VARIAÇÕES FISICO-QUÍMICAS NAS ÁGUAS SUPERFICIAIS NOS
ÚLTIMOS 6 ANOS – PELD BAÍA DE GUANABARA
Luana Pinho 1,2, Camilla Caetano (IC) 1, Ricardo Pollery 3, Humberto Marotta 4,5, Alex Enrich-Prast 6,7.
1-Laboratório de Química (LABOQUI), Laboratório de Geoquímica Orgânica (LAGOM) - Departmento de Oceanografia Química, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rua São Francisco Xavier, 524, CEP 20550-900, Pavilhão João Lyra Filho, 4º andar, sala 4008 Bloco E, - Rio de Janeiro, RJ, Brazil. 2-Programa de Pós-Graduação
em Oceanografia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rua São Francisco Xavier, 524, CEP 20550-900, Pavilhão João Lyra Filho, 4º andar, sala 4018 Bloco E, - Rio de Janeiro, RJ, Brazil. 3-Unidade Multiusuário de Análises Ambientais (UMAA) - Universidade Federal Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brazil. Av. Carlos Chagas Filho,
373 Cidade Universitária, Caixa Postal 68020 - Rio de Janeiro, RJ, Brazil. 4-Núcleo de Estudos em Biomassa e Gerenciamento de Águas (NAB/UFF), Laboratório de Processos Sedimentares Ambientais (LAPSA/UFF), International Laboratory of Global Change (LINCGlobal), Universidade Federal Fluminense. Av. Litorânea s/n, Campus Praia Vermelha, 24210 340, Niterói, RJ, Brazil. 5-Programa de Pós-Graduação em Geografia, Programa de
Pós-Graduação Geociências (Geoquímica), Universidade Federal Fluminense, 24220-900, Niterói, RJ, Brazil. 6- Laboratório de Biogeoquiímica, Departamento de Botânica - Universidade Federal Rio de Janeiro, Rio de Janeiro,
Brazil. Av. Carlos Chagas Filho, 373 Cidade Universitária, Caixa Postal 68020 Rio de Janeiro, RJ, Brazil.7 -Departamento de Mudanças Ambientais, Linköping University, 581 83, Linköping, Sweden.
Resumo: A região da Baía da Guanabara é uma área chave para o Estado do Rio de Janeiro. Entre suas principais funções estão o transporte, turismo e lazer. Circundada por 15 municípios, a região sofre grande pressão antrópica que influencia diretamente na qualidade de suas águas. O presente trabalho faz parte do Projeto Ecológico de Longa Duração (Peld) Baía de Guanabara que vem monitorando mensalmente variáveis físico-químicas (temperatura, salinidade, nutrientes, carbono orgânico dissolvido, oxigênio e pH) em dois pontos com diferentes influências (área do canal central - A e fundo da Baía - D) durante o período de 2011 a 2016. Os resultados de menor salinidade, juntos com maiores concentrações de amônia e fosfato indicam que o ponto D estaria sofrendo influencia da descarga de rios notadamente poluídos que desaguam nas regiões marginais da Baía. Além disso, a alta variabilidade de vários parâmetros estudados também contribui para o entendimento de que o ponto D é uma área de alto impacto antrópico. Por outro lado, o ponto A representa a região do canal central, com maior troca de água marinha, diluindo eventuais impactos do aporte de efluentes domésticos.
Palavras-chave: Baía de Guanabara, Projeto Ecológico de Longa Duração (PELD), nutrientes, análises químicas, monitoramento.
Physical-chemical variations in surface water in the last 6 years –PELD Guanabara Bay. Abstract: The region of Guanabara Bay is a key area for the State of Rio de Janeiro. Among its main functions are the transportation, tourism and leisure. Surrounded by 15 municipalities, the region suffers great anthropic pressure that directly influences the water quality. The present work is part of the Long-Term Ecological Project (Peld Baía de Guanabara), which has been monitoring monthly physical-chemical variables (temperature, salinity, nutrients, dissolved organic carbon, oxygen and pH) in two points with different influences (Central channel area - A and marginal area of the Bay - D) during the period from 2011 to 2016.The results of lower salinity, together with higher concentrations of ammonia and phosphate indicate that point D would be influenced by the discharge of notably polluted rivers that flow into the Bay shores. In addition, the high variability of several parameters studied also contributes to the understanding that point D is an area of high anthropic impact. Whereas the point A represents the region of the central channel, with greater sea water exchange, diluting eventual impacts of the domestic effluent supply.
Introdução
A Baía de Guanabara é caracterizada por uma junção de elementos geomorfológicos, físicos, químicos e ecológicos, além da influência antrópica dos municípios do entorno da baía, que conferem a ela uma complexidade de interações muito ricas e específicas. A Baía de Guanabara é um excelente objeto de estudo para avaliar as alterações nas concentrações de nutrientes em ambientes costeiros, pois apresenta áreas com distintos níveis de poluição e de aporte de matéria orgânica (Monteiro et al., 2012).
Este trabalho está inserido no setor de Hidrologia do PELD – Programa Ecológico de Longa Duração: Estrutura e Funções do Ecossistema da Baía de Guanabara. Todos os dados de nutrientes, carbono orgânico dissolvido, oxigênio dissolvido, pH, temperatura e salinidade utilizados nesse projeto são oriundos das coletas mensais realizadas através do PELD entre os anos de 2011 e 2016. O objetivo deste trabalho foi avaliar variações das características hidrológicas da Baía de Guanabara nos últimos 6 anos em pontos de distintas influências (região marginal com menor circulação de água e canal central).
Experimental
Área de Estudos
A Baía da Guanabara se localiza no Estado do Rio de Janeiro (entre as longitudes 43o00’ e
43o20’ W, e as latitudes 22o40’ e 23o05’ S), possui 384 Km² de área e 328 Km² de espelho d’água. Circundada por 15 municípios, dos quais nove integralmente (Duque de Caxias, São João de Meriti, Belford Roxo, Nilópolis, São Gonçalo, Magé, Guapimirim, Itaboraí e Tanguá) e 6 parcialmente (Rio de Janeiro, Niterói, Nova Iguaçu, Cachoeiras de Macacu, Rio Bonito e Petrópolis). (Lima, 2006).
Figura 1) Mapa da Baía de Guanabara com os pontos de coleta A e D. Ponto A localizado mais próximo a canal central da Baía e ponto D mais interno, próximo as áreas mais urbanizadas e com menor circulação.
Metodologia
descritos em Aminot & Chaussepied (1983) e Grasshoff et al. (1983). Nutrientes (nitrogênio amoniacal, nitrito, nitrato e fosfato) foram analisados por colorimetria num analisador automático por análise por injeção em fluxo (FIA) fabricado pela FOSS modelo FiaStar 5000, segundo as especificações recomendadas pela FOSS. As amostras de COD foram lidas em um TOC Shimadzu. Uma alíquota era fixada para medição das concentrações de Oxigênio Dissolvido (mg.L-1) através do método de Winkler. O potencial hidrogeniônico (pH) e a temperatura foram medidos utilizando um medidor de pH Instrutherm (modelo PH-1500). Foi utilizado um CTD (Condutivity, Temperature and Depth) para medir a temperatura e a salinidade nos pontos de coleta.
Resultados e Discussão
O ponto A manteve-se predominantemente mais frio que o ponto D. Apesar da temperatura da água superficial de ambos os pontos variarem de forma bastante semelhante, com apenas poucas exceções em dezembro de 2012 e abril de 2015. Nestas datas o ponto A chegou a apresentar temperaturas por volta de cinco graus mais elevadas que o ponto D. Mesmo as variações mensais se apresentando bastante acopladas, a amplitude de variação entre os meses é bem pronunciada, uma vez que a temperatura mínima registrada foi de 17,4ºC em fevereiro de 2012 e a máxima de 35,4ºC em abril de 2016. Chegando a uma amplitude total de até 18,0ºC. Ambos os pontos apresentaram uma tendência a elevação de temperatura ao longo dos anos observados (regressão linear positiva, R2A = 0,18, R2D = 0,11, p > 0,05) (Fig. 2-A).
A salinidade apresentou grande variação entre os meses analisados, assim como um maior desacoplamento nas suas variações. O ponto D apresentou salinidade inferior ao ponto A em praticamente todos os meses de coleta. As variações oscilaram na maior parte do tempo entre 25 e 35ppt, apresentando inclusive quedas bruscas entre meses consecutivos. Não há um padrão regular entre as variações de salinidade observadas. No entanto, o ponto D apresentou uma tendência geral de queda da salinidade quando analisados todos os meses em conjunto (regressão linear negativa, R2D = 0,09 p > 0,05), o que não foi constatado estatisticamente para o ponto A. O ponto D também
apresentou valores inferiores ao A para a salinidade em quase todos os meses amostrados (Fig. 2-B).
As concentrações de amônia entre os pontos foram completamente distintas. O ponto A apresentou concentração mínima de 0,56 e máxima de 81,13 umol.L-1 enquanto que o ponto D apresentou concentração mínima de 11,03 e máxima de 205,40 umol.L-1, superando o ponto A em
mais de 100%. Além disso, o valor da média da concentração de amônia do ponto A foi de 17,26 uM.L-1 enquanto que no ponto D foi de 94,39 umol.L-1. O ponto D também apresentou uma grande oscilação ao longo dos meses, variando quase em 100 umol.L-1 entre meses consecutivos. Já o ponto A manteve uma variação bem mais discreta e um padrão de redução das concentrações constante, apresentando uma regressão linear negativa (R2A = 0,08, p > 0,05) (Fig. 2-C).
As concentrações de nitrito e nitrato apresentaram valores totais bem mais reduzidos do que a amônia. Ambas com concentrações menores que 10 umol.L-1 praticamente em todos os meses. Os
pontos A e D apresentaram variações com certo grau de emparelhamento. No entanto, o nitrito foi levemente superior no ponto D e o nitrato no ponto A. Além disso, o nitrato apresentou 5 meses com picos de concentração próximos ou superiores a 10 umol.L-1 e períodos entre 2015 e 2016
onde as concentrações estavam superiores no ponto D (Fig. 2-D). Já o nitrato apresentou um certo atraso no pontos D em relação ao ponto A, a partir do 40º mês de monitoramento. Os meses entre as coletas 38 e 43 foram marcados por uma elevação nas concentrações de nitrato do ponto A. Apesar de terem uma semelhança de padrão de variação das concentrações de nitrato, o ponto D apresentou uma tendência de aumento significativa ao longo de todo o monitoramento (R2D = 0,12, p > 0,05), o
que não foi observada no ponto A (Fig. 2-E).
acoplamento ou sazonalidade e também não apresentaram tendência de queda ou aumento durante os meses amostrados (Fig. 2-F). A mesma ausência de padrões foi vista para as concentrações de silicato em ambos os pontos. As concentrações médias foram de 9,99 e 14,63 umol.L-1, variando de 1,93 a 28,34 uM.L-1 e 0,26 a 37,77 umol.L-1 (respectivamente para os pontos A e D) (Fig. 2-G).
Figura 2) Valores de concentrações nos pontos A e D para A-Temperatura (ºCelcius), B-Salinidade
(ppt), C-Amônia (umol.L-1), D-Nitrito (umol.L-1), E-Nitrato (umol.L-1), F-Fosfato (umol.L-1), G-Silicato
(umol.L-1), H-Carbono orgânico dissolvido (mg.L-1), I-Oxigênio Dissolvido (mg.L-1) e J-pH (sem
unidade).Linhas de tendência indicam regressões lineares significativas (p > 0,05).
variaram entre 5 e 10 mg.L-1, e sofreram um aumento no último ano chegando a 13,79 mg.L-1 no
ponto A em maio de 2015. Já o ponto D apresentou valores bem inferiores, próximos da anoxia, alcançando a concentração de 0,35 mg.L-1 (Fig. 2-I).
Os valores de pH foram relativamente constantes, com média de 8,16 e 8,04 (pontos A e D, respectivamente). O ponto D apresentou valores de pH mais baixos que o ponto A durante os três primeiros anos observados e passou a apresentar valores próximos ou levemente superiores ao ponto A nos últimos meses analisados. Este comportamento levou ao pH do ponto D ter uma tendência de aumento quando analisado todos os anos em conjunto (regressão linear positiva, R2
D =
0,11, p > 0,05) (Fig. 2-J).
As temperaturas no ponto A são menores que no ponto D provavelmente devido à maior circulação de água e profundidade. No entanto, houve um aumento gradativo na temperatura de ambos os pontos durante os anos analisados. A salinidade teve variação inversa à temperatura no ponto D. Esta diminuição de salinidade pode estar relacionada a uma maior descarga de esgoto proveniente do desague de rios nas suas margens. Podemos notar diferenças nos nutrientes entre os pontos A e D visto que, o ponto D está localizado numa área de menor renovação que o ponto A. Nota-se que as maiores concentrações observadas são as do nitrogênio amoniacal. Esta forma de nitrogênio é a primeira substância formada a partir da oxidação da matéria orgânica, agindo como indicativo de poluição por despejos orgânicos, rejeito industrial ou agrícola. O fosfato também é um indicador de poluição, pois está presente na constituição química dos sabões e detergentes, principalmente, os não biodegradáveis. Os demais nutrientes não apresentaram valores tão elevados entre os pontos como o nitrogênio amoniacal e o fosfato.
O oxigênio dissolvido teve concentrações maiores no ponto A. No entanto, a variação do oxigênio dissolvido pode estar ligada à renovação da água nos regimes de marés ou aos processos de fotossíntese realizados pelas microalgas marinhas (fitoplâncton). Portanto, mesmo num ambiente poluído e eutrofizado, se houver floração de algas, o oxigênio dissolvido pode ter elevadas concentrações, não sendo este parâmetro um bom indicador de poluição das águas. Os valores médios interanuais de pH, tanto no ponto A como no ponto D, não sofreram variações importantes. Conclusões
Os resultados de menor salinidade analisados em conjunto com maiores concentrações de amônia e fosfato podem indicar que o ponto D estaria sofrendo influencia da descarga de rios notadamente poluídos que desaguam nas regiões marginais da Baía da Guanabara. Além disso, a alta variabilidade dos parâmetros estudados também contribui para o entendimento de que o ponto D é uma área de alto impacto antrópico. No outro lado, o ponto A que esta localizado na região do canal central, tem uma maior troca de água marinha com a parte de oceano aberto, isso poderia levar a uma diluição de água nesta região da Baía. Portanto, esta área estaria refletindo menos os impactos causados pela poluição originada na região de entorno.
Agradecimentos
Os autores agradecem a Organização do Congresso de Geoquímica 2017, a CAPES pelo financiamento do PELD Baía de Guanabara, a UERJ pela bolsa de IC.
Referências Bibliográficas
Aminot, A e Chaussepied, M. 1983. Manuel des analyses chimiques en milieu marin. Brest:Centre National pour l`Exploration des Océans, 395p.
Grasshoff, K. 1976. Methods of Sea-water analysis. Weinheim: Verlag Chemie. 317p.
