Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2016-03-29T16:05:50Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Patricia UFF_ correção biblioteca.pdf: 3712502 bytes, checksum: 03b92bada7dee0d553bd96d2e88531c6 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-29T16:05:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Patricia UFF_ correção biblioteca.pdf: 3712502 bytes, checksum: 03b92bada7dee0d553bd96d2e88531c6 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências-Geoquímica. Niterói, RJ / Ao longo das últimas seis décadas foram intensificadas as pressões antrópicas nas regiões costeiras de todo o globo. Alterações no uso do solo, aporte fluvial de efluentes domésticos, industriais e fertilizantes da agricultura são as principais fontes de nutrientes antropogênicas. Os ambientes costeiros são reconhecidamente áreas de interface terra-mar, onde o aporte terrígeno pode alterar significativamente os ecossistemas destas regiões. Este estudo avaliou comparativamente dois índices de estado trófico e dois modelos de eutrofização para a região do delta estuarino do Paraíba do Sul, localizado no norte fluminense, RJ. As premissas dos índices tróficos são baseadas nas concentrações de elementos biogênicos (nitrogênio e fósforo) e a biomassa autotrófica presentes no ambiente. Os indices foram estabelecidos pelos trabalhos de VOLLENWEIDER (1968), RAST & HOLLAND (1978) e O’Boyle (2013), são eles: índice “O’Boyle” e TRIX. Os modelos de eutrofização utilizados foram ASSETS (Assessment of Estuarine Trophic Status; BRICKER et al., 2003; FERREIRA et al., 2007) e LOICZ (Land and Ocean Interactions in the Coastal Zone; GORDON et al., 1996). O Modelo ASSETS avalia os indicadores de pressão, o estado, a resposta e a suscetibilidade do ambiente à eutrofização. O modelo LOICZ estabelece o balanço de massa de elementos conservativos (água e sal) e não-conservativos (elementos biogênicos) e identifica a natureza do metabolismo do sistema, seja do tipo autotrófico ou heterotrófico e se age como uma fonte ou um sumidouro de matéria. Foram utilizados dados pretéritos fornecidos por STERZA (2004), estes foram obtidos entre 2002 e 2003 durante 12 campanhas de coleta ao longo de um transecto constituinte por 9 pontos de amostragem, com 2 profundidades distintas, abrangendo a fonte fluvial, o gradiente estuarino, a pluma costeira e a fonte marinha. O comportamento do sistema foi analisado para três condições: período seco, úmido e anual. O sistema apresentou estratificação parcial em todos os cenários analisados. Os resultados apontaram dinâmica sazonal, com exceção do resultado do ASSETS que não apresentou sensibilidade suficiente para tal. Os dois índices do estado trófico indicaram o sistema estuarino interno como moderado (mesotrófico a eutrófico) durante o período chuvoso. Esta condição é decorrente do aporte continental acrescido do escoamento superficial (runoff), mais intensos para o período. Os índices para sistema estuarino externo indicaram mesotrofia. Notou-se a inversão destes cenários, para os setores interno e externo, durante o período seco. O sistema como um todo, para o ciclo anual, mostrou-se potencialmente eutrofizado. O modelo ASSETS indicou que o sistema apresenta moderada suscetibilidade à eutrofização. Quanto ao balanço de massa, o estuário interno apresentou fluxos característicos de produção de elementos biogênicos (NID e PID), correspondendo a uma fonte. O sistema estuarino externo atua de forma muito parecida, com exceção do NID que não se encontra tão disponível para regiões adjacentes durante o período seco. Todas as metodologias foram validas para o sistema. Os índices obtiveram respostas semelhantes, o modelo ASSETS apresentou menor sensibilidade ao comportamento do sistema e o modelo LOICZ descreveu de forma minuciosa o balanço dos elementos biogênicos e indicou a tendência geral do sistema para o metabolismo heterotrófico / the main sources of anthropogenic nutrients’ to the coastal zone. This study compared two indices of trophic state and two models that assesses the susceptibility of eutrophication and the whole system metabolism for the estuarine region of the Paraíba do Sul river, located in northern Rio de Janeiro state, RJ. The trophic indices are based on the concentrations of biogenic elements (nitrogen and phosphorus), autotrophic biomass (The TRIX Index; VOLLENWEIDER,1968 & 2008; RAST & HOLLAND,1978) and also pH and dissolved oxygen (O'Boyle, 2013). The models were ASSETS (Assessment of Estuarine Trophic Status; BRICKER et al, 2003; Ferreira et al, 2007) and LOICZ (Land and Ocean Interactions in the Coastal Zone; GORDON et al, 1996). The ASSETS model assessed indicators of pressure, state, response and the susceptibility eutrophication of the environment. The LOICZ model establishes the conservative (water and salt) and non-conservative (biogenic elements) mass balance and identifies the state for the metabolism of the system, being either autotrophic or heterotrophic or in equilibrium. The findings also indicated if the system acts as a source or a sink of biogenic matter. The data used in this work was provided by Sterza (2004), which were obtained between 2002 and 2003 during 12 collection’ campaigns along a transect constituted 9 sampling points, with 2 different depths. Along this transect the river source, the estuarine gradient, the coastal plume and the marine source were included. The system behavior was analyzed for the average annual and seazonal conditions (dry and rainy). At all conditions, the system fell into the category of a partially mixed estuary. The two indices of the trophic state indicated the internal estuarine system as being moderate nourished (mesotrophic to eutrophic) during the rainy season. This condition was due to the increase contribution of continental runoff (runoff), naturally intensified in this period. The indexes for the external estuarine compartment (i.e. the river plume) was mesotrophic.. For the annual cycle the system was classified as potentially eutrophic. The ASSETS model indicated that the system shows moderate susceptibility to eutrophication. The mass balance showed that the internal estuary trends to work as a source for nutrients. The only exception was for DIN, during the dry period, behaving as a sink. All methods presented congruent results. Both Trophic State indeces had similar responses, the ASSETS model indicated moderate susceptibility to eutrophication due to the in general strong water flow and dilution potential of the estuarine waters, and the LOICZ model described in details the mass balance and indicated a very slight trend to heterotrophic metabolism

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2016-09-21T18:16:41Z No. of bitstreams: 1 Tese de Doutorado Luiz C. Cotovicz Jr. Versão Uff.pdf: 4982585 bytes, checksum: 7a9441ed4aef2fa1871fcee50e7e53c4 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-21T18:16:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese de Doutorado Luiz C. Cotovicz Jr. Versão Uff.pdf: 4982585 bytes, checksum: 7a9441ed4aef2fa1871fcee50e7e53c4 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências - Geoquímica. Niterói, RJ / As taxas de produção, transformação, emissão e sedimentação de carbono na interface terra-mar são significantes globalmente, porém pobremente quantificadas nas regiões tropicais. O aumento acelerado nas concentrações atmosféricas de dióxido de carbono (CO2) e metano (CH4) alerta a importância do monitoramento e quantificação das concentrações e fluxos desses gases do efeito estufa na zona costeira. A redação da presente tese foi separada em capítulos. Os capítulos 1 e 2 apresentam a introdução geral do trabalho e o estado da arte do conhecimento da temática da tese, sobre a dinâmica de CO2 e CH4 em estuários. O capítulo 3 contém a descrição do sistema de medição contínua e on-line da pressão parcial do CO2 (pCO2) e comparações entre as medições contínuas com estimativas indiretas calculadas a partir da alcalinidade total (AT) e pH da água em dois estuários contrastantes: a Baía de Guanabara, Rio de Janeiro, e o estuário do Rio São Francisco, AL. Na Baía de Guanabara, um estuário dominado pela forçante marinha e altamente impactado por atividades antrópicas, os valores calculados e medidos da pCO2 mostraram excelente concordância (R2 = 0.95, p < 0.0001). Em contraste, no estuário do Rio São Francisco, onde o gradiente salino completo foi amostrado, importantes superestimativas foram verificadas nos valores calculados em algumas amostras de água doce. A superestimativa média foi de 72%, chegando ao valor extremo de 737%. Esses erros foram atribuídos à contribuição da alcalinidade orgânica e à baixa capacidade de tamponamento do sistema carbonato sob condições de água doce, de baixo pH e baixa AT. Os capítulos 4 e 5 apresentam os resultados das variações temporais e espaciais nas concentrações e fluxos de CO2 e CH4 na interface água-atmosfera na Baía de Guanabara. O estudo foi conduzido entre Abril de 2013 e Abril de 2014 com monitoramento contínuo da pCO2, temperatura, salinidade, fluorescência e oxigênio dissolvido (OD). Amostragens discretas foram realizadas para CH4, clorofila a e nutrientes inorgânicos dissolvidos. As concentrações anuais de CO2 e CH4 variaram entre 22-3715 ppmv e 18-10350 nmol L-1, respectivamente. Marcantes subsaturações da pCO2 na água em relação à pCO2 atmosférica foram prevalentes em águas rasas, confinadas e termicamente estratificadas principalmente no verão, enquanto supersaturação foi restrita às proximidades da desembocadura de rios poluídos e efluentes de esgotos. O CO2 também apresentou variações diuturnas em função dos processos de fotossíntese e respiração, com maiores valores no período noturno. O CH4 apresentou sobressaturação em todas as amostras, com as concentrações mais altas próximas de localidades com maior influência antrópica. A produção de metano pareceu ser pequena na região amostrada em função da competição com a redução de sulfato, sendo a maior parte do CH4 sustentada por fontes alóctones (rios poluídos e esgoto doméstico). Contrariamente à maioria dos sistemas estuarinos, a Baía de Guanabara foi considerada um sumidouro anual de CO2 em função da concomitância entre alta incidência de radiação fotossinteticamente ativa (PAR), estratificação térmica e alta disponibilidade de nutrientes, que promoveram grandes florações de fitoplâncton e autotrofia (metabolismo autotrófico de 52,1 mol C m-2 ano-1). Os fluxos de CO2 na interface água-atmosfera foram da ordem de -9,6 a -18,3 mol C m-2 ano-1. Os fluxos calculados de metano ficaram entre 0,20 e 0,35 mol C m-2 ano-1, e estão bem acima da média dos valores documentados em outros estuários mundiais, mostrando que a poluição pode ser um importante fator nas emissões estuarinas. Dessa forma, a eutrofização pareceu amplificar o sumidouro de CO2, enquanto a poluição orgânica pareceu amplificar a emissão de CH4. Comparando os fluxos de CO2 e CH4 em termos de emissões equivalentes de CO2 (CO2-eq), as emissões de CH4 reduziram o caráter sumidouro do CO2 em aproximadamente 16%. Esses resultados indicam que mais estudos são necessários em regiões estuarinas tropicais cobrindo diferente tipologias, pois a maioria dos trabalhos publicados até o momento se concentraram em estuários temperados e dominados por rios. / The production, transformation, emission and burial of carbon at the land-ocean interface are globally significant, but rather poorly quantified in tropical regions. The increasing atmospheric concentrations of dioxide carbon (CO2) and methane (CH4) alerts to the importance and necessity of monitoring and quantifying the concentrations and fluxes of these greenhouse gases at coastal zone. The present doctoral thesis was divided into several chapters. Chapter 1 presents a general introduction to the thesis. Chapter 2 corresponds to a general introduction which focuses on the state of art of knowledge of the thesis subject, dealing with the CO2 and CH4 dynamics in estuaries. Chapter 3 describes the system applied for the online and continuous measurements of the aquatic partial pressure of CO2 (pCO2) and compares its estimate between the method of the continuous measurements with indirect estimates based on calculations with total alkalinity and pH in two contrasting Brazilian estuaries. One being the marine dominated and highly anthropogenically disturbed Guanabara Bay (State of Rio de Janeiro, SE-Brazil) and the other, the oligotrophic Sao Francisco River Estuary (State of Alagoas, NE-Brazil), impacted by dams. For Guanabara Bay, the measured and calculated pCO2 values showed an excellent agreement (R2 = 0.95, p < 0.0001). In contrast, the Sao Francisco estuary, showed good agreements between both methods in the estuarine mixing zone but not for it´s freshwater end member samples, which yielded substantial overestimations for the calculated pCO2. The average overestimation was 72%, reaching 737%. These discrepancies were attributed to the interference of organic alkalinity in the calculations particular in acid, poorly buffered freshwaters. Chapters 4 and 5 correspond to the part of this study, addressing the results of the temporal and spatial variations of CO2 and CH4 concentrations and atmospheric exchanges in Guanabara Bay. The study was conducted between April 2013 and April 2014, with continuous on line monitoring along trajectories of pCO2, temperature, salinity, fluorescence and dissolved oxygen. In addition, discrete sampling was performed at fixed stations along the trajectories for CH4, Chlorophyll a and dissolved inorganic nutrients. The annual concentrations of CO2 and CH4 ranged between 22-3715 ppmv and 18-10350 nmol L-1, respectively. Marked undersaturations of pCO2 were prevalent in shallow, confined and stratified waters especially at summertime, whereas oversaturations were restricted to the vicinity of the polluted river mouths and effluent discharge. The CO2 presented diurnal variations related to the processes of photosynthesis and respiration, with higher values at nigh-time period. CH4 was oversaturated in all samples, with higher concentrations primarily in the polluted regions. Methanogenesis seemed to be low in the sampled regions due to the competition with sulphate-reduction, with the major part of the CH4 sustained by allochthonous sources, derived from the sewage network. In contrast to the major part of the world´s estuarine systems, Guanabara Bay was considered a strong sink of CO2 due to concomitant effects of high photosynthetically active radiation intensity (PAR), thermal stratification and net autotrophy (autotrophic metabolism of 52.1 mol C m-2 yr-1). The air-water CO2 fluxes were between -9.6 and -18.3 mol C m-2 yr-1. The calculated methane emissions were between 0,20 and 0,35 mol C m-2 yr-1, and were well-above of the world-average documented for other estuarine systems, showing that pollution can be an important factor in coastal CH4 emissions. As such, eutrophication seemed to amplify the CO2 sink, whereas the organic pollution seemed to amplify the CH4 emissions. Comparing the CO2 and CH4 in terms of CO2 equivalent emissions (CO2-eq), emissions of CH4 reduced the CO2 sink by about 16%. These results indicate that studies of topical estuaries covering different types of systems need to be enhanced, as most part of studies were conducted in river-dominated and temperate estuaries.

A qualidade da água do rio Paraíba do Sul se encontra bastante comprometida, principalmente, devido ao despejo de efluentes domésticos contendo nutrientes, que em excesso, favorecem o crescimento desordenado de macrófitas aquáticas. Logo, este trabalho teve por objetivo iniciar um levantamento florístico para caracterizar a comunidade de macrófitas aquáticas no rio Paraíba do Sul, relacionando a diversidade dessas espécies com os níveis de nutrientes na água e no sedimento. As coletas foram realizadas em oito pontos inseridos no trecho médio superior desse rio, sendo uma no período de seca e outra no período chuvoso. Amostras de água foram analisadas quanto ao pH, condutividade, oxigênio dissolvido, demanda bioquímica de oxigênio (DBO), sólidos totais, fósforo total e coliformes termotolerantes. E as amostras de sedimento, quanto ao fósforo total, ao teor de nitrogênio orgânico total e de matéria orgânica. A Análise de Componentes Principais (ACP), assim como, a Análise de Clusters (Dendograma), foram utilizadas, através do software Palaeontological Statistics (PAST-2.17), para indicar os parâmetros físicos e químicos, que melhor explicassem a variação da diversidade de espécies de macrófitas entre os pontos de coleta. Os pontos que apresentaram os menores níveis de nutrientes e de matéria orgânica nas amostras de água e sedimento foram os que apresentaram os maiores níveis de oxigênio dissolvido na água e a maior diversidade de macrófitas aquáticas. Nos oito pontos amostrados, foram identificadas 18 famílias, 23 gêneros e 26 espécies de macrófitas aquáticas. No geral, as áreas amostradas apresentaram bancos de macrófitas repetitivas, prevalecendo Echinochloa polystachya e Polygonum lapathifolium (L.), como plantas marginais emergentes; Lemna sp., Limnobium laevigatum (Humb. & Bonpl. Ex Willd.), Salvinia auriculata (Aubl.), Pistia stratiotes (L.) e Eichornia crassipes (Mart.), como plantas flutuantes; Ceratophyllum demersum (L.), como submersa livre. / Water quality of the Paraíba do Sul River is greatly impaired, mainly because the discharge of domestic effluents containing nutrients, which in excess, favoring uncontrolled growth of aquatic weeds. Therefore, this study aimed to start a floristic survey to characterize the community of aquatic macrophytes in the Paraíba do Sul River, linking the diversity of these species with nutrient levels in water and sediment. The collections were made in eight points inserted in the upper middle section of this river, one in the dry season and another in the rainy season. Water samples were analyzed for pH, conductivity, dissolved oxygen, biochemical oxygen demand (BOD), total solids, total phosphorus and fecal coliform. And the sediment samples, for total phosphorus, total organic content of nitrogen and organic matter. The Principal Component Analysis (PCA), as well as the Cluster Analysis (dendogram), were used by the Palaeontological Statistics Software (PAST- 2.17), to indicate the physical and chemical parameters that best explain the variation in species diversity of macrophytes between the collection points. The points, which had the lowest levels of nutrients and organic matter in water and sediment samples, were those with the highest levels of dissolved oxygen and greater diversity of macrophytes. In the eight sampled points, 18 families, 23 genera and 26 species of aquatic macrophytes were identified. Overall, the areas sampled showed banks repetitive macrophyte prevailing Echinochloa polystachya and Polygonum lapathifolium (L.), emerging as marginal plants; Lemna sp, Limnobium laevigatum (Humb. & Bonpl Ex Willd.), Salvinia auriculata ( Aubl.), Pistia stratiotes (L.) and Eichhornia crassipes (Mart.) as floating plants; Ceratophyllum demersum (L.) as a free submerged.

A poluição das águas tem sido um problema para a sociedade. Atualmente as bacias hidrográficas são áreas geográficas de grande preocupação para os setores públicos e privados e as degradações antrópicas, se refletem no âmbito social e econômico. A preferência pelo rio Corumbataí neste estudo se deu pela grande diversidade de impactos sobre a qualidade da água, pois o mesmo abastece a região de Piracicaba. Neste trabalho foi avaliada a água do rio em seis pontos de amostragem, com freqüência mensal, que se estenderam pelo período de um ano. Além disso, foram realizadas coletas de fauna bentônica por seis meses, na época de seca e chuvas sendo três meses de cada. Para todos os pontos foram verificados o pH, oxigênio dissolvido e temperatura da água que se apresentaram satisfatórios, salvo a condutividade que aumentou no sentido da montante para a jusante. Também foram realizados testes de toxicidade crônica com Ceriodaphnia dubia, e na maioria das amostras a reprodução foi menor em relação ao controle. Os metais detectados com maior freqüência, das maiores para as menores concentrações foram: Zn, Pb, Cd e Ni. O processo de eutrofização foi avaliado por meio das análises de Clorofila a e fósforo total. O rio Corumbataí se encontra no início de um processo de eutrofização, constatado pelas concentrações de clorofila a, testes de toxicidade e a evidencia de macroinvertebrados bentônicos indicadores de condições eutróficas. As concentrações de fenóis analisadas foram acima e surfactantes abaixo dos limites normatizados. / Water pollution has been a problem for society. Currently, watersheds are geographic areas of great concern to the public and private sectors and the anthropic degradations can reflect in the society and economy. The preference to this study be realized in the Corumbataí river was due to the great diversity of impacts on the water quality and it supplies the region of Piracicaba. In the present work, montly was evaluated the river water using six sampling sites during one year. In addition, benthonic fauna samples were collect for about six months, three months in the dry season and three months in the rain season. For all sites were verified pH, dissolved oxygen, water temperature that presented satisfactory results, except the conductivity that increased from downstream to upstream. Were also conduced chronic toxicity tests with Ceriodaphnia dubia and in the most samples reproduction was lower compared to control. The metal most frequently detect from the largest to smallest concentrations were: Zn, Pb, Cd and Ni. The eutrophication process was evaluated by analysis of Chlorophyll a and total phosphorus concentration and can be concluded that the Corumbataí river is in the beginning of the eutrophication process evidenced by Chlorophyll a, toxicity test and presence of benthonic macroinvertebrates that indicates eutrophic conditions. Concentrations of phenol has been above and surfactants below the standardized limits.

Este trabalho apresenta o estudo desenvolvido no Reservatório de Salto Grande (Americana, São Paulo) durante o período de agosto de 1996 a julho de 1997, para avaliar a taxa de sedimentação de material em suspensão alóctone que entra no reservatório pelo rio Atibaia (principal afluente) e pela área de entorno, bem como seus efeitos sobre as características físicas, químicas e biológicas do sistema e sua relação com o uso e ocupação da bacia hidrográfica, climatologia e mecanismos operacionais da barragem. Para tanto, foram selecionadas cinco estações de coleta considerando-se a morfometria do reservatório, nas quais foram colocadas, mensalmente, câmaras de sedimentação na proporção comprimento/diâmetro 3:1, a 30 e 70% da profundidade local, durante um período de 24 horas. Paralelamente à incubação, foram efetuadas medidas iniciais da temperatura, pH, condutividade, oxigênio dissolvido, penetração de luz, material em suspensão e nutrientes (nitrogênio e fósforo total), sendo que do material sedimentado foram quantificados os nutrientes totais e dissolvidos, material em suspensão (total, inorgânico e orgânico), clorofila a e feofitina. Os dados obtidos demonstram um gradiente de deposição de material em suspensão no sentido do rio Atibaia (Estação 1) para a barragem (Estação 5), com valores mais elevados no período chuvoso (taxa de sedimentação de 90,0 mg.cm -2 .dia -1 e 2,23 mg.cm -2 .dia -1 nas estações 1 e 5, respectivamente) em relação ao período seco (taxa de sedimentação de 6,0 mg.cm -2 .dia -1 e 1,0 mg.cm -2 .dia -1 nas estações 1 e 5, respectivamente). A maior contribuição do material em suspensão corresponde à fração inorgânica (entre 60 e 90%) em todas as estações no período chuvoso, sendo que no período seco a fração orgânica torna-se mais expressiva nas estações 3, 4 e 5 (aproximadamente 50%). A deposição de nitrogênio e fósforo total apresenta um comportamento semelhante ao do material em suspensão, com valores máximos nas câmaras de sedimentação incubadas a 70%. As taxas de sedimentação de nitrogênio variaram entre 0,1 a 1,0 mg N.cm -2 .dia -1 (estação 1, em julho e dezembro de 1996, respectivamente) e as de fósforo entre 4,0 e 50,0 µg P.cm -2 .dia -1 (estação 1, em julho e dezembro de 1996, respectivamente). Para as outras variáveis analisadas, também verificou-se as diferenças espacial (gradiente horizontal) e temporal, as quais foram mais acentuadas entre os períodos seco e chuvoso. Considerando-se os fatores que influenciam o processo de sedimentação, os principais foram a precipitação, a vazão, o tempo de residência da água e as atividades desenvolvidas na área de entorno do reservatório, com períodos diferenciados nas culturas existentes (principalmente a da cana-de-açúcar). Em relação as fontes de entrada de material alóctone, verifica-se que o rio Atibaia é o principal contribuinte, sendo que 90% desse material é depositado preferencialmente nas estações 1 e 2, formando um delta na entrada do reservatório. Os dados obtidos para taxa de sedimentação de material em suspensão e nutrientes (como fósforo e nitrogênio total), em comparação a outros sistemas, são considerados elevados, demonstrando o elevado processo de eutrofização, a perda dos usos múltiplos e a diminuição da vida útil do reservatório, bem como os impactos gerados pelas atividades antropogênicas desenvolvidas na bacia hidrográfica, influenciando a qualidade de água do sistema. / The present work shows the study developed in Salto Grande Reservoir (Americana-SP), from August 1996 to July 1997, to determine the sedimentation rate of allocthonous material, inputted in the reservoir by its main tributary (Atibaia river) and by the watershed, relationed with the physical, chemical and biological characteristics of the system and its relationship with the landuse, climatology and operational mechanisms of the dam. Five samplig stations were selected considering the reservoir morfometry, where sedimentation traps (aspect ratio 3:1) were incubeded monthly, at 30 e 70% of the local depht, during 24 hours. At the moment of incubation, water temperature, pH, conductivity, dissolved oxigen, light penetration, suspended matter and nutrients (total phosphorus and nitrogen) were measured. In the settled material, dissolved and total nutrients, suspended matter (total, inorganic and organic), chlorophyll a and phaeopigments were determined. The data shows a deposition gradient of the suspended matter from Atibaia river (sampling station 1) toward to the dam (sampling station 5), with higher values in rainy season (90,0 mg.cm -2 .day -1 and 2,23 mg.cm -2 .day -1 at station 1 and 5 respectively) compared with dry season (6,0 mg.cm -2 .day -1 and 1,0 mg.cm -2 .day -1 at station 1 and 5, respectively). The major contribution of the suspended matter is given by the inorganic component (60 to 90%) at all stations in the rainy season, however, in dry season the organic component became more expressive at stations 3, 4 and 5 (about 50%). The settling flux of total nitrogen and total phosphorus shows the same pattern of the suspended matter, with maximun values in the traps incubeded at 70%. The sedimentation rate for total nitrogen varied from 0,1 mg.cm -2 .day -1 to 1,0 mg.cm -2 .day -1 (sampling station 1, in July and December 1996, respectively) and for total phosphorus from 4 µg.cm -2 .day -1 to 50,0 µg.cm -2 .day -1 (sampling station 1, in July and December 1996, respectively). The main factors that influence the sedimentation process are precipitation, inflow, residence time of water and the different land use around the reservoir, mainly the sugar cane culture. Regarding to allochtonous material sources inputted in the reservoir, was observed that the principal contribution is from Atibaia river, settling about 90% of the suspended matter between station 1 and 2, where there is the formation of a delta. Sedimentation rate data for suspended matter and nutrients (total phosphorus and nitrogen), are considered very high when comparing with other systems, showing a increase on eutrofication process, lost of multiple uses and the siltation of the reservoir’s entry.

A qualidade da água do rio Paraíba do Sul se encontra bastante comprometida, principalmente, devido ao despejo de efluentes domésticos contendo nutrientes, que em excesso, favorecem o crescimento desordenado de macrófitas aquáticas. Logo, este trabalho teve por objetivo iniciar um levantamento florístico para caracterizar a comunidade de macrófitas aquáticas no rio Paraíba do Sul, relacionando a diversidade dessas espécies com os níveis de nutrientes na água e no sedimento. As coletas foram realizadas em oito pontos inseridos no trecho médio superior desse rio, sendo uma no período de seca e outra no período chuvoso. Amostras de água foram analisadas quanto ao pH, condutividade, oxigênio dissolvido, demanda bioquímica de oxigênio (DBO), sólidos totais, fósforo total e coliformes termotolerantes. E as amostras de sedimento, quanto ao fósforo total, ao teor de nitrogênio orgânico total e de matéria orgânica. A Análise de Componentes Principais (ACP), assim como, a Análise de Clusters (Dendograma), foram utilizadas, através do software Palaeontological Statistics (PAST-2.17), para indicar os parâmetros físicos e químicos, que melhor explicassem a variação da diversidade de espécies de macrófitas entre os pontos de coleta. Os pontos que apresentaram os menores níveis de nutrientes e de matéria orgânica nas amostras de água e sedimento foram os que apresentaram os maiores níveis de oxigênio dissolvido na água e a maior diversidade de macrófitas aquáticas. Nos oito pontos amostrados, foram identificadas 18 famílias, 23 gêneros e 26 espécies de macrófitas aquáticas. No geral, as áreas amostradas apresentaram bancos de macrófitas repetitivas, prevalecendo Echinochloa polystachya e Polygonum lapathifolium (L.), como plantas marginais emergentes; Lemna sp., Limnobium laevigatum (Humb. & Bonpl. Ex Willd.), Salvinia auriculata (Aubl.), Pistia stratiotes (L.) e Eichornia crassipes (Mart.), como plantas flutuantes; Ceratophyllum demersum (L.), como submersa livre. / Water quality of the Paraíba do Sul River is greatly impaired, mainly because the discharge of domestic effluents containing nutrients, which in excess, favoring uncontrolled growth of aquatic weeds. Therefore, this study aimed to start a floristic survey to characterize the community of aquatic macrophytes in the Paraíba do Sul River, linking the diversity of these species with nutrient levels in water and sediment. The collections were made in eight points inserted in the upper middle section of this river, one in the dry season and another in the rainy season. Water samples were analyzed for pH, conductivity, dissolved oxygen, biochemical oxygen demand (BOD), total solids, total phosphorus and fecal coliform. And the sediment samples, for total phosphorus, total organic content of nitrogen and organic matter. The Principal Component Analysis (PCA), as well as the Cluster Analysis (dendogram), were used by the Palaeontological Statistics Software (PAST- 2.17), to indicate the physical and chemical parameters that best explain the variation in species diversity of macrophytes between the collection points. The points, which had the lowest levels of nutrients and organic matter in water and sediment samples, were those with the highest levels of dissolved oxygen and greater diversity of macrophytes. In the eight sampled points, 18 families, 23 genera and 26 species of aquatic macrophytes were identified. Overall, the areas sampled showed banks repetitive macrophyte prevailing Echinochloa polystachya and Polygonum lapathifolium (L.), emerging as marginal plants; Lemna sp, Limnobium laevigatum (Humb. & Bonpl Ex Willd.), Salvinia auriculata ( Aubl.), Pistia stratiotes (L.) and Eichhornia crassipes (Mart.) as floating plants; Ceratophyllum demersum (L.) as a free submerged.

Cianobactérias são microrganismos que desempenham um papel ecológico fundamental na natureza. O processo de eutrofização em ambientes aquáticos, tais como lagos e reservatórios, constitui um dos principais fatores relacionados à ocorrência de florações de cianobactérias nestes locais. Quatro lagoas presentes no Estado de São Paulo, nas cidades de Campinas, Limeira e Piracicaba foram estudadas visando descobrir a diversidade de cianobactérias presentes, seu potencial para a produção de cianotoxinas e os efeitos destas em organismos aquáticos bioindicadores, como Hydra attenuata. As amostras foram coletadas no mês de setembro de 2010 e divididas em 3 partes: a primeira foi utilizada para extração de DNA de cianobactérias para análises em DGGE, construção de bibliotecas genômicas e amplificação de genes produtores de toxinas; a segunda para a extração de cianotoxinas e análises em LCMS/ MS; e a terceira parte foi usada em ensaios ecotoxicológicos utilizando organismos aquáticos bioindicadores. A análise de DGGE mostrou que o padrão de bandas entre as diferentes amostras ambientais de água pareceu não apresentar grandes variações entre si e mostrou a predominância de poucas UTOs em todas as amostras, o que sugere que nessas localizações algumas espécies são predominantes sobre as outras. A construção de bibliotecas genômica gerou 233 clones, distribuídos da seguinte maneira: 57 clones da lagoa de Limeira, 60 clones da Lagoa do Taquaral, 59 clones da lagoa ESALQ1 e 57 clones da lagoa ESALQ2. Um total de 9 gêneros de cianobactérias foi observado nas amostras das lagoas, os quais são Anabaena, Brasilonema, Cylindrospermopsis, Limnococcus, Microcystis, Nostoc, Pseudanabaena, Synechococcus e Woronichinia. Neste estudo, as lagoas ESALQ2, Taquaral e Limeira apresentaram mais do que 80% da comunidade de cianobactérias avaliadas como sendo do gênero Microcystis. Este fato comprovou que no período analisado estavam ocorrendo florações de Microcystis em 3 das 4 lagoas analisadas. Pela amplificação de genes codificadores de cianotoxinas e cianopeptídeos foi possível detectar a presença de aeruginosina, cianopeptolina, microcistina e saxitoxina nas amostras ambientais. Estes dados foram comprovados através das análises em LC-MS/MS onde foi possível detectar a presença de aeruginosina, cianopeptolina e microcistina. Somente a presença de saxitoxina não foi confirmada por esta análise. Os ensaios toxicológicos com H. attenuata mostraram que todos os extratos foram tóxicos para este organismo teste, com exceção do extrato da lagoa ESALQ2, que causou apenas efeitos sub-letais nestes organismos. / Cyanobacteria are microorganisms that play a crucial ecological role in nature. The process of eutrophication in aquatic environments such as lakes and reservoirs, is one of the main factors related to the occurrence of cyanobacterial blooms in these locations. Four ponds located in the state of São Paulo at Campinas, Limeira and Piracicaba cities were studied in order to explore the diversity of cyanobacteria, their potential for cyanotoxins production and their effects on aquatic organisms as biological indicators, such as Hydra attenuata. The samples were collected in September 2010 and divided into 3 parts: the first one was used for cyanobacterial genomic DNA extraction, DGGE analysis, genomic library construction and amplification of toxinproducing genes; the second was used for the cyanotoxins extraction and LC-MS/MS analysis; and the third part was used in ecotoxicological tests using aquatic bioindicators. DGGE analysis showed that the banding pattern between the different water environmental samples did not seem to vary widely among themselves and showed the dominance of a few UTOs in all samples, suggesting that some species in these locations are predominant over the others. The construction of genomic libraries generated 233 clones, distributed as follow: 57 clones from Limeira lake, 60 clones from Taquaral Lake, 59 clones from ESALQ1 lake and 57 clones from ESALQ2 lake. A total of nine genera of cyanobacteria were observed in samples of the ponds, which are Anabaena, Brasilonema, Cylindrospermopsis, Limnococcus, Microcystis, Nostoc, Pseudanabaena, Synechococcus and Woronichinia.In this study, the lake ESALQ2, Taquaral and Limeira had more than 80% of the community of cyanobacteria assessed as belonging to the genus Microcystis. This fact proved that in the analyzed period the occurring blooms were of Microcystis in three of the four lakes studied. By amplification of genes coding for cyanotoxins and cyanopeptides it was possible to detect the presence of aeruginosin, cyanopeptolin, saxitoxin and microcystin in environmental samples. These data were confirmed by LC-MS/MS analysis and it was possible to detect the production of aeruginosin, cyanopeptolin and microcystin. Only the presence of saxitoxin was not confirmed by this analysis. The toxicological tests with H. attenuata demonstrated that all extracts were toxic to this organism, except the extract of ESALQ2 lake, which caused only sub-lethal effects in these organisms.

A qualidade ambiental de um corpo d\'água é resultado da situação de sua bacia de drenagem, de modo que as transformações que ocorrem no solo do entorno provocam mudanças significativas no ambiente aquático. Por isto, cada vez mais se trabalha com conceito de manejo integrado dos ambientes. Desta forma, o conhecimento dos processos de geração, transporte e deposição de sedimentos, por serem fontes de sólidos, nutrientes e contaminantes ao corpo d\'água, é de vital importância para a conservação, desenvolvimento e manejo integrado dos recursos hídricos. Neste sentido, essa dissertação apresenta um estudo a respeito da exportação e deposição de sólidos e nutrientes na sub-bacia do Ribeirão das Cruzes, no município de Santo Antônio do Aracanguá, SP, na Unidade de Gerenciamento de Recursos Hídricos do Baixo Tietê (UGRHI - 19). Esse corpo d\'água foi subdividido em compartimentos e analisado por transectos, ou seja, eixos transversais ao fluxo, sendo que experimentos envolvendo instalação de câmaras de sedimentação, coleta de sedimentos de fundo e medições de vazão foram conduzidos em dois períodos hidrológicos distintos: um em janeiro, durante a estação chuvosa, e outro em agosto, durante a estação seca. A taxa máxima de deposição de sólidos suspensos foi de 62,40 g/m² dia durante a Estação Chuvosa, e de 37,29 g/m² dia, durante a Estação seca. Ainda, a taxa média de deposição de nitrogênio total Kjeldahl foi de 0,53 e 2,02 g/m² dia e a de fósforo total foi de 139,67 e 103,89 mg/m² dia, durante as Estações Chuvosa e Seca, respectivamente. Quanto às taxas de exportação, para sólidos suspensos foram observadas médias de 2328,44 e 725,96 ton/dia, de nitrogênio total Kjeldahl foram de 121,41 e 299,84 ton/dia e para fósforo total foram de 14,86 e 10,05 ton/dia, durante as Estações Chuvosa e Seca, respectivamente. Os resultados obtidos, comparados a outros estudos em ambientes similares, revelam altas taxas de deposição e exportação de sólidos e nutrientes, demonstrando, desta forma, a incidência dos processos de eutrofização e assoreamento do recurso hídrico, bem como a expressão dos impactos provenientes do uso e ocupação do solo do entorno, capaz de influenciar na qualidade da água do ambiente. / The environmental quality of waterbody is the result of the situation of its drainage basin, so that the transformations that occur on the soils surrounding cause significant changes in the aquatic environment. Therefore, each time more has been increasing the works with the concept of integrated management of environments. Thus, the knowledge about the processes of generation, transport and deposition of sediments, because they are sources of solids, nutrients and contaminants to waterbody, is extremely important for the conservation, development and integrated management of water resources. In this way, this dissertation presents a study concerning the deposition and export of solids and nutrients in the Ribeirão das Cruzes sub-basin, in Santo Antônio do Aracanguá city, SP, in Baixo Tietê Water Resources Management Unit (WRMU - 19). This waterbody was divided into compartments and analyzed by transects, which are transverse axes to the flow, and experiments involving installation of sedimentation traps, collect of bottom sediments and flow measurements were carried out in two distinct hydrological periods: one in January during the rainy season, and another in August, during the dry season. The maximum suspended solids deposition rate were 62.40 g/m² day during the rainy season, and 37.29 g/m² day during the dry season. So, the average rate of nitrogen deposition were 0.53 and 2.02 g/m² day, and the rate of phosphorus were 139.67 and 103.89 mg/m² day, during the rainy and dry seasons, respectively. As for exportation rates, the average rates found of suspended solids were 725.96 and 2328.44 ton/day, the rates of nitrogen were 121.41 and 299.84 ton/day, the rates of phosphorus were 14.86 and 10.05 ton/day, during the rainy and dry seasons, respectively. The results obtained, when compared to other studies in similar environments, show high rates of solids and nutrients deposition and export, demonstrating, this way, the incidence of eutrophication processes and siltation of the water resources, as well as the expression of impacts from the landuse, able to influence the water quality.

Estima-se que a água potável no futuro será limitada devido a: (1) problemas ambientais, (2) aumento na demanda (a população mundial deve atingir 10,5 bilhões de habitantes em 2050); e (3) 60% do consumo mundial é baseado em recursos não renováveis. Conseqüentemente, é imperativo que os recursos de águas doces sejam cuidadosamente manejados para assegurar seu uso para as gerações futuras. Um dos principais problemas ambientais que limita o uso da água é a eutrofização, que pode ser acelerada por entradas de nitrogênio (N) e fósforo (P). Como resultado, a minimização das perdas de P para as águas é essencial para diminuição da incidência e severidade da eutrofização. Entretanto, suplementos adequados de P são necessários para produção de culturas de interesse econômico na maioria das vezes dependentes de suplementação adequada de P do solo. Sendo assim, o P é adicionado rotineiramente para melhores rendimentos de todas as culturas. A maioria dos fertilizantes fosfatados utilizados na agricultura são altamente solúveis em água, afim de fornecer P prontamente disponível para absorção das plantas. Entretanto, uma alta proporção desse fósforo aplicado torna-se indisponível devido as reações químicas dos constituintes do solo (fixação). Fertilizantes fosfatados com alta solubilidade em água tendem a dissolver-se rapidamente, disponibilizando P para as plantas em estágios iniciais, mais o P pode ser fixado pelas partículas do solo ou lavados do solo durante a enxurrada. O Brasil possui poucas informações nos impactos da agricultura na qualidade da água. Sendo assim, um levantamento foi conduzido utilizando-se dados de 1993 a 2003 que avaliou o desenvolvimento e mudanças nos sistemas de produção que podem afetar a futura qualidade da água, e como estas podem ser manejadas. Esse levantamento mostrou que o recente desenvolvimento dos sistemas produtores em certas regiões no Brasil (principalmente no Sul), tem o potencial de acumular grandes quantidades de P que podem se tornar fontes para a enxurrada e danificar recursos de águas regionais. Alguns estudos mostram que o potencial do fósforo dissolvido reativo (PDR) no transporte da enxurrada superficial é maior quando fertilizantes "high-grade", com alta solubilidade em água (ex. superfosfato triplo) é aplicado, comparando-se com fertilizantes com baixa solubilidade em água (ex. fosfato diamônico). Entretanto, poucos estudos tem comparado o efeito de fertilizantes fosfatados como rocha fosfatadas e superfosfatos, variando em na solubilidade de P (1,5 a 85% de fósforo solúvel em água, respectivamente) no movimento do P na enxurrada superficial. Estudos de enxurrada em campo e em laboratório foram conduzidos utilizando-se 4 fontes de P variando na solubilidade em água, com três intensidades de chuva para avaliar seus efeitos no transporte de P. Os resultados mostraram que enquanto o P na enxurrada foi maior após a aplicação do superfosfato triplo, uma contínua liberação de P proveniente das fontes menos solúveis (ex. "low-grade" superfosfato simples e rocha fosfatada da Carolina do Norte) pode ser um risco a longo prazo no enriquecimento de P na enxurrada. Opções de manejo para a minimização dos ricos para a agricultura brasileira são sugeridos. / It has been estimated that potable water will be limited in the future due to: (1) environmental problems, (2) increased demand (world population may reach 10.5 billion by year 2050 before starting to decrease), and (3) 60% of world consumption is based on underground non-renewable resources. Consequently, it is imperative that these fresh water resources are carefully managed to ensure their use for future generations. One of the main environmental problems limits water use is eutrophication, which can be accelerated by increased inputs of nitrogen (N) and particularly phosphorus (P) to these waters. As a result, minimizing P loss to fresh waters is essential to decreasing the incidence and severity of eutrophication. However, adequate P supplies are also necessary for economic crop production that are most of the times dependent on the adequate supply of P from the soil. Thus, P is routinely added for optimum yields of all crops. Most of the P fertilizers utilized in agriculture are highly water soluble, in order to readily supply P in an available form for crop to take up. However, a high proportion of the P applied becomes plant unavailable due to chemical reactions with soil constituents (fixation). Phosphate fertilizers with high water solubility tend to dissolve rapidly, providing P to the plants at early stages, but P can be fixed by soil particles or be washed off the soil during rainfall induced runoff. Brazil has little information on the impacts of agriculture on water quality. Thus, a survey was conducted using a data base from 1993 to 2003 to evaluate the development and changes in the Brazilian production systems that can affect future water quality and how it can be managed. This survey showed that the recent development of farming systems in certain regions of Brazil (mainly south), has the potential to accumulate large amounts of P that may become sources to runoff and impair regional water resources. Some studies have shown the potential for dissolved reactive P (DRP) transport in surface runoff is greater when "high-grade" fertilizers, with high water soluble P (e.g., triple superphosphates) are compared with lower P solubility fertilizers are applied (e.g., diammonium phosphate). However, few studies have compared the effect of P fertilizers, such as rock phosphate and superphosphates, varying in P solubility (1.5 to 85% water soluble P, respectively) on P movement in surface runoff. Outdoor and indoor runoff studies were conducted using four sources of P varying in water soluble P and three rainfall intensities to evaluate their effect on P transport. Results showed that while P runoff was greatest after triplesuperphosphate application, continued release of P from less soluble sources (e.g., low-grade superphosphate and North Carolina Rock Phosphate) may pose a long-term risk to runoff P enrichment. Management options to minimize this risk for Brazilian agriculture are suggested.

Tendo em vista as questões ambientais relacionadas com a disposição oceânica de esgotos sanitários, muito tem sido debatido sobre qual nível de tratamento deve ser adotado ou quais constituintes presentes nos esgotos devem ser removidos antes do lançamento em regiões costeiras. Dentro deste contexto, este estudo teve como objetivo principal fornecer subsídios para uma tomada de decisão quanto à necessidade de remoção de nutrientes para lançamento de esgotos sanitários por meio de emissários submarinos, de maneira a garantir um nível de tratamento mínimo sem que haja um comprometimento do corpo receptor em termos de potencial de eutrofização. Para isso, foram utilizados dois sistemas de disposição oceânica de esgotos sanitários: Santos/São Vicente e Praia Grande 2. O impacto ambiental do lançamento de esgotos pelos emissários submarinos foi avaliado por um modelo numérico de eutrofização, sendo as características da pluma de esgoto no campo próximo determinada pelo software CORMIX e acoplado no modelo de campo distante. A necessidade de remoção de nitrogênio e fósforo foi estimada com base na metodologia do Plano Oceânico da Califórnia. Os resultados demonstraram que tanto para o caso do emissário submarino de Santos quanto para o de Praia Grande haveria necessidade de remover amônia e fosfato para atender a legislação CONAMA 357/2005 quando operados com vazões de 3,0 e 5,3 m³.s-¹. Além disso, quando os sistemas foram operados sem tratamento ocorreu um aumento significativo na concentração de clorofila-a, atingindo valores de até 16 µg chl-a/L 12 µg chl-a/L na baía de Santos e Praia Grande, respectivamente. Os resultados demonstraram também que a utilização de um tratamento secundário com oxidação parcial da amônia promoveria uma redução de apenas 30% na concentração de clorofila-a, enquanto que a utilização de um TPQA com remoção de fosfato promoveria uma resposta ambiental melhor, levando a uma redução de até 71% na concentração de clorofila-a, resultados semelhantes ao tratamento terciário com remoção de nitrogênio e fósforo, resultados semelhantes aos obtidos quando foi considerado o tratamento terciário com remoção de nitrogênio e fósforo. / Due to environmental issues related to wastewater ocean discharge, much has been debated about the level of treatment that should be adopted or which constituents must be removed from wastewater before its final disposal in coastal zones. Within this context, this study aimed to provide support for a decision making on the need of wastewater nutrient removal before its final disposal through submarine outfalls in order to ensure an adequate treatment level, minimizing the environmental impact on the receiving body in terms of eutrophication potential. For this purpose, two wastewater ocean disposal systems: Santos/San Viciente and Praia Grande 2, were evaluated. The environmental impact of wastewater discharge through submarine outfalls was evaluated by a 2D eutrophication numerical model. Wastewater mixing conditions in the near field plume was evaluated using the software CORMIX, and the results were coupled to a far-field model. Nitrogen and phosphorus removals were evaluated through the California Ocean Plan methodology. The results showed that the removal of ammonia and phosphate is required for both submarine outfalls, Santos and Praia Grande, to meet the Brazilian legislation(CONAMA357/2005) when they are operated with flow rates of 3.0 and5.3m³.s-¹. Furthermore, when the systems are operated without treatment, modeled chlorophyll-a concentrations increased up to 16 µg chl-a/L and 12 µg chl-a/L in Santos bay and Praia Grande, respectively. The results also demonstrate that the use of a secondary treatment with partial ammonia oxidation promote a reduction of only 30% in the chlorophyll-a, while the use of a CEPT with phosphate removal promote a better environmental response, resulting a chlorophyll-a concentration reduction of 71%, similar results were obtained when tertiary treatment was considered for nitrogen and phosphorus removals.