Óxido nitroso e Nitrogênio inorgânico

As concentrações de N2O nas águas de superfície variaram entre 7,4 a 10,6

nmol L-1 no período chuvoso e entre 5,8 a 33,9 nmol L-1 no período seco (Tabela 5). A média durante o período chuvoso (8,9 ± 0,7 nmol L-1) foi mais próxima a mediana (7,8 nmol L-1), reflexo da maior homogeneidade das concentrações durante este período (Figura 15a). As maiores concentrações (> 10 nmol L-1_{) foram encontradas}

na região da APA de Guapimirim, enquanto na enseada de Jurujuba foi verificada concentração de 7,4 nmol L-1_{. Durante o período seco a média foi de 9,1 ± 4,7}

nmol L-1 e a mediana 7,5 nmol L-1. Nesse caso, a média parece ser influenciada por alguns poucos pontos na Baía de Guanabara (Figura 15b). No período seco, a distribuição superficial revelou elevadas concentrações (> 10 nmol L-1) ao sul da Ilha do Governador e valores baixos (< 7,5 nmol L-1) nas enseadas de Jurujuba e Icaraí, ao longo do canal Central próximo a Ilha de Paquetá e ao norte da Ilha do Governador, próximo a Magé e Duque de Caxias. Em abril de 2004, Guimarães & de Mello (2008) encontraram concentração de N2O média de 8,2 ± 2,2 nmol L-1 e

mediana de 7,5 nmol L-1, entretanto com um comportamento em termos de variação espacial mais semelhante ao que se observou em agosto de 2005. As altas concentrações de N2O têm relação com a maior descarga de esgotos domésticos

no trecho oeste da baía e, em decorrência disso, maior atividade microbiológica. Em abril de 2005, as concentrações foram bem homogêneas espacialmente.

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Tabela 5 Concentrações de óxido nitroso, nitrito, nitrato e nitrogênio amoniacal nas águas superficiais da Baía de Guanabara durante o período chuvoso (abril) e seco (agosto) de 2005. Período N2O (nmol L-1) NO2 - (µmol L-1) NO3 - (µmol L-1) NHx (µmol L-1) Variação 7,4 – 10,6 0,1 – 2,2 0,1 – 1,8 1,8 – 151,5 Mediana 7,8 0,3 0,5 4,1 Chuvoso

Média ± desvio padrão 8,9 ± 0,7 0,5 ± 0,4 0,6 ± 0,5 18,5 ± 34,7

Variação 5,8 – 33,9 0,1 – 5,2 2,0 – 5,4 0,1 – 145,2

Mediana 7,5 0,8 3,4 4,8

Seco

Média ± desvio padrão 9,1 ± 4,7 1,2 ± 1,2 3,6 ± 0,9 26,5 ± 40,9

Período Chuvoso Período Seco

a) b)

Figura 15 Distribuição de Óxido Nitroso nas águas superficiais da Baía de

Guanabara durante o período chuvoso (abril) e seco (agosto) de 2005.

Estas concentrações, quando comparadas a concentração de equilíbrio com os valores observados na atmosfera (324 ± 9 ppb), revelaram condições de supersaturação em 97% das amostras coletadas, representando 83% a 523% de supersaturação (Figura 16). Condição de subsaturação foi encontrada apenas no período seco na região marginal do canal central próximo ao rio Imboassu e na direção norte da ponta do boqueirão na Ilha do Governador (Figura 16b). Da mesma forma as maiores condições de supersaturação (>200%) foram observadas durante o mesmo período (agosto de 2005) ao sul da Ilha do Governador (Figura 16b). Durante o período chuvoso a amplitude de variação foi menor (112% a 165%). As menores supersaturações (<120%) foram encontradas na entrada da Baía, enquanto as maiores (> 150%) foram observadas na área da APA de Guapimirim e ao redor da Ilha de Paquetá (Figura 16a).

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O percentual de saturação verificado em 2005 foi superior ao observado em abril de 2004 (-14% a 147%) por Guimarães & de Mello (2008). Da mesma forma que em 2004, as maiores concentrações de N2O nas águas superficiais da baía

estiveram relacionadas à alta carga de esgoto doméstico recebida, principalmente no setor oeste. Condições de supersaturação de N2O superiores às encontradas na

Baía de Guanabara foram relatadas na Baía de Tóquio (16-1530%) por Hashimoto, et al., 1999). Estas altas saturações foram atribuídas a grande descarga de efluentes de esgoto doméstico após tratamento aeróbico, onde amostras de água coletadas no estágio final de uma única estação de tratamento apresentaram uma concentração média de N2O de 5400 nmol L-1, resultando numa descarga diária de

N2O para a baía de 170 kg N. No litoral do Rio de Janeiro, no sistema lagunar

Maricá-Guarapina (RJ) as concentrações de N2O na água variaram entre 4,5

nmol L-1 _{e 18,0 nmol L}-1_{, com percentuais de saturação 76% e a máxima foi 281%}

(Couto, 2008). Os menores valores encontraram-se nas faixas verificadas por Morell, et al., 2001) em águas superficiais do Oceano Atlântico ao norte e sul de Porto Rico, onde as concentrações de N2O variaram de 6,1 a 8,3 nmol L-1 (4-44%).

Já em águas superficiais do Atlântico equatorial entre a América do Sul e a África, Oudot, et al., 2002) encontraram saturação média de 8%, com valores mais elevados nas margens continentais com valores de até 20%.

Período Chuvoso Período Seco

a) b)

Figura 16 Distribuição do percentual de saturação do óxido Nitroso nas águas

superficiais da Baía de Guanabara durante o período chuvoso (abril) e seco (agosto) de 2005.

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As concentrações de todas as formas de N avaliadas foram inferiores durante o período chuvoso (Tabela 6), mostrando a influência da pluviosidade nas águas superficiais da baía de Guanabara, e refletindo diretamente nas concentrações de N2O. O N2O tem como principal fonte os processos de nitrificação

e desnitrificação, e sua relação com as concentrações de N inorgânico na baía de Guanabara revelaram correlações com NO2- e NHx somente no período seco (ρ >

0,519, p < 0,001). Durante o período chuvoso não foi encontrada correlação, neste perído as concentrações de N2O foram muito homogêneas, distintamente do que foi

observado em abril de 2004 (Guimarães and De Mello, 2008) e agosto de 2005. A correlação entre as concentrações de N2O e as concentrações de NO2- nas

águas superficiais da Baía de Guanabara também foi verificada por Guimarães & de Mello (2008), sugerindo que a produção de N2O neste ambiente possa estar

associada predominantemente ao processo de nitrificação, do qual o N2O surge

como subproduto na etapa de oxidação do NH4+ a NO2-.

Este processo de produção de N2O é dominante na coluna d’água e impõe

significativa demanda de O2 (Barnes and OWENS, 1998). Durante a nitrificação, o

N2O é produzido em baixas concentrações de oxigênio e alto pH (LaMontagne, et

al., 2003), sendo observada em níveis de até 10% de saturação de O2 (Rönner,

1983). De acordo com dados compilados por Kjerfve et al. (1997), as águas superficiais da Baía de Guanabara são, em geral, supersaturadas em O2 dissolvido

(concentração média ~ 8,5 mg L-1; ΔO2 ~ 25%), condições favoráveis ao processo

de nitrificação. Em estuários, a nitrificação geralmente é encontrada na zona de turbidez máxima, devido à associação de bactérias a partículas (Owens, 1986).

Experimentos laboratoriais, com culturas de bactérias nitrificadoras do gênero Nitrosomonas, mostram que a razão N2O/NO2-, como resultado da oxidação

do NH4+, tende a aumentar com a redução da concentração de O2 no meio (Goreau,

et al., 1980). A razão N2O/NO2- média verificada nas águas superficiais da Baía de

Guanabara foi de 0,02, valor intermediário a faixa encontrada por Goreau et al. (1980). Goreau et al. (1980) observaram um aumento de 0,003 a 0,1 na razão N2O/NO2- (mol de N/mol de N) quando a concentração de O2 foi reduzida de 7 para

0,18 mg L-1_{. Apesar da dinâmica dos vários processos biogeoquímicos}

responsáveis pelas transformações das espécies nitrogenadas nas águas superficiais da Baía de Guanabara, a razão N2O/NO2- média corrobora a hipótese

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de que a nitrificação seja o principal processo formador do N2O nas águas

superficiais da baía.