L’urbanisation représente aujourd’hui une des grandes menaces pour l’environnement, notamment dans les zones littorales où l’exploitation des ressources naturelles est plurielle. Ce travail propose d’apporter une connaissance à deux échelles d’analyse, régionale et communale, sur les changements environnementaux qui ont eu lieu pendant 70 ans d’urbanisation de la Região dos Lagos, située dans l’État de Rio de Janeiro au Brésil. Le phénomène d’urbanisation est caractérisé par deux processus menant à la consommation des espaces naturels et anthropo-naturels : l’extension et la densification urbaines. Ces deux processus posent des questions sur la durabilité de ces espaces, dans une région où l’habitat individuel, à faible densité bâtie et de population, sous la forme de lotissements destinés à l’utilisation temporaire est prédominant. Le lotissement et le logement sont deux éléments d’analyse pratique permettant de comprendre : le développement de l’urbanisation au niveau communal, à partir d’un regard historique et spatial ; et le choix de la localisation des lotissements et leurs caractéristiques d’occupation. Le renvoi à l’échelle régionale montre en effet que toute la région subit les mêmes processus de consommation des espaces naturels et anthropo-naturels et que la durabilité est à l’épreuve des changements des relations homme-nature, fortement touchées par des enjeux environnementaux variés. / Urbanization represents nowadays one of the great threats to the environment, mainly in the coastal zones, where the exploitation of natural resources is diversified. This thesis proposes to put in evidence, in two scales of analysis, the environmental changes, during 70 years of Região dos Lagos urbanization, a region situated in Rio de Janeiro State, in Brazil. The urbanization phenomenon is characterized by two process leading to the natural and anthropic-natural spaces consummation : urban extension and densification. These two processes put in question the sustainability of natural and anthropic-natural spaces, in the region where individual habitat, at low built and population density, characterized by residential allotments are often used temporarily. The allotments and the habitat are two elements of practical analysis that highlight the urbanization development at municipal scale, in an historical and spatial structure, and that to induce hypothesis that have oriented the choices of allotments localization and its characteristics of occupation. The return to the regional scale highlight effectively that all the region has been undergone the same natural and anthropic-natural spaces consummation processes, and sustainability is taken by human and nature relations changes, strongly affected by different environmental concerns.

Os diques da Região dos Lagos, localizados entre os municípios de Arraial do Cabo, Cabo Frio e Armação dos Búzios (RJ), integram o Enxame de Diques da Serra do Mar (ESM) e apresentam particularidades geoquímicas e geocronológicas que fazem com que seu papel na abertura do Atlântico Sul ainda seja pouco compreendido. Este estudo apresenta os resultados da investigação detalhada sobre a gênese e a idade dessas intrusões, através novas análises de elementos maiores, menores, traços, razões isotópicas (Sr, Nd e Pb) e datações 40Ar/39Ar. Os diques são quimicamente representados por basaltos toleíticos, andesibasaltos toleíticos e basaltos transicionais, com teores de TiO2, em sua maioria, inferiores a 2% (BTi). Os dados de geoquímica elemental permitem identificar dois grupos, um mais primitivo e empobrecido em elementos incompatíveis (grupo A), e outro mais evoluído e enriquecido nesses elementos (grupo B). Os dados sugerem pouca ou nenhuma influência de contaminação crustal durante a evolução e apontam semelhanças do grupo A com os basaltos BTi (Esmeralda) da Província Magmática do Paraná (PMP). O grupo B, por sua vez, apresenta características distintas dos derrames BTi da PMP. O grupo A possui composições isotópicas pouco radiogênicas em Sr e mais radiogênicas em Pb que o grupo B, assemelhando-se àquelas dos diques Horingbaai da Namíbia. As razões isotópicas de Pb sugerem que os dois grupos foram originados por fontes mantélicas distintas, as quais são também menos radiogênicas que os derrames BTi da PMP. Os dados não se adequam à diferenciação por cristalização fracionada com assimilação concomitante ou por mistura envolvendo os reservatórios mantélicos clássicos. Este comportamento pode estar relacionado a heterogeneidades do manto litosférico, causadas por longos processos de subducção durante a amalgamação do Gondwana ocidental. As análises 40Ar/39Ar mostram que a presença de sericitização e albitização nos plagioclásios pode imprimir as idades desses processos nos espectros. Plagioclásios sericitizados do grupo A forneceram idades de 106-108 Ma, e também um provável evento de albitização em 96 Ma. Tais idades discordam tanto das de plagioclásios frescos (idades máximas de 125-140 Ma), afetados por excesso de Ar em decorrência de inclusões de piroxênio e apatita, como daquelas de 132 Ma obtidas em anfibólio-biotita. Estas últimas devem marcar a intrusão dos diques do grupo A, confirmando sua associação com a PMP. A análise em rocha total de um dique do grupo B apresentou idade máxima de cerca de 108 Ma, sugerindo que a intrusão dos grupos A e B podem não ser contemporâneas. A similaridade entre a idade do grupo B e aquela de soerguimento da costa sudeste sugere que estes diques possam ter sido originados durante esse evento, que também teria causado a alteração (sericitização) dos plagioclásios do grupo A. / The Região dos Lagos tholeiitic dykes, located in Rio de Janeiro State, encompass the Arraial do Cabo, Cabo Frio and Armação de Búzios towns and integrate the Serra do Mar Dyke Swarm. Their role in the South Atlantic opening processes is still poorly defined because of their peculiar geochemical and geochronological features. In this work, the petrogenesis and the geochronology of these intrusions were investigated in detail based on new data of elemental (major, minor and trace elements) and isotope (Sr, Nd and Pb) geochemistry along with a careful 40Ar/39Ar dating. The dykes are chemically represented by tholeiitic basalts, andesi tholeiitic basalts and transitional basalts, usually presenting TiO2 contents lower than 2% (LTi). The elemental geochemistry allows the recognition of two magmatic groups; one of them is more primitive and depleted in incompatible elements (group A), whereas the other one is more evolved and enriched in these elements (group B). The data also indicate that crustal assimilation, if existed, had a small role in the magmatic evolution of both groups, and point out similarities between group A and the LTi flows (Esmeralda) from the Paraná Magmatic Province (PMP). Group B, in turn, displays geochemical features very different from those of the LTi basalts from PMP. The Sr isotope compositions of group A are less radiogenic than those of the B one, but the opposite occurs with Pb, which makes the first group similar to the Horingbaai dykes from Namibia. The Pb isotope ratios indicate that A and B were originated from distinct mantle sources, which also differ from those related to PMP LTi flows. The isotope data are not compatible with assimilation-fractional crystallization processes or simple mixtures involving the classic mantle reservoirs. This behavior suggests origin in heterogeneous lithospheric subcontinental mantle, probably affected by long subduction periods during Western Gondwana amalgamation. The 40Ar/39Ar geochronological data point out that the presence of plagioclase sericitization and albitization in their rims may imprint the age of these events in the age spectra. Sericitized plagioclase grains of group A displayed ages of 106-108 Ma, while the albitized fractions provided ages of 96 Ma. Such results disagree with both the fresh plagioclase grains (maximum ages of 125-140 Ma), very affected by excess Ar due to pyroxene and apatite inclusions, and the 132 Ma age of the amphibole-biotite aliquots. This last result very probably corresponds to the dyke emplacement event, confirming the genetic relationship between group A and the PMP. Whole rock dating in a sericite-free group B dyke provided maximum age of 108 Ma, which would imply that A and B groups are not coeval. The similarity between the last age and the uplifting event of Southwestern Brazilian coast suggests that the dykes of group B could have been generated during such process, which also altered (sericitized) the plagioclases of the group A dykes.

Os diques da Região dos Lagos, localizados entre os municípios de Arraial do Cabo, Cabo Frio e Armação dos Búzios (RJ), integram o Enxame de Diques da Serra do Mar (ESM) e apresentam particularidades geoquímicas e geocronológicas que fazem com que seu papel na abertura do Atlântico Sul ainda seja pouco compreendido. Este estudo apresenta os resultados da investigação detalhada sobre a gênese e a idade dessas intrusões, através novas análises de elementos maiores, menores, traços, razões isotópicas (Sr, Nd e Pb) e datações 40Ar/39Ar. Os diques são quimicamente representados por basaltos toleíticos, andesibasaltos toleíticos e basaltos transicionais, com teores de TiO2, em sua maioria, inferiores a 2% (BTi). Os dados de geoquímica elemental permitem identificar dois grupos, um mais primitivo e empobrecido em elementos incompatíveis (grupo A), e outro mais evoluído e enriquecido nesses elementos (grupo B). Os dados sugerem pouca ou nenhuma influência de contaminação crustal durante a evolução e apontam semelhanças do grupo A com os basaltos BTi (Esmeralda) da Província Magmática do Paraná (PMP). O grupo B, por sua vez, apresenta características distintas dos derrames BTi da PMP. O grupo A possui composições isotópicas pouco radiogênicas em Sr e mais radiogênicas em Pb que o grupo B, assemelhando-se àquelas dos diques Horingbaai da Namíbia. As razões isotópicas de Pb sugerem que os dois grupos foram originados por fontes mantélicas distintas, as quais são também menos radiogênicas que os derrames BTi da PMP. Os dados não se adequam à diferenciação por cristalização fracionada com assimilação concomitante ou por mistura envolvendo os reservatórios mantélicos clássicos. Este comportamento pode estar relacionado a heterogeneidades do manto litosférico, causadas por longos processos de subducção durante a amalgamação do Gondwana ocidental. As análises 40Ar/39Ar mostram que a presença de sericitização e albitização nos plagioclásios pode imprimir as idades desses processos nos espectros. Plagioclásios sericitizados do grupo A forneceram idades de 106-108 Ma, e também um provável evento de albitização em 96 Ma. Tais idades discordam tanto das de plagioclásios frescos (idades máximas de 125-140 Ma), afetados por excesso de Ar em decorrência de inclusões de piroxênio e apatita, como daquelas de 132 Ma obtidas em anfibólio-biotita. Estas últimas devem marcar a intrusão dos diques do grupo A, confirmando sua associação com a PMP. A análise em rocha total de um dique do grupo B apresentou idade máxima de cerca de 108 Ma, sugerindo que a intrusão dos grupos A e B podem não ser contemporâneas. A similaridade entre a idade do grupo B e aquela de soerguimento da costa sudeste sugere que estes diques possam ter sido originados durante esse evento, que também teria causado a alteração (sericitização) dos plagioclásios do grupo A. / The Região dos Lagos tholeiitic dykes, located in Rio de Janeiro State, encompass the Arraial do Cabo, Cabo Frio and Armação de Búzios towns and integrate the Serra do Mar Dyke Swarm. Their role in the South Atlantic opening processes is still poorly defined because of their peculiar geochemical and geochronological features. In this work, the petrogenesis and the geochronology of these intrusions were investigated in detail based on new data of elemental (major, minor and trace elements) and isotope (Sr, Nd and Pb) geochemistry along with a careful 40Ar/39Ar dating. The dykes are chemically represented by tholeiitic basalts, andesi tholeiitic basalts and transitional basalts, usually presenting TiO2 contents lower than 2% (LTi). The elemental geochemistry allows the recognition of two magmatic groups; one of them is more primitive and depleted in incompatible elements (group A), whereas the other one is more evolved and enriched in these elements (group B). The data also indicate that crustal assimilation, if existed, had a small role in the magmatic evolution of both groups, and point out similarities between group A and the LTi flows (Esmeralda) from the Paraná Magmatic Province (PMP). Group B, in turn, displays geochemical features very different from those of the LTi basalts from PMP. The Sr isotope compositions of group A are less radiogenic than those of the B one, but the opposite occurs with Pb, which makes the first group similar to the Horingbaai dykes from Namibia. The Pb isotope ratios indicate that A and B were originated from distinct mantle sources, which also differ from those related to PMP LTi flows. The isotope data are not compatible with assimilation-fractional crystallization processes or simple mixtures involving the classic mantle reservoirs. This behavior suggests origin in heterogeneous lithospheric subcontinental mantle, probably affected by long subduction periods during Western Gondwana amalgamation. The 40Ar/39Ar geochronological data point out that the presence of plagioclase sericitization and albitization in their rims may imprint the age of these events in the age spectra. Sericitized plagioclase grains of group A displayed ages of 106-108 Ma, while the albitized fractions provided ages of 96 Ma. Such results disagree with both the fresh plagioclase grains (maximum ages of 125-140 Ma), very affected by excess Ar due to pyroxene and apatite inclusions, and the 132 Ma age of the amphibole-biotite aliquots. This last result very probably corresponds to the dyke emplacement event, confirming the genetic relationship between group A and the PMP. Whole rock dating in a sericite-free group B dyke provided maximum age of 108 Ma, which would imply that A and B groups are not coeval. The similarity between the last age and the uplifting event of Southwestern Brazilian coast suggests that the dykes of group B could have been generated during such process, which also altered (sericitized) the plagioclases of the group A dykes.

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No entanto, além da água tratada e potável, essas estações são igualmente produtoras de resíduo, o material em suspensão decantado da água, reconhecido como resíduo de Estações de Tratamento de Água, ou resíduo de ETA. O descarte direto de resíduos de ETA em corpos d`água deve ser evitado, considerando que a essas descargas podem comprometer a qualidade da água, podendo gerar efeitos crônicos na comunidade aquática O Reservatório de Juturnaíba, considerado o segundo maior reservatório de água do estado do Rio de Janeiro, foi o repositório final dos resíduos produzidos por duas Estações de Tratamento de Água por cerca de 30 anos. Estes resíduos foram descartados nas margens do reservatório, podendo comprometer a qualidade da água e do sedimento do reservatório. Este estudo teve como objetivo avaliar se a disposição de resíduos de ETAs nas margens do reservatório causou contaminação no ambiente, através do estudo sobre mobilidade de metais (Al, Fe, Mn, Zn, Cr, Cu e Ni) entre os compartimentos: resíduos de ETAs, sedimentos superficiais e água do reservatório. Foram realizadas análises quantitativas e qualitativas dos resíduos de ETAs, bem como uma avaliação diagnóstica dos sedimentos superficiais adjacentes as áreas de descarte de resíduos. Através de modelos digitais de terreno construídos no software Surfer® e por equações matemáticas usando dados declarados pela empresa, foi possível calcular os volumes de resíduos presentes nas margens do reservatório, totalizando em cerca de 60.370 e 62.479 toneladas de resíduos em cada pilha de resíduo. Método de extrações de metais foram aplicados, para elucidar o teor pseudo-total (USEPA 3051A) e as frações geoquímicas dos metais (extração sequencial - BCR) nos resíduos de ETAs e nos sedimentos adjacentes a área de descarte. O fracionamento geoquímico de metais mostrou que existe uma a variação espacial entre os sedimentos localizadas próximos e distantes das áreas de descarte de resíduos. Os sedimentos localizados distantes da área de descarte não mostraram anomalias nas concentrações de metais, estando os metais Al, Fe, Zn e Cr associados predominantemente à fração residual (F4). O fracionamento do Al apresentou ser um bom traçador da presença de resíduos de ETA em sedimentos, já que apenas nos sedimentos localizados próximos aos resíduos, esse metal esteve predominantemente associado às frações prontamente mobilizáveis (F1+F2+F3) do sedimento, com elevadas concentrações na fração ácido-solúvel (F1). Assim, através do modelo de atenuação das concentrações pseudo-totais de Al no sedimento, aliado as avaliações de fracionamento geoquímico desse metal no sedimento, foi possível delimitar a área de abrangência da contaminação do sedimento, provenientes da dispersão espacial dos resíduos de ETAs. Experimentos usando microcosmos foram realizados para avaliar a dessorção de metais entre resíduo de ETA e a água do Reservatório, sob diferentes condições físico-químicas. Esses experimentos mostraram que o contato direto do resíduo com a água propicia a liberação de Al, Fe e Mn, e que a acidificação e o incremento de ácido húmico dissolvido na água favorece a dessorção do Al do resíduo. Conclui-se que a contaminação do sedimento por resíduos de ETAs está restrita a pequenas áreas localizadas próximas aos descarte de resíduo. No entanto, devido a proporção de Al associada as frações prontamente mobilizáveis do resíduo, a presença de resíduos de ETAs em contato direto com a água do reservatório, funciona como uma fonte pontual de Al para o ambiente. / Water treatment plants (WTP) are conceived to continuously produce clean water, responding to defined criteria of portability. However, besides treated and potable water, water treatment plants produce sludge resulting from decantation of the suspended matter that are disposed in the environment. The discharge of the water treatment residue into aquatic ecosystems may cause negative environmental impact on the natural water quality and chronic effects in the aquatic community. Juturnaíba Lake is an important water reservoir in Rio de Janeiro. For about 30 years, the residue generated by two Water Treatment Plants, were systematically discarded in two restricted areas in the Juturnaíba Reservoir edges. In direct contact with water, this residues may have been spread throughout the reservoir, affecting water and sediment quality. The aim of this study was to access the contamination of the Juturnaíba Reservoir, by evaluating the mobility of the metals (Al, Fe, Mn, Zn, Cr, Cu e Ni), between sludge, sediment, and water spatial and geochemical distribution of metals, mainly the Al, in the superficial sediments. Quantitative and qualitative analysis were performed, as a diagnostic evaluation of surface sediments adjacent waste disposal areas. The calculated mass of the residues piles are similar and respectively 60.3170 e 62.479. The residue mass was calculated based on the model terrain digital model and mathematical equations, which provided the following measures 60.370 e 62.479 tons in each piles of residue. Pseudo-total metal in sediment was assessed after aqua regia inverted digestion, with microwave assistance (EPA 3051A). The BCR sequential extraction procedure was applied, and geochemical fractions of Al, Fe, Mn, Zn, Cu, Cr e Ni were determined. The geochemical fractionation of metals showed that there is a spatial variation between near and far located sediments of residue disposal areas. In distant located sediments of the waste disposal area, the highest percentages Al, Zn, Fe and Cr was found in the residual fractions (F4), meaning that these metals were strongly bound to the sediments. Fractionation Al showed to be a good marker for the presence of ETA waste sludge, since only in the sediments located near the waste sludge, had aluminum predominantly associated with the mobile fractions (F1 + F2 + F3), with high concentrations in the acid-soluble fraction (F1). Through the model of attenuation of Al pseudo-total concentration in the sediment and along the geochemical fractionation assessments of Al in the sediments, it was possible to delimit the area of extent of sediment contamination, from the spatial dispersion of water treatment residue. Experiments using microcosms were performed to evaluate the desorption of metals from the residue and water reservoir under different physicochemical conditions. These experiments showed that the direct contact of the residue with water, promotes the release of Al, Fe and Mn, and that the acidification and the increase of humic acid dissolved in the water favor the desorption of Al present in the residue. The results show that the residue affected the sediment quality, although this contamination does not spread uniformly through the reservoir. It was concluded that the sediment contamination by water treatment residue is restricted to small areas located close to residue disposal. However, because the proportion of the Al associated with the mobility fractions, the presence of such residues in direct contact with the reservoir water,acts as a source of Al to the environment.