Fotodegradação da matéria orgânica em um reservatório de abastecimento público em clima temperado úmido (Cfb) : estudo de caso do reservatório do Passaúna/PR, Brasil

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Souza, Carolina Ferreira de, 1995-
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/70765
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Júlio César Rodrigues de Azevedo
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spelling Souza, Carolina Ferreira de, 1995-Knapik, Heloise Garcia, 1984-Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e AmbientalAzevedo, Julio César R. de (Julio César Rodrigues de)2021-06-17T18:57:12Z2021-06-17T18:57:12Z2020https://hdl.handle.net/1884/70765Orientador: Prof. Dr. Júlio César Rodrigues de AzevedoCoorientadora: Prof.ª Dr.ª Heloise Garcia KnapikDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Recursos Hídricos e Ambiental. Defesa : Curitiba, 30/09/2020Inclui referências: p. 120-139Resumo: Em reservatórios decorrentes de barramentos de rios, parte expressiva da matéria orgânica aquática pode ter origem na biomassa vegetal submersa pela inundação e variar conforme os procedimentos de execução adotados (e.g.: o desmatamento antes da inundação ou a manutenção da vegetação local). Quando oriunda de fora do ambiente aquático por meio dos escoamentos da bacia hidrográfica varia, qualitativa e quantitativamente, em função do uso e ocupação do solo no entorno dos reservatórios. Assim sendo, compreender as alterações na concentração, composição e distribuição da matéria orgânica aquática é fundamental para na análise da qualidade da água e sua variabilidade em função de sazonalidade, profundidade e condição hidráulica. Diferentes mecanismos atuam na degradação da matéria orgânica aquática, tais como a biodegradação e a fotodegradação, bem como processos de sedimentação e transporte. Estudos de fotodegradação em ambientes de água doce, especialmente reservatórios de abastecimento público, situados em clima temperado úmido (Cfb) e subtropical (Cfa) são recentes e escassos, sobretudo no hemisfério-sul. Diante da ampla gama de estudos sobre outros aspectos, realizados no reservatório do Passaúna e da carência na abordagem da transformação e degradação fotoquímica da matéria orgânica dissolvida (MOD), foram realizados experimentos in situ para avaliar a variabilidade espacial (vertical) e temporal da MOD aplicando as técnicas de espectroscopia de absorção na região do ultravioleta visível e a matriz de emissão-excitação (MEE) de fluorescência combinadas à concentração de carbono orgânico dissolvido (COD). Foram, também, determinados os percentuais de fotodegradação da matéria orgânica e verificadas as concentrações de nutrientes. No campo I (abril/2019), apenas as intensidades de fluorescência (IF) foram baixas, mas presentes nos picos A, B, C T1 e T2, ocorrendo a diminuição de emissão da MOD refratária e aumento das IF dos picos correspondentes à MOD lábil, com diferença significativa entre os picos A, B, C, T1 e T2 (p? 2,91.10-8, após 27,95 h de irradiação; e p?0,001, após 94,70 h), sugerindo a formação de substratos biodegradáveis, como sub produtos da fotodegradação da MOD refratária e/ou da atividade microbiológica. No campo II (outubro/2019), ao final de ambos os períodos de incubação, houve diferença significativa entre as IF em função da posição na coluna d'água (p?0,03, após 24,62 h; e p?4.10-7, após e 93,27 h), ocorrendo num primeiro momento aumentos de até 519,43% nas intensidades em relação à "hora-zero", mas com as IF de todos os picos, no final do experimento, com valores tendendo à/ou iguais à zero, e apenas as amostras incubadas no escuro com IF significativamente maiores do as das amostras irradiadas. Para ambas as soluções de MOD natural enriquecida com padrões de ácido húmico (A+AH) ou aminoácidos (A+Tyr+Trp) houve variação significativa entre as IF, tanto em função da posição na coluna d'água e da fotoproteção, quanto entre os picos A, B, C, T1 e T2 indicando a diversidade de constituintes da MOD natural e a maior expressividade de um composto em detrimento de outro. No término do experimento, a amostra A+AH incubada à superfície foi majoritariamente decomposta ? redução média das IF de 97,07%±3,21, e a IF do pico A foi igual à zero; e A+Tyr+Trp teve diminuições expressivas nas IF logo nas primeiras 24,62 h de irradiação (e.g.: 97,94% ±1,74 % no pico C;). De modo geral, os resultados referentes a MOD natural reafirmaram a forte dependência da interação equilibrada entre agentes microbiológicos e variáveis abióticas e a dificuldade de identificar isoladamente os pesos de cada fator na ciclagem da matéria; e os resultados referentes a MOD natural enriquecida com soluções-padrão melhoraram a visibilidade de parte do complexo processo de degradação da matéria orgânica aquática, principalmente em bacias sob forte influência antrópica. Palavras-chave: Fotólise da matéria orgânica. Matéria orgânica aquática. Qualidade da água. Reservatórios.Abstract: In river dams, an important part may originate from the submerse plant-biomass and vary due to procedures adopted (e.g., deforestation before flooding or the maintenance of local vegetation). When coming from outside the aquatic environment through runoff from the hydrographic basin, it varies qualitatively and quantitatively, depending on the land-use catchment. Understanding the concentration changes, composition, and distribution of aquatic organic matter is essential for the water-quality analysis and its variability depending on seasonality, depth, and hydraulic condition. Different mechanisms act on aquatic organic matter degradation, such as biological and photolytic degradation, as well as sedimentation and transport processes. Photodegradation studies in freshwaters, especially public supply reservoirs, located in a temperate humid (Cfb) and subtropical (Cfa) climate are young and scarce, especially in the southern hemisphere. In view of the wide range of studies on other aspects, carried out in the Passaúna reservoir and the lack of approach to the transformation and photochemical degradation of dissolved organic matter (DOM), in situ experiments were carried for to assess the spatial (vertical) and temporal variability of MOD applying the absorption spectroscopy techniques in the visible ultraviolet (UV-Vis) region and the fluorescence emission-excitation matrix (EEM) combined with the concentration of dissolved organic carbon (DOC). The percentages of organic matter photodegradation were also quantify and nutrient concentrations. In field I (April/ 2019), only the fluorescence intensities (FI) were low, but present at peaks A, B, C, T1 and T2, with a decrease in the emission of the refractory DOM and an increase in the IF of the peaks corresponding to the DOM labile, with significant difference between peaks A, B, C, T1 and T2 (p? 2.91.10- 8 , after 27.95 h of irradiation; p?0.001, after 94.70 h), suggesting the formation of substrates biodegradable, as by-products of photodegradation of refractory MOD and/or microbiological activity. In field II (October/2019), at the end of both incubation periods, there was a significant difference between the FIs due to the position in the water column (p?0.03, after 24.62 h; p?4.10- 7, after and 93.27 h), with an initial increase of up to 519.43% in intensities in relation to the "zero hour", but with the IF of all peaks, at the end of the experiment, with values tending to / or equal to zero, and only samples incubated in the dark with IF significantly higher than those of irradiated samples. For both natural MOD solutions enriched with humic acid (A + AH) or amino acid (A + Tyr + Trp) patterns, there was significant variation between the FIs, both due to the position in the water column and the photoprotection, and between peaks A, B, C, T1 and T2 indicating the diversity of constituents of natural MOD and the greater expressiveness of one compound at the expense of another. At the end of the experiment, the sample A + AH incubated on the surface was mostly decomposed - mean reduction of the IF of 97.07% ± 3.21, and the IF of peak A was equal to zero; and A + Tyr + Trp had significant decreases in IF in the first 24.62 h of irradiation (e.g., 97.94% ±1.74 % at peak C;). In general, the results regarding natural MOD reaffirmed the strong dependence on the balanced interaction between microbiological agents and abiotic variables and the difficulty of identifying the weights of each factor in the cycle of matter separately; and the results referring to natural MOD enriched with standard solutions improved the visibility of part of the complex process of degradation of aquatic organic matter, mainly in basins under strong anthropic influence. Keywords: Photolysis of organic matter. Aquatic organic matter. Water quality. Reservoirs.1 arquivo (188 p.) : il.application/pdfBiodegradaçãoMatéria orgânicaÁgua - QualidadeReservatorios - ParanáRecursos HídricosPassaúna, Reservatório (PR)Fotodegradação da matéria orgânica em um reservatório de abastecimento público em clima temperado úmido (Cfb) : estudo de caso do reservatório do Passaúna/PR, Brasilinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - D - CAROLINA FERREIRA DE SOUZA.pdfapplication/pdf4576595https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/70765/1/R%20-%20D%20-%20CAROLINA%20FERREIRA%20DE%20SOUZA.pdf6cecea08e6b2381c84d214cdce48185dMD51open access1884/707652021-06-17 15:57:12.686open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/70765Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082021-06-17T18:57:12Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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