Submitted by Jean Medeiros (jeanletras@uepb.edu.br) on 2016-04-27T13:08:01Z No. of bitstreams: 1 PDF - Paulo Roberto Nunes da Silva.pdf: 2435203 bytes, checksum: 670c8330515f71afb6b844aa174e1d9e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-27T13:08:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - Paulo Roberto Nunes da Silva.pdf: 2435203 bytes, checksum: 670c8330515f71afb6b844aa174e1d9e (MD5) Previous issue date: 2015-05-12 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The construction of reservoirs has become a palliative to remedy or alleviate water shortages primarily of semi-arid regions. However, these artificial environments are constantly subjected to human pressures, considerably reducing its quality for human consumption. Thus, the aim of this study is to identify and measure the point and diffuse sources of pollution and its influence on water quality of two reservoirs located in the course of the river Paraíba / PB Basin. The study was conducted in Epitácio Pessoa and Argemiro de Figueiredo reservoir, located in the city of Epitácio Pessoa and Itatuba - PB, respectively. They were delimited 20 sampling sites for each reservoir. Samples of water and sediment in coastal areas were collected, besides the application of characterization of physical habitats protocols in May 2014. In order to measure the phosphorus input through the point and diffuse sources into the water, it used one proposed mathematical model by Vollenweider (1976). The results verified that the surroundings are relatively impacted and may be susceptible to discharges of nutrients and contaminants. The water quality of the reservoirs showed some environmental and microbiological variables changed by the suggested by the classification standards of water bodies and environmental guidelines for its framework of CONAMA (2005) for human drinking water. The Epitácio Pessoa reservoir, said, from protocols such as greater degree of impact, by presenting the largest metric of anthropogenic disturbance, but was seen as less polluted compared to Argemiro de Figueiredo. According to the results obtained by mathematical modeling, pollutants that reach the Pessoa waters are diffuse and point source in Argemiro de Figueiredo. / A construção de reservatórios se tornou um paliativo para sanar ou amenizar a escassez de água principalmente das regiões semiáridas. No entanto, estes ecossistemas artificiais estão constantemente submetidos a pressões antrópicas, reduzindo consideravelmente a sua qualidade destinada ao consumo humano. Com isso, o objetivo geral deste trabalho é identificar e mensurar as fontes pontual e difusa de poluição e sua influência sobre a qualidade da água de dois reservatórios situados no curso da Bacia do rio Paraíba/PB. O trabalho foi realizado no reservatório Epitácio Pessoa e Argemiro de Figueiredo, localizado no município de Epitácio Pessoa e Itatuba – PB, respectivamente. Foram delimitados 20 pontos de amostragens para cada reservatório. Foram coletadas amostras de água e de sedimento em áreas litorâneas, além da aplicação de protocolos de caracterização de habitats físicos em maio de 2014. Como forma de mensurar a entrada de fósforo através das fontes pontuais e difusas na água, foi utilizada um modelo matemático proposto por Vollenweider (1976). Os resultados constataram, que os ambientes estão relativamente impactados, podendo estarem susceptíveis a descargas de nutrientes e de contaminantes. A qualidade da água dos reservatórios apresentaram algumas variáveis ambientais e microbiológicas alteradas, mediante as sugeridas pelos os padrões de classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento do CONAMA (2005) para águas de consumo humano. O reservatório Epitácio Pessoa, respondeu, a partir dos protocolos, como maior grau de impacto, por apresentar as maiores métricas de distúrbios antropogênicos, porém foi tido como menos poluído, em comparação a Argemiro de Figueiredo. De acordo com os resultados obtidos pela modelagem matemática, os poluentes que alcançam as águas de Epitácio Pessoa são de origem difusas e pontuais em Argemiro de Figueiredo.

O estudo da microbacia de drenagem do córrego Barra Bonita, (S: 22º 25\' 53,9\" ; O: 48º 32\' 34,8\") objetivou a caracterização de seus parâmetros hidrogeoquímicos utilizando-se os modelos de transporte de materiais nas fases dissolvida e particulada para identificar as relações entre os processos de ocupação do solo e qualidade da água. Pelo fato de não existir um zoneamento ambiental no município, este estudo foi pioneiro investigação da qualidade ambiental da microbacia, contribuindo diretamente em futuros planos de conservação e utilização de suas águas superficiais para abastecimento público. O estudo foi conduzido de setembro de 2005 a dezembro de 2006 em quatro córregos principais formadores da microbacia, sendo selecionados oito pontos de amostragem de montante a jusante para coletas de água durante as diferentes fases da hidrógrafa. Além disso, uma amostragem intensiva foi realizada durante um evento de chuva para melhor acompanhamento dos mecanismos de transporte de materiais dissolvidos e particulados. O protocolo analítico empregado neste estudo possibilitou a determinação de variáveis hidrogeoquímicas como vazão, concentração de sedimentos em suspensão e sua caracterização isotópica quanto ao carbono e nitrogênio orgânico particulado, concentração de íons maiores dissolvidos, transporte de material dissolvido e particulado, concentração de metais em solução, sua biodisponibilidade nos sedimentos aquáticos, separação das componentes superficial e subterrâneo no escoamento total da microbacia e mecanismos de aporte difuso e pontual da carga dissolvida e particulada em escalas espaciais e temporais. Com relação ao material dissolvido na microbacia, as espécies químicas apresentaram comportamento de diluição com o aumento das vazões, predominando, portanto os aportes pontuais de carga dissolvida na microbacia. Por outro lado, durante o evento de chuva estudado as concentrações apresentaram aumento em função das vazões, destacando-se a origem superficial das espécies química nestas condições. As espécies químicas predominantes foram o HCO3-, Na+ e Ca2+, as quais estiveram relacionadas tanto à formação geológica da região quanto à aportes pontuais por meio de aplicação de insumos agrícolas como gesso, calcário e vinhaça. A parte agrícola da microbacia apresentou maior contribuição à carga dissolvida transportada durante o período considerado como chuvoso, enquanto os aportes pontuais de efluentes domésticos e de águas urbanas sobressaíram-se durante o período de seca. O material particulado em suspensão apresentou correlacionamento significativo com o incremento das vazões, sendo a parte agrícola a principal responsável pela carga transportada pela microbacia. A caracterização isotópica do material orgânico particulado para o carbono e nitrogênio evidenciou os processos de fracionamento da assinatura isotópica da matriz de plantas C4 (cana de açúcar) presente na microbacia, estando tais processos mais relacionados à degradação do material orgânico presente no solo, bem como do aporte de poluição originado da parte urbana. Apenas durante eventos de maior escoamento rápido superficial, o carbono orgânico particulado do sedimento em suspensão se aproximou do \"delta\"% das plantas C4. As concentrações de metais dissolvidos foram bastante baixas conforme o esperado, destacando-se o Fe e Al que estiveram mais relacionados ao tipo de solo da região. A biodisponibilidade de metais nos sedimentos aquáticos também foi baixa em relação a bacias hidrográficas mais industrializadas. / The study in the Barra Bonita stream small watershed (S: 22o 25\' 53,9\" and W: 48o 32\' 34,8\") aimed to characterize its hydrogeochemical parameters by dissolved and particulate material transport models to identify the relations between soil use and water quality. Because there was no longer an environmental zoning in the municipality of Barra Bonita, this study was pioneer on the watershed environmental investigation, which may contribute directly to future conservation plans for the utilization of this water source as public supplying. The study was conducted from September 2005 to December 2006 in four main watershed tributaries where eight sampling points were established, upstream to downstream, for water sampling along with the hidrogram phases. Besides that, an intensive sampling excursion was carried out during a storm event in order to achieve better data about the dissolved and particulate material transport. In this study were analyzed the following hydrogeochemical parameters: discharge, major dissolved ions, suspended sediments concentrations and their isotopic characterization for particulate carbon and nitrogen, dissolved and particulate transport, dissolved metals concentration and the biodisponibilty of metal from the bottom aquatic sediments, superficial and sub superficial components of the total discharge and the punctual and diffuse input mechanisms of dissolved and particulate load for spatial and time scales. For the dissolved material in the watershed the major chemical species presented decreased concentrations with the discharge, showing the dominance of punctual input processes in the watershed. On the other hand during the storm flow event the ions concentrations increased with the discharge, showing their superficial origins in this condition. The dominant chemical species were HCO3-, Na+ and Ca2+, which were related to the regional geological formation and punctual input by agriculture like gypsum, liming and stillage. The agricultural area of the watershed presented the major contribution to the transported dissolved load in thee rainy period while the punctual inputs of domestic sewage and urban waters more important in the dry period. The suspended particulate material showed significant correlation with the discharge increasing and the agricultural part was source of the total transported load in the watershed. The isotopic characterization of the particulate organic carbon and nitrogen showed the fractioning processes of the isotopic signature from the C4 plants (sugarcane) matrix presented in the watershed, which were more related to the soil organic matter mineralization as well as with the pollution input from the urban area Only at high flows periods the particulate organic carbon was to the C4 \"delta\"% values. The dissolved metals concentrations were low as previewed, except for Fe and Al that were related to the regional soil types. The metals biodisponibility in the bottom aquatic sediments were also low in relation to more industrialized regions

O estudo da microbacia de drenagem do córrego Barra Bonita, (S: 22º 25\' 53,9\" ; O: 48º 32\' 34,8\") objetivou a caracterização de seus parâmetros hidrogeoquímicos utilizando-se os modelos de transporte de materiais nas fases dissolvida e particulada para identificar as relações entre os processos de ocupação do solo e qualidade da água. Pelo fato de não existir um zoneamento ambiental no município, este estudo foi pioneiro investigação da qualidade ambiental da microbacia, contribuindo diretamente em futuros planos de conservação e utilização de suas águas superficiais para abastecimento público. O estudo foi conduzido de setembro de 2005 a dezembro de 2006 em quatro córregos principais formadores da microbacia, sendo selecionados oito pontos de amostragem de montante a jusante para coletas de água durante as diferentes fases da hidrógrafa. Além disso, uma amostragem intensiva foi realizada durante um evento de chuva para melhor acompanhamento dos mecanismos de transporte de materiais dissolvidos e particulados. O protocolo analítico empregado neste estudo possibilitou a determinação de variáveis hidrogeoquímicas como vazão, concentração de sedimentos em suspensão e sua caracterização isotópica quanto ao carbono e nitrogênio orgânico particulado, concentração de íons maiores dissolvidos, transporte de material dissolvido e particulado, concentração de metais em solução, sua biodisponibilidade nos sedimentos aquáticos, separação das componentes superficial e subterrâneo no escoamento total da microbacia e mecanismos de aporte difuso e pontual da carga dissolvida e particulada em escalas espaciais e temporais. Com relação ao material dissolvido na microbacia, as espécies químicas apresentaram comportamento de diluição com o aumento das vazões, predominando, portanto os aportes pontuais de carga dissolvida na microbacia. Por outro lado, durante o evento de chuva estudado as concentrações apresentaram aumento em função das vazões, destacando-se a origem superficial das espécies química nestas condições. As espécies químicas predominantes foram o HCO3-, Na+ e Ca2+, as quais estiveram relacionadas tanto à formação geológica da região quanto à aportes pontuais por meio de aplicação de insumos agrícolas como gesso, calcário e vinhaça. A parte agrícola da microbacia apresentou maior contribuição à carga dissolvida transportada durante o período considerado como chuvoso, enquanto os aportes pontuais de efluentes domésticos e de águas urbanas sobressaíram-se durante o período de seca. O material particulado em suspensão apresentou correlacionamento significativo com o incremento das vazões, sendo a parte agrícola a principal responsável pela carga transportada pela microbacia. A caracterização isotópica do material orgânico particulado para o carbono e nitrogênio evidenciou os processos de fracionamento da assinatura isotópica da matriz de plantas C4 (cana de açúcar) presente na microbacia, estando tais processos mais relacionados à degradação do material orgânico presente no solo, bem como do aporte de poluição originado da parte urbana. Apenas durante eventos de maior escoamento rápido superficial, o carbono orgânico particulado do sedimento em suspensão se aproximou do \"delta\"% das plantas C4. As concentrações de metais dissolvidos foram bastante baixas conforme o esperado, destacando-se o Fe e Al que estiveram mais relacionados ao tipo de solo da região. A biodisponibilidade de metais nos sedimentos aquáticos também foi baixa em relação a bacias hidrográficas mais industrializadas. / The study in the Barra Bonita stream small watershed (S: 22o 25\' 53,9\" and W: 48o 32\' 34,8\") aimed to characterize its hydrogeochemical parameters by dissolved and particulate material transport models to identify the relations between soil use and water quality. Because there was no longer an environmental zoning in the municipality of Barra Bonita, this study was pioneer on the watershed environmental investigation, which may contribute directly to future conservation plans for the utilization of this water source as public supplying. The study was conducted from September 2005 to December 2006 in four main watershed tributaries where eight sampling points were established, upstream to downstream, for water sampling along with the hidrogram phases. Besides that, an intensive sampling excursion was carried out during a storm event in order to achieve better data about the dissolved and particulate material transport. In this study were analyzed the following hydrogeochemical parameters: discharge, major dissolved ions, suspended sediments concentrations and their isotopic characterization for particulate carbon and nitrogen, dissolved and particulate transport, dissolved metals concentration and the biodisponibilty of metal from the bottom aquatic sediments, superficial and sub superficial components of the total discharge and the punctual and diffuse input mechanisms of dissolved and particulate load for spatial and time scales. For the dissolved material in the watershed the major chemical species presented decreased concentrations with the discharge, showing the dominance of punctual input processes in the watershed. On the other hand during the storm flow event the ions concentrations increased with the discharge, showing their superficial origins in this condition. The dominant chemical species were HCO3-, Na+ and Ca2+, which were related to the regional geological formation and punctual input by agriculture like gypsum, liming and stillage. The agricultural area of the watershed presented the major contribution to the transported dissolved load in thee rainy period while the punctual inputs of domestic sewage and urban waters more important in the dry period. The suspended particulate material showed significant correlation with the discharge increasing and the agricultural part was source of the total transported load in the watershed. The isotopic characterization of the particulate organic carbon and nitrogen showed the fractioning processes of the isotopic signature from the C4 plants (sugarcane) matrix presented in the watershed, which were more related to the soil organic matter mineralization as well as with the pollution input from the urban area Only at high flows periods the particulate organic carbon was to the C4 \"delta\"% values. The dissolved metals concentrations were low as previewed, except for Fe and Al that were related to the regional soil types. The metals biodisponibility in the bottom aquatic sediments were also low in relation to more industrialized regions

Areas at steep slopes in the catchments with high occupation by family farmers in Southern Brazil, even with a high surface covered with regenerated forests, are characterized by the persistence of sources of rural and urban pollution that are undermining the quality of aquatic systems. The unfair use of soil outside its capability, the adoption of inadequate soil tillage systems, the integrated system of animal production (poultry and swine) in quantities environmentally intolerable and the untreated domestic sewage from small villages are the main factors responsible for the input of high amounts of phosphorus into watercourses. In this context, the present doctoral thesis aims (i) monitoring the temporal variation in sediment-bound phosphorus in sub-catchments under different land-use and soil tillage systems and (ii) assessment of the potential of sediments from rural and urban sources to behave as source or sink of phosphorus for aquatic systems. In the Guaporé River catchment, six representative headwater sub-catchments with contrasting land-use and soil management were monitored. The selected sub-catchments were characterized by: (i) predominance of native forest (control); (ii) predominance of areas transformed to agriculture recently, but under conventional tillage CT (sub1); (iii) areas under CT, but with predominance of Ilex plantations (sub2); (iv) predominance of tobacco cultivation of long term under CT (sub3); (v) intensive agriculture under no-tillage NT (sub4); and (vi) intensive agriculture under NT and receiving untreated sewage of a twenty thousand inhabitant town (sub5). In addition, five points of the main river (P1 to P5) were monitored: the first one is located near to the junction of the sub-catchments 4 and 5, and the last one at the outlet of the watershed. Suspended and bed sediments were collected, comprising ten field campaigns performed in the monitoring period of 24 months (October 2012 to October 2014). The different fractions of phosphorus (P) of sediment were analyzed considering the bioavailability. The P sorption-desorption parameters in the sediments were estimated. The conversion of native forest for annual crops production areas promotes the production of sediments with higher amounts of total, inorganic and labile phosphorus. The values of maxima phosphorus adsorption capacity, instantaneous available and potentially available phosphorus forms, desorption rate and mobility index of phosphorus in sediments collected in the different sub-catchments in the following order: native forest < CT < CT with the intensive production of tobacco < NT < NT in the rural area plus urban sewage. A highly positive correlation was observed between different phosphorus fractions (especially the labile phosphorus), as well as different parameters of sorption/desorption, and amounts of iron and aluminum in sediments. It was found the highest amount of labile phosphorus in sediments collected at the end of winter and beginning of spring, particularly in the areas where tobacco is cultivated under CT. / As áreas de bacias hidrográficas declivosas e densamente ocupadas pela agricultura familiar no Sul do Brasil, apesar de apresentarem grande superfície com florestas regeneradas, caracterizam-se pela persistência de fontes de poluição rurais e urbanas que vêm comprometendo a qualidade dos sistemas aquáticos. O uso do solo fora de sua aptidão, a adoção de sistemas de manejo inadequados, o sistema integrado de produção animal (aves e suínos) em quantidades ambientalmente intoleráveis e o não tratamento dos esgotos domésticos das pequenas cidades são fatores responsáveis pelo aporte de grandes quantidades de fósforo aos cursos d água. Nesse contexto, a presente tese de doutorado visa (i) monitorar a variação temporal do fósforo ligado aos sedimentos em sub-bacias com diferentes usos e manejo do solo e (ii) avaliar o potencial dos sedimentos de fontes rurais e urbana em atuarem como fonte ou dreno de fósforo aos sistemas aquáticos.Na Bacia Hidrográfica do Rio Guaporé RS/Brasil foram monitoradas seis sub-bacias de cabeceira representativas de uso da terra e de sistemas de manejo do solo contrastantes. As sub-bacias selecionadas caracterizavam-se por:i) predomínio demata nativa (controle); (ii) predomínio de áreas transformadas em agricultura recentemente, mas sob sistema de cultivo convencional SCC (sub1); (iii) áreas emSCC, mas com predomínio de produção de erva-mate (sub2); (iv) predomínio de áreas emSCC há longa data para cultivo do tabaco (sub3 ); (v) predomínio de agricultura intensiva, mas sob o sistema plantio direto SPD (sub4); e (vi) predomínio de agricultura intensiva sobSPD e recebendo esgoto não tratada de uma cidade com 20 mil habitantes (sub5). Adicionalmente, monitoraram-se cinco pontos no rio principal (P1 a P5), sendo que o primeiro está localizado na junção das sub-bacias 4 e 5 e o último é o exutório da bacia.Coletaram-se sedimentos de fundo e em suspensão, em dez campanhas de campo, durante 24 meses (10/2012 a 10/2014). Foram analisadas as diferentes frações de fósforo no sedimento, de acordo com a biodisponibilidade e estimaram-se os parâmetros de adsortividade e dessortividade do fósforo no sedimento. A conversão da mata nativa para implantação de culturas anuais induz a produção de sedimentos com maiores teores de fósforo total, fósforo inorgânico e fósforo lábil. Os valores da capacidade máxima de adsorção, fósforo instantaneamente disponível, fósforo potencialmente disponível, taxa de dessorção e índice de mobilidade de fósforo dos sedimentos coletados nas diferentes sub-bacias aumentaram na seguinte ordem: mata nativa < SCC < SCC intenso com produção de tabaco < SPD < SPD no meio rural mais esgoto urbano. Foram observadas correlações positivas dasdiferentes frações de fósforo (em especial aquela relacionada ao P lábil), bem como dos diferentes parâmetros de sorção/dessorção, com os teores de ferro e alumínio do sedimento.Foi encontrado maior teor de fósforo lábil nos sedimentos coletados no final do inverno e início da primavera,particularmente naqueles correspondentes aos locais onde se cultiva tabaco em SCC.