A nível operacional define-se material particulado em suspensão (MPS) como sendo o material que fica retido em uma membrana de porosidade nominal 0,45 µm. O material menor do que essa fração é considerado como estando dissolvido. O limite superior do MPS não é fixo, estando estreitamente relacionado à intensidade da turbulência da água, bem como ao tamanho, densidade e forma das partículas envolvidas. Em fortes turbulências mesmo grandes grãos de areia podem permanecer em suspensão por algum tempo. Isto também pode acontecer quando a areia se encontra suspensa em águas com altas concentrações de argila, sendo sua deposição impedida pelo grande número de partículas finas. Além disso, dependendo da sua composição, a suspensão da partícula pode ser favorecida, como por exemplo partículas contendo gases ou matéria orgânica de baixa densidade (Eisma, 1993).
O material em suspensão de granulometria fina possui uma grande área superficial, sendo esta cada vez maior conforme as partículas vão se tornando mais finas. Devido ao fato das partículas minerais finas serem formadas em sua maioria por argilas, e serem recobertas por matéria orgânica, estas partículas são altamente ativas, adsorvendo com facilidade o material dissolvido ou coloidal em sua superfície. Esta característica do MPS implica em importantes conseqüências para a dispersão de substâncias poluentes tais como metais traços e uma infinidade de compostos orgânicos sintéticos. Deste modo, os poluentes podem se concentrar e depositar nos sedimentos (Eisma, 1993). Gibbs (1977), por exemplo, estudando os rios Amazonas no norte do Brasil e Yukon no Alasca (EUA), encontrou concentrações de metais bem mais elevadas no material em suspensão do que no dissolvido em ambos os rios (10.000 e 7.000 vezes maiores, respectivamente), demonstrando a importância do material em suspensão no transporte de metais.
As variações da descarga fluvial durante o ano podem afetar as concentrações de metal particulado em sistemas fluviais. As concentrações de metais geralmente são mais baixas durante períodos de alta descarga, enquanto que durante baixa descarga fluvial as concentrações podem aumentar em até 5 vezes (Salomons, 1995). Este fenômeno provavelmente é causado pelos seguintes aspectos:
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GARLIPP, A.B. 2006. Tese de Doutorado – PPGG/UFRN
Capítulo VII – Material em suspensão como agente transportador de metais no estuário do rio Curimataú
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ - diluição da concentração de metais proporcional ao aumento da descarga fluvial, assumindo que existe uma carga constante de metais que entra no sistema fluvial;
- diluição da concentração de metais devido ao aumento da erosão durante altas descargas fluviais causando uma mistura de partículas fluviais contaminadas com partículas de solo erodido não contaminado;
- diferenças na composição do tamanho do grão. Em períodos de baixa descarga fluvial o material em suspensão é relativamente mais fino, enquanto que as partículas mais grossas são depositadas no fundo do rio. Devido ao fato de os metais se associarem principalmente às partículas mais finas, em épocas de baixa descarga a diluição da concentração de metais causada pelas partículas grossas menos contaminadas é ausente (Salomons, 1995).
Contudo, o oposto pode ocorrer quando a planície de inundação do rio e outras áreas vulneráveis à erosão encontram-se contaminadas. Uma alta descarga com conseqüente erosão resultarão em uma grande dispersão de contaminantes no ambiente (Bradley, 1984). O estuário do rio Curimataú, por exemplo, recebe uma carga em suspensão proveniente de áreas ocupadas por canaviais, carcinicultura, além das áreas urbanas localizadas em sua bacia hidrográfica.
O MPS desempenha uma importante função em muitos ecossistemas, pois apresenta alto valor nutricional, sendo uma importante fonte de alimento para vários organismos aquáticos (Turner e Millward, 2002). Por outro lado, a mineralização e o acúmulo de matéria orgânica particulada podem resultar em valores de oxigênio dissolvido muito baixos, e conseqüentemente em altas taxas de mortalidade da fauna aquática (Clark, 2001.).
Em estuários o MPS pode ser fornecido por várias fontes (Figura 7.1), sendo que, dependendo da situação local, uma ou mais fontes irão dominar o suprimento da carga em suspensão. Podem ocorrer flutuações nas concentrações de MPS devido a ciclos de deposição e resuspensão causados por oscilações das correntes de fundo (Herut e Kress, 1997; Hatje, 2003), e podem também existir fortes variações sazonais bem como de ano para ano causadas por tempestades ou por eutroficação. As concentrações de material em suspensão nestes ecossistemas podem ser altíssimas, chegando a 102- 104 mg.L-1. Estas concentrações são muito maiores que aquelas nos rios que fluem para dentro destes estuários e no mar costeiro. A ocorrência de tais concentrações elevadas depende principalmente da circulação residual no estuário, e não do fluxo de material em suspensão proveniente do rio ou do mar (Eisma, 1993).
O MPS pode apresentar composição tanto de origem mineral, resultante da ação do intemperismo nas rochas (quartzo, minerais aluminosilicatos, hidróxidos de Al, Fe e Mn, calcita), como de origem biogênica, formado por organismos existentes na água ou no sedimento de fundo (matéria orgânica, carbonato, opala). Além disso, alguns elementos e compostos podem ______________________________________________________________________________
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Capítulo VII – Material em suspensão como agente transportador de metais no estuário do rio Curimataú
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ser encontrados adsorvidos na superfície da partícula, apresentando mobilidade. Os elementos presentes nas partículas minerais foram ali fixados antes ou durante o processo de intemperismo; os elementos adsorvidos estão associados apenas superficialmente às partículas e podem ser removidos por processos aquáticos naturais (Turner e Millward, 2002).
Figura 7.1. Diagrama do fornecimento e remoção do material em suspensão em estuários. As palavras
em itálico são as fontes adicionais de MPS que ocorrem no estuário do rio Curimataú e foram acrescidas ao diagrama original de Eisma (1993).
Nos estuários ocorre com freqüência o processo de floculação, ou seja, a agregação de partículas em suspensão. Vários processos são citados por Eisma (1993) como causadores da floculação, entre eles estão:
- floculação salina por causa do aumento da salinidade;
- aderência das partes de algumas partículas com carga positiva às partes negativas de outras partículas (principalmente minerais de argila);
- turbulência, aumentando o contato entre as partículas; - deposição diferenciada de partículas maiores e menores;
- agregação por organismos: formação de excrementos seguida eventualmente por decomposição e desagregação em flocos menores;
- bactérias e fitoplâncton liberando substâncias orgânicas e produzindo muco que age como uma espécie de cola;
O processo de floculação salina, que geralmente ocorre em ambientes estuarinos, acontece devido ao fato das partículas em suspensão serem geralmente carregadas negativamente e se ______________________________________________________________________________
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¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ repelirem entre si. Conforme a salinidade vai aumentando o material em suspensão começa a flocular, pois as partículas, que antes estavam carregadas negativamente, agora começam a se neutralizar pelos íons carregados positivamente que se encontram em solução. Por causa do aumento da neutralização conforme a salinidade vai aumentando, as forças repulsivas diminuem, e quando as partículas se aproximam entre si, as atrações através das forças de Van der Walls ou intermoleculares podem se tornar tão fortes que as partículas se unem e formam flocos. A floculação geralmente ocorre entre valores de salinidade de 1 a 7, dependendo da mineralogia das partículas (argilas). A floculação salina de partículas em suspensão no contato da água doce com a água do mar na foz dos rios, portanto, poderia explicar o rápido assentamento das partículas em suspensão, e a alta concentração de material em suspensão encontrada em muitos estuários com salinidade baixa (Eisma, 1993).
A floculação do MPS tem um efeito importante no transporte das partículas e no transporte de metais associados a elas, pois vai resultar na formação de grandes partículas e conseqüentemente no aumento da taxa de deposição, que aumenta em função do diâmetro da partícula. Porém quando os flocos contêm grande quantidade de matéria orgânica (densidade mais baixa) são mais dificilmente depositados. Desta forma pode haver um equilíbrio entre as partículas em suspensão e as depositadas.
Uma das conseqüências do processo de floculação seria o aumento da produção primária. Isto porque, com a aglomeração de um grande número de partículas finas formando um número menor de partículas de maior tamanho, a transparência da água aumentaria, e por conseqüência a luz do sol poderia penetrar mais profundamente na água. Além disso, a floculação também reduz a área superficial do material em suspensão, deste modo reduzindo a área disponível para adsorção de substâncias dissolvidas.