O papel dos sedimentos de fundo de rios e riachos na dinâmica do fósforo: estado da arte e avaliação preliminar do equilíbrio água-sedimento em ambientes tropicais

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Zambrano, Karen Tavares
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Adsorption isotherm; Concentração de equilíbrio; Equilibrium concentration; Fluvial systems; Freundlich; Isoterma de adsorção; Sistemas Fluviais
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-19102021-123936/

A influência potencial dos sedimentos nas concentrações de fósforo (P) da água pode ser avaliada pela concentração de equilíbrio de P no ponto de sorção zero (EPC0 – Equilibrium phosphorus concentration at net zero sorption). Esse parâmetro, quando comparado às concentrações de P reativo solúvel (PSR) da água, indica o potencial dos sedimentos de agirem como fontes ou sumidouros de P. A presente pesquisa se dividiu nas seguintes frentes: (i) teórica, por meio da análise de dados pré-existentes na literatura; e (ii) prática, por meio de coletas de campo e ensaios de adsorção em batelada para determinação da isoterma de Freundlich. Inicialmente, realizou-se uma revisão sistemática sobre tema, a qual resultou em 63 artigos. Nos meses de fevereiro e dezembro/2020, avaliou-se preliminarmente o potencial de retenção ou liberação de PSR em dois corpos de água mais preservados, um receptor de efluentes e um receptor de águas pluviais urbanas, todos localizados no interior do estado de São Paulo. Todos os ensaios foram realizados em duas séries: (i) sedimentos e água naturais dos ambientes; e (ii) sedimentos e água dos ambientes após esterilização com azida de sódio (0,001 mol·L-1). Em dezembro/2020, também foram realizados ensaios comparando o efeito de diferentes soluções de base de cloreto de cálcio (CaCl2) com concentrações entre 0,0005 M e 0,01 M. Observou-se a frequente disparidade os resultados de EPC0 e PSR (78% dos dados da revisão sistemática e 100% dos resultados experimentais), indicando que os sedimentos raramente estão em equilíbrio com a coluna de água e podem influenciar significativamente as concentrações ambientais de P. Porém, esse potencial de troca de P dos sedimentos com a água depende também de fatores hidrológicos e biogeoquímicos. A partir da revisão, observou-se que a capacidade de sorção, o teor de P trocável e a granulometria dos sedimentos são fatores que exercem forte influência sobre os resultados de EPC0, assim como as concentrações de PSR da água e os valores de pH e potencial de oxirredução (ORP). A biota dos sedimentos também pode influenciar a retenção de P, mas a discriminação da influência relativa de fatores bióticos e abióticos representa um grande desafio. Nos experimentos realizados na presente pesquisa, a esterilização dos sedimentos aumentou em 112% a mediana da EPC0 em comparação aos sedimentos naturais, possivelmente como resultado da lise celular. No que diz respeito aos aspectos metodológicos, a análise dos resultados da revisão ressaltou a necessidade de maior padronização dos critérios dos ensaios de adsorção. Nos experimentos realizados com uma solução de base de 0,0005 M CaCl2, observou-se redução de 86% na mediana da EPC0, em comparação com a água natural. Recomenda-se a realização de análises preliminares da composição e da força iônica da água dos ambientes para a escolha da solução que melhor representa as características naturais. A presente pesquisa contribui para a compreensão da dinâmica de P em rios e riachos e ressalta a importância de integrar parâmetros dos sedimentos (e.g., EPC0) para melhorar as políticas de controle do aporte de P aos cursos de água.