Aerosol particles affect the Earth’s climate, although their impact is associated with large uncertainties. Primary marine aerosol represents a significant fraction of the global aerosol budget considering the Earth’s 70-percentage coverage by oceans. They are produced when bubbles burst at the ocean surface and can consist of sea salt, organic matter and bacteria. An experimental approach was here used to investigate the primary marine aerosol production from the bubble-bursting mechanism using water from four different geographical locations. The main findings include: Similar and stable aerosol number size distributions at all locations, centered close to 0.2 μm. Largely varying aerosol organic fractions, both with size and location. Clear tendency for increased water temperature to negatively influence the aerosol production. No covariance between surface water chlorophyll α and aerosol production on a 10-minute time scale, although decreased aerosol production was observed at times of elevated phytoplankton activity on longer time scales. Mainly external mixtures of sea salt and organics was observed. A high tendency for colony-forming marine bacteria to use bubble-bursting to reach the atmosphere. A clear diurnal cycle in aerosol production was found for both laboratory produced aerosol and in-situ aerosol fluxes, probably biologically driven. The first near coastal sea spray fluxes with limited fetch and low salinity. While the primary marine aerosol spectral shape is stable, emission concentration varies with environmental parameters. Above that, the organic fraction of the aerosol varies largely between locations. This shows that observations of primary marine aerosol emissions not necessarily can be applied to large time- or spatial scales. / At the time of the doctoral defense, the following papers were unpublished and had a status as follows: Paper 2: In press. Paper 3: Manuscript. Paper 4: Manuscript.

I used a specific inhibitor approach to systematically measure NH4+ oxidation rates through the euphotic zone of three distinct oceanographic regimes. Study sites included Saanich Inlet, a highly productive British Columbia fjord, the Line P oceanographic transect in the NE subarctic pacific, and the Bermuda Atlantic Time-series Study (BATS) station in the oligotrophic, sub-tropical Sargasso Sea. Nitrate uptake rates were also measured at select stations on a number of research cruises. NH4+ oxidation rates were found to proceed throughout the euphotic zone in each of my study regions, and, overall, euphotic zone NH4+ oxidation rates ranged from undetectable to 203 nmol L-1 d-1. A general characterization of the rates observed in each of my study regions shows that euphotic zone NH4+ oxidation rates were typically highest in Saanich Inlet, intermediate along Line P, and lowest at BATS. The observation that NH4+ oxidation occurred throughout the euphotic zone in each of my study regions was in contrast to the traditional assumption of no euphotic zone nitrification, and it should now be considered a ubiquitous process in the euphotic regions of the ocean. Results found that euphotic zone nitrification could have potentially supported, on average, 15, 53 and 79% of the phytoplankton NO3- requirements in Saanich Inlet, and along Line P and at BATS, respectively, and this underscores the need for a major re-evaluation of the new production paradigm. Light, substrate concentrations, and potentially substrate supply rates were all found to play a role in regulating NH4+ oxidation, albeit to varying degrees, and I discuss the influence that each of these variables may have had on controlling NH4+ oxidation rates at regionally specific scales in Chapters 2 (Saanich Inlet), 3 (Line P) and 4 (BATS). Finally, a cross study-region comparison of results showed that the relative degree by which new production estimates were reduced, when euphotic zone nitrification was taken into consideration, decreased exponentially as total NO3- uptake rates increased; the relationship I describe between these two variables may potentially provide a simple and rapid means of estimating the extent to which new production may have been overestimated at regionally specific and global scales. My Line P sampling program also provided me with an opportunity to conduct the first investigation of intermediate depth N2O distributions along the Line P oceanographic transect. My results demonstrated that nitrification is the predominant production pathway for N2O in the NE subarctic Pacific. N2O distributions along Line P were variable, however, and I also consider the role of different transiting water masses and potential far-field denitrification in contributing to this variability. Finally, I estimated sea-to-air fluxes of N2O and based on these results I have demonstrated that the NE subarctic Pacific is a “hotspot” for N2O emissions to the atmosphere. / Graduate

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The dissolved oxygen is an important indicator that shows water quality variation in rivers, caused by the release/accumulation of organic matter. The determination of the reaeration coefficient is indispensable, due to the consumption of dissolved oxygen for the organic matter oxidation. The reaeration coefficient can be determined by empirical models or experimental methods. The experimental methods are generally expensive and slow. However, the Approximate Delta Method proposed by McBride and Chapra (2005) is an experimental method of easy application and low cost. This method is based on surface reaeration estimation, primary production, and respiration. Basically, it is estimated by means of daytime measurements of dissolved oxygen. The main gol was to analyze the application viability of the Approximate Delta Method to determine the reaeration coefficient in watershed. This study was carried out in five watersheds: Cancela-Tamandaí, Menino Deus II, Menino Deus IV, João Goulart and RSC 287. The reaeration coefficient is influenced by hydrodynamic characteristics of the rivers. Thus, the velocity, depth, and flow were monitored. It was determined the temperature of the water and the dissolved oxygen concentrations during the photoperiod, and it was estimated the organic load in the rivers. The application of the Approximate Delta Method was viable only in João Goulart and RSC 287 basins. The Cancela-Tamandaí basin does not presented an adequated dissolved oxygen profile. This was due to the high release of organic matter in the river. The Menino Deus II basin also presented unviability. This was due to the absence of an adequate dissolved oxygen profile. In the Menino Deus IV basin occurred overestimation of the coefficients, when was possible your estimation. In this basin, the minimum deficit in most of the dissolved oxygen profiles was before of the solar noon, avoided the application of the method. In João Goulart basin was viable the application of the method, but with some limitations: flows until 1.00 m3/s; there should be regular presence of organic load; and the time between the dissolved oxygen minimum deficit and the solar noon do not should be too low. The RSC 287 basin was viable in your normal hydrodynamic characteristics. The method was not viable with flow higher than 3.64 m3/s, and in the agriculture irrigation season. Finally, the Approximate Delta Method presented unviability in some conditions: flow greater than 1.00 m3/s for João Goulart basin, and then 3.64 m3/s in the RSC 287 basin; rivers with organic content very low or very high; low time between the dissolved oxygen minimum deficit and solar noon; low temperatures; and rivers with captation of the water. In the João Goulart basin, it was calculated the Pearson correlation coefficient between reaeration coefficient and the others variables. It was found significant correlation of the reaeration coefficient with the flow, depth, and velocity. However, the Approximate Delta Method showed experimentally to be easy to use and low cost. However, with a variety of limitations in its application, making it unviability to certain conditions. / O oxigênio dissolvido é um indicador importante que demonstra alterações da qualidade da água em rios, provocadas pelo lançamento/acúmulo de matéria orgânica. A determinação do coeficiente de reaeração torna-se indispensável, devido ao consumo de oxigênio dissolvido na oxidação da matéria orgânica. O coeficiente de reaeração pode ser determinado por modelos de natureza empírica ou métodos experimentais. Os métodos experimentais geralmente são caros e demorados. Porém, o Método Delta Aproximado proposto por McBride e Chapra (2005) é um método experimental de fácil aplicação e baixo custo. O método se baseia na estimativa de reaeração superficial, produção primária e respiração, basicamente por meio de medições diurnas do oxigênio dissolvido. O objetivo principal desse estudo foi analisar a viabilidade de aplicação do Método Delta Aproximado para determinar o coeficiente de reaeração em bacias hidrográficas. O estudo foi realizado em cinco bacias hidrográficas: Cancela-Tamandaí, Menino Deus II, Menino Deus IV, João Goulart e RSC 287. O coeficiente de reaeração é influenciado pelas características hidrodinâmicas dos rios. Assim, nas campanhas foram determinadas a velocidade, profundidade e vazão. Determinou-se a temperatura da água, as concentrações de oxigênio dissolvido, durante o fotoperíodo, e estimou-se a carga orgânica nos rios. Neste estudo a aplicação do Método Delta Aproximado foi viável apenas nas bacias João Goulart e RSC 287. A bacia Cancela-Tamandaí não apresentou um perfil de oxigênio dissolvido adequado, devido ao elevado lançamento de matéria orgânica no rio. A bacia Menino Deus II também apresentou inviabilidade, devido à ausência de um perfil de oxigênio dissolvido adequado. A bacia Menino Deus IV apresentou superestimação dos valores do coeficiente, e em grande parte das campanhas o mínimo déficit de oxigênio dissolvido ocorreu antes do meio-dia solar, impossibilitando a aplicação do método. Na bacia João Goulart foi viável a aplicação do método, porém com as seguintes limitações: viável em vazões de até 1,00 m3/s; deve haver presença regular de carga orgânica; o tempo entre o mínimo déficit de oxigênio dissolvido e o meio-dia solar não deve ser muito baixo. A bacia RSC 287 apresentou-se viável quanto à aplicação do método em suas características normais, no entanto nas campanhas com vazões maiores que 3,64 m3/s, e com presença de captação de água para irrigação o método não foi viável. Enfim, o Método Delta Aproximado apresentou inviabilidade nas seguintes condições: vazão maior que 1,00 m3/s para a bacia João Goulart e maior que 3,64 m3/s na bacia RSC 287; rios com teor de matéria orgânica muito alto ou muito baixo; baixo tempo entre o mínimo déficit de oxigênio dissolvido e o meio-dia solar; temperaturas baixas; e rios com captação de água. Na bacia João Goulart, onde o método pôde ser aplicado, foi feito correlação de Pearson com o coeficiente e as variáveis analisadas. Verificou-se correlação positiva significativa do coeficiente com a vazão, profundidade e velocidade. Contudo, o Método Delta Aproximado demonstrou experimentalmente ser de fácil aplicação e baixo custo. Porém, com uma diversidade de limitações em sua aplicação, tornando-o inviável em determinadas condições.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The use of the coefficient of reaeration and quantification of atmospheric reaeration templates for use in process water quality and can be determined by various methods or determined experimentally using formulas that describe the behavior of flow through its hydraulic system. The Approximate Delta method is a experimental method of the simple application. Mathematical models of water quality are instruments developed to assist in problem solving, however their use depends on experimental results. This research aimed to evaluate the importance of experimental determination of kinetic parameters, surface reaeration coefficient K2, in modeling of water quality of the river Vacacaí Mirim. To calculate the coefficient of reaeration, Delta Approximate method, used in the experiments, it was shown a technique to obtain easy field data, simple calculations and experimental apparatus with a low cost. However, this method has limitations in the calculation in places with sewage dumps, as was observed in the data obtained from monitoring points 1 and 2. In these places, in urban areas, there is the discharge of untreated wastewater into the river Vacacaí Mirim modifying the values of dissolved oxygen and causing a wobble in her bow. In monitoring point 3, where there is no presence of inflow of sewage into the river, the Delta Approximate method showed very favorable and consistent results. Obtaining the coefficient of reaeration through calculations of equations proposed in the literature and by the model QUAL2E exhibited large variations in their responses, confirming the claim limitation of using them for obtaining K2, being restricted to using these equations where been developed. When comparing data reaeration coefficient between the experimental methodology by Delta Approximate method and the responses of the equations, it was found that the proposed Formentini (2010) resulted in good fits to the observed data. The information collected experimentally were used as input data in QUAL2E model for simulation of dissolved oxygen in the river Vacacaí Mirim. The QUAL2E model has proved to be an effective tool for obtaining OD in rivers. / O uso do coeficiente de reaeração é na quantificação do processo de reaeração atmosférica para utilização em modelos de qualidade da água e pode ser determinado através de diversos métodos de determinação experimental ou através de fórmulas que descrevem o comportamento do escoamento através de seu regime hidráulico. O método Delta Aproximado é um método experimental de simples aplicação. Os modelos matemáticos de qualidade da água são instrumentos desenvolvidos para auxiliar na solução de problemas, no entanto a sua utilização depende de resultados experimentais. Esta pesquisa objetivou-se avaliar a importância da determinação experimental do parâmetro cinético, coeficiente de reaeração superficial K2, na modelagem da qualidade da água do rio Vacacaí Mirim. Para o cálculo do coeficiente de reaeração, o método Delta Aproximado, usado nos experimentos, demonstrou-se uma técnica de fácil obtenção de dados a campo, de cálculos simples e com um aparato experimental de baixo custo. Porém, esse método possui limitação no cálculo em locais com despejos de esgoto, como foi observada nos dados obtidos dos pontos de monitoramento 1 e 2. Nesses locais, em áreas urbanas, nota-se o despejo de esgoto no rio Vacacaí Mirim modificando os valores de oxigênio dissolvido e provocando uma oscilação em sua curva. No ponto de monitoramento 3, onde não há presença de aporte de esgoto no rio, o método Delta Aproximado apresentou resultados bastante favoráveis e uniformes. A obtenção do coeficiente de reaeração através dos cálculos de equações propostas na literatura e pelo próprio modelo QUAL2E, apresentou grandes variações em suas respostas, confirmando a afirmativa de limitação do uso das mesmas para obtenção do K2, sendo essas equações restringidas ao uso onde foram desenvolvidas. Na comparação de dados de coeficiente de reaeração entre a metodologia experimental através do método Delta Aproximado e as respostas das equações, verificou-se que a proposta de Formentini (2010) resultou em bons ajustes com os dados observados. As informações coletadas experimentalmente foram usadas como dados de entrada no modelo QUAL2E para simulação do oxigênio dissolvido no rio Vacacaí Mirim. O modelo QUAL2E demonstrou-se uma ferramenta eficaz para obtenção do OD em rios.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:09:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2928443 bytes, checksum: 37e82db316e259923fdc5e5e21f98116 (MD5) Previous issue date: 2011-08-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The water is usually classified as a renewable natural resource in quantity but not quality. The quality and quantity of it, will depend on how the man uses, but it is known that the man often uses this resource in an inappropriate way, causing often irreversible damage. The Tambay river is located in the city of Bayeux, state of Paraiba - Brazil, used in some places as municipal boundary between the towns of Bayeux and Santa Rita, with its river mouth located in the town of Bayeux in Paroeiras river and its source in the same town in the district of Alto da Boa Vista. This river has a length of approximately 3.51 km from the mouth to the source. Nearby its mouth river there is the dam of Santo Amaro, which years ago had breached its spillway and now appear as two distinct bodies of water. Water pollution originates from various sources, among which stand out domestic effluent, industrial effluents, the urban and agricultural runoff surface and is therefore associated with the use type and land occupation. It was observed that the population living around the basin using the river water for different uses such as irrigation, watering the animals, eviction of effluents, solid waste disposal, recreation, among others. To perform the research, some parameters were analyzed: pH, turbidity, color, total dissolved solids, nitrite, nitrate, dissolved oxygen, biochemical oxygen demand and thermotolerant coliform. The results of this analysis were compared with the values allowed by the CONAMA Resolution number 357/2005, to Class II river. It is observed that the parameters nitrite, nitrate, dissolved oxygen, biochemical oxygen demand, thermotolerant coliform, behaved mostly above those permitted by the above resolution. Organic pollution of a watercourse can be evaluated by the decrease in dissolved oxygen concentration and / or the concentration of organic matter in terms of concentration of oxygen needed to oxidize it. Dissolved oxygen (DO), biochemical oxygen demand (BOD) and thermotolerants coliforms were used as parameters to evaluate the self-purification of Tambay river. Evaluations were made of organic pollution profile through water sampling conducted over a period of one year and five months and were identified the areas of self-purification, over the course of the river, where it was possible to correlate DO with the BOD, but according with the results, Tambay river is in poor condition, silted, very polluted and unable to self-purify. / A água é comumente classificada como um recurso natural renovável em quantidade, mas não em qualidade. Tanto a qualidade quanto a quantidade da mesma vão depender da forma que o homem a usa, embora seja sabido que o homem utiliza muito esse recurso de forma inadequada, causando danos muitas vezes irreversíveis. O Rio Tambay está localizado no município de Bayeux, Estado da Paraíba - Brasil, servindo em alguns pontos como limite intermunicipal entre os municípios de Bayeux e Santa Rita, tendo a sua foz localizada na cidade de Bayeux no Rio Paroeiras e a sua nascente no mesmo município, no bairro Alto da Boa Vista. O referido rio tem extensão de aproximadamente 3,51 km da nascente à foz. Este trabalho tem como objetivo geral avaliar o processo de autodepuração do Rio Tambay na cidade de Bayeux Paraíba/Brasil, utilizando-se como parâmetros de qualidade da água o oxigênio dissolvido (OD) e a demanda bioquímica de oxigênio (DBO5). Nas proximidades da nascente existe o Açude Santo Amaro, que há alguns anos teve seu vertedouro rompido e, atualmente, apresentam-se como dois corpos d água distintos. A poluição das águas origina-se de várias fontes, dentre as quais se destacam os efluentes domésticos, os efluentes industriais, o deflúvio superficial urbano e agrícola estando, portanto, associada ao tipo de uso e ocupação do solo. Observou-se que a população residente na bacia utiliza a água do rio para os mais diversos usos, tais como: irrigação, dessedentação de animais, despejos de efluentes, descarte de resíduos sólidos, lazer, dentre outros. Para realização da pesquisa alguns parâmetros foram analisados: pH, turbidez, cor, sólidos totais dissolvidos, nitrito, nitrato, oxigênio dissolvido, demanda bioquímica de oxigênio e coliformes termotolerantes. Os parâmetros OD, DBO5 e coliformes foram utilizados para avaliar e identificar as zonas de autodepuração do rio em estudo. Para tanto foram construídos perfis sanitários ao longo do curso do rio, contudo foi possível correlacionar os parâmetros citados. Os resultados obtidos dessas análises foram comparados com os valores máximos permitidos pela Resolução no 357/2005 do Conselho Nacional de Meio Ambiente - CONAMA, para Rio de Águas Doce - Classe II, na qual está inserido o rio Tambay. Observa-se que os parâmetros nitrito, nitrato, oxigênio dissolvido, demanda bioquímica de oxigênio, coliformes termotolerantes, se comportaram na maioria das vezes acima do valor permitido pela Resolução supracitada. A poluição orgânica de um curso d água pode ser avaliada pelo decréscimo da concentração de oxigênio dissolvido e/ou pela concentração de matéria orgânica em termos de concentração de oxigênio necessário para oxidá-la. O oxigênio dissolvido (OD), a demanda bioquímica do oxigênio (DBO5) e os coliformes termotolerantes foram utilizados como parâmetros para avaliar a autodepuração do Rio Tambay. Foram feitas avaliações do perfil de poluição orgânica através de coletas de água realizada num período de um ano e cinco meses e foram identificadas as zonas de autodepuração, ao longo do curso do rio, onde foi possível correlacionar o OD com a DBO5. De acordo com os resultados obtidos o Rio Tambay encontra-se em péssimo estado, assoreado, bastante poluído e sem condições de se autodepurar.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-07-01T15:18:35Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação de Mestrado Versão Final Completa - Gabriela Valones Rodrigues de Araújo.pdf: 2764512 bytes, checksum: 6abd4e4eb59a8eaec35b37f1ac434ba8 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-01T15:18:35Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação de Mestrado Versão Final Completa - Gabriela Valones Rodrigues de Araújo.pdf: 2764512 bytes, checksum: 6abd4e4eb59a8eaec35b37f1ac434ba8 (MD5) Previous issue date: 2015-08-28 / CNPq / A remoção de carbono e nitrogênio foi avaliada através de um sistema inovador de reatores anaeróbio, aeróbio e anóxico em série de fluxo contínuo. Foram testadas diferentes condições operacionais quanto ao Tempo de Detenção Hidráulica (TDH) por reator (anaeróbio, aeróbio e anóxico) na Fase 1, Fase 2, Fase 3 e Fase 4 que foi de 7h, 10h, 10h e 5h, respectivamente; e Oxigênio Dissolvido (OD) nas concentrações de 0,5-1,2 mg O2.L-1, 0,5-1,5 mg O2.L-1, 1,1-2,1 mg O2.L-1 e 1,1-2,5 mg O2.L-1 no reator aeróbio, nas respectivas fases. O reator anaeróbio promoveu uma excelente remoção de matéria orgânica (85%), bem como, atuou como pré-tratamento na redução da competição entre os micro-organismos heterotróficos e nitrificantes autotróficos no reator aeróbio. A maior eficiência da nitrificação foi obtida quando a concentração de OD foi mantida entre 1,1 e 2,5 mg L-1. No entanto, foi observada uma diminuição na eficiência da desnitrificação, que pode estar relacionada com uma diminuição da razão DQO / NTK. A eficiência alcançada pelo sistema para DQO (bruta/filtrada) e NTK foi de 88 e 52%, respectivamente. O sistema foi operado sem adição de fonte externa de carbono no reator anóxico. As análises de Biologia Molecular constataram a presença de Bactérias Oxidantes do Nitrito (Nitrospira), Bactérias Oxidantes de Amônia, Bactérias Desnitrifcantes e Anammox. / Removal of carbon and nitrogen was assessed through an innovative system of anaerobic , aerobic and anoxic reactors streaming series. Different operating conditions were tested for hydraulic retention time (HRT ) per reactor (anaerobic, aerobic and anoxic) in Phase 1 , Phase 2 , Phase 3 and Phase 4 which was 7h , 10h , 10h and 5h , respectively; and Dissolved Oxygen (DO) concentrations of 0.5-1.2 mg O2.L-1, 0.5-1.5 mg O2.L-1, 1.1-2.1 mg O2.L-1 and 1.1-2.5 mg O2.L-1, were tested. The anaerobic promoted an excellent removal of organic matter (85% ) and served as pretreatment to reduce the competition between heterotrophic and autotrophic nitrifying microorganisms in the aerobic reactor. The highest efficiency of nitrification was obtained when the concentration of DO was maintained between 1.1-2.5 mg O2.L-1. However, it was observed a decrease in the efficiency of denitrification, which can be related to a decrease in the ratio COD / TKN. The efficiency achieved by the system for COD and TKN was 88 and 52%, respectively. The system was operated without addition of external carbon source in the anoxic reactor. The molecular biology analysis found the presence of Oxidizers Nitrite Bacteria (Nitrospira), Oxidizers Ammonia Bacteria, Desnitrifcantes Bacteria and Anammox.

Submitted by Caroline Falcao (caroline.rfalcao@ufpe.br) on 2017-05-18T18:29:12Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE Gilson Alves do Nascimento Filho CD.pdf: 4155194 bytes, checksum: a5f33707c6acbbd6dd1ed761d0fbc50b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-18T18:29:12Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE Gilson Alves do Nascimento Filho CD.pdf: 4155194 bytes, checksum: a5f33707c6acbbd6dd1ed761d0fbc50b (MD5) Previous issue date: 2014 / O aumento das atividades antrópicas que acontece nas regiões costeiras vem intensificando os processos de eutrofização, em conseqüência dos resíduos lançados. Isto demanda o uso de ferramentas para avaliar o estado trófico de águas estuarino- costeiras, entre estas, o uso de índices de estado trófico vem ganhando importância na avaliação do grau de influência antrópica eutrofizando e impactando os ambientes estuarinos e costeiros. O uso de ferramentas para avaliação do estado de eutrofização são muito importantes na avaliação do grau de influência antrópica. No presente trabalho foram utilizadas ferramentas (modelo ASSETS e índice TRIX) para avaliar o estado de eutrofização dos estuários dos rios: Massangana, Capibaribe, Jaboatão e Carrapicho, além de implementar o índice TRIX, o adaptando às regiões tropicais submetidas a impactos causados, principalmente pela descarga de nutrientes (TRIXM). Foi visto que os estados de eutrofização destes estuários variaram bastante. Utilizando o ASSETS qualificando os estuários dos rios Massangana e Capibaribe com os estados de eutrofização moderado e ruim, respectivamente. O nível de eutrofização analisado de acordo com o TRIX e o modificado para regiões tropicais demonstrou graus diferentes entre os estuários, onde no estuário do rio Massangana os valores do TRIX mostraram uma tendência de aumento à medida que se penetra no estuário indo de 2,26 na preamar, demonstrando um nível de estado trófico médio e uma boa qualidade da água, a 6,43 na baixa-mar, mostrando uma eutrofização muito alta e uma baixa qualidade da água. No estuário do rio Capibaribe 93% das análises utilizando o TRIX e 100% utilizando o TRIXM demonstraram um estado da qualidade da água baixo e elevado nível de eutrofização. O estuário do rio Jaboatão se apresentou de maneira similar ao Capibaribe, com níveis de eutrofização um pouco mais baixos de acordo com o TRIX e o TRIXM. Enquanto o estuário do rio Carrapicho apresentou menores níveis de eutrofização analisados pelo TRIX e TRIXM. Além da avaliação dos níveis de eutrofização foi realizada uma associação entre esses níveis e as frações do nitrogênio inorgânico dissolvido- NID-(Nitrito [NO2], Nitrato [NO3] e nitrogênio amoniacal [NH3+NH4]) nos ambientes estuarinos do Carrapicho, Capibaribe e Jaboatão e apesar da carga do NID ser diferente entre os estuários foi constatado que quanto maior a contribuição do NH3+NH4, maior o nível de eutrofização do ambiente. Sendo visível e comprovado que os aportes continentais estão acelerando os processos de eutrofização nestes ambientes. Estas informações servirão de subsídios para programas que melhorem as condições ambientais destes estuários. / The increase of anthropogenic activities that occurs in coastal regions has intensified the processes of eutrophication as a result of released residues. This requires the use of tools to evaluate the trophic status of estuarine-coastal waters, among these, the use of indices of trophic state been gaining importance in assessing the level of anthropogenic influence polluting and impacting estuarine and coastal environments. The use of tools to evaluating the state of eutrophication are very important in assessing the degree of anthropogenic influence. In the present work tools were used (model ASSETS and TRIX index) to evaluate the state of eutrophication of the estuaries of the rivers: Massangana, Capibaribe Jaboatão and Carrapicho, addition to implementing the TRIX index, adapted to tropical regions submitted to impacts, primarily by discharge of nutrients (TRIXM). It was seen that the states of these estuaries eutrophication varied significantly. Using the model ASSETS to qualifying the estuaries of the rivers Capibaribe and Massangana, with the moderate and bad states of eutrophication, respectively. The level of eutrophication analyzed according to the TRIX and its modification for tropical regions demonstrated different degrees between the estuaries, where the estuary of the river Massangana TRIX values showed an increasing trend as it enters the estuary going from 2.26 at high tide, showing a medium level of trophic status and good water quality, to 6.43 at low tide, showing a very high eutrophication and poor water quality. On the estuary of river Capibaribe 93% of the analyzes using the TRIX and 100% using the TRIXM demonstrated a water quality state low and high level of eutrophication. The estuary of Jaboatão river showed similarity with Capibaribe, with levels slightly lower of eutrophication in accordance with TRIX and TRIXM. As long as the estuary of the river Carrapicho presented lower levels of eutrophication when analyzed by TRIX and TRIXM. Besides the assessment of eutrophication an association was made between those levels and fractions of dissolved inorganic nitrogen-NID-(Nitrite [NO2], nitrate [NO3] and ammonia [NH3 + NH4]) in estuarine environments of the rivers Carrapicho, Capibaribe and Jaboatão and despite the load of the NID be different between estuaries was found that the greater the contribution of NH3 + NH4, the higher the level of eutrophication of the environment. Being visible and proven that continental inputs are accelerating eutrophication processes in these environments. This information will serve as subsidies for programs that will improve environmental conditions in these estuaries.

A presente proposta de estudo refere-se à identificação de modelo linear empírico para processo de transferência de oxigênio das bolhas de ar para o meio líquido, simulação para testes de controle e implementação de uma estratégia de controle em escala laboratorial em tempo real. Os ensaios de controle foram na unidade experimental (canal aberto) existente no laboratório de hidráulica ambiental o qual foi adaptado para aeração com sensores, atuadores, microcomputador, interface AD/DA. Foi testado o algoritmo de controle do tipo convencional PID (Proportional Integral Derivative control). Com os resultados obtidos da perturbação degrau na variável de entrada (alimentação do ar) foi possível identificar o sistema como um modelo de primeira ordem, suficiente para os propósitos de controle. Baseado na identificação, foi ajustado um controlador PID para implementação experimental. A principal contribuição desta pesquisa consistiu no emprego de uma estratégia de controle adequada na prática, ao processo de aeração. / The current study refers to the identification of an empirical linear model for the oxygen transfer process from air bubbles to liquid, control tests simulation and implementation of a control strategy at real time in laboratory scale. The control tests were carried out at the experimental unit (open channel) located at the environmental hydraulic laboratory which was adapted to aeration process with sensors, actuators, microcomputer, AD/DA interface. The classic PID (Proportional Integral Derivative control) algorithm was tested. With results from step response of input variable (air feeding) it was possible to identify the system as a first order model, enough for the control purposes. Based on the identification, a PID controller was adjusted for the experimental implementation. The main contribution of this work consisted of the employment of an appropriate control strategy to the aeration process in practice.

Deep-water formation supplies oxygen-rich water to the deep sea, spreading throughout the ocean via the global thermohaline circulation. Models suggest that gases in newly formed deep-water do not come to equilibrium with the atmosphere. However, direct measurements during wintertime convection are scarce, and the controls over the extent of this disequilibria are poorly quantified. Here we show that oxygen is consistently undersaturated at -6.3% to -7.6% in the Labrador Sea at the end of convection, when convection reaches deeper than 800 m. Deeper convection resulted in greater undersaturation while convection lasting later in the year resulted in values closer to equilibrium, from which we produce a predictive relationship. We use dissolved oxygen data from six profiling Argo floats in the Labrador Sea between 2003 to 2016, allowing direct observations of wintertime convection. Four of the six optode oxygen sensors displayed in situ drift of -2.98 μmol O2 kg-1 year-1 on average, which we corrected to stable deep-water oxygen values from repeat hydrography. Observations of low oxygen intrusions during restratification and a simple mixing calculation demonstrate that lateral processes act to lower the oxygen inventory of the central Labrador Sea. This suggests that the Labrador Sea is a net sink for atmospheric oxygen, but uncertainties in parameterizing gas exchange limit our ability to quantify the net uptake. Our results constrain the initial oxygen concentration of Labrador Sea Water and allow more precise estimates of oxygen utilization and nutrient regeneration in this water mass. / Graduate

[pt] Estudos prévios relacionam a ocorrência de episódios de mortandade de peixes em corpos hídricos como a Lagoa Rodrigo de Freitas (LRF) com a rápida disponibilização de espécies poluentes e nutrientes naturais na coluna d água especialmente durante altas precipitações de chuva, quando ocorre transbordo dos rios poluídos da bacia sobre a água da Lagoa, ocasionando uma demanda de oxigênio dissolvido maior do que o normal para depuração de tais espécies. Nesse contexto existe interesse em evitar episódios críticos de insuficiência de OD na água dos corpos hídricos que possam advir de tais eventos. Estudos realizados no presente trabalho tiveram como objetivo caracterizar as águas de rios da Sub-bacia hidrográfica da LRF através de DBO, COT, SST, Ptotal no canal a montante de deságue para a Lagoa em períodos de chuva e de tempo seco; e avaliar um possível tratamento que proporcione a depuração acelerada dos poluentes utilizando peróxido de hidrogênio, fornecendo oxigênio para as águas poluídas através do processo de decomposição do oxidante. Avaliaram-se diferentes dosagens de H2O2 em tempo reacional de 24h de acordo com limites de ecotoxicidade conhecidos. Testes realizados em amostras de rio coletadas em dias de baixa precipitação contendo concentrações de DBO de até 2,2 mg/L mostraram uma velocidade de decaimento de H2O2 inferior ao para amostras tanto coletadas também em dia de baixa precipitação porém com elevada DBO (24,0 mg/L), quanto para dia de alta precipitação (13,2 mm em 24 h) com relevante concentração de material orgânico. Observou-se uma dosagem suficiente de 15,0 mg/L para as amostras coletadas em baixa precipitação e alta DBO, e dosagem suficiente de 3,0 mg/L para amostras coletas em maior evento de precipitação (13,2 mm em 24 h), acima das quais, não ocorre mais aumento significativo da velocidade de decaimento da [H2O2] e também de velocidade de contribuição de OD para a água. Concluiu-se que a adição de H2O2 nas águas de rios durante eventos de poluição causados por chuvas intensas ou lançamento de esgoto pode contribuir para evitar episódios críticos de insuficiência de OD em rios poluídos por material orgânico e na pluma de poluentes que pode ser formada por transbordo dos rios para a LRF. / [en] Previous studies have associated the occurrence of episodes of death of fish in water bodies such as the Lagoa Rodrigo de Freitas (LRF) to to the rapid availability of pollutants and natural nutrients in the water column species especially during high rain precipitation events, which occur when the rivers overflow and pollute the water of the lagoon, causing a biochemical oxygen demand higher than usual for the rate of natural depuration of the contaminating species. In this context there is interest in avoiding critical episodes DO deficiency in the water bodies that may arise from such events. Studies conducted in the present work aimed at characterizing the rivers of sub-basin of LRF through BOD, TOC, TSS, Ptotal on the canal that overflows into the lagoon in periods of rain and dry weather; and evaluate a possible treatment offering the accelerated depuration of pollutants using hydrogen peroxide, providing oxygen to the polluted water through the self-decomposition process. The study evaluated the effect of different doses H2O2 in 24 hours of reaction time according to known ecotoxicity limits. In tests on samples collected from rivers in days of little rain containing BOD concentrations up to 2.2 mg / L, H2O2 showed a decay rate lower than those of other samples also collected on days of low precipitation, but with high BOD (24, 0 mg / L), and days of high rainfall (24 hours 13.2 mm), with a significant concentration of dissolved organic contaminants. A maximum sufficient dose of 15.0 mg / L was found for the low and high samples precipitation BOD, and a maximum sufficient dose of 3.0 mg / L for most of the samples collected during the precipitation event (13.2 mm 24 hours), above which there is no significant increase over the rate of decomposition of [H2O2], and the rate of generation of DO in the water. It was concluded that the addition of H2O2 into the waters of rivers during pollution events caused by heavy rains or sewage release can help to avoid critical episodes of DO deficiency in polluted rivers by organic matter and pollutant plume that can be formed by overflow of those rivers to the LRF lagoon.