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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.85.2021.tde-15072021-160209
Document
Author
Full name
Mainara Generoso Faustino
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2021
Supervisor
Committee
Pires, Maria Aparecida Faustino (President)
Cotrim, Marycel Elena Barboza
Lange, Camila Neves
Pedreira Filho, Walter dos Reis
Title in Portuguese
Qualidades das águas urbanas: caracterização do escoamento superficial urbano quanto à ocorrência espacial e sazonal de multitraçadores
Keywords in Portuguese
análise multivariada
análise química
ecotoxicidade
escoamento superficial
metais
sazonalidade
Abstract in Portuguese
O escoamento superficial, proveniente de águas pluviais, é considerado uma fonte de poluição difusa e seu estudo pode auxiliar no saneamento das áreas urbanas. O presente estudo avaliou o fenômeno do first flush, que indica se a taxa de emissão mássica é maior durante as primeiras porções de escoamento do que durante sua última porção, por meio de determinações da concentração dos metais e elementos-traço, nas formas totais e dissolvidos, carbono orgânico total e ensaios de ecotoxicidade aguda com Daphnia similis, além dos parâmetros físico-químicos (pH, temperatura, condutividade, oxigênio dissolvido e sólidos totais) em amostras de água provenientes do escoamento superficial em uma área urbana - São Paulo/Brasil. O estudo foi conduzido em uma rede de drenagem urbana, área de circulação e estacionamento, do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN, localizado no campus da Cidade Universitária Armando de Salles Oliveira (CUASO) da Universidade de São Paulo - USP. A coleta das amostras foi realizada com um amostrador integrado de 4 (estágios), em diferentes sazonalidades, verão e inverno de 2017 e primavera, verão, outono e inverno de 2018, em quatro pontos distintos. A determinação dos metais e elementos-traço (Al, Sb, B, Cd, Ca, Ce, Pb, Cu, Cr, Sr, Fe, In, La, Mg, Mn, Mo, Ni, K, Na, Si, Ti, Th, U e Zn) foi realizada utilizando os métodos de Espectrometria de Emissão Óptica com Plasma de Argônio (ICP OES) e Espectrometria de Massas com Plasma de Argônio (ICP-MS). A qualidade dos resultados analíticos foi avaliada pela análise de materiais de referência certificado. Seus resultados de desvio padrão relativo e de erros relativos foram inferiores a 15% para a maioria dos elementos. Os resultados demostraram uma diminuição da concentração dos metais e do teor de sólidos em função do fluxo de água pluvial coletado no amostrador integrado. Corroborando com a literatura, indicando que a taxa de emissão mássica (first flush) ocorre nas primeiras porções de escoamento. Os ensaios mostraram teores não significativos de toxicidade. Com a análise de ACP foi possível verificar as principais influências de contaminantes, como tráfego de carros, deposição atmosférica e matéria orgânica e foi possível concluir que as águas de escoamento superficial provenientes da água de chuva, coletada na área do Campus, não interferem de forma significativa nos recursos hídricos da região.
Title in English
Urban waters qualities: characterization of urban runoff as to the spatial and seasonal occurrence of multi-tracers
Keywords in English
chemical analysis
ecotoxicity
metals
multivariate analysis
runoff
seasonality
Abstract in English
The runoff of rainwater is considered a source of diffuse pollution and its study can assist in the sanitation of urban areas. The present study evaluated the phenomenon of the first flush, which indicates whether the rate of mass emission is higher during the first flow portions than during its last portion, through determinations of the concentration of metals and trace elements, in total and dissolved forms, total organic carbon and acute ecotoxicity tests with Daphnia similis, in addition to the physical-chemical parameters (pH, temperature, conductivity, dissolved oxygen and total solids) in water samples from runoff in an urban area - São Paulo / Brazil. The study was conducted in an urban drainage network, circulation, and parking area, at Nuclear and Energy Research Institute - IPEN, located on the campus of the University City "Armando de Salles Oliveira" (CUASO) of the University of São Paulo - USP. Sample collection was performed with an integrated sampler of 4 (stages), in different seasonality, summer and winter of 2017 and spring, summer, autumn and winter of 2018, in four different points. The determination of metals and trace elements (Al, Sb, B, Cd, Ca, Ce, Pb, Cu, Cr, Sr, Fe, In, La, Mg, Mn, Mo, Ni, K, Na, Si, Ti, Th, U, and Zn) were performed using the Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry (ICP OES) and Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) methods. The quality of the analytical results was assessed by the analysis of certified reference materials. Their results of relative standard deviation and relative errors were less than 15% for most elements. The results showed a decrease in the concentration of metals and the content of solids as a function of the flow of rainwater collected in the integrated sampler. Corroborating with the literature, indicating that the mass emission rate (first flush) occurs in the first flow portions. The tests showed non-significant levels of toxicity. With the PCA analysis, it was possible to verify the main influences of contaminants, such as car traffic, atmospheric deposition, and organic matter, and it was possible to conclude that runoff waters from rainwater, collected in the Campus area, do not interfere in any way. significant in the region's water resources, the work generated subsidies to assist in the evaluation of the quality of urban runoff water quality in the region.
 
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Publishing Date
2021-07-20
 
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