Contaminação costeira com rejeitos de minério: especiação do ferro e impactos sobre a comunidade fitoplanctônica

Página do item simplificado
dc.contributor.advisor1Rodrigues Neto, Renato
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0003-0803-4435
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1931267781220159
dc.contributor.authorLonghini, Cybelle Menolli
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000000221200066
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/9860249629296525
dc.contributor.referee1Barroso, Gilberto Fonseca
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-4886-4890
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8505958970169325
dc.contributor.referee2Vicente, Maristela de Araujo
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000000225752386
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/1832685910267156
dc.contributor.referee3Grassi, Marco Tadeu
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0002-9325-2674
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/2575554403814311
dc.contributor.referee4Lima, Ana Teresa Macas
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/0000000169806553
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/0749865584704544
dc.date.accessioned2024-05-30T00:48:39Z
dc.date.available2024-05-30T00:48:39Z
dc.date.issued2020-02-03
dc.description.abstractIron and other trace metal biogeochemistry have been largely discussed because of their ecological role as micronutrients and consequent control on phytoplankton growth in the ocean. Experimental studies have shown that Fe fertilization in marine areas favours specific algae groups, mainly diatoms and flagellates, even though the effects of metal contamination from mining tailings have not been addressed until the moment. The present study describes the processes controlling dissolved Fe (dFe) stability in the water column and the effects of this metal and other nutrients on phytoplankton community in the continental shelf impacted by the Fundão dam mining tailings. The review study indicated that the inputs of dFe from mining activities can be more representative than the fluxes from natural sources in coastal areas vulnerable to this kind of contamination. Regarding to the impacts of those activities, can be predicted changes on Fe chemical speciation and bioavailability, changes on biochemical uptake mechanisms by phytoplankton and also shifts on its community structure, including harmful algae growth. The distribution of Fe in different size-fractions and their relation to humic substances (HS) showed that Fe concentrations remain very high even three years after the disaster, reaching up to 2.8 µM (dFe, < 0.45 µm), 700 nM (dFe, < 0.22 µm) e 40 nM (Soluble Fe - sFe, < 0.02 µm). HS levels control only the binding of 2% and 10% (median values) of dFe (0.22 µm) and sFe concentrations, respectively. This is an unexpected result as HS is the main Fe binding agent in unaffected coastal areas. These results suggest the presence of other organic compounds to bind Fe (possibly amine compounds widely used in the ore extraction process) and/or the occurrence of sFe as colloidal nanoparticulate Fe(III) oxy-hydroxides, both acting to maintain the stability of dFe in solution. The interrelations analyses among metals/micronutrients (Fe, Mn, Zn, Cu, Co e V), major nutrients (Dissolved Inorganic Nirogen - DIN, phosphate and silicate) and phytoplankton composition revealed the influence of Zn, Cu and V in particulate fraction (pZn, pCu e pV) and a lesser contribution of particulate Fe (pFe) and dFe controlling the algae densities. Cyanophyceae was the most frequent group and their density was determined by pFe concentrations that remained high during all sampling surveys. Furthermore, diatoms growth was modulated by pZn levels and restricted to high Doce River discharge and specific metals enrichment conditions (7pFe, 5pV, 4pCu, 8pZn), suggesting a control related to physiological mechanisms of silic acid uptake. These results demonstrated an unexpected behaviour of phytoplankton community in response to metals enrichment and these differences are probably driven by the form of metals from the tailings. Therefore, it has been hypothesized that cyanobacteria species obtained competitive advantages compared to other groups due to their versatile strategies to assimilate metals from a wide range of forms. Considering the continuing metals contamination in the study area during time, it is recommended the integrated analyses between the metals pointed by this study and the possibility of toxic microalgae growth.
dc.description.resumoO ciclo biogeoquímico do Fe e de outros metais-traço tem sido amplamente discutido em função do seu papel ecológico como micronutriente para o crescimento da comunidade fitoplanctônica nos oceanos. Estudos experimentais mostram que a fertilização de áreas marinhas com Fe promove o favorecimento de grupos específicos, como diatomáceas e fitoflagelados, embora condições de contaminação por rejeitos de minério não tenham sido avaliadas até o momento. Nesse sentido, o presente estudo teve como objetivo descrever os processos que controlam a estabilidade do Fe dissolvido (dFe) e os efeitos desse metal e de outros nutrientes sobre a comunidade fitoplanctônica na plataforma continental impactada pelo desastre de Fundão. O estudo de revisão bibliográfica indicou que os aportes de dFe provenientes da mineração podem ser mais representativos do que os fluxos por fontes naturais em regiões costeiras vulneráveis a esse tipo de contaminação. Com relação aos impactos dessas atividades, podem ocorrer mudanças na especiação química e biodisponibilidade do Fe, alterações nas estratégias bioquímicas de assimilação pelo fitoplâncton, bem como mudanças na composição desta comunidade, incluindo a proliferação de microalgas tóxicas. A análise da distribuição espaço-temporal do Fe em diferentes frações de tamanho e sua relação com as substâncias húmicas (HS) mostrou que as concentrações desse elemento continuam altas mesmo após três anos do desastre, alcançando máximas de 2,8 µM (dFe, < 0,45 µm), 700 nM (dFe, < 0,22 µm) e 40 nM (Fe solúvel - sFe, < 0,02 µm). HS controla somente 2% e 10% das concentrações de dFe (< 0,22 µm) e sFe, respectivamente, o que estabelece uma condição atípica, uma vez que HS é o principal agente complexante de dFe em áreas costeiras não impactadas. Os resultados sugerem a presença de outra substância complexante (possivelmente compostos de aminas utilizados no beneficiamento do minério de ferro) e/ou a ocorrência de nanopartículas coloidais de óxidos-hidróxidos de Fe (III) que garantem a estabilidade desse elemento em solução. Através da análise das inter-relações entre os metais micronutrientes (Fe, Mn, Zn, Cu, Co e V), nutrientes maiores (Nitrogênio Inorgânico Dissolvido - NID, fosfato e silicato) e a composição fitoplanctônica, constatou-se a influência principalmente de Zn, Cu e V na fração particulada (pZn, pCu e pV) e um menor efeito de Fe particulado (pFe) e dFe sobre a densidade dos grupos algais. Cyanophyceae foi o grupo mais frequente e sua densidade foi determinada pelas concentrações de pFe, que permaneceram elevadas ao longo das campanhas de amostragem. Além disso, a floração de diatomáceas foi definida principalmente pelos níveis de pZn e restrita às condições de aumento da vazão do Rio Doce e níveis específicos de enriquecimento por metais (7pFe, 5pV, 4pCu, 8pZn), sugerindo um controle desse grupo associado aos mecanismos fisiológicos de assimilação de silício. Esses resultados demonstram uma resposta atípica da comunidade em relação ao enriquecimento de Fe, possivelmente associada às formas de metais que estão sendo disponibilizadas através do rejeito. Assim, espécies do grupo das cianobactérias obtém vantagem competitiva em função da sua plasticidade em assimilar diferentes formas de metais. Considerando a continuidade da contaminação por metais na área ao longo de tempo, recomenda-se a análise da inter-relação entre os metais destacados nesse estudo e a possível proliferação de microalgas tóxicas.
dc.description.sponsorshipFundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/13808
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseDoutorado em Oceanografia Ambiental
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Humanas e Naturais
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Oceanografia Ambiental
dc.rightsopen access
dc.subjectContaminação por metais
dc.subjectFitoplâncton
dc.subjectBiogeoquímica Ferro
dc.subjectMicronutrientes
dc.subjectRejeito de minério
dc.subjectImpactos costeiros
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqCiências Ambientais
dc.titleContaminação costeira com rejeitos de minério: especiação do ferro e impactos sobre a comunidade fitoplanctônica
dc.typedoctoralThesis
Arquivos
Pacote Original
Agora exibindo 1 - 1 de 1
Imagem de Miniatura
Nome:
Tese Doutorado_Cybelle M Longhini_Final.pdf
Tamanho:
7.61 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Descrição:
Baixar
Coleções
Doutorado em Oceanografia Ambiental