analyzed species plus size class. Subsequently, 1,525 stomachs were analyzed representing 11 species of Characidae. There was a significant difference between the diet of these species, with terrestrial and aquatic plants, terrestrial and aquatic insect remains and adult Hymenoptera, being the most important items for this differentiation. The analysis showed that feeding patterns associated with many morphological features. Sub-terminal mouth positions correlated with the ingestion of benthic items (e.g., aquatic insects and organic matter); large mouths permited ingestion of robust items such as macrocrustaceans (e.g., Aegla) and fish; species that have small teeth variation along the outer row of the premaxilla consumed high proportion of plants and terrestrial insects as well as those species that showed a lower number of teeth on the maxilla. Aquatic insectivory was observed in those individuals with intermediary and high number of cusps in the maxilla teeth. To understand the coexistence of four syntopic Characidae species we calculated niche overlap of species for each sampling period, and to evaluate the importance of these food items as nutrient sources, we used carbon (13C) and nitrogen (14N) isotopes analyses to estimate relative assimilation. All characids consumed large proportions of plant material and aquatic insects. The species showed low dietary overlap throughout most of the sampling period. There was high correspondence between the gut content analyses and isotope mixing model estimates. Astyanax xiru and Astyanax procerus assimilated large fractions of terrestrial invertebrates and aquatic plants. Bryconamericus iheringi assimilated primarily aquatic invertebrates and secondarily algae, whereas Bryconamericus sp. assimilated primarily aquatic and terrestrial invertebrates. Therefore, we demonstrate that the congeneric species have more similar diets, but that these four Characidae species coexist by resource partitioning, and that they assimilate nutrients agree with the relative consumption of food items.

A Lagoa dos Patos, por sua importância e magnitude, é alvo de inúmeras pesquisas relacionadas ao seu contexto evolutivo geológico e paleogeográfico. Para a investigação das características de seu fundo e subfundo, foram executados, nos anos de 2002 e 2006, levantamentos de cerca de 700 Km de dados sísmicos de 3,5 kHz. O presente trabalho considerou aproximadamente 153 Km de registros sísmicos levantados na célula sul da Lagoa dos Patos, objetivando a identificação e mapeamento dos eco-caracteres da área. Para integração dos dados e visualização dos resultados finais, métodos de geoprocessamento foram aplicados. Os perfis sísmicos analisados permitiram a identificação de três principais eco-caracteres, que foram agrupados de acordo com o aspecto do refletor primário (fundo), ocorrência de refletores subsuperfície e geometria dos refletores de subsuperfície. O eco-caráter A se foi definido por refletor primário (fundo) plano e forte, seguido por refletores fortes e bem definidos; o eco-caráter B foi caracterizado a partir de refletor primário difuso e reflexões de subsuperfície pouco definidas, difusas ou com aspecto de manchas; o eco-caráter C consistiu em refletor primário plano e muito forte, seguido por sucessivas reflexões múltiplas de baixa perda. Estes eco-caracteres foram relacionados à batimetria da área e aos sedimentos de fundo do local, de forma observar a relação entre estes e a resposta acústica associada ao eco. Os eco-caracteres identificados foram correlacionáveis às características sedimentológicas da área e aos processos hidrodinâmicos atuantes na célula sul do sistema lagunar. Anomalias acústicas identificadas nos registros sonográficos evidenciaram a ocorrência de grande quantidade de gás raso, disseminado nos pacotes sedimentares intralagunares. Este trabalho confirma a importância de um melhor entendimento dos efeitos da hidrodinâmica nos processos de sedimentação e apresenta informações relevantes para o auxílio de estudos geomorfológicos e hidrodinâmicos a serem realizados na Lagoa dos Patos. / The Patos Lagoon, for its importance and magnitude, is the subject of numerous researches related to its geological and paleogeographic evolutionary context. For the investigation of its bottom and subbottom characteristics, about 700 km of seismic data of 3.5 kHz were surveyed in 2002 and 2006. This study considered nearly 153 Km of seismic records collected in the south of the Patos Lagoon cell, aiming to the identification and mapping of echo-character. For data integration and visualization of the results, geoprocessing methods were applied. The seismic profiles analyzed allowed the identification of three major echo-characters, which were grouped according to the aspect of the primary reflector (bottom), the occurrence of subbottom reflections, the geometry of the subbottom reflections. The echo-character A presented distinct and continuous surface (bottom) with well-defined subbottom reflections, generally parallel and continuous, which follow the topography of the surface; echo-character B was characterized by a diffuse primary reflector and poorly defined subbottom reflections, diffuse or blurry; echo-character C consisted of a plane and very strong well-defined first reflector and presents a series of low loss multiple reflections. These echo-characters were related to the bathymetry and the bottom sediments of the area, in order to observe the relationship between them and the acoustic response associated with the echo. The echo-characters identified presented good correlation to the sedimentological characteristics of the area and the hydrodynamic processes acting in the south cell of the lagoon system. Acoustic anomalies identified in ecograms indicate the occurrence of large amounts of shallow gas spread in intra-lagoon sedimentary packages. This study confirms the importance of a better understanding of the effects of hydrodynamics in sedimentation processes and presents relevant information to support geomorphological and hydrodynamics studies to be conducted in the Patos Lagoon.

O sistema laguna-barreira da Feitoria localizado na margem oeste da célula Sul da laguna dos Patos – Rio Grande do Sul, Brasil – se assemelha geomorfologicamente, em uma escala menor, a um sistema barreira oceânico e cronologicamente ao sistema Barreira IV (Villwock e Tomazelli, 1995). Com o intuito de caracterizar a morfologia e a estratigrafia deste sistema deposicional laguna-barreira foi estudada a geologia de superfície e de subsuperfície. As características geológicas de superfície foram obtidas através da análise de aerofotografias e de imagens de satélite; de levantamentos topográficos e das análises geocronológicas por Luminescência Oticamente Estimulada em sedimentos superficiais. A geologia de subsuperfície foi caraterizada a partir da análise de perfis geofísicos registrados com sísmica rasa e de seções de georradar; junto foram integradas as análises granulométricas, palinológicas e geocronológicas (radioisótopos de 14C) coletadas em testemunhos de sondagem. Através da compilação crítica dos resultados obtidos, esta Tese apresenta evidências de que a gênese da barreira da Feitoria e da laguna na sua retaguarda, está correlacionada a topografia antecedente, marcada pela existência de um alto topográfico remanescente entre os paleovales fluviais dos rios Turuçu e Corrientes, onde este alto serviu de substrato para o início do desenvolvimento desta barreira. Também, é evidenciado que a evolução geomorfológica da barreira da Feitoria (orientação, truncamentos e tipologia dos cordões litorâneos), subdividida em nove fases de deposição, ocorreu associada as variações relativas do nível do mar a partir do Holoceno médio (8.000 anos A.P.). Observa-se também que foi influenciada diretamente pelas flutuações de alta frequência do nível de base da laguna dos Patos, causadas pela interação de três fatores: variabilidade no volume de precipitação na área da bacia de drenagem; marés meteorológicas causadas pelo vento; e alterações geomorfológicas na desembocadura da laguna dos Patos. O início da progradação dos cordões litorâneos na barreira da Feitoria ocorreu, aproximadamente, a 7.200 anos A.P., cronocorrelato ao período em que o nível relativo médio do mar ultrapassou o nível atual. A cota altimétrica da 1° crista destes cordões litorâneos encontra-se a 4,2 m acima do nível do mar atual, evidenciando a sobre-elevação do nível de base lagunar para a formação dos mesmos. A ilha da Feitoria, porção sul da barreira, teve sua formação, aproximadamente, a 5.000 anos A.P. associada ao rebaixamento do nível do mar e, consequentemente, ao afloramento do paleoalto topográfico da Feitoria. A partir deste período o controle sobre a morfologia e a orientação dos cordões litorâneos passa a ter uma maior influência associada as modificações na geomorfologia da desembocadura da laguna dos Patos (alta frequência). No entanto, as variações do nível de base lagunar (volume de precipitação e marés meteorológicas) de mais alta frequência são as responsáveis pela gênese das cristas dos cordões litorâneos. A deposição de sedimentos finos na área da laguna Pequena (retaguarda) começa antecedentemente a 7.730 anos A.P. com um aumento de influência marinha, próximo a esta idade, passando por um curto período com menor influência, retornando a aumentar a entrada de água salgada no interior da laguna dos Patos próximo a 7.000 anos A.P. A partir deste período, apesar das oscilações de alta frequência, passa a ter uma tendência de diminuir gradativamente a influência marinha no interior das lagunas dos Patos e Pequena. Esta diminuição da influência marinha pode ser correlacionada ao estreitamento do canal de ligação entre a laguna dos Patos e o oceano, assim como, o desenvolvimento da barreira da Feitoria diminuiu a comunicação entre a laguna Pequena e a laguna dos Patos. / The lagoon-barrier system of the Feitoria located on the western margin of the southern cell of the Patos lagoon - Rio Grande do Sul, Brazil - resembles geomorphologically, on a smaller scale, to the barrier system oceanic and chronologically to the Barrier IV system (Villwock e Tomazelli, 1995). In order to characterize the morphology and stratigraphy of this depositional lagoon-barrier system, the surface and subsurface geology were studied. The surface geological characteristics were obtained from the analysis of aerial photographs and satellite images; surveying and geochronological analyzes Optically Stimulated Luminescence of surface sediments. The subsurface geology was characterized by the analysis of geophysical profiles recorded with shallow and georadar seismic; and granulometric, palynological and geochronological analyzes (14C radioisotopes) of sedimentary records. This thesis presents evidences that the genesis of the Feitoria barrier and the Pequena lagoon is correlated with the previous topography, marked by the existence of a high topographic remnant among the fluvial paleovales of the Turuçu and Corrientes rivers, where this high served as a substrate for the beginning of the development of this barrier. Also, it is evidenced that the geomorphological evolution of the Feitoria barrier (orientation, truncations and typology of beach ridges), subdivided into 9 phases of deposition, was associated with sea level variations from the average Holocene (8,000 years Before the Present) and was also influenced directly by the high frequency fluctuations of the basal level of the Patos lagoon, caused by the interaction of three factors: variability in the volume of precipitation in the area of the drainage basin; wind tides; And geomorphological changes at the mouth of the Patos lagoon. The beginning of the development of the coastal strands in the Feitoria barrier occurred approximately 7,200 years B.P., chronologically during the period in which the average relative sea level exceeded the current level. The crest of the first ridge of these coastal strands is 4.2 m above current sea level, evidencing the over-elevation of the lagoon base level for their formation. The island of Feitoria, southern portion of the barrier, began approximately 5,000 years BP associated with the decline of sea level and the outcropping of the topographic paleoalto of Feitoria. From this period, the control over the morphology and orientation of the coastal strands will have a greater influence associated with the changes in the geomorphology of the mouth of the Patos lagoon (high frequency). However, variations in lagoon base level (volume of precipitation and wind tides) the highest frequency are responsible for the genesis of coastal beach ridges. The deposition of fine sediments in the Pequena lagoon area starts before 7,730 years BP with an increase of marine influence, near this age (palinological records), passing for a short period with less influence, returning to increase the entrance of salt water inside Patos lagoon, near to 7,000 years BP. From this period, despite the high frequency oscillations, there is a tendency gradually decrease the marine influence inside the lagoons Patos and Pequena. This decrease in the marine influence can be correlated to the narrowing of the channel connecting the Patos lagoon to the ocean, as well as the development of the Feitoria barrier, reducing the communication between the lagoons Pequena and Patos.

O impacto de um lançamento de efluente na qualidade da água do corpo hídrico depende de características do lançamento e do corpo hídrico, a exemplo de suas condições hidrodinâmicas. O conhecimento das relações entre os fatores envolvidos permite avaliar os riscos envolvidos, alterar a forma de lançamento de efluentes de modo a reduzir seu impacto e reduzir os custos com as formas de controle da poluição, entre outras ações. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho é compreender as relações entre os fatores dominantes das condições hidrodinâmicas e a dispersão de poluentes na região nordeste da Laguna dos Patos, buscando identificar formas de utilizar a modelagem hidrodinâmica para melhorar a gestão do corpo hídrico e de lançamento de efluentes. A área de estudo consiste na região nordeste da Laguna dos Patos, no Rio Grande do Sul, onde o vento e a vazão afluente são os fatores determinantes de circulação de água. O modelo utilizado (IPH-A) apresentou boa representação da variação de nível, exceto pelo posto mais próximo da região estuarina, e da circulação de água. O coeficiente de dispersão foi definido a partir da comparação visual da simulação da dispersão dos sedimentos em suspensão afluentes ao Lago Guaíba e a pluma do Guaíba observada em imagens de satélite. Cenários de vento e vazão foram determinados a partir da análise da série histórica de dados de vento na estação de Rio Grande e da vazão afluente ao Lago Guaíba.Os resultados dos ventos sudoeste e nordeste foram semelhantes ao verificado na literatura com uso de modelo bidimensional para o corpo lagunar. Na região nordeste, uma célula de circulação entre o Banco das Desertas e o Banco dos Abreus é observada no sentido horário (anti-horário) para os cenários com vento sudoeste (nordeste). O vento sudeste provoca o aumento do nível na margem oeste e redução na margem leste É observada uma maior renovação de água na região ao norte do Banco das Desertas e menor troca de água com a Lagoa do Casamento do que nos cenários anteriores. Nos cenários de vento nulo, as velocidades da água na região nordeste da laguna são bastante baixas. A vazão necessária para manutenção do nível na laguna dependeu do vento predominante. Os diferentes cenários de vento produziram diferentes plumas de dispersão do lançamento de efluente simulado, seguindo os padrões da circulação de água no local. As maiores concentrações foram observadas no local de lançamento do efluente para o cenário de vento nulo e a maior área de influência foi observada para os cenários de vento nordeste (maior velocidade de vento simulada). Para os cinco dias de simulação, foi observada pouca influência da vazão afluente no nível e na circulação de água do corpo lagunar e, consequentemente, na dispersão de poluentes. Os resultados evidenciam a necessidade de as concentrações de lançamento permitidas serem estabelecidas com base em estudo da dispersão física do efluente no corpo hídrico receptor, conforme determinado pela legislação nacional para corpos d’água onde não se aplica a vazão de referência. A consideração de uma zona de mistura onde as concentrações dos parâmetros podem estar em desacorpo com o enquadramento do corpo hídrico é debatida nas discussões. As simulações permitiram ainda identificar locais prioritários para monitoramento dos efeitos do efluente lançado na qualidade da água, cenários críticos para conflitos de uso da água considerando outros usos na região e verificar possíveis consequências do encurtamento ou alongamento do emissário. / The aim of this study is to understand the relationship between hydrodynamic and the pollutants dispersion in the northeast region of the Patos Lagoon, looking for identify ways of using hydrodynamic modeling to improve water resources and effluent discharge management. The study area is the northeastern region of Patos Lagoon, a chocked lagoon in the brazilian state of Rio Grande do Sul, where winds and freshwater runoff drive water circulation. The model IPH-A performed well, except for the estuarine region. The dispersion coefficient was defined from the visual comparison between the dispersion of suspended sediments on Guaíba Lake simulated and observed in satellite images. The wind and freshwater runoff scenarios were determined by analyzing the historical wind data series at the Rio Grande station and the freshwater discharge of the main tributaries of Guaíba Lake. The results for the scenarios of the southwest and northeast winds were similar to those observed in the literature using a two-dimensional hydrodynamic model. In the northeast region, a circulation cell between the Banco das Desertas and Banco dos Abreus is observed clockwise (counter-clockwise) for the southwest (northeast) wind scenarios. The southeast wind increases water level in the west margin and reduces in the east margin. It is observed a more intense water exchange in the region to the north of the Banco das Desertas and less water exchange with the Casamento Lagoon than in the previous scenarios In null wind speed scenarios, the water velocities in the northeast region of the lagoon are quite low. The water inflow necessary to maintain the water level in the lagoon depends on the wind condition. Different wind scenarios produced different effluent plumes, following the local water circulation patterns. The highest concentrations were observed at the effluent discharge site for the scenario with null wind speed and the largest area of influence was observed for the northeast wind scenario (highest simulated wind speed). Due to the only 5-days period of simulation, little influence was observed of the freshwater runoff on the water level and on the lagoon circulation, and, consequently, on the dispersion of pollutants. This evidences the need for the maximum permitted concentrations of pollutants to be established based on a study of the physical dispersion of the effluent in the receiving water body, as determined by national legislation for water bodies where the reference flow does not apply. The simulations also allowed to identify priority sites for monitoring the effects of effluent discharge on water quality, critical scenarios for water use conflicts considering other uses, and to verify possible consequences of changes in emissary length.

A modelagem hidrológica-hidrodinâmica de bacias, rios e grandes corpos d’água, como lagos e lagunas, é usualmente realizada por meio do acoplamento externo entre modelos hidrológicos-hidráulicos e modelos hidrodinâmicos de duas ou três dimensões. Dessa forma, simulam-se com o modelo hidrológico-hidráulico as vazões nos rios afluentes e utiliza-se essa informação como entrada no modelo hidrodinâmico dos grandes corpos d’água. Essa abordagem permite considerações sobre a hidrodinâmica desses sistemas de forma detalhada. No entanto, quando o interesse é a simulação de níveis e áreas alagadas, por exemplo, para previsões de vazões ou realizações de estudos de mudanças climáticas, a mesma pode ser custosa e de difícil operacionalização. Dessa forma, o presente estudo foi desenvolvido para investigar uma abordagem alternativa, a simulação de bacias, rios e lagos e/ou lagunas com um só modelo hidrológico-hidráulico, o modelo MGB-IPH Inercial, avaliando a inclusão da influência do vento no algoritmo inercial de propagação de vazões na simulação, já que esse fator pode exercer influência importante em grandes corpos d’água. A área de estudo selecionada para testar essa abordagem consistiu na bacia hidrográfica da Laguna dos Patos, localizada no Brasil e no Uruguai. Os resultados mostraram que foi possível utilizar a abordagem integrada proposta no presente estudo na simulação dos níveis d’água na Laguna dos Patos, RS. Resultados das métricas de desempenho dos níveis foram comparados com a literatura, verificando similaridade com resultados obtidos por meio da abordagem tradicional. Analisou-se a influência da inclusão do efeito do vento no método inercial e propôs-se um ábaco para estimar o efeito máximo que o vento exerce sobre escoamentos de características específicas. Verificou-se que a inclusão da influência do vento melhorou a representação do sistema modelado, portanto, encorajando a utilização da versão modificada proposta nesse estudo na simulação de outros locais influenciados por esse fator. Testes realizados permitiram a obtenção de novos conhecimentos da técnica de modelagem utilizada, sinalizando melhorias com a utilização de conjuntos de dados de vento com maior disponibilidade temporal e espacial e com a utilização de dados de níveis d’água como condição de contorno de jusante. Estudos futuros viabilizados a partir deste trabalho englobam a utilização do modelo proposto em análises de mudanças climáticas e de uso do solo, reanálise de cheias históricas, como a cheia de 1941, e estabelecimento de sistemas de previsão dos níveis no Guaíba e na Laguna dos Patos. / Hydrological-hydrodynamic modelling of basins, rivers and large water bodies such as lakes and lagoons is usually performed by the external coupling of hydrological-hydraulic models and 2D or 3D hydrodynamic models. Therefore, the river discharges into the lake are calculated by the hydrologic-hydraulic model and then used as an input in the hydrodynamic model. This approach allows for detailed simulation of lake or lagoon hydrodynamics and circulation. However, when the objective is to simulate water levels and flooded areas, this approach may become too costly, making it difficult to stablish operational systems such as flood forecasting. Therefore, in the present study, an integrated approach is proposed by the use of one integrated hydrologic-hydraulic model, the MGB-IPH Inertial model, to simulate such complex systems including wind shear influence in the inertial flood routing algorithm. The study area was the Patos Lagoon basin, located in both Brazil and Uruguay. Results showed that it was possible to use the proposed approach to simulate flooded areas and water levels in the Patos Lagoon and Lake Guaíba. Results of performance indicators were compared to results available in the literature obtained by the use of 2D hydrodynamic models and similarity among them was verified. The influence of the wind shear inclusion on the inertial routing method was analyzed; an abacus and an equation were proposed to estimate the maximum influence wind shear can exert in a system under specific conditions. Improvement of model results were verified with the inclusion of wind effect in the flow routing algorithm, encouraging the use of the modified model in the simulation of other locations susceptible to wind influence. Tests performed allowed for the acknowledgment of factors that influence the modelling approach proposed. More spatially and temporally detailed wind data helped to improve results, such as the use of water level data as downstream boundary condition to include tide effects in the system. Future studies of the proposed model of the Patos Lagoon basin include climate change and land change effects on water levels, historical flood simulations, such as the famous flood of 1941, and the establishment of flood forecasting systems to predict lagoon water levels.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:57:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 319272.pdf: 2353235 bytes, checksum: a90a889de82d47a1f17c68a62e5c2873 (MD5) Previous issue date: 2013 / Células combustíveis microbianas (CCM) são dispositivos eletroquímicos que exploram a habilidade de algumas espécies de micro-organismos utilizarem eletrodos como aceptores finais de elétrons em seu metabolismo. A CCM opera de modo semelhante a uma célula combustível química, na qual a eletricidade é proveniente de uma reação de oxirredução, entretanto, no sistema biológico a reação é catalisada por micro-organismos. O interesse nesta tecnologia está associado à possibilidade de empregar diferentes compostos, inclusive efluentes domésticos e industriais, na geração de energia elétrica. Embora a CCM seja considerada uma tecnologia promissora a sua aplicação ainda é inviável devido às baixas densidades de correntes elétricas obtidas. Neste contexto, a modelagem matemática pode auxiliar na investigação e compreensão dos fenômenos envolvidos e consequentemente contribuir para o aprimoramento destes sistemas. Assim o objetivo deste trabalho foi modelar a cinética de geração de corrente elétrica de uma célula combustível microbiana inoculada com micro-organismos marinhos. Para tal fim foi empregado um modelo matemático composto por um sistema de equações diferenciais, no qual o metabolismo microbiano foi descrito pela relação de Nerns-Monod e o mecanismo de transferência de elétrons extracelular (TEE) de acordo com a Lei de Ohm. Os dados experimentais foram obtidos em uma CCM de dois compartimentos, um ânodo e um cátodo, separados por uma membrana catiônica. O ânodo foi inoculado com sedimento de origem marinha em condições de anaerobiose e alimentado com acetato, enquanto que, o cátodo foi alimentado com ferrocianeto de potássio. Em ambos os compartimentos foram empregadas placas de grafite como eletrodos, as quais estavam conectadas externamente por uma resistência elétrica. Durante a operação do sistema, o compartimento do ânodo foi operado alternadamente pelos regimes de batelada sequencial e contínuo. Os resultados ilustram que em menos de quatro dias de operação a geração de corrente elétrica já havia atingido um valor estável, comprovando a capacidade exoeletrogênica das comunidades de micro-organismos presentes no sedimento marinho. Observou-se que estes micro-organismos desenvolviam-se preferencialmente aderidos a superfície dos eletrodos na forma de um biofilme e que utilizavam um mecanismo direto de transferência eletrônica extracelular (nanofios ou citocromos) para estabelecer o contato elétrico com o eletrodo. De maneira geral a modelagem matemática da cinética de geração de corrente elétrica foi possível, sendo que o modelo apresentou a capacidade de descrever os resultados, de corrente em função do potencial elétrico, obtidos nas análises de voltametria cíclica nos diferentes dias de operação do reator. O modelo forneceu valores de parâmetros com significado físico e biológico o que possibilitou investigar o papel da condutividade do biofilme na geração da corrente elétrica e também o efeito das condições operacionais sobre a geração de corrente. As simulações das curvas de polarização foram pouco exatas, contudo, constatou-se que os resultados apresentavam o mesmo comportamento e ordem de grandeza dos dados experimentais. A incorporação de novas resistências elétricas no modelo pode contribuir para a melhora nas predições e este é um desafio ainda a ser vencido. <br>

Os processos sedimentares e as variações do nível do mar que ocorreram na região costeira do estado do Rio Grande do Sul, no Quaternário, são enfocados neste trabalho. O estudo foi embasado em dados sismológicos, sedimentológicos, geocronológicos e paleontológicos. Os dados sísmicos foram obtidos durante levantamentos sísmicos de reflexão, de alta resolução, realizados na Lagoa dos Patos. A caracterização dos sedimentos obtidos de furos de sondagem envolveu cor, textura, estrutura e quantidade de matéria orgânica. Argilas e lamas foram coletadas para o estudo de palinomorfos e diatomáceas. Foram determinadas duas idades por radiocarbono (14C) em amostra total de sedimentos. Para a região de Bojuru foram inferidos seis estágios de desenvolvimento paleoambiental, em base a dados de litologia, palinomórfos e diatomáceas. O canal atual da Barra Falsa foi vinculado a um importante paleocanal identificado pela sísmica. O período principal de formação do canal é relacionado ao último evento regressivo do final do Pleistoceno. Sedimentos lamosos de preenchimento deste canal são caracterizados pela incidência significativa de palinomórfos marinhos e de diatomáceas marinhas e estuarinas, depositados durante o último evento transgressivo. O fechamento desse canal é atribuído às mudanças nas condições de sedimentação do máximo transgressivo holocênico e regressão subseqüente. Para a área da Lagoa dos Patos, a análise dos registros sísmicos permitiu a identificação e o mapeamento de fácies e seqüências sísmicas, bem como dos elementos arquiteturais relacionados. O conjunto de dados sísmicos revelou a presença de inúmeros paleocanais que dissecaram profundamente a região costeira, em dois períodos distintos do Pleistoceno, antes da instalação da superfície atual da planície costeira. Os cursos das paleodrenagens, mapeados a partir dos perfis sísmicos, foram conectados com aqueles reconhecidos para a plataforma continental e talude em estudos anteriores. À montante, o sistema de drenagens escavou o prisma costeiro depositado durante os eventos prévios de mar alto. O preenchimento dos sistemas de vales e canais incisos é relacionado aos processos sedimentares dos eventos transgressivos subseqüentes. A rede de paleodrenagem reconhecida representa um sistema de transferência entre a bacia de drenagem e os ambientes de deposição da bacia marginal, passando pela plataforma continental exposta por um evento regressivo. Os vales incisos provavelmente exerceram um papel importante na arquitetura de borda da bacia sedimentar, na distribuição faciológica e na geração de espaço de acomodação durante as subidas e descidas do nível do mar no Quaternário. Anomalias acústicas, na forma de refletores sísmicos anômalos, revelaram que sedimentos gasosos são comuns em vários setores da Lagoa dos Patos. As maiores acumulações de gás ocorrem em áreas originalmente rebaixadas do terreno, vinculadas aos antigos cursos fluviais. O estudo permitiu a identificação dos elementos arquiteturais que constroem a pilha sedimentar acumulada no prisma costeiro do Rio Grande do Sul, contribuindo com novos e importantes elementos para um melhor entendimento da evolução geológica das planícies costeiras do sul do Brasil. / The sedimentary processes and sea level variations which occurred within the coastal zone of the state of Rio Grande do Sul, southern Brazil, during the Quaternary period are addressed herein. The study based on data from seismology, sedimentology, geochronology and paleontology. The seismic records were obtained by high-resolution seismic-reflection data surveys performed in the Lagoa dos Patos lagoon. The characterization of the sediments obtained from core samples comprised color, texture, structure, and organic matter content. Clay and muddy sediments were colleted for the study of palynomorphs and diatoms. Two radiocarbon 14C age determinations on bulk sediment samples were performed. In the Bojuru region six stages of paleoenvironment development were inferred based on lithology, palynomorph and diatom data. The present Barra Falsa channel was linked to a prominent buried paleochannel identified in the seismics. The main period of the channel incision was related to the last regressive event of the end of the Pleistocene. Muddy sediments filling up this channel are characterized by a significant incidence of marine palynomorphs and marine and estuarine diatoms, deposited in the course of the last transgressive event. The closure of the Barra Falsa inlet is attributed to shifts in the sedimentation milieu related to the transgressive maximum of the Holocene and subsequent regression. In the Lagoa dos Patos area, the analysis of the seismic records allowed the identification and mapping of seismic facies and seismic sequences as well as related architectural elements. Several former channels that deeply dissected the coastal zone before the establishment of the actual coastal plain morphology were revealed by the seismic dataset. The channel incisions were formed during two different periods in the Pleistocene. The paleodrainage paths mapped from the seismic profiles were connected with those recognized by previous studies in the adjacent continental shelf and slope. Upstream, the drainage incised into the coastal prism deposited during previous sea level highstand events. The filling of the incised channel and valley systems is related to sedimentary processes of subsequent transgressive events. The recognized paleodrainage network represents a rivershelf system, linking the drainage basin to the depositional settings on the marginal basin, bypassing the continental shelf exposed during a regressive event. The drainage incisions have probably played an important role in the basin-margin architecture, facies distribution and accommodation during the Quaternary sea level up and down events. Acoustic anomalies in the form of anomalous seismic reflectors revealed that gas-charged sediments are common in several areas of the lagoon. The main gas accumulations occur in areas of former topographic lows, which are related to former main river courses. The study allowed the identification of the architectural elements that build up the sedimentary pile accumulated in the coastal prism of Rio Grande do Sul, contributing with new and important elements to a better understanding of the geological evolution of the south Brazilian coastal plain.

O trabalho é baseado em dados sísmicos de alta freqüência (3,5 kHz) e resolução levantados no interior da Lagoa dos Patos. Foram efetuados dois levantamentos que somaram aproximadamente um total de 800 km de perfilagem, distribuídos em diversos segmentos denominados perfis sísmicos. São considerados os registros sísmicos levantados próximos aos pontais arenosos da margem lagunar. A análise dos registros sísmicos permitiu o reconhecimento e o mapeamento das fácies sísmicas relacionadas com os pontais arenosos da Lagoa dos Patos. O crescimento dos pontais é marcado por refletores oblíquos mergulhantes e progradantes para o interior da laguna. Foram também reconhecidos refletores paralelos e caóticos. Os refletores paralelos são relacionados à sedimentação lagunar e os refletores caóticos ocorrem devido à presença de gás no pacote sedimentar. Este trabalho apresenta informações relevantes para os estudos relacionados com a evolução geológica dos pontais arenosos da Lagoa dos Patos. / This work is based on data a high- frequency (3.5 kHz) and resolution seismic survey performed in the Patos lagoon. Two surveys had been effected adding approximately 800 km of seismic profiles, distributed in various sections. It was specially considered the seismic profiles recorded near the sandy spits of the lagoon margin. The analyses of the seismic records allowed the recognition and mapping of the seismic facies related with the sandy spits of the Patos lagoon. The progradation of the sandy spits is well marked by oblique reflectors dipping to the lagoon interior. Reflectors parallels and cautics had been recognized. The parallels reflectors are related to the lagoonal sedimentation and the cautics reflects occur devoid the presence of gas in the sediments. This work presents importants informations to the studies related to the geological evolution of the several sand spits occurring in the Patos lagoon.