A conversão da energia das ondas dos oceanos em energia elétrica é uma alternativa para o problema da falta de combustíveis fósseis. Uma das possibilidades de aproveitamento é através de dispositivos cujo princípio de funcionamento é o de Coluna de Água Oscilante (CAO). No presente trabalho o objetivo é, através da modelagem computacional e do emprego do Design Construtal, maximizar a potência hidropneumática de um dispositivo conversor de energia das ondas do mar do tipo CAO. São analisados diferentes eixos da restrição física, no formato elíptico, que representa a turbina, e duas formas geométricas na região de transição entre a câmara hidropneumática e a chaminé do dispositivo CAO: trapezoidal e semicircular. Considerando um domínio bidimensional, as restrições para estes problemas são: Área da restrição elíptica (AR), Área total do dispositivo (AT) e razão entre a área da restrição elíptica e a área total (ϕn). Os graus de liberdade analisados são: a razão entre os comprimentos dos eixos da restrição elíptica (d1/d2) para o caso da restrição física da turbina, o ângulo de inclinação da parede (α) para o caso com região de transição trapezoidal, o raio (r) e H2/l (razão entre altura e comprimento da chaminé de saída da câmara CAO) para o caso com região de transição semicircular. Para a solução numérica é empregado um código de dinâmica dos fluidos computacional, FLUENT®, baseado no Método de Volumes Finitos (MVF). O modelo multifásico Volume of Fluid (VOF) é aplicado no tratamento da interação água-ar. O domínio computacional é representado por um tanque de ondas com um dispositivo CAO acoplado. Os resultados obtidos indicam que, para o estudo da região de transição trapezoidal o desempenho do conversor tem aproximadamente o mesmo desempenho para todas as geometrias estudadas. A região de transição semicircular, apresenta resultados para os quais foi possível otimizar a potência hidropneumática. O estudo da turbina indica que foi possível determinar uma geometria capaz de converter a energia da onda incidente ao dispositivo, sem que ocorresse a obstrução do escoamento de ar na chaminé do dispositivo CAO. Assim, mostra-se a relação entre o método Design Construtal e o clima de ondas na definição das dimensões que maximizam a potência hidropneumática. / The conversion of ocean’s wave energy into electrical energy is an alternative for the scarcity of fossil fuels. One of the possibilities of energy use is through devices, whose operating principle is the Oscillating Water Column (OWC). In this work the aim is, through computer modeling and the Constructal Design, to maximize hydropneumatic power of a power converter device type OWC. Different axes of physical constraint with elliptical shape, representing the effect of the turbine , are analyzed. Two geometric shapes in the transition region between the hydropneumatic chamber and the chimney OWC device, trapezoidal and semicircular, are also analyzed. Considering a two-dimensional domain the restrictions for this problem are: Elliptical restriction area (AR), Total area device (AT) and the ratio between the area of the elliptical restraint and the total area (ϕn). The considered degrees of freedom are: the ratio between the lengths of the axes (d1/d2) of the elliptical restraint, for the turbine’s physical constraint case, the inclination angle (α) of the wall for the trapezoidal transition case, and the radius (r) and H2/l (ratio between height and length of output chimney CAO) for the semicircular transition region case. For the numerical solution, a commercial code of computational fluid dynamics, FLUENT®, which is based on the Finite Volume Method (FVM), is employed. The multiphase model Volume of Fluid (VOF) is applied in the treatment of water-air interaction. The computational domain is represented by a wave tank with a fixed OWC device. The obtained results indicate that, for the study of the trapezoidal transition region, the performance of converter don’t seems to be compensatory only by changing the geometry of the trapezoidal area. However, for the semicircular transition region, it was possible to optimize a hydropneumatic power. The study of turbine effect indicates a geometry capable of converting the energy of the incident wave to the device, without obstructing the air flow in the chimney of de OWC, showing the relationship between the Constructal Design method and the wave climate in the definition of the dimensions that maximize the hydropneumatic power.

O presente trabalho tem como objetivo maximizar a potência hidropneumática convertida num dispositivo do tipo Coluna d'Água Oscilante (CAO). Para fazê-lo, o método Constructal Design é aplicado para aprimorar a geometria e a profundidade de submersão do dispositivo. No desenvolvimento do método Constructal são propostos e analisados três graus de liberdade: H1/L (razão entre a altura e comprimento da câmara do dispositivo CAO), H2/l (razão entre a altura da câmara e o comprimento da chaminé) e H3 (profundidade de submersão do dispositivo CAO). As restrições do problema (parâmetros constantes) são a área da câmara A1 e a área total do dispositivo CAO A2. O domínio computacional consiste de um dispositivo CAO inserido num tanque que é submetido a ondas na escala real. A malha é desenvolvida no software Ansys Icem®. O código de Dinâmica dos Fluidos Computacional Ansys Fluent® é empregado para encontrar a solução numérica a qual é baseada no método dos Volumes Finitos. O modelo multifásico Volume of Fluid (VOF) é usado na interação das fases água-ar. Os resultados indicam que a potência hidropneumática máxima obtida é de 190 W para razões de H1/L, H2/l e H3 iguais a 0,135, 6,0 e 9,5 m respectivamente. Por outro lado, o menor valor obtido da potência hidropneumática é de quase 11 W, o que mostra a utilidade do método Constructal, para fornecer uma relação entre o clima de ondas de um lugar determinado e as dimensões ótimas do dispositivo CAO. / The present work aims to maximize the hydropneumatic power converted in an Oscillating Water Column (OWC) device. To do this, Constructal Design is applied to optimize its geometry and submergence. For the development of Constructal method, it has been proposed and analyzed three degrees of freedom: H1/ L (ratio between the height and length of OWC chamber), H2/l (ratio between height and length of chimney), and H3 (submergence). The problem constraints (fixed parameters) are total area of the OWC chamber A1 and total area of OWC device A2. The computational domain consists of an OWC inserted in a tank where waves in a real scale are generated. The mesh is developed in ANSYS ICEM®. The Computational Fluid Dynamics code FLUENT® is used to find the numerical solution which is based on Finite Volume Method (FVM). The multiphasic Volume of Fluid (VOF) model is applied to tackle with the water-air interaction. The results show that the maximum hydropneumatic power obtained was 190 W for H1/L, H2/l e H3 ratios equal to 0.135, 6.0 and 9.5 m respectively. In contrast, the smaller value obtained for the hydropneumatic power is almost 11 W. So, it shows the utility of Constructal Method which provides a relationship between the wave climate of a particular place and the optimal dimensions for the OWC device.

O presente trabalho tem como objetivo maximizar a potência hidropneumática convertida num dispositivo do tipo Coluna d'Água Oscilante (CAO). Para fazê-lo, o método Constructal Design é aplicado para aprimorar a geometria e a profundidade de submersão do dispositivo. No desenvolvimento do método Constructal são propostos e analisados três graus de liberdade: H1/L (razão entre a altura e comprimento da câmara do dispositivo CAO), H2/l (razão entre a altura da câmara e o comprimento da chaminé) e H3 (profundidade de submersão do dispositivo CAO). As restrições do problema (parâmetros constantes) são a área da câmara A1 e a área total do dispositivo CAO A2. O domínio computacional consiste de um dispositivo CAO inserido num tanque que é submetido a ondas na escala real. A malha é desenvolvida no software Ansys Icem®. O código de Dinâmica dos Fluidos Computacional Ansys Fluent® é empregado para encontrar a solução numérica a qual é baseada no método dos Volumes Finitos. O modelo multifásico Volume of Fluid (VOF) é usado na interação das fases água-ar. Os resultados indicam que a potência hidropneumática máxima obtida é de 190 W para razões de H1/L, H2/l e H3 iguais a 0,135, 6,0 e 9,5 m respectivamente. Por outro lado, o menor valor obtido da potência hidropneumática é de quase 11 W, o que mostra a utilidade do método Constructal, para fornecer uma relação entre o clima de ondas de um lugar determinado e as dimensões ótimas do dispositivo CAO. / The present work aims to maximize the hydropneumatic power converted in an Oscillating Water Column (OWC) device. To do this, Constructal Design is applied to optimize its geometry and submergence. For the development of Constructal method, it has been proposed and analyzed three degrees of freedom: H1/ L (ratio between the height and length of OWC chamber), H2/l (ratio between height and length of chimney), and H3 (submergence). The problem constraints (fixed parameters) are total area of the OWC chamber A1 and total area of OWC device A2. The computational domain consists of an OWC inserted in a tank where waves in a real scale are generated. The mesh is developed in ANSYS ICEM®. The Computational Fluid Dynamics code FLUENT® is used to find the numerical solution which is based on Finite Volume Method (FVM). The multiphasic Volume of Fluid (VOF) model is applied to tackle with the water-air interaction. The results show that the maximum hydropneumatic power obtained was 190 W for H1/L, H2/l e H3 ratios equal to 0.135, 6.0 and 9.5 m respectively. In contrast, the smaller value obtained for the hydropneumatic power is almost 11 W. So, it shows the utility of Constructal Method which provides a relationship between the wave climate of a particular place and the optimal dimensions for the OWC device.

O presente trabalho apresenta um estudo numérico bidimensional sobre a otimização da geometria de um dispositivo conversor de energia das ondas do mar em energia elétrica. O objetivo principal é, através da modelagem computacional de um dispositivo cujo principio de funcionamento é o de Coluna de Água Oscilante (CAO) e do emprego de Constructal Design, maximizar a conversão da energia das ondas do mar em energia elétrica. Essa técnica é baseada na Teoria Constructal. O aspecto inédito deste trabalho, em relação aos estudos disponíveis na literatura, é o fato de levar em conta o clima de ondas de uma dada região e, a partir disso, dimensionar o dispositivo de modo que ele tenha um desempenho otimizado. Para tanto, foi empregado o método Constructal Design, os graus de liberdade empregados são: H1/L (razão entre a altura e o comprimento da câmara CAO) e H3 (profundidade de submersão do dispositivo CAO). A relação H2/l (razão entre altura e comprimento da chaminé de saída da câmara CAO) é considerada um parâmetro fixo. Foram realizados estudos levando em conta uma onda em escala de laboratório e um espectro de ondas real. Foi também realizado um estudo sobre a influência da perda de carga da turbina através de uma restrição física. Para a solução numérica foi empregado um código comercial de dinâmica dos fluidos computacional, FLUENT®, baseado no Método de Volumes Finitos (MVF). A geometria e a geração a malha foi realizada no software GAMBIT®. O modelo multifásico Volume of Fluid (VOF) é aplicado no tratamento da interação água-ar. O domínio computacional é representado por um tanque de ondas com o dispositivo CAO acoplado. Os resultados obtidos mostram que é possível estabelecer uma razão de H1/L ótimo, conhecendo-se o clima de ondas, ou seja, o recomendável é que esta razão seja igual a quatro vezes a altura da onda dividido pelo comprimento da onda incidente. / The present work presents a two-dimensional numerical study about the geometric optimization of an ocean Wave Energy Converter (WEC) into electrical energy. The main goal is, through computational modeling of a device whose operating principle is the Oscillating Water Column (OWC) and from employment Constructal Design, to maximize the conversion of energy of ocean waves into electricity. This technique is based on Constructal Theory. The inedited aspect of this work comparing to the available studies is that it takes into account the wave climate of a given region to design the device so that it achieves optimum performance. Constructal Design is employed varying the degrees of freedom H1/L (ratio between the height and length of OWC chamber) and H3 (lip submergence). While the relation H2/l (ratio between height and length of chimney) is kept fixed. Studies were performed considering a wave on a laboratory scale and a spectrum of real waves. Yet a study of the influence of the turbine pressure losses was performed using a physical constraint. For the numerical solution it is used the Computational Fluid Dynamic (CFD) commercial code FLUENT®, based on the Finite Volume Method (FVM). The geometry and mesh generation was performed in GAMBIT ® software. The multiphasic Volume of Fluid (VOF) model is applied to tackle with the water-air interaction. The computational domain is represented by an OWC device coupled with the wave tank. The results show that it is possible to establish a relationship of H1 / L optimum, if the wave climate is know. It is recommended that this ratio be equal to four times the height of the wave divided by the length of the incident wave.

Bidirectional air turbines are used in oscillating water column (OWC) power plants for harnessing ocean wave energy. This paper describes the bidirectional aerodynamic and aero-acoustic facility at the University of Siegen for model air turbines performance testing. At least nine test facilities are known worldwide, but their layout, the performance testing procedure and the presentation of performance data are not standardized to this day. The layout of the facility at the University of Siegen follows ideas in ISO 5801 for fan performance testing. The pressurized air supply is bidirectional but steady-state. Achievable values of Reynolds and Mach number of the test turbines are 1,000,000 and 0.5, respectively. In addition, the facility is equipped with acoustic attenuators in the air supply for allowing synchronous determination of aerodynamic and acoustic characteristics of a turbine. A good practice guideline for turbine performance testing and presentation is proposed by showing full sets of non-dimensional aerodynamic and acoustic performance characteristics from two sample model turbines. Eventually, a comparison of in situ data from a full-scale turbine in transient operation with scaled up steady-state model performance measurements underlines the usefulness of steady-state model performance testing.

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Freshwater lakes provide many important ecosystem functions and services to support biodiversity and human well-being. Proximal and remote sensing methods represent an efficient approach to derive water quality indicators such as optically active substances (OAS). Measurements of above-ground remote and in situ proximal sensors, however, are limited to observations of the uppermost water layer. We tested a hyperspectral imaging system, customized for underwater applications, with the aim to assess concentrations of chlorophyll a (CHLa) and colored dissolved organic matter (CDOM) in the water columns of four freshwater lakes with different trophic conditions in Central Germany. We established a measurement protocol that allowed consistent reflectance retrievals at multiple depths within the water column independent of ambient illumination conditions. Imaging information from the camera proved beneficial for an optimized extraction of spectral information since low signal areas in the sensor’s field of view, e.g., due to non-uniform illumination, and other interfering elements, could be removed from the measured reflectance signal for each layer. Predictive hyperspectral models, based on the 470 nm–850 nm reflectance signal, yielded estimates of both water quality parameters (R² = 0.94, RMSE = 8.9 µg L−1 for CHLa; R² = 0.75, RMSE = 0.22 m−1 for CDOM) that were more accurate than commonly applied waveband indices (R² = 0.83, RMSE = 13.2 µg L−1 for CHLa; R² = 0.66, RMSE = 0.25 m−1 for CDOM). Underwater hyperspectral imaging could thus facilitate future water monitoring efforts through the acquisition of consistent spectral reflectance measurements or derived water quality parameters along the water column, which has the potential to improve the link between above-surface proximal and remote sensing observations and in situ point-based water probe measurements for ground truthing or to resolve the vertical distribution of OAS.

A mistura vertical de águas profundas, ricas em nutrientes e de baixas temperaturas, características da Água Central do Atlântico Sul (ACAS), com águas de baixa d;sponibilidade nutricional, baixa biomassa fitoplanctônica e de temperaturas mais elevadas, características da Água Costeira (AC), da região de Ubatuba, foi simulada através da realização de bioensaios. As águas foram incubadas com as populações fitoplanctônicas naturais, sem enriquecimentos nutricionais, sob diferentes níveis de atenuação radiação solar incidente total (100, 30 e 10% de IL) e temperatura igual a da água do mar de superfície. o potencial quimico e biológico dos dois tipos de água (ACAS e AC) e de uma mistura equitativa de ambas, foi avaliado através do monitoramento diário de aspectos quali- quantitativos do fitoplâncton (Clorofila-a, contagem e identificação das células e taxas de produção primária) e do teor de nutrientes dissolvidos no meio, durante o período de incubação. Foram realizadas três etapas experimentais: em Jul/88, Jan/89 e Jul/89 com durações de 8, 15 e 14 dias, respectivamente. A mistura da ACAS com AC apresentou os melhores rendimentos máximos de Clorofila-a e produção primária, sob os níveis de 100 e 30 % de IL. A 10% de IL, a ACAS mostrou- se mais produtiva do que quando misturada à AC e, em termos de Cl-a integral, teve rendimento superior inclusive ao obtido pela Mistura a 100% de IL. A AC apresentou um rendimento menor que as outras duas águas sob os três niveis de luz utilizados. Sob intensidades luminosas mais altas os nutrientes foram rapidamente assimilados causando uma floração de espécies oportunistas (diatomáceas) logo no inicio do periodo de incubação, o que não foi observado sob intensidades luminosas menores. Os resultados ainda indicam que os \"lag-time\" observados no inverno foram significativamente maiores que os do verão. Foi também possivel observar a existência de uma estratificação fisiológica das populações fitoplanctônicas presentes em uma mesma massa d\' água, em função da profundidade, no inverno. Esta estratificação provavelmente deveu-se à diferentes suprimentos nutricionais de origem orgânica que estariam disponiveis apenas para as populações da água de fundo, possivelmente devido a interação da água com o sedimento. Estes resultados demostram a grande importância da água da ACAS como agente fertilizador para as águas oligotróficas da região, permitindo a ocorrência de produção nova. / The vertical mixing of the rich, low temperature, deep South Atlantic Central Water (SACW), with the low nutrient, low phytoplanktonic biomass and hiSh temperature Coastal Water (CW), irom Ubatuba region, was simulated erforming bioassays. The waters were incubated with the authoctonous phytoplankton without any nutrient addition, under ifferent attenuation levels (100, 30 and 10% ) of the total incident solar radiation and at the same temperature as the urface sea water. The chemical and biological potential of each water (SACW and CW), and of an equivalent mixture of them, wa evaluated by means of a daily monitoring of quali and quantitative phytoplankton aspects (Chl-a, cell counting and photosynthetic rates) and of the dissolved nutrient concentrations durins the incubation period. Three series of experiments were performed: Jul/88, Jan/89 and Jul/89, lasting 8, 15 and 14 days espectively. The mixing of SACW and CW presented the best maximum yield oi chlorophyll and photosyntetic rates under 100 and 30% solar radiation. Under 10% SACW alone waa more productive than mixed with CW and, considering integral chlorophyll-a during the whole period. it preaented a higher yield than the one obtained with Mixed Water under 100% oí solar radiation. CW preaented the lowest yield under the experimental light leveI used. Under high light intensi ties nutrients were quickly assimilated inducing a bloom of opportunist species (diatoms) at the begining of the incubation period, which was not observed under low light intensities.(diatoms) at the begining of the incubation period, which was not observed under low light intensities. Results also indicate that the Ias times observed during winter were ignificantIy higher than those during summer. It was possible to observe the existence of a Physiological atratification among phytoplank.tonic populations from the same water mass, as a function of depht, durins winter. This phenomenon was probably due to diatinct nutricional aupply of orsanic origen that would be avaiIabIe to deep populations only, possibly as a consequence of ater/sediment interactiona. These results demonstrate the great importance of SACW as a fertilizer agent to the oligothrophic waters of the region, allowing the occurrence of new production.

O Reservatório do Rio Grande faz parte do Complexo Billings, apesar de ser separado do Corpo Central pela barragem Anchieta. Esse reservatório está localizado na Região Metropolitana de São Paulo e é aproveitado para usos múltiplos, incluindo abastecimento público, recreação, lazer e corpo receptor de dejetos industriais e domésticos. No presente trabalho, foi estudada a coluna d’água de 6 pontos de coleta ao longo desse reservatório, em duas excursões a campo, uma em março e outra em outubro de 2004. Foram feitas medições de pH, temperatura, condutividade elétrica, oxigênio dissolvido (OD), transparência da coluna d’água, material em suspensão, sólidos totais, clorofila a, feoftina e compostos nitrogenados. Os dados foram tratados estatisticamente por meio de análise multivariada não paramétrica tipo PCA. Durante o mês de março, houve estratificação térmica, de pH e de condutividade elétrica. No mês de outubro houve maiores concentrações de clorofila a e menor transparência do disco de Secchi. O Índice de Estado Trófico, calculado a partir da clorofila a e a partir da profundidade do disco de Secchi, revelaram um ambiente meso a eutrófico. Foram registrados teores de NH4+, OD e clorofila a referentes a classes de uso menos nobres, de acordo com a Resolução CONAMA n° 357 de 17/03/2005. A análise estatística mostrou que os dois primeiros eixos explicam 55% da variância dos dados. O nitrogênio total e o pH são as variáveis que mais contribuem para compor os eixos 1 e 2, respectivamente, refletindo a importância do estado trófico para a caracterização do reservatório e a carga de esgoto que o corpo d’água recebe. Os pontos de amostragem se segregaram de acordo com a data de coleta, sem demonstrar padrão no sentido montante-jusante. O Reservatório do Rio Grande, Complexo Billings, está localizado na Região Metropolitana de São Paulo, e é um importante local de recreação e de onde é extraída água para o abastecimento de cidades da Grande São Paulo. Os sedimentos lacustres são um reservatório concentrado de contaminantes, dentre os quais se destacam os metais-traço. Esses metais podem ser incorporados à biota, acumulados e transferidos ao longo da rede trófica (bioacumulação e biomagnificação) ou permanecer biologicamente indisponíveis na forma de complexos insolúveis ou muito estáveis e refratários. Em ambiente anóxido, o sulfeto pode controlar a disponibilidade de íons metálicos livre, pois reage com os metais para formar um sal insolúvel potencialmente não biodisponível. Neste trabalho, foi utilizado método de extração ácida fraca a frio para a determinação dos Sulfetos Volatilizáveis por Acidificação (SVA) e dos íons metálicos extraídos simultaneamente (MES). SVA foi quantificado por espectrofotometria visível, enquanto Cd, Cu, Ni, Pb, Cr e Zn por ICP-AES. Matéria orgânica (MO) e a porcentagem de silte e argila, fases importantes na complexação de metais, também foram quantificadas. Os resultados foram comparados com valores-guias de qualidade de sedimento sugeridos pela USEPA (relação molar ∑ MES-SVA) e pelo Conselho Canadense do Ministério do Meio Ambiente (CCME) e também com Valores de Referência Regionais (VRR) estabelecidos para a Bacia do Alto-Tietê. Os resultados mostraram haver excesso de sulfeto em relação aos teores de metais, o que indica um baixo potencial tóxico. Houve um aumento do teor de SVA da ordem de 100 vezes do ponto 4 (montante) ao ponto 26 (jusante). No entanto, as concentrações de metais foram superiores ao VRR, especialmente Cu (102,7 vezes maior), Cd (46,2 vezes) e Pb (12,5 vezes). Também foram registradas concentrações maiores que as sugeridas pelo CCME (9,3; 8,3 e 2,9 vezes maior para Cu, Pb e Cd, respectivamente). À exceção do Zn, todos os metais analisados apresentaram incremento no sentido montante-jusante. A análise estatística tipo PCA demonstrou que a variação dos dados de metais possui correlação com a variação de MO, ao invés de SVA, o que sugere a importância da MO no controle da biodisponibilidade de metais. / The Rio Grande branch is a part of Billings Complex and is isolated from the central body by Anchieta Dam. This reservoir is located in São Paulo Metropolitan Region and has multiple uses, including water supply, recreation, leisure, receptor of domestic and industrial wastewater. At the present work, the water column was studied in 6 stations along the reservoir, in two different days (one in March and the other in October, 2004). We measured pH, temperature, electric conductivity, dissolved oxygen (DO), transparence of water column, suspended material, total solid, chlorophyll a, feoftin, nitrogenated substances. The data was treated by means of a PCA, a multivariate non-parametric analysis. During March, the water column was stratified because of temperature, pH and electric conductivity. During October, there were higher chlorophyll a concentrations and lower transparence. Trofic State Index was calculated from chlorophyll a and from Secchi disc data, and showed a meso to eutrofic environment. Some NH4+, DO and chlorophyll a concentrations are those of classes designated for less noble uses according to Brazilian law CONAMA n° 357 of 17/03/2005. The statistical analysis showed that the first two axis where responsible for 55% of the total data variance. Total nitrogen and pH were the variables that contributed most for the composition of axis 1 and 2. This reflects the importance of trofic state for the reservoir’s characteristics. The stations were segregated according to the sampling date, with no high-low direction pattern. Rio Grande reservoir, Billings Complex, is located in São Paulo Metropolitan Region. It is an important recreation place from where water is extracted in order to supply cities nearby. Lacustrine sediments are concentrated pool for chemicals, among which are trace metals. These metals may be taken up by organisms, accumulated by them and transferred along the food web (bioaccumulation and biomagnification) or may remain biologically unavailable as insoluble, stable and refractory complexes. In anoxic environments, sulfide may be responsible for metal free ion availability control, since it reacts with metal ions and forms an insoluble salt, potentially not bioavailable. At the present work, it was used a weak-acid extraction method for the acid volatile sulfide (AVS) and the simultaneously extracted metals (SEM) determination. Cd, Cu, Ni, Pb, Cr and Zn were quantified by means of an ICP-AES and AVS by means of visible spectrophotometer. Organic matter (OM) and clay-silt percentiles, important phases for metal complexation, were also measured. Results were compared to sediment quality guidelines suggested by USEPA (∑ MES-SVA molar relation) and by Canadian Council of Ministers of Environment (CCME) as well by Regional Reference Values (RRV) established for the Alto-Tietê basin. There was an increase of AVS concentration of 100 folds from station 4 (near the riverine region) to station 26 (near the dam). Results showed excess of sulfide compared with metals, what means a low toxic potential. On the other hand, metal concentrations were above RRV, specially Cu (102,7 times greater), Cd (46,2 times greater) and Pb (12,5 times greater). There were also concentrations greater than values suggested by CCME (9,3; 8,3 and 2,9 times greater for Cu, Pb and Cd, respectively). Excepted by Zn, all metals showed increasing patterns from upper to lower regions of the reservoir. PCA statistical analysis demonstrated that the metal data variation has a correlation with OM variation, instead with AVS, and suggests the importance of OM in controlling metal bioavailability in the studied system.

Les déchets plastiques et les produits issus de leurs fragmentations (microplastiques ou « MP », <5mm) représentent une menace globale et persistante pour l'ensemble des écosystèmes marins, du fait de leur facilité d'ingestion par une grande diversité d'espèces marines. La mer Méditerranée, de part sa nature semi-fermée et son littoral anthropisé, est très impactée par cette pollution. Cette thèse a pour objectif de mieux comprendre l'origine et le devenir des MP en mer, et ce, par la mise en place d'une stratégie d’échantillonnage le long du continuum terre-mer, i.e. des sources continentales aux récepteurs marins finaux. Cette approche holistique a été appliquée à l'échelle locale du golfe du Lion (Nord-Ouest de la Méditerranée) à l’ensemble des compartiments côtiers. Les MP ont été retrouvés dans toutes les matrices étudiées (eau, sédiment, dépôtatmosphérique et tissus biologiques) dans des quantités très variables à la fois dans les compartiments et entre les compartiments. Aucune sélection qualitative (forme, taille, polymère et couleur) majeure ne semble s'opérer lors du transfert des MP d'un compartiment à l'autre, et la majorité des MP sont des fibres. Quantitativement, la concentration des MP varie à des échelles temporelles et spatiales très courtes (<1 heure et <1 kilomètre). Si aucune relation claire entre les concentrations en MP et les forçages environnementaux (e.g. précipitation, débit des fleuves, vents, etc.) n'a été observée, les événements de précipitation semblent influencer grandement les quantités de MP transférées entre les compartiments. En extrapolant nos résultats aux bassins-versants du golfe du Lion, 30 ± 20 tonnes de MP se déposeraient via l'atmosphère sur les zones urbainescôtières et 7 ± 10 tonnes de MP seraient transportées par les fleuves vers la Méditerranée, chaque année. L'extrapolation des quantités de MP dans les compartiments marins, semble indiquer que la surface de la mer et les plages ne sont que des compartiments transitoires (< 1 tonne), tandis que les sédiments et la colonne d'eau sont potentiellement plus impactés (jusqu'à 350 tonnes pour les sédiments). De nouvelles données sont nécessaires pour la colonne d'eau et les sédiments pourconfirmer cette hypothèse, mais les résultats laissent penser qu'ils pourraient avoir un rôle majeur dans le stockage des MP. / Anthropogenic litter, particularly plastic litter and their fragments (microplastics or “MPs”; < 5 mm) represent a highly pervasive and persistent global threat to marine ecosystems, as they can be ingested by a wide range of marine species. As a landlocked sea with a high population density, the Mediterranean Sea is highly exposed to marine litter pollution. This thesis aims tounderstand the origin and the future of marine MPs thanks to a holistic approach from terrestrial sources to marine sinks. This strategy was applied at the regional scale of the Gulf of Lion (Northwestern Mediterranean Sea) on all coastal compartments. MPs were observed in every studied matrices (water, sediment, atmospheric fallout) with a high variability within and betweenthe different compartments. No significant qualitative trend seems to occur during the transfer of MPs between compartments and fibers were the most abundant shape found in samples. MP concentrations changed at a short spatial and temporal scale (< 1 hour and < 1 kilometer), overlaying other variabilities (i.e. seasonal or between sites). If no obvious relationship betweenexternal forcing (e.g. precipitations, river flow rates, winds) and MP concentrations was observed, rainfall events seemed to have an important impact on the amount of MPs transferred into the sea. Extrapolating our results to the whole Gulf of Lion watersheds, 30 ± 20 tons of MPs would settle on urban areas and 7 ± 10 tons would be supplied by rivers into the Mediterranean Sea every year. The extrapolation of MP quantities within marine environments seems to indicate that the sea surface and beaches are only transitory compartments (<1 ton) whereas sea floor and water column couldbe more impacted (up to 350 tons for marine sediment). New data on water column and marine sediments are needed to confirm this hypothesis, but those results suggest that both latter compartments could be major sinks for marine MPs.