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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.21.2022.tde-30012023-145302
Documento
Autor
Nome completo
Bruno Otero Sutti
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2022
Orientador
Banca examinadora
Saraiva, Elisabete de Santis Braga da Graca (Presidente)
Castro, Carmen González
Lamparelli, Claudia Condé
Millo, Christian
Título em português
Estudo biogeoquímico dos nutrientes principais (N, P e Si) e sua relação com o carbono em dois estuários do Estado de São Paulo com distintos níveis de intervenção antrópica
Palavras-chave em português
Afundamento de Partículas
Estuários Subtropicais
Eutrofização
Influência Antrópica
Sistema Carbonato
Resumo em português
Medidas que reduzem cargas antrópicas de nutrientes em estuários têm sido avaliadas como alternativas essenciais à mitigação das mudanças climáticas, uma vez que processos de eutrofização tendem a modificar a biogeoquímica da coluna dágua e desiquilibrar a dinâmica do carbono na interface ar-água-sedimento. Para melhor entender essas relações biogeoquímicas, o presente estudo adquiriu dados (inverno/2018 e verão/2019) de dois estuários com distintos níveis de intervenção antrópica, o Sistema Estuarino Canal de Bertioga (SECB) (mais urbanizado) e o Complexo Estuarino-Lagunar de Cananéia-Iguape (CELCI) (áreas pristinas). Uma Armadilha de Sedimentos foi utilizada para avaliar fluxos de partículas e de pigmentos fotossintéticos a partir da zona eufótica. Dados de nutrientes, pigmentos fotossintéticos e do sistema carbonato foram obtidos a partir de amostras de água. Comparado ao inverno/2018, o período de amostragem do verão/2019 apresentou maiores volumes de chuvas e salinidades consideravelmente mais baixas, indicando que os sistemas estuarinos foram dirigidos por maiores drenagens fluviais no verão. Somado a isso, as razões C:N evidenciaram maior importância de matéria orgânica autóctone no inverno/2018 (≈7,0) e de alóctone no verão/2019 (≈22,0). Na região norte do CELCI, a desembocadura do Valo Grande apresentou marcantes concentrações de silicato (≈200μM) e nitrato (≈20μM), onde elevados fluxos de Feopigmentos e Clorofila-c evidenciaram a contribuição de espécies oportunistas de diatomáceas no afundamento do carbono. Já no Mar de Cananéia (região sul), os elevados fluxos de partículas inorgânicas (≈900 mg m-2 d-1) e de Clorofila-a (≈77 mg m-2 d-1) em meio a elevadas razões Si:P (≈30) evidenciaram marcante contribuição de sílica biogênica nas taxas de sedimentação. O Rio Batatais (área de manguezal) apresentou o mais elevado fluxo de partículas orgânicas (≈550 mg m-2 d-1). O Canal do Ararapira (CA) apresentou os mais baixos índices tróficos que refletiram em baixas pCO2 (≈350µatm) e predominância de entrada (-8,0 mmol m-2 d-1) do CO2. Além disso, as condições oligotróficas da área central do CA demosntrou influenciar nos baixos fluxos de partículas orgânicas (<25 mg m-2 d-1). Os setores do SECB apresentaram os mais elevados níveis de eutrofização, principalmente na área central do Canal de Bertioga (CB), onde consideráveis concentrações de amônio (20-37μM) evidenciaram a entrada de esgotos. Nesta área, as baixas razões Si:N (≈1,1) indicaram predominância de flagelados, onde os fluxos de partículas orgânicas apresentaram-se relativamente baixos (20-50 mg m-2 d-1). Por um lado, a área central do CB observada no inverno/2018 atuou com níveis de eutrofização e pCO2 (650µatm) mais baixos, porém com emissões de CO2 (+12,0 mmol m-2 d-1) mais elevadas. Por outro lado, a área central do CB observada no verão/2019 atuou com níveis de eutrofização e pCO2 (≈1700μatm) mais elevados, porém com emissões mais baixas (+2,2 mmol m-2 d-1). Esses achados indicaram que após o período chuvoso, os níveis aumentados de eutrofização e de pCO2 não desencadearam emissões de CO2, mas sim a acidificação (ΩAr/Ca=0,1) da coluna dágua. Por fim, os resultados evidenciaram que níveis avançados de eutrofização, ao reduzirem a presença de diatomáceas, podem reduzir o afundamento do carbono e acidificar a coluna dágua pelo excesso de CO2.
Título em inglês
Biogeochemical study of the main nutrients (N, P and Si) and their relationship with the carbon in two estuaries of São Paulo state with different levels of anthropic pressure
Palavras-chave em inglês
Anthropogenic Influence
Carbonate System
Eutrophication
Particle Sinking
Subtropical Estuaries
Resumo em inglês
In estuaries, the measures that reduce anthropogenic nutrient loads have been evaluated as essential alternatives to climate change mitigation, since eutrophication processes tend to modify the biogeochemistry of the water column and unbalance the carbon dynamics at the air-water-sediment interface. To better understand these biogeochemical relationships, the present study obtained data (winter/2018 and summer/2019) from two estuaries with different levels of human intervention, the Bertioga Channel - Estuarine System (SECB) (more urbanized) and the Cananéia-Iguape Estuarine-Lagunar Complex (CELCI) (pristine areas). A Sediment Trap was used to assess flows of particles and photosynthetic pigments from the euphotic zone. Data on nutrients, photosynthetic pigments and the carbonate system were obtained from water samples. In relation to winter/2018, the summer/2019 sampling period showed higher volumes of rainfall and considerably lower values of salinity, indicating that estuarine systems were driven by greater river drainage in summer. In addition, the C:N ratios showed greater importance of autochthonous organic matter in winter/2018 (≈7.0) and of allochthonous organic matter in summer/2019 (≈22.0). In the northern region of the CELCI, the mouth of the Valo Grande presented significant concentrations of silicate (≈200μM) and nitrate (≈20μM), where high fluxes of Pheopigments and Chlorophyll-c evidenced the contribution of opportunistic diatom species in the sinking of carbon. In the Cananéia Sea (southern region), the high fluxes of inorganic particles (≈900 mg m-2 d-1) and Chlorophyll-a (≈77 mg m-2 d-1) amid high Si:P (≈30) showed a marked contribution of biogenic silica to sedimentation rates. The Batatais River (mangrove area) had the highest flow of organic particles (≈550 mg m-2 d-1). The Ararapira Channel (CA) presented the lowest trophic indices that reflected in low values of pCO2 (350µatm) and predominance of CO2 input (-8.0 mmol m-2 d-1). In addition, the oligotrophic conditions in the central area of the CA demonstrated to influence the low fluxes of organic particles (<25 mg m-2 d-1). The SECB sectors showed the highest levels of eutrophication, mainly in the central area of the Bertioga Channel (CB), where significant concentrations of ammonium (20-37μM) showed the entry of sewage. In this area, the low Si:N (≈1.1) ratios indicated a predominance of flagellates, where the fluxes of organic particles were relatively low (20-50 mg m-2 d-1). On the one hand, the central area of the CB observed in winter/2018 had lower eutrophication levels and pCO2 values (650μatm), but with higher CO2 emissions (+12.0 mmol m-2 d-1). On the other hand, the central area of the CB observed in the summer/2019 had higher eutrophication levels and pCO2 values (1700μatm), but with lower emissions (+2.2 mmol m-2 d-1). These data indicated that after the rainy period, the increased levels of eutrophication and pCO2 did not trigger CO2 emissions, but rather the acidification (Ω Ar/Ca=0,1) of the water column. Finally, the results showed that advanced levels of eutrophication, by reducing the presence of diatoms, can reduce carbon sinking and acidify the water column by CO2 excess.
 
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Data de Publicação
2023-02-23
 
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