matéria orgânica – fósforo - metais traço · matÉria orgÂnica aquÁtica compostos...
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Aspectos Qualitativos das Águas em Sergipe
Matéria Orgânica – Fósforo - Metais traço
Prof. Dr. José do Patrocinio Hora AlvesDiretor-Presidente do ITPS
Professor do Departamento de Química da UFS
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SUMÁRIO
� Matéria orgânica aquática;
� Características quantitativas e qualitativas da matéria orgânica das Bacias Hidrográficas do Estado de Sergipe;
� Fósforo em sedimentos do Açude Marcela;
� Metais traços em sedimentos da bacia do rio Sergipe.
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MATÉRIA ORGÂNICA AQU ÁTICA
Compostos bioquimicamente
definidos
Substâncias Húmicas estrutura complexa
grupo heterogêneo de compostos
Aminoácidos, carboidratos, proteínas, lipídios e
ácidos orgânicos
Produto da degradação química e biológica
de plantas e resíduos de animais
OrigemPedogênica: originária da lixiviação do solo, resultante da decomposição
de plantas superiores por bactérias e fungos;
Aquogênica: formada na água essencialmente pela excreção e decomposição do plâncton e de bactérias aquáticas
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FUNÇÕES ECOLÓGICAS E GEOQUÍMICAS DA MATÉRIA ORGÂNICA AQU ÁTICA
� Representa um dos principais reservatórios de carbono na superfície da terra;
� Exerce influência direta na qualidade espectral da luz na colunad’água e indireta na produção primaria;
� Controla os níveis de oxigênio dissolvido, nitrogênio e fósforo (as reações fotoquímicas produzem compostos orgânicos de baixo peso molecular e compostos de fósforo e nitrogênio);
� Interage com contaminantes orgânicos e inorgânicos, controlando o transporte e a biodisponibilidade;
� Causa problemas estéticos como: cor, gosto, odor;� Produz os indesejáveis subprodutos da desinfecção
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� Determinação do Carbono Orgânico Dissolvido(converte a MO em solução em CO2 e mede o CO2);
TÉCNICAS DE CARACTERIZA ÇÃO DA MATÉRIA ORGÂNICA DISSOLVIDA (MOD)
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� Absorbância no UV – VIS
� A técnica do UV-Vis pode ser utilizada para a caracterização da MOD em função da grande quantidade e variedade de grupos cromóforos existentes nas substâncias húmicas.A absorbância em 254nm é uma medida dos orgânicos ricos em constituintes aromáticos.
Cromóforos presentes nas substâncias húmicas
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•Espectroscopia de fluorescências Durante a absorção de radiação eletromagnética UV as moléculas são elevadas do estado fundamental (S0) para um estado eletrônico excitado (S1
ou S2). Durante o retorno ao estado fundamental, a energia reemitida a partir do primeiro estado excitado S1 So corresponde à fluorescência.A espectroscopia de fluorescência permite discriminar os cromóforos que absorvem em comprimentos de onda similares)
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250,0 300 350 400 450 500 544,5
4,4
20
40
60
80
100
120
140
160
187,6
nm
Espectro típico de fluorescência sincronizada
material mono-aromático e
tipo – proteínas (270-300nm)
Material com 2 anéis condensados e tipo – triptofano (~350 nm)
Ácidos fúlvicos
(370 – 400 nm)
Ácidos húmicos e substâncias tipo-húmico
(=> 460nm )
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Espectros de fluorescência sincronizada para água do Rio Piauí (Costa, A.S., 2008
250,0 300 350 400 450 500 544,5
1,2
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220231,1
nm
Estuário do Rio Piauí:Região de maior influência fluvial,
MO Aloctone)
Estuário do Rio Piauí:Região de maior influência marinha,
MO Aquogênica (autoctone)
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250,0 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 544,5
3,3
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150,0
nm
Espectros de fluorescência sincronizada para água da Cachoeira do Cipó– Parque Nacional Serra de Itabaiana (Santana, M.A.A., 2009)
Matéria Orgânica Naturalde origem Pedogênica
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250,0 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 544,5
4,3
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
254,2
nm
Rio do Sal:Amostra da parte superior do rio
impacto de fontes difusas
Rio do SalAmostra da região
impactada por esgotos
Espectros de fluorescência sincronizada para água do Rio do Sal (Costa. A.S., 2009)
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0
5
10
15
20
25
30
35
mg/L
Sergipe/FN Cotinguiba Poxim Sergipe/DO Jacarecica Pucabi
Maio
Setembro
maio
Bacia do Rio Sergipe
COD
FluorescênciaSincronizada
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0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
mg/L
Jacaré S. Francisco/CA Rio Cachorro S. Francisco/NE Riacho Pilões
Maio
Setembro
Bacia do Rio São Francisco
COD
FluorescênciaSincronizadaMaio.2009
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0
5
10
15
20
25
30
35
mg/L
VazaBarris/PM
VazaBarris/IT
RiachoTraíras
Indiaroba Piauitinga Piauí Real/TB Real/PV
Maio
Setembro
250,0 300 350 400 450 500 544,5
2,4
50
100
150
200
250
300
350,0
nm
Rio Vaza Barris
Rio Vaza Barris
Riacho Traíras
COD
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Relações Abs. 254nm x COD mai/2009-jan/2010
Bacia Rio Sergipe
Bacia Rios Piauí - Real
Bacia Rio Japaratuba
Bacia Rio Vaza-Barris
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Sedimentos aqu áticos: fósforo e metais traço
� Cobrem o fundo dos rios, lagos, reservatórios, estuários e oceanos e são formados por camadas de partículas minerais e orgânicas com granulometria fina;
� O tipo de associação elemento traço – sedimento, influencia a mobilidade, a biodisponibilidade e a toxicidade para organismos.
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a: adsorção/desorção e co-precipitação
b: sedimentação e processos de erosão
c: adsorção/desorção e precipitação/dissolução
d: difusão
a
b
c
d
Compartimentos abióticos
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Fósforo em sedimentos do A çude Marcela – Itabaiana/SE
� O fósforo é frequentemente o nutriente limitante que controla a produtividade aquática, daí a importância do estudo do fósforo em sedimentos.
1
2
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Variações das formas de fósforo nos sedimentos do A çude Marcela 2001 - 2008
0,0
100,0
200,0
300,0
400,0
500,0
600,0
700,0
Sítio I/2001 Sítio II/2001 Sítio I/2008 Sítio II/2008
Ptotal Pinorg Porg
Pinorg: aporte de fontes pontuais, tipo esgotos e efluentes industriais;
Porg: aporte fontes difusas
(Sandrini, M.; Santos, I. S.; Passos, E. A.; Alves, J.P.H. IX Congresso Latino – Americano de Química Analítica Ambiental e Sanitária, 2011)
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0,43 0,16
12,08
4,91
Sítio I/2001 Sítio II/2001 Sítio I/2008 Sítio II/2008
Pinorg/Porg
Pinorg/Porg: evidencia um aumento significativo do aporte antropogênico;
Pbiodisponível no sítio II: passou de 67,0 (2001) – 114,9 (2008).
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Metais tra ço nos sedimentos
Metais/Local Cd Cr Cu Ni Pb Zn
Estuário rio Sal1 - 2005 0,32 - 0,46 9,3 - 39,9 6,6 - 26,8 4,6 - 15,6 6,8 - 10,8 23,5 - 51,7
Estuário Sergipe1 - 2005 0,24 - 0,43 10,4 -46,9 7,5 - 19,1 4,4 - 14,9 11,5 - 23,5 23,4 - 53,4
Estuário Poxim1 - 2005 0,07 - 0,56 4,0 - 17,9 4,9 - 16,5 0,3 - 4,0 8,1 - 20,6 7,3 - 30,0
Açude Marcela2 - 2010 _ 257 - 327 37,7 - 53,2 146 - 224 37,5 - 49,2 67,5 - 108
Concentrações totais dos metais traço em µg g -1
1 Garcia, C.A.B; Passos, E.A.; Alves, J.P.H. Environ. Monit. Assess., in press, 2011
2 Santos, I. S. Dissertação de Mestrado, UFS, 2010
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Fator de risco: % de metais biodispon íveis
0
10
20
30
40
50
60
Cd Cr Cu Ni Pb Zn
Estuário rio Sal Estuário Sergipe Estuário Poxim Açude Marcela
Baixo
Médio
Alto
Altíssimo
Passos, E.A.; Alves, J.C; Santos, I.S.; Alves, J.P.H; Garcia, C.A.B.; Costa, A.C.S. Microchemical Journal, 96, 50-57, 2010;
Passos, E.A.; Alves, J.P.H.; Garcia, C.A.B.; Costa, A.C.S. J. Braz. Chem. Soc. In press, 2011
Santos, I. S. Dissertação de Mestrado, UFS, 2010.
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CONCLUSÕES
� Para uma mesma Bacia Hidrográfica foi observada uma variação espacial e temporal, qualitativa e quantitativa, na MOD na água;
� A técnica de fluorescência é uma ferramenta potencial no monitoramento de rios e no processo de controle do tratamento daágua.
� A relação Pinorg/Porg evidencia um aumento significativo do aporte antropogênico no Açude Marcela;
� Já se observa uma contaminação dos sedimentos da Bacia do Rio Sergipe por metais traço, contudo efeitos adversos sobre a biota aquática devem ocorrer raramente.
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NOSSO GRUPO DE PESQUISA
� Prof. Dr. José do Patrocinio Hora Alves(ITPS e Departamento de Química/UFS);
� Prof. Dr. Carlos Alexandre Borges Garcia(Departamento de Química/UFS);
� Profa. Dra. Elisangela de Andrade Passos(Departamento de Química/UFS);
� Dra. Maria Marques Nogueira/ITPS
� Adnivia Santos Costa (Mestranda em Química/UFS);
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AGRADECIMENTOS
Dra. Maria Marques Nogueira/ITPS
(Bolsista DCR/CNPq/FAPITEC)