Análise físico-química do sedimento da Laguna da Jansen, São

Análise físico-química do sedimento da Laguna da Jansen, São Luis, MA
Jonas de Jesus Gomes da Costa Neto (a)*, Laurinda Fernanda Saldanha Siqueira (b),
Ricardo Barbieri (c), Paulo Roberto Saraiva Cavalcante (c), Mariano Oscar Anibal
Ibañez Rojas (d).
(a) Mestrando em Química Analítica, Centro de Ciências Exatas e Tecnologia – CCET,
Laboratório de Pesquisa em Automação Analítica – LPAA, Universidade Federal do
Maranhão, Av. dos Portugueses s/n – São Luis-MA – CEP 65085 – 580. (b) Mestranda
em Sustentabilidade de Ecossistemas, Departamento de Oceanografia e Limnologia,
Universidade Federal do Maranhão, Av. dos Portugueses s/n – São Luis-MA – CEP
65085 – 580. (c) Professores Doutores do Departamento de Oceanografia e Limnologia,
Universidade Federal do Maranhão, Av. dos Portugueses s/n – São Luis-MA – CEP
65085 – 580. (d) Professor Doutor do Departamento de Química, Instituto Federal de
Educação, Ciência e Tecnologia do Maranhão, Av. Getúlio Vargas n o 04 Monte Castelo
– São Luis-MA - CEP 65025-001.
*E-mail: [email protected]
Palavras-chave: solo, descritores físico-químicos, limnologia
Análise de sedimento da Laguna da Jansen. .
ABSTRACT
The lagoon of Jansen, it’s an aquatic ecosystem that already at present occupies
an area of 140 hectares, is a place rich in organic matter than allochthonous materials
such as clay, with a small extension of the top of the sedimentary basin of San Luis,
presenting sediments of continental origin, marine and deltaic, corresponding to the
Tertiary and Quaternary, particularly in the cretaceous period.
The sediments are characterized by being Lamos, dark gray in color, with
organic matter and very homogeneous as to its appearance, due to the contribution of
anthropogenic origin of materials and the extensive distribution of aquatic plants, which
give considerable homogeneity in the parameters in sediments. Furthermore it is
characterized by silty acid, presented values of nutrients within the expected for coastal
lagoons.
RESUMO
A laguna da Jansen, por ser um ecossistema aquático que na atualidade já ocupa
uma extensão de 140 hectares, É um local rico em matéria orgânica além de materiais
alóctones, como argila, ocupando uma pequena extensão do topo da bacia sedimentar de
São Luis, apresentando sedimentos de origem continental, marinha e deltaico,
correspondentes ao Terciário e Quaternário, especificamente no período cretáceo.
Os sedimentos correspondentes a esta área se caracterizam por serem lamosos,
de coloração cinza escura, com bastante matéria orgânica e homogêneos quanto ao seu
aspecto, devido ao aporte dos materiais de origem antropogênica e pela extensa
distribuição de plantas macrófitas aquáticas, que conferem considerável homogeneidade
quanto aos parâmetros nos sedimentos.
Sabendo que os sedimentos aportam com facilidade os poluentes, é muito
importante conhecer as características físico-química desse ecossistemas.
Neste trabalho efetuou-se a caracterização físico-química do sedimento
(granulometria e composição química) que apresentou característica ácida e composição
química própria de lagunas costeiras.
1 INTRODUÇÃO
O crescimento desordenado, aliado a ocupação humana sem infra-estrutura é um
processo que vem ocorrendo intensamente nos últimos anos na cidade de São Luis, e
por falta de estudos prévios sobre tal situação, alguns ecossistemas desta capital sofrem
diversos tipos de impactos.
Dentre esses, a Laguna da Jansen, foi um dos ecossistemas mais impactados,
pois além de possuir origem antropogênica, através do represamento do igarapé Ana
Jansen para a construção da avenida Ana Jansen, recebia constantes lançamentos de
esgotos que na maioria da vezes tem como destino final os sedimentos.(Rabelo Mochel,
1991)
A contaminação destes interfere significativamente nas características físicoquímicas da coluna d’água e na composição biogênica dos sedimentos (Silva, 2002),
uma vez que os sedimentos desempenham um papel importante nos ecossistemas
aquáticos como: o destino de xenobióticos, pois refletem a quantidade corrente do
sistema aquático podendo ser usados para detectar a presença de contaminantes não
solúveis. (Cotta, 2006) Com isso, os sedimentos se tornam cruciais quanto a avaliação
do nível de contaminação nesses ecossistemas devido ao seu potencial em acumular
metais pesados e disponibilizá-los para coluna d’água. (Melo, 1993) Esses processos
ocorrem em função das alterações de pH, potencial redox, oxigênio dissolvido, ação
microbiana, turbidez, entre outros, no ambiente impactado, podendo afetar a qualidade
da água e desenvolver processos bioacumulativos (transferência do contaminante na
cadeia trófica) nestes.
A matéria orgânica, também é um problema para esses ecossistemas, pois
quando em excesso, causado geralmente pelo lançamento de esgotos, altera as
proporções estequiométricas de C:N:P no sedimento modificando os ciclos químicos e
biológicos do sistema aquático, (Carmouze, 1994) visto que nesses ambientes, a
regeneração de nutrientes a partir dos sedimentos representa um elo fundamental entre a
disponibilidade de elementos na coluna d'água e os processos bênticos.(Martin, 1988;
Westrick, 1988; Middelburg, 1966; Roden, 1996)
O objetivo principal deste trabalho foi realizar a caracterização físico-química do
sedimento da Laguna da Jansen em duas estações diferentes, ou seja, estação chuvosa
(inverno) e estação seca (Verão), a fim de entender o comportamento físico-químico
deste em relação à carga de esgoto lançada.
2 METODOLOGIA
2.1 Área Estudada
A Laguna da Jansen está localizada a noroeste da ilha de São Luis, com
coordenadas de 2°29’08’’ de latitude sul e 44°18’02’’ de longitude oeste, sendo limitada
ao norte com a praia Ponta d’ Areia, (Viegas, 1996) (Figura 1). É um corpo d’água
costeiro com características de mangue, água salobra, rica em matéria orgânica e
materiais alóctones, ocupando 140 hectares com profundidade média de 1.0 metro.
(Rebelo Mochel, 1991).
Apresenta uma média de temperaturas oscilando entre 30°C e 24°C, devido a
zona de baixa altitude, pequenas amplitudes térmicas anuais, precipitação pluviométrica
anual elevada (2786mm) e umidade relativa do ar anual de 80%. (BRANCO, 1997)
Compreende uma pequena extensão do topo da bacia sedimentar de São Luis,
apresentando sedimentos de origem continental, marinha e deltaico, correspondentes ao
Terciário e Quaternário, especificamente no período cretáceo. (SANTOS, 1998)
Figura. 1 Foto área da Laguna da Jansen.Fonte: (GOOGLE EARTH, 2009)
2.2 Coleta das Amostras
Como a Laguna da Jansen vem sendo bastante monitorada nos últimos anos,
escolheu-se um ponto onde a ação antrópica em conjunto do lançamento de esgotos
promoviam maior pressão sobre este. O sedimento foi coletado nas seguintes
coordenadas geográficas: 2°30’10.1’’ S e 44°18’10.5’’ N, próximo a palafitas e aos
bairros da ponta D’areia e São Francisco, no primeiro e segundo semestres do ano, ou
seja, inverno e verão respectivamente. Em campo o sedimento foi coletado com o
auxílio de uma draga do tipo Van Veen, posteriormente armazenados em caixa de
isopor com gelo até a chegada no laboratório. No laboratório, as amostras foram
separadas, identificadas e armazenadas em congelador (18oC).
\2.3 Análise Granulométrica
A análise granulométrica foi realizada no Laboratório de Hidrobiologia
(LABOHIDRO – UFMA) através do método da pipeta. (Embrapa, 1997)
2.4 Análise da Composição química do Sedimento.
Antes de realizar esta análise, retirou-se uma parte previamente quarteada do
sedimento e colocou-se dentro de um frasco de polietileno com água deionizada para
decantação em temperatura ambiente durante 24 hs, devido à salinidade da amostra.
Peneirou-se o sedimento a úmido através de peneiras de 62 mesh e depois se colocou na
estufa até sua secagem total em temperaturas entre 50 oC e 65 oC. A amostra foi
triturada com o auxílio de um pistilo e almofariz até atingir granulometria adequada
para análise química.
O carbono orgânico foi determinado pelo método de Walkley Black; (Gaudete,
1974) O nitrogênio orgânico foi determinado pelo método de Kjeldhal; (Embrapa,
1997) Fósforo Total foi determinado pelo método de Williams (1976) modificado por
Cavalcante (1997); Enxofre total foi determinado pelo método da Embrapa; Capacidade
de troca catiônica, acidez trocável, capacidade de troca catiônica efetiva e pH foi
determinado pelo método de Cotta (2006); Matéria Orgânica Volátil foi determinado
pela técnica gravimétrica com calcinação à 550 oC. (Embrapa, 1997)
3 RESULTADOS
Os sedimentos da laguna granulometricamente são siltes, de coloração cinzaescuro, bastante homogêneos quanto ao seu aspecto, pois em ambas as estações o silte
grosso apresentou maiores valores percentuais, principalmente na estação chuvosa, onde
há um maior escoamento de material para a laguna, além do removimento mecânico do
sedimento pela ação do escoamento das chuvas.( Figura 2)
Figura.2 Percentuais granulométricos do sedimento da Laguna da Jansen, coletados nas
estações seca e chuvosa.
Quanto ao pH do sedimento, este apresentou características ácidas em água
deionizada e em solução de cloreto de cálcio, em ambas estações (Tabela.1), podendo
está correlacionado com a escassez de oxigênio dissolvido e excesso de matéria
orgânica depositada na superfície do sedimento, que em decomposição pela ação dos
microorganismos libera ácido sulfídrico.
Tabela1. Resultados do pH em água deionizada e CaCl2 das amostras de sedimento
coletados na estação seca e estação chuvosa.
Estação
pH em água deionizada
pH em CaCl2
Estação seca
6.67
6.63
Estação chuvosa
6.72
6.55
Tabela 2. Teores de matéria orgânica‚ carbono orgânico, enxofre total e fósforo total,
no sedimento da Laguna da Jansen, coletados nas estações seca e chuvosa.
Descritores físico-químicos
Estação seca
Estação Chuvosa
C.O.%
5.00±0.01
5.10±0.04
M.O%
10.30±0.08
13.80±0.03
S. total (mg/g)
1.28±0.08
1.10±0.03
N.O%
4.10±0.01
2.55±0.01
* P.total (mg/g)
17.65x10±0.03
10.50 x10±0.07
* Os valores de fósforo encontrados foram divididos por 10, para melhor visualização
dos resultados
De acordo com a Tabela 2, teor de carbono orgânico apresentou valores
homogêneos em ambas às estações. Quanto ao nitrogênio orgânico, na estação chuvosa
apresentou valores menores, podendo estar relacionado com a rápida reciclagem deste
elemento, pois em sedimentos anóxicos, uma parcela significativa do nitrogênio pode
ser perdida para a atmosfera como conseqüência do processo de redução. De acordo
com Keeney (1973), as condições anaeróbias tornam mais rápida a mineralização do
nitrogênio. Já na estação seca essa reciclagem foi mais lenta, fato que explicou maiores
concentrações de nitrogênio orgânico. (Figura. 2)
As concentrações de matéria orgânica sofreram variações em relação às
estações, onde na estação chuvosa encontrou-se valores maiores em função de uma
maior incidência de bancos de macrófitas aquáticas, devido aos aspectos favoráveis de
salinidade, ou seja, uma menor salinidade devido a influencia do período chuvoso, além
do escoamento de materiais alóctones para a Laguna. (Figura. 3)
Segundo Esteves (1988), as concentrações encontradas destes nutrientes,
classificam o sedimento da Laguna como do tipo orgânico.
Figura 2. Concentrações de Carbono orgânico, nitrogênio orgânico e matéria orgânica
volátil, encontrados na Laguna, nas estações seca e chuvosa.
Os teores de enxofre variaram de acordo com a estação, onde na estação seca,
este apresentou concentrações maiores decorrente do decréscimo de profundidade. Já os
menores concentrações observadas no período chuvoso, podem estar associadas à
imobilização desse nutriente pelo ferro formando sulfetos de ferro(II) (mackinavita,
greigita, pirita). (Figura 3)
As concentrações de fósforo total sofreram variações significativas, onde no
período chuvoso, suas concentrações foram menores, podendo está associados ao
aumento da coluna d’água, ou seja, processos de diluição, além disso, à natureza
anaeróbica da Laguna pode contribuir com a diminuição das concentrações, pois suas
características redutoras afetam a formação de determinados óxidos fixadores de
ortofosfatos na interface água/sedimento, liberando-os assim para a coluna d’água.
(MOZETO, 1997) Já na estação seca as concentrações foram maiores em função das
baixas profundidades. (Figura. 3)
Figura3. Concentrações de Enxofre e fósforo totais encontrados nos sedimentos da
Laguna da Jansen, nas estações seca e chuvosa.
Com relação à capacidade de troca catiônica efetiva do sedimento ou CTC da
Laguna, em ambas as estações o CTC atingiu valores muito altos, ou seja, 17,11 e 13,70
cmolckg-1 para as estações seca e chuvosa respectivamente, pois segundo Cotta (2006),
valores de CTC maiores que 5 cmolckg-1, traduzem uma elevada capacidade de troca
de cátions do sedimento ou capacidade do sedimento em reter cátions, em um valor de
pH próximo ao seu valor natural.
4 CONCLUSÃO
Os sedimentos apresentaram características ácidas nas duas campanhas devido
às emissões de H2S na superfície do sedimento. Granulometricamente o sedimento da
laguna apresentou característica siltosa de coloração cinza-escuro, bastante homogêneos
quanto ao seu aspecto, apresentando um forte odor de H2S. Os valores dos nutrientes
analisados corresponderam ao esperando para ambientes de lagunas costeiras.
(Richards, 1970; Raschid, 1979)
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