Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2017-05-22T15:16:43Z No. of bitstreams: 1 Rodolfo Marcondes Silva Souza.pdf: 2825721 bytes, checksum: 36c0557b377a4bd890e197c4bb4ce70c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-22T15:16:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodolfo Marcondes Silva Souza.pdf: 2825721 bytes, checksum: 36c0557b377a4bd890e197c4bb4ce70c (MD5) Previous issue date: 2014-02-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / With climate change scenarios indicating increase of air temperature, expected to reduce water resources in many regions of the world, such as the semi-arid northeast, due to the increasing emission of greenhouse gases, including dioxide (CO2), studies investigating the relationship between flows of water, energy and CO2 in agricultural ecosystems are of fundamental importance to understand the effect of climate change on agriculture. The eddy covariance (EC) is a method that provides high temporal resolution measurements of fluxes of energy, water and CO2 between the surface and the atmosphere and in recent years has been considered the standard tool this type of study. Thus the present study aimed to i) evaluate the seasonal variation of the flows of energy, water and carbon; ii) verify the energy partitioning and water; iii) quantify the degree to which environmental factors affect the daily and seasonal patterns of evapotranspiration iv) relate the flow of CO2 with plant growth and v) determine the components of the water balance. Between January 2012 and December 2013, flux measurements of sensible heat (H), latent heat (LE) and carbon (FCO2) emissions were performed by the eddy covariance method in a pasture in the semiarid region of Pernambuco. Besides these measures, the monitoring of rainfall (P), the change in water storage (DA) and runoff (ES) to determine the water balance were performed. Plant measurements and NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) were quantified for tracks changes in phenology and vegetation activity. Regression analyzes were performed to assess the relationship between variables. P values in the two years of study were lower than normal climatology of the region. The average air temperature in 2013 increased by 0.66 ◦C compared to 2012. It was observed that the fraction H/Rn increased the wet to the dry season period and all years. H was superior to the LE, except for periods of occurrence of significant events of P. The Priestley-Taylor’s constant (a) indicated that the water storage in the soil affected the evapotranspiration (ET) during almost the whole time. The majority of P was transferred to the atmosphere via ET, followed by runoff (ES), which together totaled over 77% of P. The integration of carbon flow data indicated an average absorption by the ecosystem equivalent to 2.15 Mg C ha−1 yr−1. / Com os cenários de mudanças climáticas apontando aumento da temperatura do ar, com previsão de redução dos recursos hídricos de várias regiões do mundo, a exemplo do semiárido nordestino, em decorrência do crescente aumento da emissão de gases de efeito estufa, dentre eles o dióxido de carbono (CO2), estudos que investiguem a relação entre os fluxos de água, energia e CO2 de ecossistemas agrícolas são de fundamental importância para se compreender o efeito das mudanças climáticas na agricultura. A covariância dos vórtices turbulentos (Eddy Covariance – EC) é um método que fornece alta resolução temporal de medições fluxos de energia, água e CO2 entre a superfície e a atmosfera e nos últimos anos tem sido considerado a ferramenta padrão desse tipo de estudo. Desse modo o presente trabalho teve como objetivos i) avaliar a variação sazonal dos fluxos de energia, água e carbono; ii) verificar o particionamento energia e água iii) quantificar o grau com que os fatores ambientais afetam os padrões diários e sazonais da evapotranspiração iv) relacionar o fluxo de CO2 com o crescimento vegetal e v) determinar os componentes do balanço hídrico. Entre janeiro de 2012 e dezembro de 2013, medidas de fluxos de calor sensível (H), calor latente (LE) e dióxido de carbono FCO2 foram realizados pelo método da covariância de vórtices turbulentos em uma área de pastagem no semiárido de Pernambuco. Além dessas medidas, foram realizados os monitoramento da precipitação pluviométrica (P), da variação no armazenamento de água (DA) e do escoamento superficial (ES) para determinação do balanço hídrico. Medidas de planta e o NDVI (Índice de Vegetação por Diferença Normalizada) foram quantificados para acompanha as mudanças na fenologia e a atividade da vegetação. Análises de regressão foram realizadas para avaliar a relação entre as variáveis. Os valores de P nos dois anos de estudo foram inferiores a normal climatológica da região. A temperatura média do ar em 2013 aumentou 0,66 ◦C em comparação a 2012. Foi observado que a fração H/Rn aumentou do período úmido para o período seco, e em todos os períodos H foi superior ao LE, com exceção dos períodos com ocorrência de significativos eventos de P. A constante de Priestley-Taylor (a) indicou que o armazenamento de água no solo controlou a evapotranspiração (ET) durante quase todo momento. A maior parte de P foi transferida para a atmosfera via ET, seguida do escoamento superficial (ES), que juntos somaram mais de 77% de P. A integração dos dados do fluxo de carbono indicou uma absorção média pelo ecossistema equivalente a 2,15 Mg C ha−1 ano−1.

Earth is exposed to an amount of energy that is fixed organically via photosynthesis and stored as fossil fuels, which are currently the major energy sources of humanity. Since Arrhenius concluded that carbon dioxide emissions from fossil fuels could lead to a climate warming, studies have sought ways to reduce human contribution on the environment to mitigate possible negative impacts on climate. The increasing world population is an obstacle for the efforts to reduce CO2 emissions and other greenhouse gases (GHG), because it demands more energy for transportation, electricity and heating. Among several renewable energy sources, biomass for fuels stands out, such as sugarcane ethanol in Brazil. Using biomass for fuels may help reducing the pressure on fossil fuels, besides, fixing organic carbon already emitted, contributing to mitigate problems of climate change and global warming. Thus, this study aims to analyse carbon cycles of mitigating emissions from fossil fuels with biofuel based on useful energy (exergy) content to determine the equivalent area required. Previous studies of life cycle assessment in sugarcane and eucalyptus were used to obtain carbon- and energy-flow data. These data were applied to estimate the available exergy to the final user through different routes of biofuel production, including current and evolving technologies. Exergy assessment demonstrated that on average, each Mg of biomass produced, led to a change of 3.02 GJ on sugarcane scenarios and 5.93 GJ on eucalyptus scenarios. Reducing sugarcane straw moisture from 50% to 30% increased the exergy output in 13.32 GJ ha-1, an increase of 0.67 GJ ha-1 for each 1% of moisture reduce. Eucalyptus to firewood, reducing moisture from 20% to 15% had an increase of 7.52 GJ ha-1 in the exergy output, representing 1.50 GJ ha-1 of increase for each 1%. This kind of assessment brings a new point of view in carbon mitigation, looking for its functionality. Biofuel use implications in environmental, social and economic aspects were also studied through a hybrid input-output life cycle assessment (IO-LCA) showing differences between the occupation of land use and two different ways of sugarcane production. The IO-LCA showed, in areas of land use change from pasture to sugarcane, energy consumption is increased by 3.7 times, employment is reduced by 5.4 times, and GHG emissions are reduced to only 2% of original emissions for each unit of R$ of final demand changed Most of the employment is generated by the sugarcane supply chain sector. Comparing sugarcane produced by the mills, it originates more direct full time jobs and probably in a more formal job market than sugarcane produced by farm suppliers. Farm suppliers use less energy and release less GHG than mills sugarcane production. / A energia à qual o planeta é exposto é fixada organicamente via fotossíntese e estocado na forma de combustíveis fósseis, atualmente, as maiores fontes energéticas da humanidade. Desde que Arrhenius concluiu que emissões de CO2 decorrentes de combustíveis fósseis, poderiam levar a um aquecimento do clima, até os dias atuais, estudos buscam formas de reduzir os impactos antrópicos de forma a atenuar possíveis problemas climáticos. Os esforços para a redução de emissões de CO2 e outros gases de efeito estufa (GEE) têm como obstáculo uma população mundial crescente, que demanda cada vez mais energia para transporte, eletricidade e calor. Dentre as possibilidades de uso de fontes renováveis de energia, a biomassa é uma que se destaca em alguns países, como no caso do uso de etanol de cana-de-açúcar no Brasil. O uso de biomassa para a produção de combustíveis auxilia na redução da pressão para o uso de mais combustíveis fósseis e fixa organicamente o carbono emitido, contribuindo duplamente para a mitigação de problemas com mudanças climáticas e aquecimento global. O presente trabalho analisa os ciclos de carbono em biocombustível, correlacionando-os com sua energia útil (exergia) valorando a equivalência em área para a produção da exergia equivalente de combustíveis fósseis através de uma nova metodologia de avaliação de mitigação. Foram utilizados trabalhos existentes de análise de ciclo de vida em cana-de-açúcar e eucalipto para obtenção dos dados de inventário e fluxos de carbono e energia. Realizaram-se cálculos de exergia disponível ao usuário final com diferentes rotas de produção de biocombustível, abrangendo tecnologias atuais e em desenvolvimento. Na avaliação exergética, reduzir a humidade da palha da cana de 50% a 30% aumentou a exergia disponível em 13,32 GJ ha-1, 0,67 GJ ha-1 para cada 1% de redução na humidade. No caso do eucalipto para combustão, reduzindo-se a umidade de 20% a 15% houve um aumento de 7,52 GJ ha-1, 1,50 GJ ha-1 para cada 1% de umidade. Em média, cada Mg de biomassa produzida aumentou 3,02 GJ em cenários de cana de açúcar e 5,93 GJ em cenários de eucalipto. Este conceito traz uma nova perspectiva na mitigação de carbono, avaliando-o por sua funcionalidade. Também foram estudadas as implicações do uso de biocombustíveis em aspectos ambientais, sociais e econômicos em uma análise híbrida de ciclo de vida e insumo-produto (ACV-IP) evidenciando diferenças entre ocupação do uso de solo e duas maneiras de produção de cana-de-açúcar. A ACV-IP demonstrou que, em áreas de mudança do uso do solo de pastagem para cana de açúcar, o consumo de energia aumenta em 3,7 vezes, o emprego é reduzido em 5,4 vezes, e as emissões de GEE são reduzidas à apenas 2% das emissões originais para cada unidade de R$ de alteração na demanda final. A maior parte do emprego é gerado pelo setor da cadeia de suprimentos de produção de cana. A cana produzida pelas usinas origina mais empregos diretos do que a cana produzida por fornecedores agrícolas. Fornecedores usam menos energia e emitem menos GEE do que a produção de cana por usinas.

Earth is exposed to an amount of energy that is fixed organically via photosynthesis and stored as fossil fuels, which are currently the major energy sources of humanity. Since Arrhenius concluded that carbon dioxide emissions from fossil fuels could lead to a climate warming, studies have sought ways to reduce human contribution on the environment to mitigate possible negative impacts on climate. The increasing world population is an obstacle for the efforts to reduce CO2 emissions and other greenhouse gases (GHG), because it demands more energy for transportation, electricity and heating. Among several renewable energy sources, biomass for fuels stands out, such as sugarcane ethanol in Brazil. Using biomass for fuels may help reducing the pressure on fossil fuels, besides, fixing organic carbon already emitted, contributing to mitigate problems of climate change and global warming. Thus, this study aims to analyse carbon cycles of mitigating emissions from fossil fuels with biofuel based on useful energy (exergy) content to determine the equivalent area required. Previous studies of life cycle assessment in sugarcane and eucalyptus were used to obtain carbon- and energy-flow data. These data were applied to estimate the available exergy to the final user through different routes of biofuel production, including current and evolving technologies. Exergy assessment demonstrated that on average, each Mg of biomass produced, led to a change of 3.02 GJ on sugarcane scenarios and 5.93 GJ on eucalyptus scenarios. Reducing sugarcane straw moisture from 50% to 30% increased the exergy output in 13.32 GJ ha-1, an increase of 0.67 GJ ha-1 for each 1% of moisture reduce. Eucalyptus to firewood, reducing moisture from 20% to 15% had an increase of 7.52 GJ ha-1 in the exergy output, representing 1.50 GJ ha-1 of increase for each 1%. This kind of assessment brings a new point of view in carbon mitigation, looking for its functionality. Biofuel use implications in environmental, social and economic aspects were also studied through a hybrid input-output life cycle assessment (IO-LCA) showing differences between the occupation of land use and two different ways of sugarcane production. The IO-LCA showed, in areas of land use change from pasture to sugarcane, energy consumption is increased by 3.7 times, employment is reduced by 5.4 times, and GHG emissions are reduced to only 2% of original emissions for each unit of R$ of final demand changed Most of the employment is generated by the sugarcane supply chain sector. Comparing sugarcane produced by the mills, it originates more direct full time jobs and probably in a more formal job market than sugarcane produced by farm suppliers. Farm suppliers use less energy and release less GHG than mills sugarcane production. / A energia à qual o planeta é exposto é fixada organicamente via fotossíntese e estocado na forma de combustíveis fósseis, atualmente, as maiores fontes energéticas da humanidade. Desde que Arrhenius concluiu que emissões de CO2 decorrentes de combustíveis fósseis, poderiam levar a um aquecimento do clima, até os dias atuais, estudos buscam formas de reduzir os impactos antrópicos de forma a atenuar possíveis problemas climáticos. Os esforços para a redução de emissões de CO2 e outros gases de efeito estufa (GEE) têm como obstáculo uma população mundial crescente, que demanda cada vez mais energia para transporte, eletricidade e calor. Dentre as possibilidades de uso de fontes renováveis de energia, a biomassa é uma que se destaca em alguns países, como no caso do uso de etanol de cana-de-açúcar no Brasil. O uso de biomassa para a produção de combustíveis auxilia na redução da pressão para o uso de mais combustíveis fósseis e fixa organicamente o carbono emitido, contribuindo duplamente para a mitigação de problemas com mudanças climáticas e aquecimento global. O presente trabalho analisa os ciclos de carbono em biocombustível, correlacionando-os com sua energia útil (exergia) valorando a equivalência em área para a produção da exergia equivalente de combustíveis fósseis através de uma nova metodologia de avaliação de mitigação. Foram utilizados trabalhos existentes de análise de ciclo de vida em cana-de-açúcar e eucalipto para obtenção dos dados de inventário e fluxos de carbono e energia. Realizaram-se cálculos de exergia disponível ao usuário final com diferentes rotas de produção de biocombustível, abrangendo tecnologias atuais e em desenvolvimento. Na avaliação exergética, reduzir a humidade da palha da cana de 50% a 30% aumentou a exergia disponível em 13,32 GJ ha-1, 0,67 GJ ha-1 para cada 1% de redução na humidade. No caso do eucalipto para combustão, reduzindo-se a umidade de 20% a 15% houve um aumento de 7,52 GJ ha-1, 1,50 GJ ha-1 para cada 1% de umidade. Em média, cada Mg de biomassa produzida aumentou 3,02 GJ em cenários de cana de açúcar e 5,93 GJ em cenários de eucalipto. Este conceito traz uma nova perspectiva na mitigação de carbono, avaliando-o por sua funcionalidade. Também foram estudadas as implicações do uso de biocombustíveis em aspectos ambientais, sociais e econômicos em uma análise híbrida de ciclo de vida e insumo-produto (ACV-IP) evidenciando diferenças entre ocupação do uso de solo e duas maneiras de produção de cana-de-açúcar. A ACV-IP demonstrou que, em áreas de mudança do uso do solo de pastagem para cana de açúcar, o consumo de energia aumenta em 3,7 vezes, o emprego é reduzido em 5,4 vezes, e as emissões de GEE são reduzidas à apenas 2% das emissões originais para cada unidade de R$ de alteração na demanda final. A maior parte do emprego é gerado pelo setor da cadeia de suprimentos de produção de cana. A cana produzida pelas usinas origina mais empregos diretos do que a cana produzida por fornecedores agrícolas. Fornecedores usam menos energia e emitem menos GEE do que a produção de cana por usinas.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-04-26T16:39:00Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Thiago Figueiredo- versão final.pdf: 2633055 bytes, checksum: 86a95e9ae19fd0d3285680f00be05bd3 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-26T16:39:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação Thiago Figueiredo- versão final.pdf: 2633055 bytes, checksum: 86a95e9ae19fd0d3285680f00be05bd3 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências- Geoquímica Ambiental. Niterói, RJ / Pesquisas têm atribuído o enriquecimento de Hg em sedimentos de diferentes ecossistemas, às variações na produtividade primária e no clima. Nos oceanos, as concentrações deste elemento sofrem intensas variações devido aos fenômenos oceanográficos sazonais que aumentam a produtividade primária e o fluxo de carbono para os sedimentos. Este estudo teve como objetivo calcular o fluxo de Hg nos sedimentos da plataforma continental de Cabo Frio, relacionando possíveis efeitos da hidrodinâmica local na geoquímica e na deposição deste elemento. Quatro testemunhos do tipo box core foram coletados (BCCF10 -01, BCCF10- 04, BCCF10- 09 e BCCF10- 15) e datados através da medição da atividade do Pb210. As concentrações de Hg foram determinadas por meio da técnica de espectrometria de absorção atômica por geração de vapor frio (AASCV). Variáveis como carbono orgânico total (COT), Fe, Mn e granulometria também foram determinadas. Técnicas isotópicas, δ 13C e δ 15N assim como a razão molar C:N foram empregadas para os caracterizar a matéria orgânica dos sedimentos. A fração silte-argila predominou nos quatro testemunhos coletados. O conteúdo de COT variou de 0,7% a 2,7%, apresentando um conteúdo médio de aproximadamente 2% para toda a área de estudo. A razão molar C:N variou entre 6,78 a 9,95 e os isótopos estáveis δ 13C e δ 15N variaram respectivamente de -22,38 a -20,98 e de 3,07 a 7, 36. Isto indica que a MO depositada nos sedimentos da plataforma continental é predominantemente marinha. As concentrações de Fe e Mn variaram respectivamente de 3,25 a 8,21 e de 0,12 a 0,23, ambos apresentaram suaves oscilações ao longo de todos os perfis. O % de S total variou entre 0,08 a 0,46% e apresentou uma tendência ao incremento com a profundidade nos quatro testemunhos. O Hg apresentou uma distribuição vertical heterogênea e com grandes oscilações nos quatro perfis coletados. No testemunho BCCF10-09 o Hg apresentou uma forte correlação com o Mn, o que demonstra a importância deste elemento na geoquímica do Hg em ambientes oxidantes. Os fluxos de Hg na plataforma continental de Cabo Frio variaram de 0,46 a 20,0 ng cm-2 ano-1 e apresentaram uma variação temporal similar à encontrada em diferentes regiões do Hemisfério Norte, com uma forte tendência ao aumento a partir de 1900. Entretanto, os valores de fluxo para este elemento encontrados neste estudo foram maiores em relação aos valores comparados na literatura, sugerindo que as águas de ressurgência possam ser uma fonte importante de Hg para a região de Cabo Frio. O maior valor médio de fluxo de Hg foi obtido no testemunho BCCF10-09, este fato pode ser explicado pela dinâmica de frentes térmicas que podem favorecem a formação de zonas capazes de acumular grandes concentrações de material orgânico e inorgânico / Research has attributed the enrichment of Hg in sediments due to changes in primary productivity and climate. In the oceans, the concentration of this element undergoes intense variations due to seasonal oceanographic phenomena that increase primary productivity and carbon flux to the sediments. This study aimed to calculate the flow of mercury in the sediments of the continental shelf of Cabo Frio, listing possible effects of local hydrodynamics on the deposition and geochemistry of this element. Four cores was collected (BCCF10-01, BCCF10-04, BCCF10-09 and BCCF10-15) and dated by measuring the activity of Pb210. Mercury concentrations were performed trough of Cold Vapor Atomic Absorption Spectrometry (CVAAS). Variables such as total organic carbon (TOC), Fe and Mn and particle size were also determined. Isotopic techniques and molar C:N were employed to characterize the organic matter in sediments. The silt-clay predominated in all four cores collected. The TOC content varied from 0.7% to 2.7%, an average content of about 2% for the entire length of the shelf. The molar ratio C: N ranged from 6.78 to 9.95 and δ isotopes 13C and 15N δ varied from -22.38 to -20.98 and 3.07 to 7, 36. This indicates that the OM deposited in the sediments of the continental shelf is mainly marine. The concentrations of Fe and Mn ranging respectively from 3.25 to 8.21 and 0.12 to 0.23, both showed soft oscillations along all profiles. The% of total S ranged between 0.08 to 0.46% and had a tendency to increase with depth in the four cores collected. Mercury showed a distribution with large vertical oscillations in the four profiles collected. In BCCF10-09 the Hg has showed a strong correlation with Mn, which demonstrates the importance of this element in the geochemistry of Hg in oxidizing environments. Mercury flows on the continental shelf of Cabo Frio ranged from 0.46 to 20.0 ng cm-2 year-1 and showed a temporal variation similar to that found in different regions of the Northern Hemisphere, with a strong tendency to increase from 1900. However, in this study the Hg fluxes were greater compared with the values in literature. It suggests that Cabo Frio upwelling’s can be an important source of Hg for the region. The highest average Hg flux was obtained in the BCCF10-09, this fact can be explained by the dynamics of thermal fronts that can favor the organic and inorganic material accumulate

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-01-14T18:38:42Z No. of bitstreams: 1 feliperustdecarvalho.pdf: 1379176 bytes, checksum: 9466af729223375427c4edf2872e7dd1 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-01-25T17:38:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 feliperustdecarvalho.pdf: 1379176 bytes, checksum: 9466af729223375427c4edf2872e7dd1 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-25T17:38:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 feliperustdecarvalho.pdf: 1379176 bytes, checksum: 9466af729223375427c4edf2872e7dd1 (MD5) Previous issue date: 2015-05-26 / Ecossistemas de água doce (rios, lagos e reservatórios) desempenham um papel essencial na ciclagem de carbono nos continentes. Esses ambientes são fontes significantes de gases de efeito estufa (GEE) para a atmosfera, principalmente de gás carbônico (CO2) e metano (CH4). Apesar do aumento do número de estimativas, a dinâmica e o controle das emissões naturais de GEE em ambientes aquáticos ainda é pouco estudada, especialmente nos trópicos. O objetivo geral da dissertação foi estimar os fluxos de CO2 e CH4 em uma lagoa tropical rasa com gradiente de turbidez. O trabalho foi realizado na lagoa Sinhá Mariana (MT), uma lagoa pantaneira com a ocorrência de duas regiões hidrológicas distintas; a lagoa é ligada ao rio Mutum de águas claras, pobre em material em suspensão, e baixa turbidez e ao rio Cuiabá de águas túrbidas, que apresenta alta taxa de material em suspensão. Duas coletas foram realizadas no ambiente, caracterizando os períodos hidrológicos de águas altas e águas baixas. A variação temporal, espacial e o pulso de inundação mostraram serem fatores importantes no fluxo de CO2, que variou de -4,95 mmol m-2 d-1 a 282 mmol m-2 d-1 nos períodos amostrados e diferenças significativas foram observadas entre um período e outro, com maiores emissões no período de águas altas (142 ± 40 mmol m-2 d-1) e menores nas águas baixas (2,3 ± 11,5 mmol m-2 d-1). Além disso, os fluxos de CO2 foram significantemente m/aiores nas proximidades do rio Mutum e menores na região túrbida e intermediária da lagoa, em ambos os períodos. Diferentemente, o fluxo total de CH4, embora estimado apenas nas águas altas, registrou os maiores valores médios na região de maior turbidez da lagoa (10,9 ± 6,9 mmol m-2 d-1), seguido pela região intermediária (5,1 ± 3,9 mmol m-2 d-1) e pela região influenciada pela água clara (2,5 ± 1,4 mmol m-2 d-1). A ebulição foi o principal processo de emissão de CH4, responsável por 78% do fluxo total. O gradiente de turbidez registrado ao longo da lagoa pareceu ter sido um fator determinante na dinâmica do fluxo tanto de CO2 quanto do CH4. Os dados deste trabalho reforçam a necessidade da amostragem espacial dos fluxos de CH4 e CO2 em lagos tropical, além de reforçar que estes fluxos podem ser controlados principalmente pela turbidez e pelo pulso de inundação (CO2). / Freshwater ecosystems (lakes, rivers and reservoirs) play an essential role in carbon cycling in the continents. These environments are significant sources of greenhouse gases (GHG), especially carbon dioxide (CO2) and methane (CH4), to the atmosphere. Despite the increase in the number of estimates, the natural GHG emissions dynamics in aquatic environments is still poorly studied, especially in the tropics. The general aim of this work was to estimate the CO2 and CH4 fluxes in a shallow tropical lake with turbidity gradient. The work was conducted in the Sinhá Mariana lake (MT), a wetland lake with the occurrence of two distinct hydrological regions; the lake is connected to the Mutum river (clear water), poor in suspended material with low turbidity, and connected to the Cuiabá River (turbid waters), which features high rate of suspension material. Samples were taken for characterizing the hydrological periods of high and low water. The temporal, spatial variation and the flood pulse shoed to be important factors affecting the CO2 flux, which ranged from -4.95 mmol m-2 d-1 to 282 mmol m-2 d-1. Significant differences were observed from one period to another, with higher emissions during high waters (142 ± 40 mmol m-2 d-1) and lower in the low water (2.3 ± 11.5 mmol m-2 d-1). In addition, the CO2 flux was significantly higher near the Mutum river and lower in the turbid region, in both periods. The total CH4 flux, although estimated only in high waters, showed the highest mean rates in the higher turbidity region of the lake (10.9 ± 6.9 mmol m-2 d-1), followed by the intermediate region (5.1 ± 3.9 mmol m-2 d-1) and the area influenced by clear water (2.5 ± 1.4 mmol m-2 d-1). The ebullition flux was the main CH4 emission pathway, responsible for 78% of the total flux. The turbidity gradient observed along the lake appeared to have been a determining factor in the flux dynamics of both CO2 and CH4. This study data reinforce the need for spatial sampling of CH4 and CO2 fluxes in tropical lakes, in addition to reinforcing that these fluxes can be controlled by turbidity and by the flood pulse (CO2).

O aumento da concentração do dióxido de carbono (CO2) na atmosfera vem causando o aquecimento global e a acidificação dos oceanos (AO), os quais cada vez mais são reconhecidos como importantes condutores de mudanças em sistemas biológicos. A AO tem o potencial de alterar de inúmeras maneiras a dinâmica biogeoquímica do carbono orgânico no oceano, levando a uma mudança na qualidade da matéria orgânica (MO) disponível para os organismos marinhos. Até agora, sabe-se muito pouco sobre como os sedimentos, os organismos que nele vivem e os processos que nele ocorrem vão reagir a mudanças na acidez da água do mar. Na costa brasileira, em especial, o estudo sobre os efeitos das mudanças climáticas nos processos bênticos ainda é incipiente. O presente estudo propôs uma investigação experimental com o intuito de seguir a incorporação do carbono orgânico e seu destino através da comunidade bêntica marinha após a chegada de alimento fresco, em condições atuais e de baixo pH. Nossos resultados indicaram que quando há chegada de MO fresca, a comunidade bêntica presente nos primeiros centímetros do sedimento responde de maneira rápida, incorporando esse material. Na biomassa bacteriana, após 2 dias de experimento, altos valores de incorporação (7283,04 μg13C.m-2) foram detectados. Entre os grupos da macrofauna, poliquetas apresentaram a maior incorporação do traçador e, em 4 dias de experimento, os principais agentes na incorporação do traçador foram Prionospio steenstrupi (51291,9 μg13C.m-2, 0-4 cm), Leodice rubra (20971,5 μg13C.m-2, 0-4 cm) e Poecilochaetus perequensis (6171,8 e 7263,2 μg13C.m-2, em 0-4 e 4-10 cm, respectivamente), além do molusco bivalve Eurytellina nitens (10600,4 μg13C.m-2, 0-4 cm). Quando submetidos a condições de AO, o poliqueta Leitoscoloplos sp. (2,02 μg13C.m-2) e o antozoário Edwarsia sp. (0,16 μg13C.m-2) se destacaram na incorporação do traçador em baixo pH (7,3). Em contrapartida, o molusco Dosinia concentrica (2,77 μg13C.m-2) e o poliqueta Poecilochaetus perequenses (2,68 μg13C.m-2) foram importantes agentes do processamento do carbono orgânico marcado nos primeiros centímetros do sedimento no controle (pH 8,1). Nas comunidades bacterianas, não houve diferenças de incorporação na biomassa entre o controle e o tratamento (6298,7 e 6562,2 μg13C.m-2, respectivamente). Assim, nosso estudo mostrou que eventos episódicos de chegada de alimento fresco vindos de processos que intensificam a produção primária adjacente (i.e., intrusão da ACAS e ressuspensão de sedimentos) nessa região meso-oligotrófica parecem ser essenciais não somente para a manutenção e sobrevivência da comunidade bêntica, mas também para a ciclagem de carbono nesses ambientes relativamente pobres em alimentos. Além disso, em condições de mudanças climáticas, a incorporação e o fluxo do carbono orgânico de parte da macrofauna bêntica pode ser potencialmente afetada pela AO. / Increasing carbon dioxide (CO2) concentration in the atmosphere is causing global warming and ocean acidification (OA) which are increasingly recognized as important drivers of changes in biological systems. The OA has the potential to change in various ways the biogeochemical dynamics of organic carbon in the ocean, leading to a change in the quality of the organic matter (OM) available to marine organisms. So far, very little is known about how the sediments, the organisms that live in it and the processes that occur in it will respond to changes in the acidity of seawater. In the Brazilian coast, in particular, the study on the effects of climate change on benthic processes is still incipient. The present study was an experimental investigation in order to follow the incorporation of organic carbon and its destination over the marine benthic community after the arrival of fresh food, in current conditions and low pH. Our results indicated that when there is arrival of fresh OM, benthic community present in the first few centimeters of sediment responds quickly incorporating this material. In bacterial biomass, after 2 days of experiment, high incorporation values (7283.04 μg13C.m-2) were detected. Among the macrofaunal groups, polychaetes had the highest incorporation of the tracer, and after 4 days of experiment, the key players in the incorporation of the tracer were Prionospio steenstrupi (51291.9 μg13C.m-2, 0-4 cm), Leodice rubra (20971.5 μg13C.m-2, 0-4 cm) and Poecilochaetus perequensis (6171.8 and 7263.2 μg13C.m-2, 0-4 and 4-10 cm, respectively), besides the mollusk bivalve Eurytellina nitens (10600.4 μg13C.m-2, 0-4 cm). Under conditions of OA, the polychaete Leitoscoloplos sp. (2.02 μg13C.m-2) and anthozoa Edwarsia sp. (0.16 μg13C.m-2) stood out in the incorporation of the tracer at low pH (7.3). In contrast, the mollusk Dosinia concentrica (2.77 μg13C.m-2) and the polychaete Poecilochaetus perequenses (2.68 μg13C.m-2) were important agents of processing organic carbon in the first centimeters of sediment in control (pH 8.1). Our results showed that episodic events of fresh food arrival, coming from processes that enhance the primary production (i.e., intrusion of SACW and resuspension of sediment) in this meso-oligotrophic region, appears to be essential not only for the maintenance and survival of benthic community, but also to carbon cycling in these relatively food poor environments. Furthermore, in conditions of climate change, the incorporation and the flow of the organic carbon by part of benthic macrofaunal can be potentially affected by OA.

O aumento da concentração do dióxido de carbono (CO2) na atmosfera vem causando o aquecimento global e a acidificação dos oceanos (AO), os quais cada vez mais são reconhecidos como importantes condutores de mudanças em sistemas biológicos. A AO tem o potencial de alterar de inúmeras maneiras a dinâmica biogeoquímica do carbono orgânico no oceano, levando a uma mudança na qualidade da matéria orgânica (MO) disponível para os organismos marinhos. Até agora, sabe-se muito pouco sobre como os sedimentos, os organismos que nele vivem e os processos que nele ocorrem vão reagir a mudanças na acidez da água do mar. Na costa brasileira, em especial, o estudo sobre os efeitos das mudanças climáticas nos processos bênticos ainda é incipiente. O presente estudo propôs uma investigação experimental com o intuito de seguir a incorporação do carbono orgânico e seu destino através da comunidade bêntica marinha após a chegada de alimento fresco, em condições atuais e de baixo pH. Nossos resultados indicaram que quando há chegada de MO fresca, a comunidade bêntica presente nos primeiros centímetros do sedimento responde de maneira rápida, incorporando esse material. Na biomassa bacteriana, após 2 dias de experimento, altos valores de incorporação (7283,04 μg13C.m-2) foram detectados. Entre os grupos da macrofauna, poliquetas apresentaram a maior incorporação do traçador e, em 4 dias de experimento, os principais agentes na incorporação do traçador foram Prionospio steenstrupi (51291,9 μg13C.m-2, 0-4 cm), Leodice rubra (20971,5 μg13C.m-2, 0-4 cm) e Poecilochaetus perequensis (6171,8 e 7263,2 μg13C.m-2, em 0-4 e 4-10 cm, respectivamente), além do molusco bivalve Eurytellina nitens (10600,4 μg13C.m-2, 0-4 cm). Quando submetidos a condições de AO, o poliqueta Leitoscoloplos sp. (2,02 μg13C.m-2) e o antozoário Edwarsia sp. (0,16 μg13C.m-2) se destacaram na incorporação do traçador em baixo pH (7,3). Em contrapartida, o molusco Dosinia concentrica (2,77 μg13C.m-2) e o poliqueta Poecilochaetus perequenses (2,68 μg13C.m-2) foram importantes agentes do processamento do carbono orgânico marcado nos primeiros centímetros do sedimento no controle (pH 8,1). Nas comunidades bacterianas, não houve diferenças de incorporação na biomassa entre o controle e o tratamento (6298,7 e 6562,2 μg13C.m-2, respectivamente). Assim, nosso estudo mostrou que eventos episódicos de chegada de alimento fresco vindos de processos que intensificam a produção primária adjacente (i.e., intrusão da ACAS e ressuspensão de sedimentos) nessa região meso-oligotrófica parecem ser essenciais não somente para a manutenção e sobrevivência da comunidade bêntica, mas também para a ciclagem de carbono nesses ambientes relativamente pobres em alimentos. Além disso, em condições de mudanças climáticas, a incorporação e o fluxo do carbono orgânico de parte da macrofauna bêntica pode ser potencialmente afetada pela AO. / Increasing carbon dioxide (CO2) concentration in the atmosphere is causing global warming and ocean acidification (OA) which are increasingly recognized as important drivers of changes in biological systems. The OA has the potential to change in various ways the biogeochemical dynamics of organic carbon in the ocean, leading to a change in the quality of the organic matter (OM) available to marine organisms. So far, very little is known about how the sediments, the organisms that live in it and the processes that occur in it will respond to changes in the acidity of seawater. In the Brazilian coast, in particular, the study on the effects of climate change on benthic processes is still incipient. The present study was an experimental investigation in order to follow the incorporation of organic carbon and its destination over the marine benthic community after the arrival of fresh food, in current conditions and low pH. Our results indicated that when there is arrival of fresh OM, benthic community present in the first few centimeters of sediment responds quickly incorporating this material. In bacterial biomass, after 2 days of experiment, high incorporation values (7283.04 μg13C.m-2) were detected. Among the macrofaunal groups, polychaetes had the highest incorporation of the tracer, and after 4 days of experiment, the key players in the incorporation of the tracer were Prionospio steenstrupi (51291.9 μg13C.m-2, 0-4 cm), Leodice rubra (20971.5 μg13C.m-2, 0-4 cm) and Poecilochaetus perequensis (6171.8 and 7263.2 μg13C.m-2, 0-4 and 4-10 cm, respectively), besides the mollusk bivalve Eurytellina nitens (10600.4 μg13C.m-2, 0-4 cm). Under conditions of OA, the polychaete Leitoscoloplos sp. (2.02 μg13C.m-2) and anthozoa Edwarsia sp. (0.16 μg13C.m-2) stood out in the incorporation of the tracer at low pH (7.3). In contrast, the mollusk Dosinia concentrica (2.77 μg13C.m-2) and the polychaete Poecilochaetus perequenses (2.68 μg13C.m-2) were important agents of processing organic carbon in the first centimeters of sediment in control (pH 8.1). Our results showed that episodic events of fresh food arrival, coming from processes that enhance the primary production (i.e., intrusion of SACW and resuspension of sediment) in this meso-oligotrophic region, appears to be essential not only for the maintenance and survival of benthic community, but also to carbon cycling in these relatively food poor environments. Furthermore, in conditions of climate change, the incorporation and the flow of the organic carbon by part of benthic macrofaunal can be potentially affected by OA.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-04-18T16:35:25Z No. of bitstreams: 1 Manuel_Fernando_Botero_2013.pdf: 3479801 bytes, checksum: bf039bb1ede70e046e8c2d699bf99bbd (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-18T16:35:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Manuel_Fernando_Botero_2013.pdf: 3479801 bytes, checksum: bf039bb1ede70e046e8c2d699bf99bbd (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal Nível Superior / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências- Geoquímica, Niterói, RJ / Os oceanos exportam o CO2 atmosférico para o fundo na forma de carbono orgânico particulado (COP) através da sedimentação de partículas planctônicas: detrito, fitoplâncton e pelotas fecais (PF). Em Cabo frio, sudeste da costa Brasileira, os eventos de ressurgência da ACAS ricas em nutrientes possibilitam o aumento na produtividade de comunidades fito e zooplanctônicas, COP e PFs. As PFs exportam carbono (C) para o fundo marinho e seu aporte para o fluxo de COP é variável, afetado pela natureza da rede trófica e a remineralização na coluna de água. O estudo do fluxo de COP é realizado mediante armadilhas de sedimentação que coletam partículas em intervalos pré-programados na parte externa da plataforma continental de Cabo Frio. Um fator de interferência no cálculo de COP é o zooplâncton ou swimmer (SW) que entra ativamente nas armadilhas de sedimentos através da migração vertical, causando uma superestimação no fluxo de partículas. As coletas de SWs e PFs foram realizadas com duas armadilhas de sedimentação em 50 e 100 m de profundidade, equipadas com 13 garrafas coletoras. Os intervalos de coleta foram de 5-7 dias por garrafa durante outono e inverno de 2011 e verão 2012. O material coletado nas garrafas foi passado através de peneiras de 1 mm e 500 μm de malha para separar os SWs. As PFs foram triadas a partir de uma aliquota da amostra peneirada. Os SWs e PFs foram separados, classificados e seu teor de C foi analisado. O fluxo de COP foi entre 0,2 e 4,4 mg C m-2 dia-1 sendo superior durante o verão, épocas de maior produtividade primária, produto de uma maior intrusão da ACAS na camada fótica. Os SWs representaram 63-94 % do C coletado na armadilha e foram constituídos principalmente por copépodos e pterópodos. O fluxo da maioria dos grupos de SWs aumentou no verão, produto de uma maior disponibilidade de alimento e diminuíram com a profundidade. O fluxo de C de PFs representou uma média de 1,5 % do fluxo de COP na maioria dos intervalos o que sugere a predominância de processos de remineralização na coluna d‟água. As variáveis medidas, não explicam os aumentos de PF em dois intervalos do inverno (até 56 % do COP), portanto se verifica uma alta dinâmica física das massas d‟água no ponto de coleta do sistema de ressurgência de Cabo Frio. A alta presença de SWs e o baixo fluxo de PFs descrevem uma área de baixa produtividade e altos processos de remineralização / The oceans export atmospheric CO2 to deep in the form of particulate organic carbon (POC) through the sedimentation of planktonic particles: detritus, phytoplankton and fecal pellets (FP). At Cabo Frio, southeast of Brazil margin coast, upwelling events of rich nutrients waters from South Atlantic Central Water (SACW) allow an increase in productivity of phyto and zooplankton communities, POC and FPs. The FPs can export carbon (C) to depth and their contribution to the POC flux is variable and is affected by the configuration of the food chain and remineralization in the water column. The study of the POC flux its made by sedimentation traps, that collect particles in pre-programmed time intervals on the outer continental shelf of Cabo Frio. The swimmers (SW) are zooplankton that interference on POC flux calculation. The SWs enter actively into the sediment traps through vertical migration, causing an overestimation of particle flux. The sampling of FPs and SWs were performed with two sediment traps with 13 sampler bottles at 50 and 100 m depth. The sampling intervals were 5-7 days per bottle during fall and winter of 2011 and summer of 2012. The collected material in the bottles was sieved with 1 mm and 500 μm sieves to separate SWS. The FPs were picked from an aliquot of the sieved sample. SWs and PFs were separated, sorted and their C content was analyzed. The POC flux oscillated between 0.2 and 4,4 mg C m-2 day-1 being higher during the summer, this is a season with higher primary production due to a higher frequency of intrusions of SAWC in the photic layer. The SWs accounted for 63-94 % of C collected in the trap and were composed mainly of copepods and pteropods. The flux of most groups of SWs increased during summer product of mayor food availability and decrease with depth. The C flux of PFs represents an average of 1.5 % of COP in the most of intervals, which suggests predominance of remineralization processes in the water column. The measured variables did not explain the increase of FPs in two intervals of winter (45-56 % of POC), therefore there is a high physical dynamics of water masses at the collection point in the Cabo Frio upwelling system. The high presence of SWs and low flux of PFs and POC describes an area of with low productivity and high remineralization processes