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Title: Hidrogeoquímica dos elementos maiores e traço no sistema estuarino Piraquê-Açu e Piraquê-Mirim (Aracruz-ES)
metadata.dc.creator: Monteiro, Sury de Moura
Keywords: Geoquímica;Estuários;Hidrodinâmica;Modelagem numérica
Issue Date: 27-May-2015
Publisher: Universidade Federal do Espírito Santo
Abstract: O objetivo deste trabalho foi avaliar a dinâmica e os fluxos dos elementos maiores (Al, Fe e Mn) e traço (Cr, Zn, Cu, Cd, Pb, As e Ni) no material particulado em suspensão em um sistema estuarino tropical composto por dois rios, o Piraquê-Açu (PA) e Piraquê-Mirim (PM), Espírito Santo, Brasil. Este sistema é composto pelas bacias hidrográficas do PM com área de 69,4 km2 e do PA com 378,6 km2. Estes rios se encontram (confluência) a uma distância aproximada de 4,5 km da desembocadura do estuário. A descarga fluvial no PM é cinco vezes menor que no PA, por isso é mais influenciado pelas correntes de maré, na fase da enchente. O clima da região é tropical litorâneo do tipo úmido-seco, com dois períodos sazonais: maior pluviosidade (200-250 mm) e menor pluviosidade (25-50 mm). Foram realizadas cinco campanhas: três no período de maior pluviosidade (março e dezembro/2013; e março de 2014) e duas no de menor pluviosidade (junho e setembro/2013); durante um ciclo de maré de sizígia (13h); em seis estações de coleta: 2 no PA, 2 no PM e 2 na confluência. Realizou-se amostragem de material particulado em suspensão (MPS) através de coleta de água (filtração) e de armadilha de sedimento; coletou-se in situ dados físico-químicos e hidrodinâmicos; realizou-se análises sedimentológicas, mineralógicas e químicas nas amostras de MPS; e utilizou-se a modelagem numérica para verificar as principais tendências de transporte destes materiais nos cenários de maior e menor pluviosidade. O sistema estuarino, nos pontos coletados, apresenta águas levemente alcalinas (pH 7.7±0.8), saturadas em oxigênio (6.17±0.9) e com salinidade variando entre 25.3±1.5 a 36.9 ±0.6. O PA apresentou percentuais de concentrações superiores ao PM dos elementos maiores (16% Al, 10% Fe e 15% Mn) e traço (45% Cr, 48% Zn, 56% Cd e 79% Pb) principalmente no período de elevada pluviosidade. Somente os elementos Ni (55%), Cu (94%) e As (13%) apresentaram maiores percentuais de concentrações no PM. A confluência estuarina reflete a influência do PA, durante o período de elevada pluviosidade, quando a descarga fluvial deste rio, transporta elevadas concentrações de elementos para esta região; enquanto que no período de menor pluviosidade há maior influência das correntes de maré, onde as concentrações de Fe, Mn, Ni e As foram máximas quando comparadas aos dois rios. Os índices geoquímicos indicam que este sistema estuarino apresenta-se preservado, e o aporte natural é a principal fonte dos elementos maiores e traço, os quais são influenciados pela presença de minerais, como caulinita, goethita, magnetita, ilmenita, gibbsita, hematita e pirita. Os cenários modelados demonstram a transferência de materiais (MPS e elementos maiores e traço) entre os cursos fluviais, ocorrendo uma maior influência do PA e da confluência no PM, principalmente no período de elevada pluviosidade, quando há maior retenção de materiais a montante do PM, aumentando o tempo de residência e tornando-a mais vulnerável, principalmente pelo acumulo de elementos considerados tóxicos, como Zn e Cr. Este sistema estuarino é um ambiente exportador de materiais, sendo a taxa de exportação do PA cinco vezes superior a do Piraquê-mirim durante o período de elevada pluviosidade. Palavras-chaves: Geoquímica, Material particulado em suspensão, estuário, hidrodinâmica, modelagem numérica
This research aimed to evaluate the dynamic and flow of major elements (Al, Fe and Mn) and trace elements (Cr, Zn, Cu, Cd, Pb, As and Ni) in suspended particulate matter within a tropical estuarine system. This estuarine system comprises two rivers: the Piraquê-açu River (PA) and the Piraquê-mirim River (PM), Espírito Santo, Brazil. The system covers the river basins of PM and PA, with 69.4 km2 and 378.6 km2, respectively. The confluence of these rivers occurs about 4.5 km from the estuary mouth. The PM discharge is five times lower than PA discharge and then the it is dominated by tidal currents during flood tide. The climate is coastal tropical wet-dry type, with two seasonal periods: higher rainfall (200-250mm) and lower rainfall (25-50 mm). Five field works were performed: tree during higher rainfall (March and December, 2013, and March, 2014 ) and two during lower rainfall (June and September, 2013); along spring tide cycle (13 hours); in six sampling stations: two in PA, two in PM and two at these rivers confluence. Sampling of suspended particulate matter (SPM) was performed by water sampling (filtration) and sediment trap; physicochemical and hydrodynamic data were sampled in situ; sedimentological, mineralogical and chemical analysis were conducted in SPM samples; and numerical modelling was applied in order to verify the main transport patterns of these material in scenarios of high and low rainfall. The estuarine system presents alkaline water (pH 7.7±0.8), which is saturated in oxygen (6.17±0.9) with salinity ranging from 25.31±1.5 to 36.92±0.6. PA presented percentages concentration of major elements (16% Al, 10% Fe e 15% Mn) and trace elements (45% Cr, 48% Zn, 56% Cd e 79% Pb) higher than PM, mainly during high rainfall period. Only Ni (55%), Cu (94%) e As (13%) presented higher concentrations in PM. The estuarine confluence reflect the PA influence, during the high rainfall period, when its river discharge carries high concentration of elements for this region; while in the lower rainfall period, there is higher influence of tidal current, when the concentrations of Fe, Mn, Ni e As were highest compared to the both rivers. The geochemical indices indicate that this estuarine system is preserved, and the natural supply is the main source of major and trace elements, which are influenced by the presence of minerals for instance kaolinite, goethite, magnetite, ilmenite, gibbsite, hematite and pyrite. The model scenarios demonstrate the materials transfer (SPM, major and trace elements) between the rivers. The model also shows a greater influence of PA and its confluence on PM, mainly during high rainfall period when there is higher retention of material upstream of PM, that increases the residence time and does it more vulnerable, especially due to accumulation of toxic elements such as Zn and Cr. This estuarine system is materials exporter environment, in which the exportation rate is five times larger in PA than in PM during high rainfall period.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/3168
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