O continente Antártico é considerado um ambiente pouco impactado, porém com o aumento das atividades humanas e do número de estações de pesquisa, há uma tendência de aumento dos níveis de alguns contaminantes. Neste estudo estabeleceram-se os níveis de arsênio, cádmio, chumbo, cobre, cromo, mercúrio, níquel, zinco, e a razão isotópica de nitrogênio, em sedimentos e na biota, coletados em 2003, na Baía do Almirantado, Ilha Rei George, Antártica. Os metais pesados foram quantificados por Espectrometria de Emissão Ótica com Plasma Indutivamente Acoplado (ICP-OES). Os resultados demonstraram elevadas concentrações de cobre e zinco nos sedimentos, atribuídas à composição geológica da região. Verificou-se bioacumulação de arsênio na biota da Baía do Almirantado, e bioacumulação de cádmio e zinco na biota da Enseada Martel. Somente cobre apresentou tendência de biomagnificação na teia trófica estudada. O molusco Laternula elliptica se apresentou como um bom biomonitor das concentrações de metais pesados para o ambiente Antártico. Além disso, os resultados foram úteis para o conhecimento dos níveis de metais pesados nas condições pré-acidente da Estação Antártica Comandante Ferraz (EACF), que ocorreu em 2012, e para comparação com as atuais condições, dentro dos trabalhos de monitoramento que estão sendo realizados pelo INCT-APA (Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Antártico de Pesquisas Ambientais). / The Antarctic continent is considered a slightly affected environment, but as the human activities and the number of research stations are increasing, there is a tendency of a higher level of some contaminants. This study established the levels of arsenic, cadmium, lead, copper, chromium, mercury, nickel, zinc, and nitrogen isotope ratios in sediments and biota collected in 2003, in Almirantado Bay, Rei George Island, Antarctica. Heavy metals were quantified by Optical Emission Spectrometry with Inductively Coupled Plasma (ICP-OES). The results showed high concentrations of copper and zinc in sediments attributed to the geological composition of the region. There was arsenic bioaccumulation in biota of Almirantado Bay, and bioaccumulation of cadmium and zinc in the biota of Martel Bay. Only copper tended to biomagnification in the trophic web studied. The clam Laternula elliptica presented itself as a good biomonitor of heavy concentrations of metals for Antarctic environment. Moreover, the results were useful for the acknowledge of the levels of heavy metals in pre-accident conditions of Comandante Ferraz Antarctic Station (EACF), which occurred in 2012, and for comparison with current conditions within the monitoring work now performed by INCT-APA (National Antartic Institute of Science and Technology Environmental Research).

Esgoto e hidrocarbonetos provenientes de atividades humanas são as principais fontes de poluição para o meio ambiente marinho antártico. Esteróis e hidrocarbonetos como n-alcanos, policíclicos aromáticos (PAHs) e alquilbenzenos lineares (LABs) foram investigados em sedimentos superficiais coletados na Baía do Almirantado, Antártica durante o verão de 1997/1998 e 1999/2000. Estes compostos são citados como traçadores de dejetos humanos e introdução de óleos ao longo de áreas costeiras de todo o mundo. As técnicas analíticas utilizadas foram a cromatografia a gás com detector de ionização de chama (GC-FID) e espectrômetro de massa (GC-MS). Análises de esteróis indicaram que o esgoto atinge até 700 metros desde a saída de efluentes, mas somente o ponto de descarga pode ser considerado poluído. Dados de LABs concordaram com os resultados obtidos para os esteróis indicando que dejetos humanos chegam até 1 Km desde a estação brasileira e que esteróis encontrados em pontos distantes são provenientes de fontes naturais. Os níveis obtidos para n-alcanos e PAHs foram similares àqueles obtidos em outros estudos envolvendo regiões antárticas. Contribuições biogênicas e pequenas introduções antropogênicas são as fontes dos n-alcanos detectados. PAHs encontrados em pontos distantes são associados como pequena contribuição de óleos enquanto que amostras coletadas na saída de esgoto e até 50 metros apresentam PAHs de origem pirolítica ou de esgotos. Este estudo concluiu que apenas a saída de efluentes pode ser considerada ponto altamente poluído e verificou a presença de uma substancial diminuição do aporte de esgoto com o aumento da distância desde a fonte. / Sewage and oil contribution are the main sources of pollution from the scientific stations to the antarctic marine environment. Sterols and hydrocarbons such as n-alkanes, polyciclic aromatics (PAHs) and linear alkylbenzenes (LABs) were investigated on surface sediments from Admiralty Bay, King George Island, Antarctica, collected during austral summer of 1997/1998 and 1999/2000 It has been previously used as a tracer from human waste and oil inputs along the coastal areas around the world. The analytical techniques used were gas chromatography with flame ionization detection (GC-FID) or attached with a mass spectrometer (GC-MS). Analyses of sterols showed that sewage moves until 700 meters since sewer outfall, but only the discharge point can be considered polluted. Data from LABs agreed with sterols results indicating that human wastes arrive until 1 Km from brazilian station and sterols found in remote areas were from natural contributions. N-alkanes and PAHs showed the same levels than previous studies from pristine areas in antarctic continent. Biogenic and little antropogenic sources are the origins from n-alkanes. PAHs found in distant points are associated with small oil contribution while samples collected in sewer outfall and until 50 meters far presented PAHs from combustion process and sewage. This study concluded that only the sewage discharge point is very polluted however there is a substantial sewage input decrease with the increase of distance from outfall.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:53:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1808310 bytes, checksum: ca499fceff48952d8454c181384108c7 (MD5) Previous issue date: 2008-07-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Petroleum is the main source of fuel, and the operations of exploration, transportation, refining and distribution are potential sources of environmental pollution. In contaminated environments, the degradation of PAHs (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) depends on climatic factors, soil and microbial population. This study aimed to assess the potential for degradation of naphthalene, phenanthrene and benzo (a) pyrene hydrocarbons in different soils and sediments from coastal regions, both tropical and polar (Antarctica). The samples were collected in three regions, and (1) main island in the archipelago of Fernando de Noronha, (2) in the Prado coast, in southern Bahia, and (3) Islands in the South Shetlands archipelago, Antarctica. After obtaining samples of TFSA (Earth Thin Air Dried), the soils were submitted to physical and chemical analysis, and experiments were set to evaluate the degradation through respirometry, and tested the PAHs naphthalene, phenanthrene and benzo (a) pyrene. Most degradation of naphthalene was observed in soil contaminated by oil derived from oil, in Fildes (Antarctica), which was attributed to the selection of microbial populations in the efficient use of HC. The rates of degradation of phenanthrene and benzo (a) pyrene were lesser in comparison to naphthalene, which have lower molecular weight and greater solubility. The results of this study suggest that the microorganisms present in these soils, wherever there was no impact of oil spill, were not able to efficiently degrade the oil naphthalene, phenanthrene and benzo (a) pyrene, in experimental conditions tested. That would, after selection, the use of these microorganisms (adapted), the remediation of contaminants soluble in other similar areas of Antarctica. The differences between the rates of degradation of hidrocarbons relate to the levels of TOC (Total Organic Carbon) and TN (Total Nitrogen) soil of local noncontaminated. / O petróleo representa a principal fonte de combustível da humanidade, e as operações de exploração, transporte, refino e distribuição representam fontes potenciais de poluição ambiental. Em ambientes contaminados, a degradação dos HPAs (Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos) depende de fatores climáticos, dos tipos de solo e das populações microbianas presentes. O presente trabalho teve por objetivo avaliar o potencial de degradação dos hidrocarbonetos naftaleno, fenantreno e benzo(a)pireno em diferentes solos e sedimentos provenientes de regiões costeiras, oceânicas tropicais e polares (Antárticas). As amostras foram coletadas em três regiões, sendo (1) na ilha principal do Arquipélago de Fernando de Noronha, (2) no litoral do Prado, no sul da Bahia, e (3) nas Ilhas do Arquipélago Shetlands do Sul, Antártica. Após a obtenção das amostras de TFSA (Terra Fina Seca ao Ar), os solos foram submetidos a análises químicas e físicas, e foram montados experimentos de degradação através de respirometria, sendo testados os HPAs naftaleno, fenantreno e benzo(a)pireno. A maior degradação de naftaleno foi observada em solo contaminado por hidrocarbonetos derivados de petróleo, em Fildes (Antártica), a qual foi atribuída à seleção de populações microbianas eficientes na utilização desse HC. A maior degradação do fenantreno e do benzo(a)pireno nos solos do Brasil ocorreu na area P5 (Manguezal de Cumuruxatiba), sendo neste caso atribuído à maior disponibilidade de nutrientes. As taxas de degradação de fenantreno e benzo(a)pireno foram menores em comparação do que a do naftaleno, que possui menor peso molecular e maior solubilidade. Os resultados deste trabalho demostram que os microrganismos presentes nos solos em estudo, onde não houve impacto conhecido de derramamento de óleo, não foram capazes de degradar eficientemente os hidrocarbonetos naftaleno, fenantreno e benzo(a)pireno, nas condições experimentais testadas. Nestes ambientes, as diferenças entre as taxas de degradação dos hidrocarbonetos se relacionam com os teores de COT (Carbono Orgânico Total) e NT (Nitrogênio Total).

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:53:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1122927 bytes, checksum: 0229f78f7512513c1902725f38feb1c1 (MD5) Previous issue date: 2010-12-03 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / There are few studies on quality, quantity and dynamics of organic matter in Antarctic terrestrial ecosystems. These ecosystems are restricted to ice-free areas which represent only 2% of the continent total area. The Maritime Antarctic region has the highest values of temperature and precipitation across the whole continent, promoting primary production, pedogenesis and biological activity. This study aimed at evaluating the potential of C-CO2 emission on soils of these environments in relation to the global warming. For this soil samples were collected at seven different points of King George Island. Five of them where on the Keller Peninsula (P1, P2, P3, P4 and P5) and two on the west coast of Admiralty Bay, on a place called Arctowski (P6 and P7). Two of these soils are originated from basalt and andesite (P1 and P2) and three are affected by sulfides (P3, P4 and P5). The last two have a strong ornitogenic influence (P6 and P7). The samples were collected at two different depths, 0 to 10 cm (0-10) and 10-20 cm (10-20). The contents of total organic C and N (TOC and TN) and their levels in different fractions of humic substances (HSs) were analyzed. In addition, the mineralization rates of these nutrients were evaluated in four different temperatures (2, 5, 8 and 11 ° C). All these data were led to the modeling process. The Century model was used to model the future stocks of C and N considering the context of global warming possibilities. The contents of TOC and NT on ornitogenic soils were the highest: P6 (0-10), TOC= 40.14 g/kg and NT = 3.73 g/kg, P6 (10-20), TOC = 30.85 g/kg and NT = 2.54 g/kg; P7 (0-10), TOC = 43.15 g/kg and NT = 5.22 g/kg; P7 (10-20), TOC = 31.56 g/kg and NT = 3.57 g/kg. Beside, these soils had the lowest C/N ratio. Soils P1 and P2 showed the lowest levels of TOC and TN and the highest C/N ratio due to the low content of NT. Intermediate values were found on soils P3, P4 and P5. At all sites, most of the TOC and TN were on the humin fraction (FH). The mineralization of organic matter, measured through soil C-CO2 emission, assumed distinct behavior at both studied depths. Only at the 0 to 10 cm depth, continuous growth was observed with the temperature. At the depth of 10 to 20 cm, the mineralization was greater with temperature up to 8ºC, but at the temperature of 11°C the mineralization decreased. Probably it happens because the microorganisms of this environment were not adapted to these temperatures, unusual at this depth in Antarctic environments. Soils with higher emission sensitivity related to the temperature variation from 2 to 11ºC were ormitogenic, with an increase of 102% and 61% in the flow of C- CO2 for the samples P6 (0-10) and P7 (0-10), respectively. These results were used to the modeling process. Literature data were also used to feed the model, but no consistent data could be used due to the lack of essential data (plants physiology and contribution of animal waste to each environment). Therefore it is expected that the studied soils, specially ornitogenic, due to the high content of organic matter, exert an important role in the emission of C-CO2 if the global warming is confirmed. These environments would become gas emitters instead accumulators, further contributing to increase the global temperature. / Existem poucos estudos sobre a qualidade, quantidade e dinâmica da matéria orgânica nos ecossistemas terrestres da Antártica, que se restringem às áreas livres de gelo que representam somente 2% da área total do continente. A região da Antártica Marítima apresenta os maiores valores de temperatura e precipitação de todo o continente, favorecendo a produção primária, a pedogênese e a atividade biológica. O objetivo deste estudo foi avaliar o potencial de emissão de C-CO2 do solo nestes ambientes, com vistas ao quadro de aquecimento global. Para isto foram coletadas amostras de solos em sete diferentes pontos da Ilha Rei George, sendo cinco deles na Península Keller (P1, P2, P3, P4 e P5) e dois na Costa Oeste da Baía do Almirantado, em local denominado Arctowski (P6 e P7). Dois destes solos são originários de basaltos e andesitos (P1 e P2), três deles são afetados por sulfetos (P3, P4 e P5) e os outros dois têm forte influência ornitogênica (P6 e P7). As amostras foram coletadas a duas profundidades distintas, 0 a 10 cm (0-10) e 10 a 20 cm (10-20). Foram analisados os teores de C e N orgânico total (COT e NT), seus teores nas diferentes frações das substâncias húmicas (SHs), avaliadas as taxas de mineralização destes nutrientes a quatro temperaturas distintas, 2, 5, 8 e 11 ºC e conduzida a modelagem dos estoques futuros de C e N, utilizando-se o modelo Century, considerando-se o possível quadro de aquecimento global. Os teores de COT e o NT nos solos de influência ornitogênica foram os mais altos: P6(0-10), COT=40,14 g/kg e NT=3,73 g/kg; P6(10-20), COT=30,85 g/kg e NT=2,54 g/kg; P7(0-10), COT=43,15 g/kg e NT=5,22 g/kg; P7(10-20), COT =31,56 g/kg e NT =3,57 g/kg. Além disso, estes solos apresentaram a menor relação C/N. Os solos P1 e P2 apresentaram os menores teores de COT e NT e as relações C/N mais altas, devido ao baixo conteúdo de T. Nos solos P3, P4 e P5, os valores encontrados foram intermediários. Em todos os locais, a maior parte do COT e NT está na fração humina (FH). A mineralização da matéria orgânica, avaliada via emissão de C-CO2 dos solos, assumiu comportamento distinto nas duas profundidades estudadas, tendo crescimento contínuo com a temperatura somente na profundidade de 0 a 10 cm. Já na profundidade de 10 a 20 cm, a mineralização foi maior com a temperatura até 8 ºC, mas na temperatura de 11ºC houve decréscimo, talvez pelo fato de os microrganismos deste ambiente não serem adaptados a tais temperaturas, pouco comuns nessa profundidade em ambientes da Antártica. Os solos que apresentaram maior sensibilidade da emissão à variação da temperatura de 2 para 11ºC foram os organossolos, com aumento de 102% e 61% no fluxo de C-CO2 para as amostras P6(0-10) e P7(0-10), respectivamente. Os resultados encontrados foram utilizados para alimentar o modelo, juntamente com dados da literatura, porém não se conseguiu dados consistentes, devido à lacuna de dados essenciais, como relativos à fisiologia dos vegetais e à caracterização e quantificação do aporte de resíduos animais em cada ambiente. Diante dos resultados encontrados, espera-se que os solos estudados, principalmente os ornitogênicos, devido ao alto teor de matéria orgânica, exerçam importante papel na emissão de C-CO2 caso o quadro de aquecimento global se confirme, tais ambientes passariam de acumuladores para emissores desse gás, contribuindo ainda mais para o aumento da temperatura do planeta.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:53:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1619927 bytes, checksum: 2e509eb4db50391173d4bb2ac58780ae (MD5) Previous issue date: 2011-05-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Antarctic sea, the higher humidity, light and temperature favor the process of hydrolysis of minerals and leaching of bases, in addition to colonization by denser vegetation cover and various activities and a greater presence of birds, resulting in physical and chemical changes of soil known distinct from most of the continent. Studies seeking to understand the processes and the relationships between pedogenetic soil and ecosystems are scarce, especially in the volcanic islands of the Archipelago South Schetlands. This study aimed to broadly examine the chemical and physical characteristics of the volcanic soils of different ages and the influence of soil formation in ornithogenic recent volcanic island of Deception and Penguin. Specifically, the study characterized the chemical, physical and mineralogical to study soil processes that operate in regions of recent volcanism in the Antatctic and its influence on terrestrial. We collected five soil profiles on Deception Island and three on Penguin Island during the summer of 2008. The soils were classified as Cryossols and Leptosols (WRB) and Gelisols and Inceptsols (Soil Taxonomy).Invariably the soil samples had high amounts of gravel and low clay. Soils are developing with incipient distinction between horizons, keeping a strong relationship with the source material. From a chemical standpoint are eutrophic soils with high pH values, except the profile P3 of Penguin Island which showed lower values of the other profiles. The values of P extracted by Mehlich-1 are low forthe profiles without influence of seabirds It became evident the influence of the source material in the chemical composition of soils. Analyses of X-rays showed a mineralogical assemblage composed mainly of plagioclase, potassium feldspar, and pyroxene in addition to smectite clay soil. The presence of primary minerals in the clay fraction shows strong physical weathering and incipient chemical change. According to chemical extractions and values Feo, Alo and Sio was evident in the presence of allophane profiles of Penguin Island, Deception Island while also exists in the presence of some crystalline minerals, but in smaller proportions. Unlike the soils in areas of influence of birds in other parts of Antarctica, the profiles analyzed showed no evidence of phosphate, however, it is clear the influence of seabirds in the development of vegetation, accumulation of organic matter and development of soil fauna. / Na Antártica marítima, a maior umidade, luminosidade e temperatura favorecem os processos de hidrólise dos minerais e lixiviação de bases, além da colonização por coberturas vegetais mais densas e diversas e maior presença de atividades de aves, resultando em alterações físico-químicas dos solos reconhecidamente distintas da maior parte do continente. Estudos que buscam compreender os processos pedogenéticos e as relações entre solo e ecossistemas são escassos, sobretudo nas ilhas vulcânicas do Arquipélago Schetlands do Sul. O presente estudo objetivou de forma geral estudar as características químicas e físicas dos solos vulcânicos de diferentes idades e verificar a influência da ornitogênese na formação de solos vulcânicos recentes das ilhas Deception e Penguin. Especificamente o trabalho caracterizou os aspectos químicos, físicos e mineralógicos a fim de estudar os processos pedológicos que operam em regiões de vulcanismo recente na Antártica e sua influência nos ecossistemas terrestres. Foram coletados cinco perfis de solo na Ilha Deception e três na Ilha Penguin durante o verão de 2008. Os solos estudados foram classificados como Cryosols e Leptosols (WRB) e Gelisols e Inceptsols (Soil Taxonomy). Invariavelmente os perfis estudados apresentaram altos valores de cascalho e baixos teores de argila. São solos com desenvolvimento incipiente com fraca distinção entre horizontes, guardando forte relação com o material de origem. Do ponto de vista químico são solos eutróficos com valores de pH elevados, exceto o perfil P3 da ilha Penguin que apresentou valores mais baixos dos demais perfis. Os valores de P extraído por Mehlich-1 são baixos para os perfis sem influencia ornitogênica, ficando evidente a influencia do material de origem na composição química dos solos. As análises de Raios-X mostraram uma assembleia mineralógica composta basicamente por plagioclásios, feldspatos potássicos, piroxênio além de esmectita na fração argila dos solos. A presença de minerais primários na fração argila indica forte intemperismo físico e incipiente alteração química. De acordo com as extrações químicas e com os valores de Feo, Alo e Sio ficou evidente a presença de alofana nos perfis da ilha Penguin, enquanto na ilha Deception também existe a presença de minerais pouco cristalinos, mas em menores proporções. Diferentemente dos solos estudados em áreas de influencia de aves em outras partes da Antártica, os perfis analisados não apresentaram indícios de fosfatização, no entanto, é evidente a influencia da avifauna no desenvolvimento da cobertura vegetal, acúmulo de matéria orgânica e desenvolvimento da fauna do solo.

Este estudo teve como objetivo avaliar a magnitude da exposição de pinguins do gênero Pygoscelis da Antártica ao mercúrio total (HgT), selênio (Se) e cobre (Cu) e verificar a variabilidade destes elementos-traço de acordo com suas características biológicas, para tal foram utilizadas penas do peito de Pygoscelis papua (n=30), P. antarctica (n=21) e P. adeliae (n=48) que corresponderam àquelas coletadas em animais da Ilha Rei George, Antártica. Encontrou-se níveis aparentemente inferiores de HgT e Se em P. papua tendo também sido a espécie que mais se distinguiu das outras duas. Além disto, houve correlação entre os níveis de HgT e Se para as espécies P. antarctica e P. adeliae indicando que é possível que ocorra nos pinguins um processo de destoxificação do mercúrio orgânico por meio do selênio, porém isto não pôde foi confirmado. Ressalta-se que o atual estudo é o primeiro a relatar níveis de HgT em penas do peito da espécie P. antarctica, sendo esta informação relevante para o entendimento e conservação desta espécie de pinguim da Antártica. De modo geral o cobre (8346/32545 ng/g p.s. mín/máx) foi o elemento que apareceu em concentrações maiores se comparado ao selênio (618,7/7923,5 ng/g p.s. mín/máx) e mercúrio total (114,6/1180,2 ng/g p.s. mín/máx). Estas elevadas concentrações de cobre nas penas possivelmente se deve a incorporação via alimentação composta essencialmente de krill, que é um crustáceo de altas concentrações deste elemento essencial. Genericamente foi possível observar que todas as informações reportadas no atual trabalho, tais como as correlações entre os elementos-traço (HgT e Se) e características biológicas, mostram que as três espécies de pinguins analisadas seguem padrões distintos de distribuição de elementos-traço possivelmente porque apresentam dieta diferenciada, além disto, é provável que as características individuais influenciem nestes padrões, e por isto devem ser avaliadas para um melhor entendimento da distribuição dos elementos-traço nestes animais. Observa-se que as concentrações do elemento-traço não essencial HgT aparentemente não constituiu uma ameaça aos pinguins porque foi inferior ao nível considerado prejudicial a aves, enquanto o selênio é um elemento que deve ser constantemente monitorado pois exibiu concentrações próximas àquelas considerada danosa para aves quando incorporadas via dieta. Verificou-se que a presença dos elementos-traço não constitui uma ameaça a saúde dos Pygoscelis da Ilha Rei George, apesar disso, faz-se necessária a realização de um programa de monitoramento constante nesta região, que é uma área ainda considerada como não impactada pela ação antrópica. / This study assessed the magnitude of Antarctic penguins, genus Pygoscelis, exposure to trace elements as total mercury (THg), selenium (Se) and copper (Cu) to check some variations of these elements according to biological characteristics of the animals. To conduct this, breast feathers of Pygoscelis papua (n = 30), P. antarctica (n = 21) and P. adeliae (n = 48) were taken and analysed from seabirds collected from King George Island, Antarctica. Apparently was found lower levels of THg and Se in P. papua than in others penguins species, and this one specie also corresponded to the greater different trace element level found in Pygoscelis penguins. It was found correlation between THg and Se levels for P. antarctica and P. adeliae indicating that it is possible that the penguins can have detoxification process of the organic mercury by selenium, but this could not be confirmed. It is noteworthy that present study is the first to report THg levels in breast feathers of the species P. antarctica, being this information relevant for the understanding and conservation of this species of penguin in Antarctica. Overall, copper (8346/32545 ng / g d.w. min / max) was the element that appeared in higher concentrations compared to selenium (618.7 / 7923.5 ng / g d.w. min / max) and total mercury (114 , 6/1180, 2 ng / g d.w. min / max). These high concentrations of copper in feathers is possibly caused by incorporation through food items of the penguins, that consists mainly of krill. This crustacean also have high concentrations of this essential element. It was observed that all the information reported in this study, such as correlations between trace elements (THg and Se) and biological characteristics, show that the three penguin species follow different patterns of distribution of trace elements, and it is perhaps because they have diet differentiated. Moreover, it seems that the individual characteristics also influence these patterns, and therefore should be evaluated for a better understanding of the distribution of trace elements in these animals. It was observed that the concentrations of non-essential trace element THg apparently not constitute a threat to penguins because it was below the level considered harmful, while selenium is an element that must be constantly monitored because exhibited concentrations close to those considered potentially harmful to birds when incorporated via diet. It was found that the presence of trace elements does not constitute a threat to the health of Pygoscelis from King George Island. Nevertheless, a constant monitoring program is necessary for the region, which is still considered a preserved environment.

Esta tese investiga a dinâmica glacial e proglacial relacionada aos processos de retração na enseada Martel, baía do Almirantado, ilha Rei George. Dados geomorfológicos, morfométricos, hidrológicos e obtidos por Geofísica, Sensoriamento Remoto e Sistema de Informações Geográficas revelam o comportamento da dinâmica glacial e sedimentar das geleiras em resposta às variações climáticas. O modelo de reconstrução dos processos de retração das geleiras mostra que a área total com cobertura glacial perdeu aproximadamente 13,2% de sua área original no período entre 1979 e 2011 (total de 50,3 km²). As geleiras Dobrowolski, Wanda, Dragão e Professor, na enseada Martel, apresentaram as maiores perdas anuais (até 75 m²a-1). Com o processo de retração glacial ocorrem mudanças ambientais perceptíveis, por exemplo, na dinâmica sedimentar da área de estudo. A geleira Wanda mostra uma significativa descarga de sedimentos em suspensão (19,4 x 10-3 kg s-1) para o ambiente glacimarinho. Dados de GPR (Ground Penetration Radar) (100 MHz) possibilitaram inferir informações sobre a estrutura interna, desenvolvimento do sistema de drenagem e condições de estocagem hídrica líquida na geleira Wanda. A forte presença de difrações nos perfis de GPR é atribuída à presença de canais subglaciais, englaciais e supraglaciais e mostram que a geleira possua regime termal temperado. Como resultado do processo de retração glacial, há a formação de um ambiente de deglaciação com a exposição de várias geoformas erosivas e deposicionais landforms (vales em forma de U, morainas laterais e frontais, flutings, aretês, bancos morâinicos). Esta tese apresenta o mapeamento geomorfológico, Modelo Digital de Elevação (resolução de 0,7 m), mapas morfométricos e perfis topográficos para a área de estudo. A aplicação de filtros específicos em imagens COSMO-SkyMed com diferentes polarizações (VV e HH) relevou-se com potencial na aplicação no reconhecimento de feições geomorfológicas glaciais e para o monitoramento de processos paraglaciais. O mapeamento da distribuição espacial das geoformas glaciais foi relevante para inferir a extensão, padrão do fluxo de gelo e dinâmica glacial (direção do fluxo de gelo e condições termais basais) nas geleiras da baía do Almirantado. Foram observadas recentes alterações ambientais na área deglaciarizada, como a ocorrência de atividade paraglacial (como processos de fluxo de detritos). / This thesis investigates the glacial and proglacial dynamics related to glacier retreat processes in Martel Inlet, Admiralty Bay, King George Island (KGI). Geomorphic, hydrological, geophysics, Remote Sensing and Geographic Information System data sets reveal the local glacial and sedimentary dynamics as a reflection of the climate variability. A reconstruction map of past glacial extension indicates that glaciers lost nearly 13.2% of its area from 1979 to 2011 (50.3 km² total). Dobrowolski, Wanda, Dragon and Professor glaciers, in Martel Inlet, presented the highest annual losses (up to 75 m² a-1). Retreat processes generated perceptive environmental changes, for example sedimentary dynamics in the study area. The Wanda Glacier shows significantly suspended sediment discharge for a glaciomarine environment (19.4 x 10-3 kg s-1). GPR (Ground Penetration Radar) data (100 MHz) provided information about internal structure, drainage system development and liquid water storage in the Wanda Glacier. The strong scattering of the radio waves are attributed to supraglacial, englacial and subglacial meltwater channels and constitutes further evidence that the ice in the ablation area of this glacier is temperate. As a consequence of the general glacier retreat, large glaciarized areas became ice-free, exposing glacially eroded and deposits landforms (U shaped valleys, lateral and end moraines, flutings, aretes, morainal bank). This work presents a geomorphologic mapping, Digital Elevation Model (DEM) (0.7 m of the resolution), morphometric maps and topographic profiles for the study area. The application of several filters in COSMO-SkyMed images, at HH and VV polarizations, was suitable for recognizing glacial geomorphological features and monitoring of paraglacial processes. A spatial distribution mapping of glacial landforms is important to infer about glaciarized former areas, ice retreat pattern and glacial dynamics (e.g. ice flow direction and basal thermal conditions) of the Admiralty Bay glaciers. Recent environmental changes are also observed in deglaciated areas as paraglacial activities (e.g. flow debris).

O testemunho de firn IC-6 de 35,06 m de comprimento foi coletado no manto de gelo antártico (81°03’10,1”S e 79°50’09,1”W; 750 m de altitude) no verão austral de 2004/05. Este testemunho foi subamostrado usando um sistema de fusão contínua desenvolvido pela equipe do Climate Change Institute (University of Maine – Maine /EUA) em sala limpa (CLASSE 100). As 1380 amostras geradas foram analisadas em baixa, média e alta resolução no espectrômetro de massas Element 2 do CCI para 24 elementos traços (Sr, Cd, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Pb, Bi, U, As, Li, Al, S, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Na, Mg e K). O testemunho representa 68 anos (1934 – 2002) de registro, segundo datação relativa baseada na variação sazonal nas concentrações dos elementos Na, Mg, Sr e Ca e dos íons Cl-, Na+ e Mg2+. A taxa de acumulação média para o local de amostragem é calculada em 0,30 m a-1 em Eq. H2O. As concentrações medidas foram consideradas baixas, dentro do esperado para o continente antártico e são similares a de outros estudos. As concentrações são controladas pelas variações climáticas sazonais (verão/inverno), pela distância de transporte e pelas fontes naturais e antrópicas desses aerossóis. Contribuições naturais de poeira continental e solo, oriundas principalmente da região de Patriot Hills, são as principais fontes para os elementos césio, bário, alumínio, titânio, vanádio, cromo, ferro, cobalto, manganês e terras raras. Os aerossóis marinhos, oriundos da superfície da cobertura de gelo marinho e transportados pelas massas de ar são fontes importantes de sódio, magnésio, estrôncio e enxofre. Os elementos lítio, cálcio e potássio apresentaram aportes consideráveis tanto de poeira continental como de aerossóis marinhos. Emissões vulcânicas globais e regionais (Monte Erebus e Ilha Deception) são consideradas importantes fontes de elementos traços. Elementos como vanádio, cromo, manganês, cobalto, bismuto, arsênio, cádmio e chumbo apresentaram uma significativa contribuição dessas fontes, variando desde 20% (chumbo e manganês) até 70% (cádmio e bismuto). Os fluxos de deposição natural de chumbo, cádmio, bismuto e arsênio, representam apenas uma pequena fração do total depositado na neve. Para esses elementos, as atividades antrópicas constituem o principal fator responsável por sua mobilização e transporte. / This dissertation examines a 35.06 m long firn core (IC-6) obtained in the Austral summer of 2004/2005 in the West Antarctic Sheet (at 81°03’10.1”S, 79°50’09.1”W; 750 m above sea level). This core was subsampled using a continuous melting system at the Climate Change Institute (CCI, University of Maine, Orono, Maine, USA) under a Class 100 room conditions. At CCI, 1380 samples went through an Element 2 mass spectrometer to determine (at low, middle and high resolutions) the concentration of 24 trace elements (Sr, Cd, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Pb, Bi, U, As, Li, Al, S, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Na, Mg e K). The core records 38 years (1934 – 2002) of snow accumulation, as dated by seasonal variations of Na, Mg, Sr e Ca elements and Cl-, Na+ e Mg2+ ionic concentrations. The calculated mean annual accumulation is 0.30 m yr-1 (in H2O equivalent). Their mean concentrations are low and are similar to the ones found in other Antarctic ice core studies. Trace concentrations are controlled by seasonal variations (summer/winter), transport distance and by natural and anthropogenic sources. Cesium, barium, aluminium, titanium, vanadium, chrome, iron, cobalt, manganese and rare earths come from continental dust (mainly from the nearby Patriot Hills). Marine aerosols, from the pack ice surface and transported by air masses, are the sources for sodium, magnesium, strontium and sulphur. Both continental dust and marine aerosols contribute to the lithium, calcium and potassium concentrations. Global and regional (Mount Erebus and Deception Island) volcanic emissions are important trace elements sources, such as vanadium, chrome, manganese, cobalt, bismuth, arsenic, cadmium and lead, varying from 20% (lead and manganese) to 70% (cadmium e bismuth). Trace elements as lead, cadmium, bismuth e arsenic from natural sources have a minor contribution in the samples, human activities are thought to be the main cause for their mobilization and transport.

Esta tese interpreta o registro ambiental de um testemunho de gelo antártico pela análise de elementostraço. Esse testemunho de gelo, daqui em diante chamado Mount Johns (MJ), foi coletado no manto de gelo da Antártica Ocidental (79°55’28”S e 94°23’18”W; 91,20 m de comprimento) no verão austral de 2008/09. O testemunho foi descontaminado e subamostrado no Climate Change Institute (University of Maine – Maine /EUA). As primeiras 2137 amostras, correspondentes aos 45 m superiores do testemunho, foram analisadas no espectrômetro de massas Element 2 do CCI para 24 elementos-traço (Sr, Cd, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Pb, Bi, U, As, Li, Al, S, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Na, Mg e K). Essa parte do testemunho representa 125 anos (1883–2008) de registro, segundo datação relativa baseada na variação sazonal nas concentrações de Na, Sr e S e na identificação dos principais eventos vulcânicos ocorridos no período. A taxa de acumulação média no local de amostragem foi 0,21 m a-1 em eq. H2O no mesmo período de tempo. As concentrações são controladas pelas variações climáticas sazonais (verão/inverno), por mudanças na circulação atmosféricas, por anomalias de temperatura, pela distância de transporte e pelas fontes naturais e antrópicas desses aerossóis. Baseada na análise dos fatores de enriquecimento crustal e marinho e em correlações de Pearson, as concentrações de Al, Ba, Ca, Fe, K, Mg, Mn, Na, S, Sr e Ti são de origem natural. Poeira e solo de fontes continentais, oriundas principalmente de áreas áridas na Austrália, Nova Zelândia e Patagônia, são consideradas importantes fontes de Al, Mg e Ti. Aerossóis marinhos do Pacífico Sul, transportados para o continente antártico pelas massas de ar, são fontes predominantes de Na, Sr, K, S e Ca. Para os elementos Ba, Fe e Mn, tanto fontes crustais como marinhas são significativas. Adicionalmente, Mn e S apresentam um aporte considerável de origem vulcânica (variando de 20–30% na concentração total). Os resultados também mostram enriquecimento significativo nas concentrações de arsênio devido a atividades antrópicas. Foi observado concentrações médias da ordem de 1,92 pg g-1 antes de 1900, aumentando até 7,94 pg g-1 em 1950. Este enriquecimento está diretamente relacionado às emissões da mineração e fundição de metais não-ferrosos na América do Sul, principalmente no Chile. A queda na concentração de arsênio observado no século XXI (concentração média de 1,94 pg g-1 após 1999) é interpretada como uma consequência à introdução de leis ambientais (em 1994) para reduzir emissões desse elemento durante os processos de mineração e fundição de cobre no Chile. O modelo de trajetórias HYSPLIT mostra uma clara variação sazonal no transporte entre os meses de verão/outono e inverno/primavera, onde predomina o transporte de oeste durante o ano todo e um transporte secundário de nordeste durante o verão/outono. As correlações entre as concentrações médias dos elementos-traço estudados e o modelo de reanálises ERA-Interim para o período 1979–2008, indicam que as concentrações de aerossóis marinhos são fortemente influenciadas pelas condições meteorológicas, por exemplo, por anomalias na temperatura da superfície do mar e concentração de gelo marinho. / This thesis interprets the environmental record of an Antarctic ice core by the analysis of trace elements. This ice core, henceforward called Mount Johns (MJ), was collected in the West Antarctica ice sheet (79°55'28"S and 94°23'18"W; 91.20 m long) in the austral summer of 2008/09. The core was decontaminated and subsampled at the Climate Change Institute (CCI, University of Maine - Maine / USA). The first 2137 samples, corresponding to the upper 45 m of the core, were analyzed in the CCI's JRC Element 2 spectrometer for 24 trace elements (Sr, Cd, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Pb, Bi, U, As, Li, Al, S, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Na, Mg and K). This part of the core represents a 125 years (1883– 2008) record, according to relative dating based on Na, Sr and S seasonal variations and on the identification of major volcanic events in the period. The mean accumulation rate for the sampling site was 0.21 m-1 in eq. H2O in the same time period. The concentrations are controlled by seasonal climatic changes (summer/winter), by changes in atmospheric circulation, temperature anomalies, the transport distance and the natural and anthropogenic sources of these aerosols. Based on analysis of crustal and marine enrichment factors and Pearson correlations, the Al, Ba, Ca, Fe, K, Mg, Mn, Na, S, Sr and Ti concentrations have natural origin. Dust and soil from continental sources, primarily coming from arid areas in Australia, New Zealand and Patagonia, are considered important sources of Al, Mg and Ti. South Pacific marine aerosols, transported to the Antarctic continent by air masses, are predominant sources of Na, Sr, K, S and Ca. For the elements Ba, Fe and Mn, both crustal and marine sources are significant. In addition, Mn and S show a considerable contribution of volcanic origin (ranging from 20-30% of the total concentration). The results also show significant enrichment in arsenic concentrations due to human activities. Before 1900 the mean concentration was approximately 1.92 pg g-1, rising to 7.94 pg g-1 in 1950. This enrichment is directly related to mining emissions and casting of non-ferrous metals in South America, mainly in Chile. The decrease in the arsenic concentration, observed in the twenty-first century (mean concentration of 1.94 pg g-1 after 1999) is interpreted as a consequence of the introduction of environmental laws (in 1994) to reduce emissions of this element during the cupper mining and smelting in Chile. The HYSPLIT trajectories model show a clear seasonal variation in transport between the summer/autumn all and winter/spring months, where predominates an eastward transport throughout the year and a secondary transport from the northeast during the summer/fall. Correlations between the mean concentrations of the studied trace elements and the ERA-Interim reanalysis models for the 1979-2008 period indicate that marine aerosols concentrations are heavily influenced by weather conditions, for example, by sea surface temperature and sea ice concentration anomalies.

Este estudo utilizou os princípios da glacioquímica para determinar e analisar as variações nas concentrações aniônicas de um testemunho de neve e firn obtido pela perfuração no manto de gelo da antártica ocidental no verão austral de 2004/05. O testemunho IC-6 (81°03'S, 79°51'W), de 34,65 m de profundidade, obtido a 750 m de altitude, foi subamostrado em sala limpa (CLASE 100), usando um sistema de derretimento contínuo desenvolvido pela equipe do Climate Change Institute (CCI) da Universidade do Maine (EUA). Esse processo gerou 1.368 amostras para análises por cromatografia iônica, cerca de 58 amostras por metro, permitindo detalhamento sazonal da variabilidade das concentrações dos íons majoritários. O testemunho representa 66 ± 3 anos de dados ambientais, segundo a datação baseada na variação sazonal dos íons Cl-, Na+, Mg+2 e SO4-2. O testemunho de 23,61 m em equivalente d’água, corrigido para variações em densidade, representa uma acumulação liquida média anual de 0,36 m (em equivalente d’água). Assim, a camada ao fundo foi formada no ano de 1938 (± 3 anos). As concentrações iônicas médias medidas no IC-6, são: [(Na+= 66,92 ± 2,32 μg L-1), (K+= 3,31 ± 0,18 μg L-1); (Mg+2= 10,07 ± 0,25 μg L-1); (Ca+2 = 16,93 ± 0,38 μg L-1); (Cl- = 155,74 ± 4,40 μg L-1); (NO3- = 56,01 ± 0,80 μg L-1); (SO4 2 = 55,65 ± 1,36 μg L-1); e (CH3SO3 (MS) = 14,11 ± 1,19 μg L-1)]. As maiores concentrações de Na+, Cl-, e Mg+2 foram interpretadas como picos de invernos, associadas diretamente ao aerossol dos mares circundantes em respostas, provavelmente, a advecção mais intensa de massas de ar (marinho) sobre as plataformas de gelo, e portanto são também traçadores marinhos. Já o perfil (série) de sulfato está em antifase, em relação às variações nas espécies Na+, Cl- e Mg+2. De origem predominantemente marinha, o sulfato total apresentou maiores concentrações durante a primavera e verão (períodos de maior atividade biológica nos mares circumpolares), possivelmente marcando a variação sazonal da atividade biológica na região. Embora em alguns intervalos essa ―antifase‖ não fique tão clara, é o que ocorre na maior parte do testemunho IC-6, condição que auxiliou na interpretação da variação sazonal observada principalmente na série do cloro. O perfil de excesso de sulfato apresenta perfil similar ao de sulfatos total, com picos concomitantes. Além da forte correlação com o íon SO4-2, também é observada uma correlação fraca a moderada com o íon nitrato. Picos concomitantes deste íon com o excesso de sulfato representam eventos episódicos como é o caso das erupções vulcânicas de grande magnitude. A variabilidade da concentração de nitrato não esta associada ao aerossol marinho, como aponta a falta de correlação entre esse ânion e o Cl-, Na+ e Mg2+. Porém, série de nitrato apresenta muitos períodos bem marcados e correlacionados com as concentrações de excesso de sulfato, devendo representar a ocorrência de eventos episódicos, como erupções vulcânicas. Entretanto, a análise de íons maiores nesse estudo não possibilitou a identificação de eventos específicos, será necessário o uso de técnicas complementares para determinação de elementos traços. Sugere-se que o nitrato seria transportado e depositado por massas de ar provenientes da estratosfera ou da alta troposfera e que grandes concentrações dessa espécie poderiam estar associadas ao registro de ocorrências de eventos vulcânicos. Essa característica parece ser coerente com os picos correlacionáveis nos perfis (séries) de nitrato e sulfatos. Além da variação sazonal (observada principalmente no perfil de cloro), foram identificados outros padrões recorrentes no tempo (ciclos), principalmente nas séries de dos íons Na+, Cl- e Mg2+ (origem marinha) e NO3-. O principal ciclo identificado, de aproximadamente 17,3 anos, necessita melhor investigação. A secundária, em torno de 10 anos, estaria associada ao ciclo solar (de 10,7 anos). Também são observados ciclos com períodos entre 2 a 5 anos, que poderiam estar associados ao fenômeno ENOS (El Niño - Oscilação Sul). Ao comparar as concentrações médias do IC-6 com de outros sítios no interior da Antártica, observa-se uma abrupta redução ao atravessar as montanhas Transantárticas em direção ao Polo Sul geográfico. Sugere-se que cordilheira esteja barrando o transporte dos aerossóis marinhos para o interior do continente devido a um efeito orográfico sobre a precipitação. / This study employed glaciochemical principles to determine and analyze the variation of anionic concentrations of a firn and snow core obtained from the Western Antarctic Ice Sheet, in the summer of 2004/05. The IC-6 core (81°03'S, 79°51'W), reaching 34.65 m in depth, was extracted at 750 m above sea level. This core was subsampled in a Class 100 clean room, employing a discrete continuous melting system developed by the team at the Climate Change Institute (CCI), University of Maine, USA. This process produced 1,368 samples for ionic chromatographic analyses, approximately 58 samples per meter, permitting a seasonal-scale resolution of the main ion concentrations and variabilities. This core represents 66 ± 3 years of environmental data, according to Cl-, Na+, Mg+2 e SO4-2 ion seasonal variations. The 23.61 m core, in water equivalent, corrected for the density variation, represents an annual net accumulation average rate of 0.36. The deepest layer was deposited in 1938 (± 3 ). Core mean ionic concentrations are: [(Na+= 66,92 ± 2,32 μg L-1); (K+= 3,31 ± 0,18 μg L-1); (Mg+2= 10,07 ± 0,25 μg L-1); (Ca+2 = 16,93 ± 0,38 μg L-1); (Cl- = 155,74 ± 4,40 μg L-1); (NO3- = 56,01 ± 0,80 μg L-1); (SO4 2 = 55,65 ± 1,36 μg L-1); and (CH3SO3 (MS) = 14,11 ± 1,19 μg L-1)]. The largest concentrations of Na+, Cl-, e Mg+2 were interpreted as winter peaks, directly associated with the aerosols from the surrounding seas, probably, in response to the intensification of marine air mass advection on the ice shelves, and, thus, also being marine tracers. The sulphate profile (series) presents an antiphase, with relation to Na+, Cl- e Mg+2 species variations. Predominantly of marine origin, total sulphates presented greater concentrations during Spring and Summer (periods of greater biologic activity in the Southern Ocean), possibly marking the seasonal variation of biologic activity in the region. Although in some intervals of this ―antiphase‖ are not clearly evident, they are consistent throughout most of the IC-6 core, assisting with the interpretation of the observed seasonal variations, particularly when related to chlorine data series. The sulphate excess profile is similar to total sulphate profile, showing concomitant spikes. Besides the strong correlation to tSO4-2 ion, a weak to moderate correlation was observed for nitrate ions. Coinciding peaks for this ion with excess sulphate may represent episodic events, such as presented by volcanic events of great magnitude. The nitrate concentration variability is not associated to marine aerosols, as shown by the lack of correlation between this anion and Cl-, Na+ e Mg2+. The nitrate series presents many well marked periods and seem to be correlated to excess sulphate concentrations, possibly representing the occurrence of episodic events, such as volcanic eruptions. Even so, the major ions analyses proposed by this work did not make the identification of such episodic events clear. Such events need to be addressed with complementary techniques to determine the specific trace elements. These results suggest that nitrate is transported and deposited by stratospheric or high tropospheric air masses, and that great concentrations of this species could be associated to the recorded volcanic events. This characteristic appears to be coherent with the spikes in the nitrate and sulphate profiles. Besides the seasonal variation (observed, principally, in the chlorine profile), other time cycle/patterns were identified, mainly those related to Na+, Cl- e Mg2+ ion series (of marine origin) and NO3-. The main identified cycle, approximately 17.3 years, ensues to be better investigated. A second cycle, presenting a 10 year period, is possibly associated to the solar cycle (10.7 years). Shorter cycles of 2 and 5 year periods could possibly be related to the ENSO phenomenon. On comparing average concentrations of the IC-6 core with other sites, farther within the Antarctic continent, an abrupt reduction was observed, from the Trans-Antarctic mountains to the Geographic South Pole, suggesting that this mountain range could be a barrier for marine aerosol transport to the interior of the continent, due to an orographic effect on the precipitation.