Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2018-07-05T13:19:56Z No. of bitstreams: 1 textocompleto.pdf: 14039746 bytes, checksum: 3ec0f997a48ded57bd1f83951b26e623 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-05T13:19:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 textocompleto.pdf: 14039746 bytes, checksum: 3ec0f997a48ded57bd1f83951b26e623 (MD5) Previous issue date: 2018-02-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / No Brasil, a área com plantações de eucalipto é superior a 5,7 milhões de ha, destacando-se o estado do Mato Grosso do Sul (MS), que liderou a expansão em áreas plantadas nos últimos cinco anos (2011-2016). A maior parte dessas áreas plantadas no estado do MS está em áreas de floresta nativa do Cerrado, que foram substituídas principalmente por pastagens degradadas e culturas anuais no passado. Portanto, os efeitos desta alteração na cobertura do solo, no ciclo regional de carbono e da água ainda não estão compreendidos. Neste contexto, foi usada a técnica de covariância dos vórtices turbulentos, medidas meteorológicas, do solo e da vegetação para explorar as eficiências intrínsecas do uso da água e da radiação em dois diferentes estudos nos trópicos brasileiros: Primeiro estudo (1) teve como objetivo avaliar um ciclo completo de rotação (9 anos) de fluxos de carbono e água de uma plantação clonal de Eucalyptus grandis. No geral, as variáveis ambientais, radiação fotossinteticamente ativa (PAR), temperatura do ar (Tair), déficit de pressão de vapor de água (VPD), precipitação e o conteúdo de água no solo (SWC) seguiram as condições sazonais de época seca e chuvosa. Durante os 9 anos de estudo, a precipitação total anual variou entre 986 e 1496 mm ano -1 , com uma média de 1238 mm ano -1 . Antes do corte das árvores, a floresta de eucalipto mostrou-se ser um forte sumidouro de carbono durante todos os anos (1-8 anos), a soma anual da produtividade líquida do ecossistema (NEE) aumentou de -256 para -1515 g C m -2 ano -1 , a soma anual da produção primária bruta (GPP) aumentou de 2312 para 4059 g C m -2 ano -1 , e a soma anual da respiração do ecossistema (Reco) aumentaram de 1195 para 2751 g C m -2 ano -1 . O primeiro ano após o corte das árvores (incluindo a preparação do local e o anovo plantio), a soma anual foi NEE = 883, GPP = 1248 e Reco = 2132 g C m -2 ano -1 , indicando ser fonte de carbono neste período. Assim, o total de carbono sequestrado durante um ciclo completo de rotação foi de 78 t C ha -1 . O balanço de energia (Rn = LE + H + G) descreveu padrões diários típicos de transferência de calor sensível, calor latente e fluxo de calor no solo com fluxos máximos ao meio-dia solar. A evapotranspiração (ET) total anual variou entre 837 e 1432 mm ano -1 , com uma média de 1154 mm ano -1 . A eficiência intrínseca de uso da água (WUE i ) e a condutância do dossel (g c ) corresponderam as variações do índice de área foliar (IAF), GPP e ET durante o período de estudo. Em conclusão, os nossos resultados forneceram uma importante contribuição dos balanços de carbono, água e energia em um ciclo completo de rotação em plantações de eucalipto que podem ser úteis para avaliar mudanças de cobertura do solo nesta região e até mesmo em outras regiões do Brasil. Segundo estudo (2) o objetivo foi comparar as diferenças nos fluxos de carbono, água e energia entre uma floresta nativa de Cerrado (SAV) e em plantações de eucalipto (EUC) durante o período de dezembro de 2012 a agosto de 2013. Os valores diários da Tair (média de 23 °C), PAR (média de 34 mol m -2 dia -1 ) e da precipitação acumulada (soma 1013,5 mm) foram semelhantes entre os dois ecossistemas. Ao contrário, os valores diários de VPD e SWC foram menores no ecossistema da SAV do que no ecossistema EUC ao longo do período estudado. A soma da NEE (-1136 g C m -2 ) para este período indica que o ecossistema com EUC é sumidouro de carbono, ao contrário, para o ecossistema com SAV a soma da NEE (256 g C m -2 ) indicou ser um ecossistema fonte de carbono. No geral, o fluxo de calor latente (LE) dominou o balanço de energia em ambos os ecossistemas, seguido pelo fluxo de calor sensível (H) e pelo fluxo de calor do solo (G). A evapotranspiração total na SAV e no EUC foi estimada em 948 e 1050 mm, respectivamente. O índice de área foliar (LAI) no ecossistema SAV variou de 3,8 a 1,9 m -2 m -2 e no ecossistema EUC variou de 4,7 a 3,2 m -2 m -2 , no período úmido e seco, respectivamente. Considerando o período estudado, o cerrado foi fonte de carbono do ecossistema para a atmosfera (2,5 t C ha -1 ), já o plantio de eucalipto foi um forte consumidor de carbono da atmosfera para o ecossistema (11 t C ha -1 ) ao longo do estudo período (9 meses). Os resultados indicam que as plantações de eucalipto no bioma de savana estão bem adaptadas às condições ambientais e têm uma boa resposta à variabilidade das condições climáticas. Além disso, a mudança da cobertura do solo e as práticas de uso do solo do cultivo com pastagens para plantações de eucalipto podem ajudar ou mesmo restaurar a biodiversidade do bioma de savana / In Brazil the eucalyptus’s plantations area is higher than 5.7 million ha, stand out for Mato Grosso do Sul State (MS) which had led the expansion over the last five years (2011-2016). Most of these areas in MS are into a native savanna forest replaced by degraded pasture and annual crops in the past. Therefore, the effect of this land-cover change on regional carbon and water cycle remains unclear. Here, it was used the eddy covariance technique, meteorological, soil and plant measurements to explore the environmental dependence of intrinsic water- and radiation efficiencies in two different studies in Brazilian tropics: First study (1) reported a full rotation cycle (9 years) of carbon, water and energy fluxes from a clonal Eucalyptus grandis plantation. Overall the environmental variables, photosynthetically active radiation (PAR), air temperature (Tair), water vapor saturation pressure deficit (VPD), rainfall, and soil water content (SWC) followed seasonal drought and wet conditions. During the 9-years of study, the annual total rainfall ranged between 986 to 1496 mm yr -1 , with an average of 1238 mm yr -1 . Before the harvest of trees, the eucalyptus forest was a strong carbon sequestration during all years (1-8 years), the annual net ecosystem exchange (NEE) sum increased from -256 to - 1515 g C m -2 yr -1 , the annual gross primary production (GPP) sum increased from 2312 to 4059 g C m -2 yr -1 , and the annual ecosystem respiration (Reco) sum increased from 1195 to 2751 g C m -2 yr -1 . The first year after harvest of trees (including site preparation and planting of new trees), the annual sum was NEE = 883, GPP = 1248 and Reco = 2132 g C m -2 yr -1 , indicating a small carbon source for this period. Thus, the total carbon sequestration during a full rotation cycle was 78 t C ha -1 . Energy balance (Rn = LE + H +G) described typical daily patterns of sensible, latent and soil heat transfer, with maximal fluxes at solar noon. The annual total evapotranspiration (ET) ranged between 837 to 1432 mm yr -1 , with an average of 1154 mm yr -1 . Patterns in intrinsic water-use efficiency (WUE i ) and canopy conductance (g s ) during the study matched those variations in leaf area index (LAI), GPP and ET. In conclusion, our results provide an important contribution of carbon, water and energy balance in a full rotation cycle of eucalyptus plantations that can be useful to evaluate land-cover changes for this region and even in other regions of Brazil. Second study (2) the goal was to compare the differences in carbon, water and energy fluxes between a native Savanna forest (SAV) and eucalyptus plantation (EUC) during December 2012 to August 2013. The daily Tair (mean 23 °C), PAR (mean 34 mol m -2 day -1 ), and rainfall cumulative (sum 1013.5 mm) were similar among the two ecosystems. In contrast, the daily values of VPD and SWC were lower in SAV than EUC throughout the study period. The sum of NEE (-1136 g C m -2 ) for this period indicates that the ecosystem with EUC is a carbon sink, in contrast, for the SAV ecosystem the sum of NEE (256 g C m -2 ) indicated to be a carbon source ecosystem. Overall, the latent heat flux (LE) dominated the energy balances at both ecosystems, followed by sensible heat flux (H) and soil heat flux (G). The total ET at the SAV ecosystem and EUC ecosystem was estimating as 948 and 1050 mm, respectively. Leaf area index (LAI) in SAV ecosystem varied 3.8 to 1.9 m -2 m -2 , and in EUC ecosystem varied 4.7 to 3.2 m -2 m -2 , wet and dry period respectively. In summary, the savanna ecosystem was a weak carbon source from the ecosystem to atmospheric (2.5 t C ha -1 ), and the eucalyptus ecosystem was a strong carbon sink from the atmosphere to ecosystem (11 t C ha -1 ) over the study period (9 months). The results indicate that the eucalyptus plantations in savanna biome are well adapted to the environmental conditions and have a good response to variability of climate conditions. In addition, the land-cover change and land use practices from pasture to eucalyptus plantations can help or even restore the biodiversity of savanna biome

Submitted by Isaac Francisco de Souza Dias (isaac.souzadias@ufpe.br) on 2016-07-11T17:15:28Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_Frederic_Bonou_Final.pdf: 9639389 bytes, checksum: 8e42d4b2830e9211a7e9337a184827ab (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-11T17:15:28Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_Frederic_Bonou_Final.pdf: 9639389 bytes, checksum: 8e42d4b2830e9211a7e9337a184827ab (MD5) Previous issue date: 2016-02-26 / FACEPE / Este trabalho é uma contribuição ao estudo da variabilidade dos parâmetros físico-biogeoquímicos que controlam as trocas oceano atmosfera de CO2 na região oeste do Atlântico tropical. O objetivo principal do estudo é analisar a distribuição espaço-temporal das propriedades físicas e biogeoquímicas das massas das águas no Atlântico tropical oeste, de modo a identificar os mecanismos que determinam a variabilidade dos parâmetros do carbono, quantificando suas influências recíprocas através da determinação/quantificação de suas correlações. Para tal, as variações de salinidade da superfície do mar (SSM), temperatura da superfície do mar (TSM), Alcalinidade Total (TA) e concentração de Carbono Inorgânico Total Dissolvido (CT) foram examinadas utilizando-se dados de cruzeiros oceanográficos realizados no Atlântico tropical oeste (WTA: 20ºS-20ºN, 60ºW-20ºW). Menores valores de TA e CT são observados na região localizada entre (0ºN-15ºN, 60ºW-50ºW) e são explicadas pela influência da pluma da Amazônia durante o verão boreal através da diluição e atividade biológicas . Os maiores valores de TA e CT são obtidos na parte sul localizada na região (20ºS-10ºS, 40ºW-60ºW) e são explicadas pelas águas ricas em CO2 devido à ressurgência equatorial, que são transportadas pela Corrente Equatorial Sul (sSEC), orientada do litoral Africano para a costa brasileira. A partir destes dados uma relação de CT-SSM é proposta para a região de WTA, levando-se em conta os baixos valores de SSM observados. Esta nova relação (CT = 50,1(±0,1)*SSM+198(±5,07)+0,9*[ano-1989], R2=0,97), juntamente com uma relação TA-SSM já conhecida previamente permitiram a determinação direta dos valores de pressão parcial de CO2 na água do mar, que se mostram próximos dos valores observados diretamente (R2=0,90). Os estudos comparativos realizados no Atlântico tropical, principalmente ao longo das costas africana e sul americana, permitiram a identificação de diferenças significativas das distribuições de valores de TA e CT entre as bordas leste e oeste. Estas diferenças são em maior parte resultantes dos aportes continentais diferenciados, em conjunção com processos oceanográficos distintos (ex.: ressurgência equatorial a leste e aporte Amazônico a oeste). Uma análise de correlações permitiu determinar as limitações espaciais das validades das relações TA/CT = f(SST/SSM) propostas para o Atlântico tropical, reforçando a tese de que estas relações não podem ser generalizadas para o cálculo dos parâmetros do carbono em toda a região do Atlântico tropical. / This work is a contribution to the study of the variability of physical-biogeochemical parameters that control ocean-atmosphere CO2 exchanges in western tropical Atlantic. The aim of this study is to analyze the spatial and temporal distribution of physical and biogeochemical properties of the masses of water in the western tropical Atlantic, in order to identify the mechanisms that determine the variability of carbon parameters, and quantifying their reciprocal influences through determination of empirical correlations. Thus, changes in sea surface salinity (SSM), sea surface temperature (TSM), alkalinity (TA) and concentration of Total Dissolved Inorganic Carbon (CT) were examined using a large set of oceanographic cruise data held in the western tropical Atlantic (WTA: 20ºS-20ºN, 60ºW-20ºW). Lower TA and CT values are observed in the region comprised between 0ºN-15ºN and 60ºW-50ºW and may be explained by the influence of the Amazon plume during the boreal summer. The largest TA and CT values are obtained in the region (20ºS-10ºS, 40ºW-60ºW), where we found CO2 rich waters due to the equatorial upwelling, which are transported by the South Equatorial Current (SEC) from the African coast to the Brazilian shore. A CT-SSM formulation is proposed for the WTA region, taking into account the observed low SSM values. This new relationship (CT = 50.1 (± 0.1) * 198 + SSM (± 5.07) + 0.9 * [year-1989], R2 = 0.97), together with the TA-SMS relation previously known allowed the determination of the partial pressure of CO2 in sea water, showing a good agreement with in situ measurements (R2 = 0.90). In a second part of the work, comparative analyses in the tropical Atlantic, mainly associated to African and South American coastal areas, allowed the identification of significant differences in the distributions of TA and CT values between the east and west parts of the tropical Atlantic basin. These differences are a result of the different continental contributions, in conjunction with distinct oceanographic processes (eg.: coastal/equatorial upwelling in the east x strong Amazonian contribution in the west). A correlation analysis allowed us to determine the limitations of the TA/CT = f (TSM/SSM) formulations for the tropical Atlantic, reinforcing the idea that these relationships cannot be used to calculate the CO2 parameters throughout all regions of the tropical Atlantic.

Orientador: Lúcia Helena Innocentini Mei / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-17T00:20:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Allganer_Katlen_M.pdf: 1913407 bytes, checksum: 0db427a1d4ddf8feb850924e6810f020 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: As sociedades hoje têm de enfrentar os problemas resultantes dos padrões de consumo, como a geração de resíduos e sua destinação em áreas inadequadas, com conseqüentes impactos ambientais que dependem da composição dos resíduos e do tipo de disposição. Gerenciar a geração de resíduos significa administrar o processo produtivo e o consumo de bens, viabilizando o retorno dos materiais ao meio ambiente sem causar danos. Assim, é importante avaliar todo o ciclo de um processo, para promover a melhoria do desempenho ambiental de um produto e o uso de tecnologias sustentáveis. Diante desta realidade, o objetivo deste estudo foi avaliar as emissões de gases de efeito estufa durante etapas específicas do ciclo de vida do amido de milho plastificado com glicerol (plantio de milho e compostagem), fundamentando conhecimentos sobre os conceitos da Avaliação de Ciclo de Vida; e contribuindo com possíveis novos direcionamentos no uso de embalagens plásticas destinadas à compostagem, com conseqüente redução no uso de recursos não renováveis. Deste modo, este trabalho visa marcar o início de uma linha investigatória ainda incipiente na Unicamp, por tratar-se de um assunto pouco estudado e com muitas restrições na coleta de dados; e alertar a comunidade nacional sobre a importância deste tipo de estudo para o desenvolvimento sustentável tão apregoado no mundo todo. Os valores de emissões de CO2 obtidos neste estudo assemelham-se aos resultados divulgados na literatura internacional, considerando as restrições e a abrangência estabelecidas no escopo dos estudos comparados. Utiliza-se a metodologia de gestão ambiental, a Avaliação do Ciclo de Vida, descrito pelas Normas NBR 14040 e 14044, para orientações de divulgação dos resultados obtidos. A base de dados utilizada literatura e parte experimental, em que a amostra de amido de milho plastificado com glicerol é produzida em misturador de alto cisalhamento e submetida ao teste de biodegradação sob a Norma ASTM D5988-03 / Abstract: Today society has to face problems that result from consumerism, like waste production and its inadequate disposal, with consequent environmental impacts that are linked to waste composition and kind of disposal. Managing waste production means to control the productive processes and the consuming of goods, in a way that waste materials return to the environment without causing much impact. It is then important to evaluate all the full cycle of a process in order to enhance the environmental performance of a product and the use of sustainable technologies. Under these concepts, the objective of this study was to assess greenhouse gases emissions during specific stages of the plasticized corn starch life cycle (corn growing and composting), underlying the knowledge of Life Cycle Assessment concepts; and contributing with possible new directions to the use of plastic packages for composting, with consequent reduction of non-renewable sources. Furthermore, this work aims to start an investigative line still incipient at Unicamp, for not being a very well known subject and with a lot of restrictions in data collection; and warn the national community about this kind of study for the sustainable development so publicized in the world. The results of CO2 emissions obtained in this study are similar to the results found in international works, considering the restrictions and the established range in the scope of the compared studies. It is used the environmental management tool, Life Cycle Assessment, described by Brazilian standards NBR 14040 and 14044 as orientation for results publication. As database, it is made a literature review and an experimental part, in which a corn starch sample is plasticized with glycerol in a high shear mixer and gone under biodegradation test using ASTM D5988-03 standard / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

Estudos recentes têm demonstrado resultados surpreendentes acerca do ciclo do carbono nos ambientes aquáticos da Amazônia, com fluxos evasivos de CO2 a partir dos mesmos superando àqueles que ocorrem na descarga para o oceano. Porém, os processos que controlam estes fluxos permanecem como uma grande fonte de incerteza nas medidas dos mesmos e, conseqüentemente, nos balanços regionais de carbono. Desta forma, os objetivos deste estudo foram avaliar a variabilidade espacial e temporal (sazonal e circadiana) do fluxo de CO2 em diferentes sistemas aquáticos da Amazônia e os principais parâmetros físicos envolvidos no controle do coeficiente de troca gasosa (k600). Para isto utilizamos os dados, disponibilizados pela Rede Beija-Rio, de fluxo de CO2 (medido com câmara flutuante) e demais parâmetros, medidos em sete rios da bacia Amazônica, ao longo dos anos de 2007 a 2009. Fizemos também campanhas intensivas de medidas de fluxo e, em duas destas campanhas, realizamos medidas de fluxo utilizando simultaneamente as técnicas de câmara e de covariância dos vórtices turbulentos (eddy correlation). Os resultados mostraram que o ciclo sazonal de fluxo de CO2, com os maiores valores sendo observados no período de cheia, está diretamente relacionado ao ciclo sazonal da pCO2 que, por sua vez, é paralela à hidrógrafa. A variabilidade circadiana está relacionada às mudanças na velocidade do vento em ambientes lóticos e, em ambientes lênticos estratificados, além da velocidade de vento a mistura convectiva desempenha também um papel importante neste controle. Rios de águas pretas apresentaram os maiores fluxos, enquanto que, rios de águas claras como o Araguaia e Teles Pires, apresentaram fluxos negativos no período de seca. A produção primária em lagos e rios de águas claras desempenha um papel importante na variabilidade circadiana e sazonal da pCO2 e, consequentemente, no fluxo de CO2. As análises do k600 mostraram diferentes condições de turbulência na calha principal do rio Javaés e nas áreas mais extensas e rasas ao longo do Rio Negro, gerando modelos para a estimativa de k600 com a velocidade do vento no rio Javaés, e com a velocidade do vento e a relação entre velocidade da corrente e profundidade do canal [(w/z)0,5] no Rio Negro / Recent studies have shown surprising results on the carbon cycle in aquatic environments of the Amazon, with evasive fluxes of CO2 larger than the carbon exported by discharge into the 2ocean. However, the processes that control these fluxes remain a major source of uncertainty in upscaling and, consequently, on regional carbon balances. Thus, the objective of this study was to evaluate the spatial and temporal variability (seasonal and circadian) of CO2 flux in different aquatic systems in the Amazon basin and the main physical parameters involved in controlling the gas exchange coefficient (K600). For this we used the CO2 flux data from Rede Beija-Rio (measured with floating chamber) and other parameters measured in seven rivers of the Amazon basin, over the years 2007 to 2009. Additionally, we also conducted intensive flux measurements campaigns, in two of which we compared chamber and eddy covariance (eddy correlation) approaches. The results showed that the seasonal cycle of CO2 flux, which is higher during the high water period, is directly related to the seasonal cycle of pCO2 which, in turn, parallels the hydrograph. Circadian variations are related to changes in wind speed in lotic environments. At stratified lentic environments both wind speed the convective mixing play important roles in this control. Black-water rivers showed the highest fluxes, while clear water rivers Araguaia and Teles Pires showed negative fluxes during the dry period. Primary production in lakes and clear water rivers plays a more important role than previously observed in circadian and seasonal variability of pCO2 and hence in CO2 fluxes. Analyses of K600 showed different turbulent conditions in the main channel of the Javaés river and in longer and shallower areas along the Rio Negro, with significant models for estimation of K600 based on wind velocity in the Javaés river and on wind speed and the relationship between water current and depth [(w / z) 0.5 ] in the Negro river

O principal papel dos rios no ciclo global biogeoquímico do carbono tem sido considerado como o de exportador fluvial de carbono orgânico total (COT) e carbono inorgânico dissolvido (CID) para os oceanos. Entretanto, estudos recentes mostraram a importância dos fluxos evasivos de CO2 a partir de rios da Amazônia, sugerindo que uma parte significativa do carbono fixado pela floresta retornaria para a atmosfera por esta via. A troca gasosa entre a atmosfera e as águas supersaturadas dos rios é função do gradiente de concentração do gás através da interface ar-água. A pCO2 da água é fortemente determinada pela concentração de carbono inorgânico dissolvido e pH, que, por sua vez, são função de processos físicos, químicos e biológicos. O foco principal deste estudo foi estabelecer a importância dos fluxos evasivos de CO2 nos balanços de C, uma vez que os sistemas aquáticos são uma fonte significativa de C para a atmosfera nos ambientes tropicais úmidos. Ao mesmo tempo, avaliou-se a influência das concentrações de CID e pH na evasão de CO2. A área de estudo foi a bacia do rio Ji-Paraná, Rondônia. Vários rios desta bacia foram amostrados entre maio/99 e maio/03. Concentrações de CID, temperatura e pH foram utilizadas para calcular a pCO2 da água, baseado nas equações de equilíbrio termodinâmico. Para estimar o fluxo evasivo de CO2 utilizou-se o modelo teórico de fluxo difusivo. Os resultados mostraram que rios que drenam áreas de solos mais férteis apresentam as maiores concentrações de CID e um maior potencial de evasão. Apesar da variabilidade sazonal da pCO2, as concentrações de CO2 dissolvido indicam que as trocas de CO2 com a atmosfera são unilaterais (evasão para a atmosfera) ao longo do ano. Durante o período de cheia, mesmo com concentrações de CID menores, a diminuição do pH observado neste período foi suficiente para promover potenciais de evasão maiores; neste período a evasão é cerca de 4 vezes maior que no período de seca. Baseado no modelo de fluxo difusivo, a evasão de CO2 para a atmosfera a partir das águas superficiais dos rios da bacia do Ji-Paraná foi estimada em 128 a 318 Gg C ano-1. A descarga fluvial exporta anualmente cerca de 370 Gg C ano-1. Portanto, a evasão é da mesma ordem de magnitude da descarga fluvial, demonstrando a importância desta via no ciclo do carbono nos sistemas aquáticos da Amazônia. / The major biogeochemical role of river systems in the global carbon cycle is considered to be the fluvial export of total organic carbon (TOC) and dissolved inorganic carbon (DIC) to the ocean. However, recent studies have shown the importance of CO2 outgassing from rivers of the Amazon, suggesting that a significant part of the carbon fixed by forests returns to the atmosphere through this pathway. Gas exchange between the atmosphere and river waters supersaturated in CO2 is a function of gaseous gradients across the air-water interface. Water pCO2 is strongly influenced by concentrations of dissolved inorganic carbon (DIC) and pH, which are, in turn, a function of physical, chemical and biological processes. This study focus on the importance of CO2 outgassing in the carbon cycle of drainage basins, assuming that river systems are significant sources of atmospheric C in tropical environments, and also on the influence of DIC concentrations and the pH on CO2 evasion. The study area was the Ji-Paraná river basin, Rondônia. Several rivers of the basin were sampled between May/99 and May/03. Temperature, pH and DIC concentrations were used do calculate pCO2, based on thermodynamic equilibrium equations. A theoretical diffusive flux model was used to estimate CO2 evasion. The results show that rivers draining areas with more fertile soils present larger concentrations of DIC and of potential CO2 evasion. In spite of the pCO2 seasonality, the concentrations of dissolved CO2 suggest that this CO2 exchange with the atmosphere is unilateral (evasion to the atmosphere) throughtout the year. During high waters, even with lower DIC concentrations, decreases in pH are of a magnitude enough to promote higher potential evasions; in this period evasion is around four times higher than in the falling water. Based on a diffusion model, CO2 evasion to the atmosphere from rivers of Ji-Paraná basin was estimated to be from 128 to 318 Gg C yr-1. Since the annual export in fluvial discharge is 370 Gg C yr-1, this means that evasion is on the same order of magnitude, demonstrating the importance of this pathway in the carbon cycle of riverine systems in the Amazon.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-03-13T17:47:58Z No. of bitstreams: 1 TESE MESTRADO ALINE MANSUR 2010.pdf: 1839199 bytes, checksum: f520bd5d9b9f9478a82cfdae75982512 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-13T17:47:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TESE MESTRADO ALINE MANSUR 2010.pdf: 1839199 bytes, checksum: f520bd5d9b9f9478a82cfdae75982512 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Comissão de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências- Geoquímica, Niterói, RJ / O solo, parte integral e estrutural do ecossistema terrestre, contém cerca de duas vezes mais carbono (C) que a atmosfera. Importante mediador do ciclo do C, o solo funciona como reservatório temporário de C e como fonte de dióxido de carbono (CO2) para a atmosfera. A dinâmica do C na interface solo-atmosfera relaciona o conteúdo de C no solo com o fluxo de CO2 da superfície do solo para a atmosfera (respiração do solo). No solo, o CO2 é produzido naturalmente através de processo mediado por microrganismos, durante a decomposição aeróbia da matéria orgânica e durante a respiração do sistema radicular das plantas e da fauna do solo. O uso e a cobertura do solo, juntamente com as variáveis ambientais externas e edáficas, determinam as taxas de incorporação e decomposição da matéria orgânica do solo (MOS). Neste estudo, foram avaliados e quantificados fluxos médios de CO2 do solo para a atmosfera das duas principais coberturas do solo do Rio de Janeiro: pastagens e fragmentos de Floresta Atlântica. As amostragens foram realizadas em duas localidades, ambas no Estado do Rio de Janeiro: (1)Sítio Deserto, no Sana e (2)Fazenda Califórnia, em Passa Três. Fluxos de CO2 de solos foram medidos utilizando o método de câmaras colocadas sobre o solo associadas com analisador de gás por infravermelho. Foram determinadas a temperatura do solo e do ar, bem como a umidade, a densidade, a porosidade, os conteúdos de carbono (C) e nitrogênio (N) totais do solo e a fração leve livre (FLL) da matéria orgânica do solo. As pastagens apresentaram os maiores fluxos de CO2, independente da área de estudo amostrada. A dinâmica do fluxo de CO2 do solo mostrou sofrer influência da sazonalidade, já que a temperatura do solo e o conteúdo de água no solo foram os principais condicionadores da respiração do solo. Os solos sob cobertura vegetal de florestas apresentaram maiores conteúdos de C e N no solo e maiores entradas de FLL da MOS. A maior entrada de FLL e o menor distúrbio no solo sob floresta devem ser os principais responsáveis pelos maiores estoques de C nesse solo. Os resultados obtidos sugerem que em solos sob cobertura florestal a ciclagem do carbono ocorre mais lentamente que na pastagem / The soil, structural and integral part of the terrestrial ecosystem, contains approximate more carbon (C) than the atmosphere. Important mediator of the C cycle, the soil acting like a temporary reservoir of carbon and like a source of CO2 to the atmosphere. The dynamics of C in soil-atmosphere interface lists the contents of C in soil with the flow of CO2 from the soil surface to the atmosphere (soil respiration). In soil, the CO2 is naturally produced through a process mediated by microorganisms during the aerobic decomposition of organic matter and during respiration of the root system of plants and soil fauna. The land use and land cover, with the external environmental variables and soil conditions, determine the relative rates of incorporation and decomposition of organic matter. In this study, medium fluxes of CO2 of the soil for the atmosphere were assessed and quantified of the two principal coverings of the soil of Rio de Janeiro: pastures and fragments of Atlantic Forest. The samplings were accomplished at two places, located in Rio de Janeiro State: (1) Sítio Deserto, in Sana and (2) Fazenda Califórnia, in Passa Três. Fluxes of CO2 of soils were measured using an infrared gas analyser coupled to a vented dynamic chamber system. Parameters of the soil as the temperature, moisture, density, contents of carbon (C) and nitrogen (N) totals and the free light fraction (FLL) from the organic matter of the soil, were adressed. The pastures had greater soil CO2 fluxes than forests, independent of the area of study. Seasonality influences CO2 fluxes from soil to atmosphere in pasture and in forest, and the soil respiration rates were positively correlated with soil water-filled pore space (WFPS) and with soil temperature. The soils under forest cover had higher content of C and N and higher inflows of FLL. Also, in the soil under forest cover, was recorded the largest stocks of C. The largest input of FLL and the smallest disturbance in the soil under forest should be the main responsible for the largest stocks of C in this soil. These results suggest that soils under forest cover in the cycling of carbon occur more slowly than in the pasture.

O presente estudo foi desenvolvido em uma área de Cerrado stricto sensu, localizado no Parque Estadual de Vassununga, próximo ao município de Santa Rita do Passa Quatro, interior de São Paulo. O objetivo deste trabalho foi mensurar os fluxos de CO2, liberado pelos processos respiratórios da vegetação e do solo (heterotrófica + autotrófica) para aferir a importância relativa destes compartimentos na respiração total do ecossistema, utilizando-se da técnica isotópica. Foi utilizada a técnica da reta de keeling plot, para determinar os valores isotópicos respirados pelo ecossistema, e pelos componentes vegetais (serapilheira, madeira morta, raízes, folha e ramo). De acordo com os resultados, os valores isotópicos do CO2 respirado pelos componentes autotróficos e heterotróficos, foram significativamente influenciados pela sazonalidade, ficando mais enriquecidos em 13C durante o período seco. As correlações encontradas entre os valores do \'delta\'13C- CO2 respirado pelos componentes e os fatores ambientais, como temperatura e umidade indicaram uma relação significativa. Os valores do \'delta\'13C-CO2 respirado pelo ecossistema foram menos enriquecidos em 13C quando houve maior disponibilidade de água no sistema. O valor isotópico do \'delta\'13C-CO2 respirado pelo ecossistema Cerrado foi de - 25,26%o . Particionando a respiração do ecossistema em acima e abaixo do solo, verificou-se que 75% foi realizada pela respiração abaixo do solo (microrganismo+raízes). Particionando a respiração em autotrófica e heterotrófica, observou-se que 54% foi realizado pela respiração da vegetação. Portanto, para tais resultados, a disponibilidade hídrica no solo, seguida da precipitação representaram um dos mais importantes fatores que contribuiram para a variabilidade nos valores isotópicos do \'delta\'13C orgânico e \'delta\'13C-CO2 respirado e no CO2 fixado pelo ecossistema. Os resultados obtidos neste estudo são de fundamental importância para uma melhor compreensão do ciclo do carbono no bioma Cerrado, bem como, abre a oportunidade de utilizar a técnica isotópica para definir padrões do \'delta\'13C-CO2 respirado em nível de ecossistema, utilizando estes resultados como indicadores de mudanças nas trocas gasosas frente ao cenário das mudanças climáticas / The presente study was carreid out in area o Cerrado strictu senso located at the State Park of Vassununga, closed to the Santa Rita do Passa Quatro city, São Paulo State, Brazil. The aim was of the present work was to measure de CO2 fluxes released through respiration processes of the vegetation and soil (heterotrophic and autotrophic) to check the relative importance of each of these ecosystems components on the respiration of overall ecosystem using the isotopic approach. The Keeling plot line was used to determine the isotopic values of carbon dioxide respired by the ecosystem and its components (litter, dead wood, roots, leaves and branches). The results show that isotopic values of the carbon dioxide were significantly affected by seasonality, being more enriched in 13C during the wet period. The correlations among \'delta\'13C-CO2 values respired by the ecosystem components and the environmental factors such as humidity and temperature indicated a significant relation with the gas exchanges. The \'delta\'13C-CO2 values respired by the entire ecosystem were less enriched in 13C when there was high level of water in the soil. This \'delta\'13C-CO2 value was 25,26%o . Partitioning the ecosystem respiration below and above ground, the data show that 75% of the total respiration has its origin of belowground (roots + microorganisms). Partioning the autotrophic and heterotrophic respiration, 54% of the total respiration has its origin on the vegetation. Therefore, for these results, the plant water availability followed by precipitation were the most important factors that contributed to the variability of \'delta\'13C of organic carbon, \'delta\'13C-CO2 respired carbon and fixed by the ecosystem. The results found in the study are relevant to a better comprehension of the carbon cycle within the Cerrado biome, as well as, open an opportunity to utilize the isotopic approach to define \'delta\'13C-CO2 patterns respired by the entire ecological system, utilizing these results as indicators of gas exchange alterations in the global change scenario

O Carbono Orgânico Dissolvido (COD) constitui em uma das principais formas de carbono orgânico exportado em rios e em outras vias hidrológicas preferencias nas bacias de drenagem. Na Amazônia, os estudos sobre o COD nas suas águas abrangem principalmente as grandes bacias da região central, com poucas análises sobre alterações na sua dinâmica após a substituição de florestas por pastagens, uma das mudanças no uso da terra mais comum na região. Este estudo objetivou fornecer informações que auxiliem na compreensão destes processos, através da comparação entre as dinâmicas das concentrações nas vias hidrológicas preferenciais, as exportações, e os balanços de COD durante eventos de precipitação em duas bacias de primeira ordem, sendo uma com floresta e outra com pastagem. O estudo foi conduzido numa fazenda próxima à cidade de Cacaulândia, no estado de Rondônia. As amostras foram coletadas na transição do período seco para o chuvoso (Agosto a Novembro de 2004) e período chuvoso (Janeiro a Abril de 2005). Os resultados mostraram que na transição do período seco para o chuvoso, apenas as concentrações de COD nas vias de entrada para o solo, precipitação na pastagem e precipitação interna na floresta, e de saída, pelos igarapés e água subterrânea apresentaram diferenças estatisticamente significativas entre floresta e pastagem. No período chuvoso, além destas, outras vias hidrológicas, como a solução do solo a 20 e 100 cm de profundidade e o escoamento superficial, mostraram-se distintas entre estes dois sistemas. Comparando-se os períodos do ano, em ambas as bacias as concentrações de COD nas vias hidrológicas foram superiores na época de transição do período seco para o chuvoso. A única exceção a este padrão foi observada na água subterrânea da floresta, que apresentou maiores concentrações de COD no período chuvoso. Na pastagem, o aumento do escoamento superficial resultou em maiores exportações de COD do que aquelas observadas na floresta. Como conseqüência, os balanços de COD a cada evento e anualmente, tendeu a ser mais positivos (maior retenção de COD) na última. Embora neste estudo não tenha sido possível, entre outros, quantificarem os fluxos de COD na água subterrânea e, portanto, obter um balanço mais preciso para esta forma de carbono nestes sistemas, os resultados demonstraram que a conversão de florestas em pastagens acarreta em um aumento significativo das exportações de COD, via igarapé, no último local, tanto em eventos individuais de precipitação, quanto anualmente. / Dissolved Organic Carbon (DOC) is one of the main fractions of organic carbon exported in rivers and other flow paths in watersheds. In the Amazon, studies of DOC in waters focus mainly on the large basins of the central region, with few analyses of changes in its dynamics after the replacement of forests by pastures, one of the most important land use changes in the region. This objective of this study was to obtain more information about these processes, by comparing dynamics in several flowpaths, exports and budgets of DOC during rain events in two first-order watersheds, one with forest and another with pasture. The study was conducted near city of Cacaulândia in the State of Rondônia. Samples were collected in the transition from dry to wet (August to November of 2004) and in the wet seasons (January to April of 2005). The results demonstrate that during the transition from dry to wet seasons, statistically significant differences in DOC concentrations between forest and pasture occur only in the inputs from precipitation in pasture and throughfall in forest and in the outputs in streams and groundwater. During the wet season the remaining flowpaths analyzed, soil solution at 20 and 100cm depth and overland flow, also showed statistically significant differences in DOC concentrations between forest and pasture. In terms of the periods of the year, in both watersheds DOC concentrations were higher during the transition from dry to wet seasons. The only exception to this pattern was observed in forest groundwater, with higher concentrations during the wet season. In the pasture, increases in discharge resulted in higher DOC export than in forest. As a consequence of this, DOC budgets, both in individual events and annually, showed a larger retention in the latest. Although in this study it was not possible, among others, to quantify the fluxes of DOC in groundwater, the results demonstrate that the conversion of forest into pasture causes a significant increase of DOC export in streams, both in individual rain events and on an annual basis.

O presente estudo foi desenvolvido em uma área de Cerrado stricto sensu, localizado no Parque Estadual de Vassununga, próximo ao município de Santa Rita do Passa Quatro, interior de São Paulo. O objetivo deste trabalho foi mensurar os fluxos de CO2, liberado pelos processos respiratórios da vegetação e do solo (heterotrófica + autotrófica) para aferir a importância relativa destes compartimentos na respiração total do ecossistema, utilizando-se da técnica isotópica. Foi utilizada a técnica da reta de keeling plot, para determinar os valores isotópicos respirados pelo ecossistema, e pelos componentes vegetais (serapilheira, madeira morta, raízes, folha e ramo). De acordo com os resultados, os valores isotópicos do CO2 respirado pelos componentes autotróficos e heterotróficos, foram significativamente influenciados pela sazonalidade, ficando mais enriquecidos em 13C durante o período seco. As correlações encontradas entre os valores do \'delta\'13C- CO2 respirado pelos componentes e os fatores ambientais, como temperatura e umidade indicaram uma relação significativa. Os valores do \'delta\'13C-CO2 respirado pelo ecossistema foram menos enriquecidos em 13C quando houve maior disponibilidade de água no sistema. O valor isotópico do \'delta\'13C-CO2 respirado pelo ecossistema Cerrado foi de - 25,26%o . Particionando a respiração do ecossistema em acima e abaixo do solo, verificou-se que 75% foi realizada pela respiração abaixo do solo (microrganismo+raízes). Particionando a respiração em autotrófica e heterotrófica, observou-se que 54% foi realizado pela respiração da vegetação. Portanto, para tais resultados, a disponibilidade hídrica no solo, seguida da precipitação representaram um dos mais importantes fatores que contribuiram para a variabilidade nos valores isotópicos do \'delta\'13C orgânico e \'delta\'13C-CO2 respirado e no CO2 fixado pelo ecossistema. Os resultados obtidos neste estudo são de fundamental importância para uma melhor compreensão do ciclo do carbono no bioma Cerrado, bem como, abre a oportunidade de utilizar a técnica isotópica para definir padrões do \'delta\'13C-CO2 respirado em nível de ecossistema, utilizando estes resultados como indicadores de mudanças nas trocas gasosas frente ao cenário das mudanças climáticas / The presente study was carreid out in area o Cerrado strictu senso located at the State Park of Vassununga, closed to the Santa Rita do Passa Quatro city, São Paulo State, Brazil. The aim was of the present work was to measure de CO2 fluxes released through respiration processes of the vegetation and soil (heterotrophic and autotrophic) to check the relative importance of each of these ecosystems components on the respiration of overall ecosystem using the isotopic approach. The Keeling plot line was used to determine the isotopic values of carbon dioxide respired by the ecosystem and its components (litter, dead wood, roots, leaves and branches). The results show that isotopic values of the carbon dioxide were significantly affected by seasonality, being more enriched in 13C during the wet period. The correlations among \'delta\'13C-CO2 values respired by the ecosystem components and the environmental factors such as humidity and temperature indicated a significant relation with the gas exchanges. The \'delta\'13C-CO2 values respired by the entire ecosystem were less enriched in 13C when there was high level of water in the soil. This \'delta\'13C-CO2 value was 25,26%o . Partitioning the ecosystem respiration below and above ground, the data show that 75% of the total respiration has its origin of belowground (roots + microorganisms). Partioning the autotrophic and heterotrophic respiration, 54% of the total respiration has its origin on the vegetation. Therefore, for these results, the plant water availability followed by precipitation were the most important factors that contributed to the variability of \'delta\'13C of organic carbon, \'delta\'13C-CO2 respired carbon and fixed by the ecosystem. The results found in the study are relevant to a better comprehension of the carbon cycle within the Cerrado biome, as well as, open an opportunity to utilize the isotopic approach to define \'delta\'13C-CO2 patterns respired by the entire ecological system, utilizing these results as indicators of gas exchange alterations in the global change scenario

O Carbono Orgânico Dissolvido (COD) constitui em uma das principais formas de carbono orgânico exportado em rios e em outras vias hidrológicas preferencias nas bacias de drenagem. Na Amazônia, os estudos sobre o COD nas suas águas abrangem principalmente as grandes bacias da região central, com poucas análises sobre alterações na sua dinâmica após a substituição de florestas por pastagens, uma das mudanças no uso da terra mais comum na região. Este estudo objetivou fornecer informações que auxiliem na compreensão destes processos, através da comparação entre as dinâmicas das concentrações nas vias hidrológicas preferenciais, as exportações, e os balanços de COD durante eventos de precipitação em duas bacias de primeira ordem, sendo uma com floresta e outra com pastagem. O estudo foi conduzido numa fazenda próxima à cidade de Cacaulândia, no estado de Rondônia. As amostras foram coletadas na transição do período seco para o chuvoso (Agosto a Novembro de 2004) e período chuvoso (Janeiro a Abril de 2005). Os resultados mostraram que na transição do período seco para o chuvoso, apenas as concentrações de COD nas vias de entrada para o solo, precipitação na pastagem e precipitação interna na floresta, e de saída, pelos igarapés e água subterrânea apresentaram diferenças estatisticamente significativas entre floresta e pastagem. No período chuvoso, além destas, outras vias hidrológicas, como a solução do solo a 20 e 100 cm de profundidade e o escoamento superficial, mostraram-se distintas entre estes dois sistemas. Comparando-se os períodos do ano, em ambas as bacias as concentrações de COD nas vias hidrológicas foram superiores na época de transição do período seco para o chuvoso. A única exceção a este padrão foi observada na água subterrânea da floresta, que apresentou maiores concentrações de COD no período chuvoso. Na pastagem, o aumento do escoamento superficial resultou em maiores exportações de COD do que aquelas observadas na floresta. Como conseqüência, os balanços de COD a cada evento e anualmente, tendeu a ser mais positivos (maior retenção de COD) na última. Embora neste estudo não tenha sido possível, entre outros, quantificarem os fluxos de COD na água subterrânea e, portanto, obter um balanço mais preciso para esta forma de carbono nestes sistemas, os resultados demonstraram que a conversão de florestas em pastagens acarreta em um aumento significativo das exportações de COD, via igarapé, no último local, tanto em eventos individuais de precipitação, quanto anualmente. / Dissolved Organic Carbon (DOC) is one of the main fractions of organic carbon exported in rivers and other flow paths in watersheds. In the Amazon, studies of DOC in waters focus mainly on the large basins of the central region, with few analyses of changes in its dynamics after the replacement of forests by pastures, one of the most important land use changes in the region. This objective of this study was to obtain more information about these processes, by comparing dynamics in several flowpaths, exports and budgets of DOC during rain events in two first-order watersheds, one with forest and another with pasture. The study was conducted near city of Cacaulândia in the State of Rondônia. Samples were collected in the transition from dry to wet (August to November of 2004) and in the wet seasons (January to April of 2005). The results demonstrate that during the transition from dry to wet seasons, statistically significant differences in DOC concentrations between forest and pasture occur only in the inputs from precipitation in pasture and throughfall in forest and in the outputs in streams and groundwater. During the wet season the remaining flowpaths analyzed, soil solution at 20 and 100cm depth and overland flow, also showed statistically significant differences in DOC concentrations between forest and pasture. In terms of the periods of the year, in both watersheds DOC concentrations were higher during the transition from dry to wet seasons. The only exception to this pattern was observed in forest groundwater, with higher concentrations during the wet season. In the pasture, increases in discharge resulted in higher DOC export than in forest. As a consequence of this, DOC budgets, both in individual events and annually, showed a larger retention in the latest. Although in this study it was not possible, among others, to quantify the fluxes of DOC in groundwater, the results demonstrate that the conversion of forest into pasture causes a significant increase of DOC export in streams, both in individual rain events and on an annual basis.