Geoquímica e fingerprinting de sedimentos em rio influenciado pela urbanização : um estudo por regiões aplicado à bacia do Rio Barigui

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Macedo Neto, Daniel
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: http://hdl.handle.net/1884/49378
Resumo: Orientador : Prof. Dr. Sandro José Froehner
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spelling Macedo Neto, DanielUniversidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e AmbientalFroehner, Sandro Jose2017-12-19T18:55:29Z2017-12-19T18:55:29Z2017http://hdl.handle.net/1884/49378Orientador : Prof. Dr. Sandro José FroehnerTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental. Defesa: Curitiba, 28/06/2017Inclui referências : f. 139-147Resumo: Os sedimentos fluviais formam um compartimento ambiental especial capaz de armazenar compostos orgânicos e metais em geral, cujas variações espaciais e temporais nos teores podem ser associadas ao uso do solo e à herança geológica. A crescente preocupação com a poluição causada pelo aporte de material sólido em corpos hídricos fez com que o método de identificação de fontes de sedimentos chamado fingerprinting fosse desenvolvido nas últimas décadas. No entanto, o grande número de fontes de sedimentos no ambiente urbano e a complexa variabilidade dos teores dos traçadores torna desafiadora a aplicação do método em bacias médias e grandes. Neste trabalho foi avaliada a variação espacial da concentração de metais, fósforo e carbono orgânico total nos sedimentos em suspensão ao longo de rio sob influência urbana, sendo aplicado o método de fingerprinting para identificação de regiões produtoras de sedimentos na bacia do rio Barigui (264,91 km²), localizada na região metropolitana de Curitiba. Por meio de amostradores integrados no tempo e coletas instantâneas, amostras de sedimentos em suspensão foram obtidas em quatro pontos (P1, P2, P3 e P4) com diferentes níveis de ocupação urbano-industrial ao longo da bacia, sendo que cada ponto delimitou, respectivamente, uma região de contribuição (AT, PT, PB e PC). Vinte e cinco amostras foram obtidas para análises de Al, As, Ba, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, K, La, Mg, Mn, Na, Nb, Ni, P, Pb, Sc, Sn, Sr, Th, Ti, V, Y, Zn, Zr e COT, sendo calculados índices de acumulação (Igeo e FEMn) e fluxos de transporte específico para os metais e COT. Para as análises do método de fingerprinting, considerou-se cada região como uma fonte, sendo a bacia também dividida em regiões em função da geologia e de diferentes níveis de urbanização. Dos 28 parâmetros analisados, 20 apresentam taxas de variação de concentração positivas ao longo da bacia, sendo as maiores obtidas para Th (381%), Na (214%), P (195%), Nb (195%), Zn (165%), Cr (116%), Sr (101%), Ti (100%), Ni (94,2%), Sn (78,5%) e Cd (76,4%). Alguns elementos aparecem mais associados ao aumento de urbanização ao longo da bacia (Cd, Cr, Ni, Zn, Fe, Na, Nb, P, Sr, Th, Ti e COT) enquanto que outros (As, Ca, K e Mg) aparecem associados à matriz geológica local. A análise integrada dos fluxos de transporte específico com o índice de geoacumulação (Igeo) e o fator de enriquecimento (FEMn), permite destacar contribuição antrópica urbano-industrial por Na, P, Zn, Ni, Sr e Cr. Considerando somente a metade superior da bacia, a aplicação do método de fingerprinting por regiões mostrou que as formações geológicas que mais contribuem com sedimentos fluviais foram a Formação Guabirotuba (56,65%) e o Complexo Gnáissico-Migmatítico (43,35%). As regiões mais urbanas contribuíram com 78 a 91% do fluxo de sedimentos. Pouco sedimento (9 a 27%) produzido na região das cabeceiras chega até a metade da bacia, mesmo nos meses mais chuvosos. Considerando toda a bacia, 80 a 100% do fluxo de sedimentos vem das regiões mais densamente urbanizadas. O método de fingerprinting utilizando regiões como fontes, ao valer-se da variabilidade dos teores dos traçadores urbanos e geológicos, apresentou-se viável para discriminar entre regiões urbanas e estimar a produção relativa de sedimentos de cada região. Áreas urbanas são importantes produtoras de sedimentos fluviais e o método de fingerprinting por regiões pode ser aplicado como ferramenta para a gestão de recursos hídricos no ambiente urbano. Palavras-chave: Sedimentos fluviais. Metais. Fingerprinting por regiões.Abstract: River sediments form a special environmental compartment capable of storing organic compounds and metals, in general, presenting changes to their content in space and time that may be related to land use and geology. The growing concern about pollution caused by the amount of solid material in water bodies was the reason for the development of the fingerprinting method in recent decades, to identify sources of sediment. However, the large number of sources of sediments in the urban environment and the complex variability of the tracers contents turns the application of the method to medium and large basins into a challenging task. In this work the spatial variation of metals, phosphorus and total organic carbon in suspended sediments along a river under urban influence was assessed, by applying the fingerprinting method for the identification of regions that produce sediment on the basin of the Barigui River (264.91 km²), located in the metropolitan region of Curitiba. Using time integrated suspended sediment samplers and instantaneous sampling, samples of suspended sediment were obtained at four points (P1, P2, P3 and P4) with different levels of urban-industrial occupation along the basin, and each of those points delimited, respectively, a contribution region (AT, PT, PB and PC). Twenty-five samples were obtained for analysis of Al, As, Ba, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, K, La, Mg, Mn, Na, Nb, Ni, P, Pb, Sc, Sn, Sr, Th, Ti, V, Y, Zn, Zr and COT, and the accumulation rates (Igeo and FEMn) were calculated as well as specific transport flows for metals and COT. For the fingerprinting method analysis, each region was considered as a source, while the basin was also divided into regions depending on the geology and different levels of urbanization. Out of the 28 parameters analyzed, 20 showed positive rates for concentration variation along the basin, the highest being obtained for Th (381%), Na (214%), P (195%), Nb (195%), Zn (165%), Cr (116%), Sr (101%), Ti (100%), Ni (94.2%), Sn (78.5%) and Cd (76.4%). Some elements appear more closely associated to increased urbanization along the basin (Cd, Cr, Ni, Zn, Fe, Na, Nb, P, Sr, Th, Ti and COT) while others (As, Ca, K and Mg) seem associated to geology. The integrated analysis of specific transport flows with the geo-accumulation index (lgeo) and the enrichment factor (FE,Mn), shows the relevance of urban-industrial anthropogenic contribution by Na, P, Zn, Ni, Sr and Cr. Considering only the upper half of the basin, the application of the fingerprinting method by regions showed that the geological formations that contribute the most with river sediments were the Guabirotuba Formation (56.65%) and the Gneissic- Migmatitic Complex (43.35%). The most urbanized regions contributed with 78 to 91% of the sediment flow. Little sediment (9%-27%) produced in the headwater region reaches the center of the basin, even in the rainiest months. Considering the entire basin, 80 to 100% of the sediments flow comes from densely urbanized regions. The fingerprinting method, considering regions as sources, was used to distinguish urban regions and estimate the relative sediment production. Urban areas are important and complex producers of river sediment, and the fingerprinting method may be applied to identify regions that produce the most sediment, as a tool for the management of water resources in the urban environment. Key-words: Fluvial sediments. Metals. Fingerprinting by regions.153 f. : il. algumas color., mapas, gráfs., tabs.application/pdfDisponível em formato digitalRecursos hídricosSedimentos fluviaisBacias hidrográficasSedimentos (Geologia)TesesGeoquímica e fingerprinting de sedimentos em rio influenciado pela urbanização : um estudo por regiões aplicado à bacia do Rio Bariguiinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - T - DANIEL MACEDO NETO.pdfapplication/pdf12429435https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/49378/1/R%20-%20T%20-%20DANIEL%20MACEDO%20NETO.pdf560fa75007d3bc394576ae66ee096cdfMD51open access1884/493782017-12-19 16:55:29.504open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/49378Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082017-12-19T18:55:29Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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