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CENTRO DE ESTUDOS GERAIS UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE
INSTITUTO DE QUÍMICA MESTRADO EM GEOQUÍMICA AMBIENTAL
TATIANA BAPTISTA MARTINEZ MELLO
CARACTERIZAÇÃO BIOGEOQUÍMICA DA LAGOA DE ARARUAMA, RJ.
NITERÓI 2007
Tatiana Baptista Martinez Mello
CARACTERIZAÇÃO BIOGEOQUÍMICA DA LAGOA DE ARARUAMA, RJ.
Dissertação apresentada ao Curso de Pós-Graduação em Geoquímica Ambiental da Universidade Federal Fluminense, como requisito parcial para obtenção do Grau de Mestre. Área de concentração: Biogeoquímica Ambiental
Orientador: Prof. Dr. MARCELO CORRÊA BERNARDES
Niterói 2007
M5271 Mello, Tatiana Baptista Martinez Caracterização Biogeoquímica da Lagoa de Araruama, RJ./ Tatiana Baptista Martinez Mello.- Niterói: [s.n.], 2007.
82 f.: il; 30 cm. Dissertação(mestrado em Geoquímica Ambiental)- Universidade Federal Fluminense, 2007. Orientador: Prof. Dr.
Corrêa Bernardes. 1.Biogeoquímica 2. Lagoa de Araruama, RJ 3. Lagoa
costeira 4. Eutrofização 5. Matéria orgânica 6. Tese 7. Produção Intelectual I. Título
CDD 574.5222
TATIANA BAPTISTA MARTINEZ MELLO
CARACTERIZAÇÃO BIOGEOQUÍMICA DA LAGOA DE ARARUAMA, RJ.
Dissertação apresentada ao Curso de Pós-Graduação em Geoquímica Ambiental da Universidade Federal Fluminense, como requisito parcial para obtenção do Grau de Mestre. Área de concentração: Biogeoquímica Ambiental
Aprovada em ................................ de 2007.
BANCA EXAMINADORA
Prof. Dr. Marcos Sarmet Moreira de Barros Salomão Universidade Estadual do Norte Fluminense
Prof. Dr.Aguinaldo Nepomuceno. Marques Junior. Universidade Federal Fluminense
Prof. Dr. Ana Luiza Spadano Albuquerque Universidade Federal Fluminense
Prof. Dr. Wilson Thadeu Valle Machado Universidade Federal Fluminense
Prof. Dr. Marcelo Corrêa Bernardes Universidade Federal Fluminense
Niterói 2007
À minha Vózinha Rita de Cássia, pelo amor e exemplo de vida.
AGRADECIMENTOS Ao Professor Dr. Marcelo Bernardes pela orientação e confiança.
Ao Professor Dr. Aguinaldo N. Marques Jr. pelo interesse no trabalho, nas coletas e pelo
“empréstimo” do laboratório.
Aos Professores membros da banca, Dr. Marcos Salomão, Dr. Aguinaldo N. Marques Jr, Dr. Ana
Luiza Spadano Albuquerque e Dr. Wilson Machado pelas sugestões para o melhoramento deste
trabalho.
Ao Dr. Marcelo M. Zacharias e Jean P. H. Ometto pelas análises realizadas no CENA –USP.
A Keity e Conceição por todo aprendizado técnico e paciência.
À minha família pelo amor, apoio e orgulho.
À minha Mãe, pela paciência, apoio e amor incondicionais, mesmo nos dias mais difíceis.
À Tia Rosi, pelo exemplo e presença mesmo estando longe.
Às meninas super poderosas, Beta, Bia, Juju, Amanda e Drica, e ao super-amigo Thales, pela
amizade, carinho, esporros e tudo mais.
As estagiárias Maria Carolina (Nikita), Vivien e Tathi pela ajuda e risadas no laboratório.
E a Renata Zocatelli pelos “helps” mais variados e pela companhia na hora do chocolate.
Aos amigos da Geoquímica.
A todos os funcionários desta instituição que direta ou indiretamente contribuíram na realização
deste trabalho.
À FAPERJ pelo suporte nas análises através do projeto nº E-26/170.643/04.
"O homem nunca pode parar de sonhar. O sonho é o alimento da alma, como a comida é o alimento do corpo. Muitas vezes, em nossa existência, vemos nossos sonhos desfeitos e nossos desejos frustrados, mas é preciso continuar sonhando, senão nossa alma morre e Ágape não penetra nela”. Paulo Coelho
RESUMO
A lagoa de Araruama é o maior sistema lagunar hipersalino do Estado do Rio de Janeiro, e por se localizar em uma região de alta procura turística, recebeu durante as últimas décadas grandes quantidades de efluentes domésticos. Em julho de 2005, suas águas claras e oligotróficas tornaram-se escuras. Desta maneira, o presente trabalho teve como objetivo avaliar o estado trófico atual relacionando as características biogeoquímicas de diferentes pontos de coleta com as recentes alterações do sistema através de parâmetros físico-químicos, metabolismo, nutrientes orgânicos e inorgânicos, clorofila a e através da composição elementar e isotópica dos sedimentos superficiais. Para tanto foram realizadas duas abordagens para as campanhas: a primeira, em 11 estações de coleta na margem, foram realizadas nos meses de setembro, outubro e dezembro de 2005, abrangendo extremos no balanço evapo-precipitação com maiores valores no mês de outubro e valores negativos em dezembro; e a segunda em 12 estações de coleta na região limnética da lagoa (em janeiro de 2006). A maioria dos parâmetros analisados em cada estação de coleta não apresentou diferença significativa entre os meses de setembro, outubro e dezembro de 2005 (ANOVA). Entre os pontos coletados diferenças significativas foram encontradas para as estações segundo alguns parâmetros (ex. COD, POT e Chl a) separando os pontos localizados próximos as desembocaduras dos rios, dos pontos na margem da Lagoa e daqueles situados no canal de contato com o mar. Elevados valores das diferentes espécies de carbono foram encontrados principalmente nas estações centrais (CID=95±31, COD=24±8 e COP= 7,6±1,6 mg.L-1). As estações localizadas nas margens apresentaram concentrações similares, sendo destacadas as entradas de NIT (37±67M) e PO4
-3 (5,5±7,3M) principalmente pelos rios R. Maturama e R. Mossoró, durante os meses mais chuvosos. Nestes pontos, maiores concentrações de CO2-excesso caracterizaram atividades metabólicas heterotróficas, enquanto que nas estações localizadas na margem foi encontrado um balanço entre autotrofia e heterotrofia. Já o metabolismo avaliado no centro da lagoa foi caracterizado como autotrófico, devido à elevada produtividade primária liquida. No entanto, os elevados teores de carbono e clorofila sustentados pela entrada de nutrientes e o elevado tempo de renovação de suas águas (T50% = 84 dias) podem levar este sistema apresentar sucessivas crises distróficas. Devido às mudanças antrópicas ocorridas nas ultimas décadas no entorno da lagoa, foi evidenciada intensa entrada de matéria orgânica no sistema, modificando seu estado trófico de oligotrófico para hipertrófico (C/N/PMARGEM = 603/37/1 e C/N/PCENTRO = 941/57/1). Estas mudanças aumentaram a ciclagem nos sedimentos, impulsionando a produtividade primária em toda a coluna d’água e diminuindo, devido a menor penetração da luz, a importância da produtividade bentônica. Com isto, a lagoa de Araruama apresentou aumento nos estoques das diferentes espécies de carbono nos compartimentos da coluna d’água e dos sedimentos, demonstrando uma estreita relação entre as entradas de carbono e sua ciclagem no processo de eutrofização. Os resultados gerados com este trabalho evidenciam a necessidade de futuras pesquisas que abordem o impacto da dragagem no canal sobre a variabilidade da qualidade das águas na lagoa e principalmente que quantifique os fluxos de elementos para avaliação da renovação das águas da lagoa com o mar. Palavras-Chave: Lagoa costeira, eutrofização, matéria orgânica, metabolismo.
ABSTRACT
The Araruama lagoon is the most hipersaline coastal lagoon of the Rio de Janeiro State and has been experienced for the last decades an intense domestic sewage load due to high tourism pressure. Since 2005 July, its clean and oligotrophic waters got dark. This work intended to evaluate the new trophic level relating recent environment changes with biogeochemistry characteristics measure through physical-chemical parameters, metabolism, nutrients, chlorophyll a and elemental and isotopic composition of the sediments. Two samples approaches were developed. The first one considered 11 sites around the lagoon at September, October and December months of 2005 year. It was considered the months with extreme values of evaporation-precipitation ratios, with positive values in October and negative values in December. The second approach considered 12 sites distributed in the limnetic region of the lagoon (2006 January). Most of the parameters analyzed in each site did not presented significant differences among months samples (ANOVA statistic analysis). Among sites sampled, significant differences were found for some of the parameters (ex. DOC, TOP and Chl a) separating sites localized near the rivers mouths from the others shore sites and by the sites in the middle of the lagoon. Higher values of the different carbon species were found mainly at the limnetic lagoon sites (DIC=95±31, DOC=24±8 e POC= 7,6±1,6 mg.L-1). Among the lagoon shore sites we found similar concentrations highlighting the TIN (37±67M) e PO4
-3 (5,5±7,3M) input from the rivers Maturama and Mossoró during the rainy months. At those rivers sites higher CO2-excess characterized heterotrophic activities. At the other shore sites the metabolism was characterized with a balance among auto and heterotrophic. On the other hand, the limnetic region of the lagoon were characterized as autotrophic due to the high primary productivity. However, high carbon and chlorophyll content supported by the rivers input and by the long water renewed (T50% = 84 dias) should carry this system to present dystrophic crisis. Due to recent human changes during recent decades around the lagoon drainage basin, it was evident a trophic level change from oligotrophic to hipertrophic (C/N/PMARGIN = 603/37/1 e C/N/PCENTER = 941/57/1). Those changes increased the sediments nutrient cycles, growing the primary productivity in the water column and decrease the benthonic productivity due to the less luminosity. Finally, the Araruama lagoon was characterized from an increase in the biogenic elements budgets of the water column and sediment compartments. It demonstrate a narrow relationship between the high organic matter input in a restricted lagoon that has already been experienced a eutrophication process. The results from this work highlight the necessity of future research to deal with the impacts of the effluent loads, the necessity of the ocean-channel drainage, the assessment of the water quality variability and mainly with an estimative of lagoon water renew measure through organic matter fluxes from the lagoon to the ocean.
Key-words: Coastal Lagoon, Eutrophication, organic matter, metabolism.
Fig. 16 Gráfico com as razões C/N e N/P para as coletas na margem (A) e na região central (B) da lagoa de Araruama........................................................................................................ 47
LISTA DE ILUSTRAÇÕES Fig. 1 : Lagoa de Araruama, os municípios do seu entorno e seus principais contribuintes fluviais....................................................................................................................................... 22 Fig. 2 Pontos de coleta na região central e margem da lagoa de Araruama............................. 25 Fig. 3 Pontos de coleta na região central e margem da lagoa de Araruama, detalhe do canal de Itajuru................................................................................................................................... 26 Tab. 1 Descrição dos pontos de coleta em torno da lagoa de Araruama.................................. 26 Tab. 2 Descrição dos pontos de coleta na região central da lagoa de Araruama. Na coluna de profundidade de coleta o “X” marca os pontos onde foi coletado somente sedimento superficial ................................................................................................................................. 27 Fig. 4 Precipitação (P) e evaporação (E) para período de julho de 2005 a junho de 2006 para a lagoa de Araruama. As setas indicam os meses de coleta.............................................. 33 Fig. 5 Temperatura (°C) atmosférica para período de julho de 2005 a junho de 2006 para a lagoa de Araruama. As setas indicam os meses de coleta........................................................ 34 Fig. 6 Valores dos parâmetros de campo para as coletas na margem (A) da lagoa e na sua região central (B), onde: T = temperatura; Sal. = salinidade; e OD = oxigênio dissolvido. Identificação das estações conforme descrito nos materiais e métodos................................... 35 Fig. 7 Concentrações dos nutrientes inorgânicos dissolvidos, em mol L-1, para as coletas na margem da lagoa. Gráfico A, para amônio, nitrato e nitrito e o gráfico B, para silicato e fosfato....................................................................................................................................... 38 Fig. 8 Concentrações dos nutrientes inorgânicos dissolvidos, em mol L-1, para as coletas na região central da lagoa. Gráfico A, para amônio, nitrato e nitrito e o gráfico B, para silicato e fosfato........................................................................................................................ 38 Fig. 9 Concentrações (em mg L-1) das diferentes frações do carbono orgânico – dissolvido (COD), particulado (COP) e total (COT) - nas estações de coleta na margem da lagoa de Araruama................................................................................................................................... 40 Fig. 10 Concentrações (em mg L-1) das diferentes frações do carbono orgânico – dissolvido (COD), particulado (COP) e total (COT) - nas estações de coleta na margem da lagoa de Araruama................................................................................................................................... 40 Fig. 11 Concentrações (em mol L-1) de nitrogênio total (NT), orgânico (NOT) e inorgânico (NIT) nas estações de coleta na margem (A) e na região central (B) da lagoa de Araruama................................................................................................................................... 42 Fig. 12 Concentrações (em mol L-1) de fósforo orgânico total (POT) e de fósforo total (PT) nas estações de coleta na margem (A) e na região central (B) da lagoa de Araruama................................................................................................................................... 43 Fig. 13 Concentrações, em µg L-1, de Clorofila a para as coletas na margem (A) e na região central (B) da lagoa de Araruama............................................................................................. 45 Fig. 14 Concentrações, em mg L-1, de material particulado em suspensão (MPS) para as coletas na margem (A) e na região central (B) da lagoa de Araruama..................................... 45 Fig. 15 Gráfico com os valores da taxa respiratória (TR – em M/h), oxigênio dissolvido (OD – em mg L-1) e dióxido de carbono em excesso para as coletas na margem (A) e na região central (B) da lagoa de Araruama.................................................................................. 46
Fig. 17 Gráficos com os valores de δ 15N, δ 13C (A), C/N, %N e %C (B) dos sedimentos superficiais coletados na campanha de janeiro de 2006 na lagoa de Araruama...................... 48 Fig. 18 Gráfico de correlação entre a utilização aparente de oxigênio (UAO) e CO2-excesso (CO2). Losangos fechados representam os pontos de coleta na região central da lagoa e os quadrados abertos os pontos de coleta na margem da lagoa................................... 50 Fig. 19 Gráfico de correlação entre a razão C/N e a salinidade da coluna d’água. Losangos fechados representam os pontos de coleta na região central da lagoa e os quadrados abertos os pontos de coleta na margem da lagoa.................................................................................. 52 Fig. 20 Gráfico de correlação entre a razão C/P e a salinidade da coluna d’água. Losangos fechados representam os pontos de coleta na região central da lagoa e os quadrados abertos os pontos de coleta na margem da lagoa.................................................................................. 53 Fig. 21 Gráfico de correlação entre a razão N/P e a salinidade da coluna d’água. Losangos fechados representam os pontos de coleta na região central da lagoa e os quadrados abertos os pontos de coleta na margem da lagoa.................................................................................. 53 Fig. 22 Gráfico de correlação entre o δ15N e a porcentagem de nitrogênio para os sedimentos superficiais coletados na região central da lagoa de Araruama............................ 54 Fig. 23 Gráfico de correlação entre o δ15N e δ13C para os sedimentos superficiais coletados na região central da lagoa de Araruama. O círculo superior representa as estações de maior profundidade e o inferior as de menor profundidade. Valores referenciais para Mugil, Anomalocardia e Algas bentônicas, retirados de CORBISIER et al, 2006. .................................................................................................................................. 54 Fig. 24 Correlação entre o nitrogênio total (NT) e a razão N/P. Losangos fechados representam as estações de coleta na região central da lagoa, enquanto os quadrados abertos representam as estações na margem da lagoa de Araruama........................................ 56 Fig. 25 Gráfico de relação entre silicato x clorofila a. Os losangos representam a coleta na região central da lagoa de Araruama. Os fechados representam as amostras de superfície e os abertos de fundo. Os quadrados abertos representam as coletas na margem da lagoa......................................................................................................................................... 58 Fig. 26 Gráfico de correlação entre T50% e clorofila a. Onde as letras simbolizam as lagoas de Itaipu (I), Fora (F), Guarapina (G), Urussunga (U), Marica (M), Piratininga (P) e Araruama em 1992 (A92) e em 2006 (A06). Adaptado de Knoppers (1999)......................... 59
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO.................................................................................................................. 13 1.1 OBJETIVOS..................................................................................................................... 15 1.2 HIPÓTESES...................................................................................................................... 15 2 REVISÃO DA LITERATURA......................................................................................... 16 2.1 LAGOAS COSTEIRAS.................................................................................................... 16 2.2 METABOLISMO DE ECOSSISTEMAS AQUÁTICOS ............................................... 17 2.3 NUTRIENTES EM ECOSSISTEMAS COSTEIROS...................................................... 18 2.4 MATÉRIA ORGÂNICA AQUÁTICA............................................................................ 19 3 ÁREA DE ESTUDO.......................................................................................................... 21 4 MATERIAIS E MÉTODOS............................................................................................. 24 4.1 ATIVIDADES DE CAMPO............................................................................................. 24 4.2 LABORATÓRIO.............................................................................................................. 28 4.2.1 Nutrientes Inorgânicos Dissolvidos............................................................................ 28 4.2.2 Nitrogênio e Fósforo Total na coluna d`água............................................................ 29 4.2.3 Pigmentos Fotossintetizantes...................................................................................... 30 4.2.4 Taxa Metabólica – Respiração.................................................................................... 30 4.2.5 Frações do Carbono..................................................................................................... 31 4.3 TRATAMENTO ESTATÍSTICO..................................................................................... 31 5 RESULTADOS................................................................................................................... 33 5.1 CLIMA.............................................................................................................................. 33 5.2 PARÂMETROS DE CAMPO.......................................................................................... 34 5.3 NUTRIENTES INORGÂNICOS..................................................................................... 35 5.4 CARBONO NA COLUNA D’ÁGUA.............................................................................. 39 5.5 NITROGÊNIO E FÓSFORO NA COLUNA D’ÁGUA.................................................. 41 5.6 CLOROFILA A E MATERIAL PARTICULADO EM SUSPENSÃO............................ 43 5.7 METABOLISMO............................................................................................................. 46 5.8 COMPOSIÇÃO ELEMENTAR E ISOTÓPICA.............................................................. 47 6 DISCUSSÃO...................................................................................................................... 49 6.1 O METABOLISMO AQUÁTICO.................................................................................... 49 6.2 CARACTERIZAÇÃO TRÓFICA.................................................................................... 51 6.3 CICLAGEM DOS ELEMENTOS BIOGÊNICOS........................................................... 55 7 CONCLUSÕES.................................................................................................................. 61 8 REFERÊNCIAS................................................................................................................. 62 9 APÊNDICES....................................................................................................................... 67
13
1 INTRODUÇÃO
Ao longo da história humana a maior parte da população mundial se concentrou próxima à
costa, geralmente junto a estuários, lagos e baías. Portanto transformações antrópicas nessas
regiões são tão antigas quanto a civilização e tem sido acelerada nos últimos 150 a 300 anos
com o advento da revolução industrial (LOTZE et al., 2005).
Qualquer alteração no equilíbrio desses ecossistemas, resultado da interação entre águas
continentais, atmosféricas e oceânicas, ocasiona modificações consideráveis na qualidade da
água e na ecologia destes ambientes (COLLIER, 1970). Os ecossistemas costeiros são mais
vulneráveis ao impacto da poluição do que o oceano por possuírem, por exemplo, trocas
d’água mais restritas. As fontes de poluentes são diversas: escoamento superficial, tubulações
de esgoto doméstico ou através de resíduos industriais, deposição atmosférica e aporte de
águas subterrâneas. Atividades voltadas para o comércio, indústrias e turismo também
contribuem para a deteriorização desses ecossistemas. Aproximadamente 65% da região
costeira mundial tiveram a qualidade da água degradada e 50% dos manguezais mundiais têm
sido transformados ou destruídos por atividades humanas (VITOUSEK et al., 1997, LOTZE et
al., 2005). Uma outra conseqüência clara desse processo é o aumento da carga de nutrientes
oriundos de fontes terrestres (BRAGA et al., 2000, O’SHEA; BROSNAN, 2000). Desta
maneira acontece a eutrofização cultural, ou seja, ocorre um incremento excessivo de
nutrientes (principalmente nitrogênio e fósforo), devido à atividade humana, provocando entre
outros fatores, aumento da produção primária. No entanto tal aporte de nutrientes pode ocorrer
também por processos naturais, em função de fenômenos como a ressurgência e pela própria
ciclagem na coluna d’água, por exemplo (WOLLAST, 1993).
As lagoas costeiras, especificamente, são naturalmente mais propensas a eutrofização do
que outros ecossistemas, pois funcionam como sorvedouros naturais de matéria orgânica,
retendo-a e reciclando-a em função do seu limitado acesso ao mar e baixa profundidade
(KJERFVE, 1986). No litoral do Estado do Rio de Janeiro situa-se uma série de sistemas
lagunares que possuem características semelhantes entre si. Entre Niterói e Cabo Frio
localizam-se os quatro principais sistemas lagunares da região, são eles: Piratininga – Itaipu,
14
Maricá - Guarapina, Jaconé - Saquarema e Araruama (KJERFVE; KNOPPERS, 1999). Estes
sistemas se encontram perto de centros urbanos, podendo sofrer diversos tipos de impactos
antrópicos.
A partir da década de 60, a lagoa de Araruama esteve sob intenso crescimento urbano
devido a características que a tornam um ponto turístico muito procurado, como ventos fortes
e águas calmas excelentes para esportes náuticos, grande insolação e baixa precipitação
(SOUZA, 1997). Esse grande desenvolvimento, no entanto, resultou em igual aumento de
aportes de efluentes domésticos e industriais transformando-a assim em um corpo receptor de
rejeitos, ligados principalmente à ocupação desordenada nos municípios que não possuem
sistemas de coleta e tratamento eficiente de esgoto (BASSANI, 2000). Tal descarga de
efluentes pode comprometer os recursos pesqueiros e a balneabilidade de suas águas, mudando
as características hidrológicas, da biota e dos sedimentos.
Por muitos anos a lagoa de Araruama manteve seu estado oligotrófico em função da sua
alta salinidade, grande volume de água e principalmente os baixos adensamentos urbanos.
Porém estudos realizados por Schettini (1994), Souza (2003), Kjerfve et al (1996) e Moreira-
Turcq (2000) demonstraram que já havia alguns sinais de mudança na sua hidrologia e no seu
estado trófico. Em 1997, Souza desenvolveu um modelo conceitual para essa mudança.
Segundo este modelo se ocorresse queda da salinidade, em função do aporte de água doce e
descarga de efluentes domésticos das cidades situadas no entorno da lagoa, a turbidez e
demanda de oxigênio iriam aumentar fazendo com que a produtividade primária fosse
comandada pelas comunidades fitoplanctônicas e não mais pelas fitobentônicas,
estabelecendo desta maneira condições eutróficas.
Em julho de 2005, as águas da lagoa de Araruama que eram transparentes se tornaram
amarronzadas em função de sucessivos florescimentos de microalgas, conforme indicado por
uma caracterização fitoplanctônica preliminar (CILSJ, 2006). Esse quadro, hoje em dia, foi
aparentemente amenizado, pelo posterior clareamento da cor das águas. Devido a este
fenômeno, estudos nesse ecossistema precisam ser feitos para que se compreenda seu estado
atual e assim gerar subsídios para amenizar tais impactos da poluição.
15
Desta maneira estudos biogeoquímicos constituem uma importante ferramenta para
análises ambientais que visem o entendimento dos ciclos dos elementos biogênicos,
identificação de fontes, sumidouros e, portanto de processos ecológicos, gerando desta
maneira subsídios para o manejo dos ecossistemas.
1.1 OBJETIVOS
(1) Avaliar seu estado trófico atual através de uma abordagem espacial em regiões de
diferentes condições de ocupação e distâncias do mar, relacionando as características
biogeoquímicas dos diferentes pontos de coleta com as recentes alterações do sistema.
(2) Caracterizar a biogeoquímica da lagoa de Araruama através de:
a. Parâmetros físicos e fisico-químicos: salinidade, temperatura, pH, material
particulado em suspensão e oxigênio dissolvido.
b. Metabolismo: taxas respiratórias e carbono inorgânico dissolvido.
c. Nutrientes inorgânicos: amônio, nitrato, nitrito, fosfato e silicato.
d. Pigmentos fotossintetizantes: clorofila a
e. Composição Elementar (C, N, P) da coluna d’água e dos sedimentos
superficiais.
f. Análise Isotópica (δ 13C e δ15N) dos sedimentos superficiais.
1.2 HIPÓTESES
O presente estudo considerou as seguintes hipóteses: (1) o aumento no aporte de efluentes
urbanos pode ser refletido pela variação espacial das concentrações de nutrientes inorgânicos
e orgânicos, assim como pelo incremento da comunidade fitoplanctônica, modificando sua
cor em função da elevada presença de materiais em suspensão; (2) sinais do evidente
processo de mudança no estado trófico da lagoa de Araruama serão mais acentuados com a
proximidade às cidades e menos acentuados no canal de comunicação com o oceano.
16
2 REVISÃO DA LITERATURA
2.1 LAGOAS COSTEIRAS
Segundo Kjerfve (1994), lagoas costeiras são caracterizadas por serem corpos d’água
interiores, usualmente dispostos paralelos à costa, separados do mar por uma barreira e
conectados ao oceano por um ou mais canais de maré. Sob o ponto de vista temporal, são
sistemas temporários e recentes nos quais a principal energia de formação é relacionada a
regressões e transgressões do mar, pois estes acontecimentos é que possibilitaram a formação
de barreiras que isolaram os corpos d’água, desenvolvendo assim as lagoas. No caso das
lagunas da costa leste fluminense, localizadas entre a barreira interna e o continente, se
desenvolveram durante o Pleistoceno e foram novamente submersas durante a transgressão
Holocênica, que por sua vez deu origem ao sistema lagunar e uma barreira externa. Nessa
região, a ressurgência local gerada por ventos nordestes ocasiona um microclima semi-árido,
promovendo a sedimentação de carbonatos em sistemas lagunares hipersalinos (TURCQ,
1999, SOUZA, 1997, MUEHE, 1994).
Estes ecossistemas são classificados em três tipos geomorfologicamente distintos de
acordo com a natureza, o número de canais que conectam a lagoa ao mar e o grau de
influência da maré (KJERFVE, 1986), são eles: lagoas sufocadas (choked lagoons) que são
caracterizadas por possuírem um único e longo canal de ligação com o mar, alto tempo de
residência de suas águas e circulação interna dirigida principalmente pelos ventos, costumam
ser permanentemente ou temporariamente hipersalinas; as lagoas restritas (restricted lagoons)
que apresentam dois ou mais canais de entrada de maré, circulação interna bem definida pela
maré, porém influenciadas pelos ventos, exibem salinidade que pode variar desde águas
salobras a salinidades de água oceânicas; e lagoas abertas (leaky lagoons) que possuem vários
canais de contato com o mar, fortes correntes de maré e salinidade próxima a do mar.
As lagoas costeiras são expostas a uma série de forças que influenciam diretamente sua
dinâmica, como aporte fluvial, ventos constantes e marés. Assim o sistema responde de
maneira diferenciada a cada um destes fatores. O balanço hídrico, salinidade, qualidade da
17
água lagunar e dos rios que nela deságuam e, conseqüentemente a eutrofização a que esses
sistemas estão propensos, dependem diretamente da circulação interna da lagoa, da dispersão
de nutrientes, da salinidade, da troca de água com o oceano e do tempo de residência
(SOUZA, 1997, KNOPPERS et al, 1991).
Lagoas costeiras ocupam 13% das áreas costeiras mundiais e são encontradas em todos os
continentes, exceto na Antártica (KJFERVE, 1994). Na região do leste fluminense do Estado
do Rio de Janeiro localizam-se várias lagoas costeiras com características semelhantes entre
si, como as de Itaipu, Guarapina, Saquarema e Araruama. Todas possuem baixa profundidade
(0.7-3 m de profundidade média), são paralelas à costa, classificadas como lagoas sufocadas,
e possuem uma mínima variação de maré, com exceção de Itaipu. O gradiente climático de
úmido a semi-árido da região, a configuração geomorfológica, a natureza dos canais de maré
e dos canais internos são os principais fatores que determinam a hidrodinâmica destes
sistemas. Com exceção a lagoa de Araruama que permanece constantemente hipersalina, as
demais lagunas são oligo a polihalinas. A passagem de frentes frias possui grande
importância no balanço hidrológico atuando também nos processos biogeoquímicos, além de
afetar a salinidade (KJERFVE; KNOPPERS, 1999).
2.2 METABOLISMO DE ECOSSISTEMAS AQUÁTICOS
Concentrações de gases biogênicos como O2 dissolvido e CO2 livre são bons indicadores
das taxas de produção e consumo de matéria orgânica em sistemas aquáticos. A fotossíntese
aumenta a concentração de O2, enquanto a respiração aeróbica e anaeróbica aumenta a
concentração de CO2 (BALESTER et al., 1999). A evolução dessas taxas de produção
(através da fotossíntese e biossíntese) e mineralização (através da respiração e fermentação)
em um dado ambiente aquático define o metabolismo deste. Quando um ecossistema possui
taxas de produção superior a de mineralização, dizemos que este pode ser classificado como
autótrofo, e ocorrendo o contrário dizemos que o sistema é heterótrofo (CARMOUZE, 1994).
Porém, o ecossistema normalmente não é equilibrado o ano todo, geralmente no verão ocorre
períodos maiores de autotrofia no inicio da estação, marcada por um aumento na biomassa
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fitoplanctônica, e períodos maiores de heterotrofia no início do inverno, marcada por uma
acumulação de material orgânico em suspensão após o verão (KNOPPERS et al., 1999)
Muitos estudos são feitos em ambientes lênticos, como em lagos oligotróficos do
hemisfério norte, que são caracterizados por um excesso de CO2 e pouco O2 em relação a
concentração esperada com equilíbrio atmosférico. Todos os lagos são considerados uma
importante fonte de carbono para a atmosfera devido a decomposição in situ de matéria
orgânica (COLE et al., 1994). Desta maneira o dióxido de carbono (CO2) é um bom
indicador para se determinar o metabolismo de um ecossistema aquático, uma vez que é um
composto fundamental para o início da fotossíntese e o produto final da mineralização. Porém
o metabolismo só pode ser avaliado através do somatório de todas as espécies carbonatadas
dissolvidas, ou seja: [H2CO3]+[HCO3-]+[CO3
-2]; a qual é chamada de carbono inorgânico
total ou CO2 total. Qualquer aumento ou diminuição de CO2 total provoca uma alteração no pH
da água e conseqüentemente uma redistribuição das espécies carbonatadas. As variações do
conteúdo de CO2 total e O2 nas águas são controladas por processos biológicos e pelos
processos de difusão desses dois gases na interface água-atmosfera. (CARMOUZE, 1994).
2.3 NUTRIENTES EM ECOSSISTEMAS COSTEIROS
Significantes aportes de nutrientes nessas áreas chegam através de rios, águas
subterrâneas e atmosfera e tem crescido em função das atividades humanas (JICKELLS,
1998). Carbono, nitrogênio, fósforo e silicato são os nutrientes mais utilizados no crescimento
das algas, estes entram na zona costeira e são modificados nos estuários. A concentração
destes nutrientes é constantemente alterada no espaço e o tempo, sendo ciclados entre suas
formas orgânicas e inorgânicas dentro do sistema (DAY et al., 1989) devido ao fluxo de rios
que nele deságuam, de trocas oceânicas, atividades biológicas e regeneração.
Em lagoas com circulação estuarina, geralmente ocorre um gradiente de salinidade do
canal de entrada da água do mar (35) a entrada de água doce (0). Nesse gradiente é possível
encontrar processos de diluição, liberação e remoção de nutrientes (C, N e P) que
caracterizam o comportamento conservativo ou não conservativo de um nutriente no estuário
19
(MEE, 1978). Desta maneira, na interface rio-lagoa e lagoa-mar é esperado que ocorra intensa
remoção de nutrientes da coluna d’água (SMITH; ATKINSON, 1983).
Se as lagoas são produtoras de matéria orgânica, é esperado que estes retenham nutrientes
inorgânicos de fontes terrestres e/ou das trocas oceânicas. Se esses sistemas são consumidores
de matéria orgânica, então devem liberar nutrientes inorgânicos dissolvidos que vão ser
transportados para o oceano (KJERFVE, 1994).
Diferenças entre a limitação de nutrientes em estuários fechados são relacionados
primeiramente com sua hidrologia. Produtores primários em sistemas que possuem altas
trocas oceânicas e, em conseqüência disto, baixo tempo de residência das suas águas, são
geralmente limitados pela disponibilidade de nitrogênio de maneira similar ao que acontece
no oceano. Já a situação inversa, sistemas com alto tempo de residência, como alguns lagos
hipersalinos, são freqüentemente limitados pela disponibilidade de fósforo (SMITH, 1984).
Nestes ambientes, o sistema carbonático, a interface água-sedimento e as águas subterrâneas
executam um papel predominante sobre os processos controladores do fósforo e de outros
nutrientes (SMITH; ATKINSON, 1983).
2.4 MATÉRIA ORGÂNICA AQUÁTICA
A matéria orgânica contida em sedimentos de lagos possui uma série de indicadores
elementares, isotópicos e moleculares que podem ser usados para reconstruir paleoambientes,
bem como traçar as fontes dos materiais depositados nestes sedimentos.
Neste sentido, assinaturas isotópicas baseadas na razão de diferentes isótopos estáveis de
elementos (principalmente o δ15N e o δ13C) tem sido amplamente aplicados em estudos
ambientais para se entender as fontes de nitrogênio e carbono que entram no ecossistemas
costeiros bem como para reconstruções de produtividades passadas e para identificação de
mudanças na disponibilidade de nutrientes em águas superficiais (WALDRON et al., 2001,
MEYERS, 2003).
20
Razões Corg/Ntotal fornecem informações referentes aos diversos tipos de contribuição
vegetal presentes no sedimento ou na coluna d’água. A matéria orgânica oriunda de algas
lacustres, ricas em proteínas e pobres em celulose, geralmente possuem razão molar
Corg/Ntotal entre 4 e 10, enquanto as plantas vasculares terrestres, ricas em celulose e pobres
em proteínas, geram uma matéria orgânica com razões Corg/Ntotal acima ou maiores de 20
(MEYERS, 2003).
21
3 ÁREA DE ESTUDO
A lagoa de Araruama situa-se entre 22°45’S & 42°00’W e 23°00’S & 42°30’W (fig.1). É
a maior lagoa salina de um conjunto de outros sistemas lagunares que se estendem
paralelamente à costa do Estado do Rio de Janeiro. É também a mais profunda, com uma
profundidade média de 3m. O espelho d’água alcança os municípios de Araruama, Arraial do
Cabo, Cabo Frio, Iguaba Grande e São Pedro da Aldeia. A área superficial da lagoa é de 275
km2 e possui um volume de água estimado em 0,618 km3, segundo Primo & Bizerril (2002).
A Companhia de Pesquisas e Recursos Minerais (CPRM) realizou um levantamento
batimétrico em 1984 no qual foi observado, na porção central, um maior gradiente de
profundidade (máxima de 19m) enquanto que às suas margens a profundidade é, geralmente,
inferior a 1m (PRIMO; BIZERRIL, 2002). Porém com as atividades freqüentes de dragagens
e com o crescimento dos esporões o fundo da lagoa, sua morfologia de fundo já pode ter sido
alterada em relação a esse levantamento realizado pela CPRM.
Kjerfve et al (1996) classificou a lagoa de Araruama como um sistema sufocado, uma vez
que apresenta elevado tempo de residência. O tempo de renovação de 50% (T50%) de suas
águas é de 84 dias e intensa circulação dirigida, principalmente, pelos ventos,
predominantemente nordeste. Aliado a essa classificação, o fato deste sistema apresentar
bacia de drenagem reduzida e regime hidrológico deficitário (evaporação maior que a
precipitação) por se localizar em uma região de clima semi-árido (ANDRÉ et al., 1981),
permite com que ela seja a única, das grandes lagunas do estado, que se mantém hipersalina
durante todas as épocas do ano (SCHETTINI, 1994).
A única ligação com o mar é feita por um único e estreito canal de maré na sua
extremidade leste – Canal de Itajuru. Este possui cerca de 5,5 km de comprimento e perímetro
total de 14 km. Sua porção final, em contato com o mar, possui 80m de largura e está
localizado entre duas formações rochosas, de maneira que, o ataque frontal de ondas é pouco
freqüente, dificultando assim a deposição de sedimentos por efeito das correntes longitudinais
e transversais (LESSA, 1991). Este canal funciona também como um filtro dinâmico da maré
22
semi-diurna externa e variações de maré somente são percebidas dentro do canal de Itajuru
até a proximidades do estreito do Boqueirão (LESSA, 1991).
Dentro do corpo lagunar há formações de extensos cordões arenosos que a subdividem
parcialmente em 7 pequenos “bolsões” que lhe conferem um aspecto diferenciado das outras
lagoas do estado (KJERFVE; KNOPPERS, 1999). De acordo com Muehe (1994), tais
cordões se desenvolveram como resultado da circulação e do transporte por ação das ondas
no interior da laguna que é controlada principalmente pelos ventos.
São Pedro da Aldeia
Sua bacia hidrográfica abrange aproximadamente 400 km2, sendo composta por 20 sub-
bacias, onde se situam salinas, a restinga da Massambaba e de Cabo Frio, cidades, áreas de
pastagens e plantação de cana de açúcar. Seus principais rios contribuintes são: Mataruna, que
possui sua sub-bacia integralmente inserida no município de Araruama com sua porção final
drenando a cidade de Araruama; e o Rio das Moças, com uma sub-bacia maior drenando uma
região predominantemente rural, abrangendo os municípios de Rio Bonito, Saquarema e
Araruama. Ambos deságuam na região oeste da lagoa (fig.1). A restinga de Massambaba
separa a lagoa do oceano, em uma faixa arenosa que se estende por 50 km, desde Saquarema
a leste até Arraial do Cabo a oeste. Nela localizam-se lagoas menores, como a Vermelha e a
Pitinguinha. Estão concentradas nessa região também muitas das salinas com moinhos de
vento (TCE, 2004).
ÁÁrreeaa ddoo ccaannaall ddee IIttaajjuurruu
EEssttrreeiittoo ddoo BBooqquueeiirrããoo
RRiioo MMaattuurraannaa
RRiioo ddaass MMooççaass
Fig.1: Lagoa de Araruama, os municípios do seu entorno e seus principais contribuintes fluviais. Fonte: Google Earth
Araruama Iguaba Grande
Cabo Frio
Arraial do Cabo
23
Seu sedimento é de formação calcária, com abundante depósito do bivalve
Anomalocardia brasiliensis, que foi dragado do fundo da lagoa para produção comercial de
carbonato de cálcio, durante muitos anos pela Companhia Nacional Álcalis. A atividade
pesqueira é principalmente feita de maneira artesanal e é mais intensa na parte nordeste da
lagoa. A lagoa apresenta também um grande número de praias às suas margens, grandes áreas
de salinas, condomínios horizontais de residências de veraneio e áreas arborizadas com
casuarinas e amendoeiras. (TCE, 2004). A população residente estimada em 2005 ao redor
dos municípios que abrangem as margens da lagoa foi de 379.536 habitantes (IBGE, 2006).
Porém, como a lagoa de Araruama é localizada em uma região turística de alta procura, a
Região dos Lagos, durante o verão e feriados esse número pode dobrar, aumentando também
a descarga de esgoto na lagoa.
24
4 MATERIAIS E MÉTODOS
4.1 ATIVIDADES DE CAMPO
Foram adotadas duas abordagens para as coletas: na primeira, os pontos de coleta
localizaram-se em 11 estações ao redor da lagoa de onde foram retiradas alíquotas da coluna
d’água apenas de sub-superficie (aproximadamente 20cm) devido à baixa profundidade.
Pretendeu-se, desta maneira, obter uma espacialidade da área de estudo durante campanhas
realizadas uma vez durante os meses de setembro, outubro e dezembro de 2005, período de
transição entre o final da primavera e início do verão onde são intensificadas as mudanças no
estado trófico das lagoas costeiras, inclusive crises distróficas conforme relatado por
Carmouze et al (1992); Bernardes (1995) e Knoppers et al (1999). Nestas campanhas coletou-
se água de pontes ou decks situados às margens da lagoa. Para as estações próximas aos rios a
coleta foi padronizada após a zona de mistura (determinada através de medidas de
salinidade), para representar a influência das águas dos rios sobre a qualidade da água da
lagoa. A tabela 1 refere-se à descrição dos pontos de coleta em torno da lagoa.
A partir dos resultados da coletas anteriores, a segunda abordagem foi realizada com o
intuito de se verificar possíveis diferenças entre as regiões marginais, verificada na primeira
abordagem, e limnéticas. Em janeiro de 2006 foi realizada uma coleta na região central da
lagoa em 12 estações. Nas estações I a VI foram retiradas amostras da coluna d’água de
superfície e fundo, nas estações VII a IX foram retiradas alíquotas somente da superfície
devido à baixa profundidade. Em todas as estações foram coletadas amostras de sedimentos
superficiais (com draga de Eckman) que foram estocadas em frascos plásticos e preservadas
com cloreto de mercúrio (100 µl) em campo. A tabela 2 refere-se à descrição dos pontos desta
coleta.
Com uma garrafa de Van Dorn, foram retiradas amostras de 1 L da coluna d’água e, com
uma multisonda YSI modelo 85, foram feitas medidas de temperatura (°C), oxigênio
dissolvido (mg L-1 e %) e salinidade; com um pHmetro WTW 330i, o pH foi medido. Da
fração bruta de cada amostra foi retirado um volume de 100 mL para análise de nitrogênio
25
(NT) e fósforo total (PT). Ainda em campo foram retiradas alíquotas para preencher frascos
de DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio) que foram mantidas no escuro por períodos
variáveis de 3 a 6 dias (calculados em função da concentração de oxigênio dissolvido medido
em campo no momento da coleta) para avaliação das taxas metabólicas – respiração. O
conteúdo de oxigênio dissolvido foi quantificado com multisonda YSI modelo 85 e a taxa
respiratória calculada a partir do consumo de oxigênio durante o período de incubação.
Na figura 2 estão localizados os pontos de coleta na margem e no centro da lagoa (em
algarismos romanos); na figura 3, detalhe dos pontos de coleta no canal de Itajuru.
5 km
Fig.2: Pontos de coleta na região central e margem da lagoa de Araruama. Fonte: Google Earth (2007)
26
2 km
Fig.3: Pontos de coleta na região central e margem da lagoa de Araruama, detalhe do canal de Itajuru. Fonte: Google Earth (2007)
Tab. 1: Descrição dos pontos de coleta em torno da lagoa de Araruama.
Localização Estação de coleta Descrição
Longitude Latitude
Ponto 1
Ponte a jusante e sob a foz do rio das Moças. Local com residências simples e sem aparente coleta de esgoto. Município de Araruama, zona rural.
22° 52' 58,9'' 42° 22' 56,9''
Ponto 2 Ponte a jusante e sob o rio Mataruna. Local com intenso desenvolvimento urbano. Município de Araruama.
22° 52' 35,9'' 42° 20' 18,0''
Ponto 3
Ponte a jusante e sob a foz do rio Iguaçaba. Local com intenso desenvolvimento urbano e aporte de esgoto. Município de Iguaba Grande.
22° 50' 5,8'' 42° 6' 14,2''
Ponto 4 Ponte a jusante do rio Mossoró. Local de grande desenvolvimento urbano e aporte de esgoto. Município de São Pedro da Aldeia.
22° 50' 5,8'' 42° 6' 14,2''
Ponto 5 Margem – enseada, município de Iguabinha. Município de Araruama.
22° 51' 42'' 42° 15' 21,5''
Ponto 6
Margem – enseada, município de Figueira. Local com desenvolvimento urbano e sem tratamento de esgoto aparente. Município de Arraial do Cabo.
22° 56' 37,4''
42° 6' 44,8''
Ponto 7
Margem – enseada, município de Monte Alto. Local com desenvolvimento urbano e sem tratamento de esgoto aparente. Município de Arraial do Cabo.
22° 56' 23,3'' 42° 10' 41,9''
Ponto 8 Deck – Boqueirão, região onde a lagoa se afunila e se abre para o canal de Itajuru. Município de São Pedro da Aldeia.
22° 51' 54,3'' 42° 6' 30,3''
Ponto 9 Deck – Canal Palmer. Inicio do Canal de Itajuru. Município de Cabo Frio.
22° 52' 17,7'' 42° 3' 8,3''
Ponto 10 Ponte – condomínio residencial Ilha do Anjo. Meio do Canal de Itajuru. Município de Cabo Frio.
22° 52' 9,5'' 42° 1' 55''
Ponto 11 Margem – boca da barra. Porção final do canal de Itajuru. Município de Cabo Frio.
22° 53' 4,8'' 42° 00' 23,1''
27
Tab.2: Descrição dos pontos de coleta na região central da lagoa de Araruama. Na coluna de profundidade de coleta o “X” marca os pontos onde foi coletado somente sedimento superficial.
Localização Estação de coleta
Descrição Profundidade de coleta (m) Longitude Latitude
Ponto I Entre a cidade de Araruama e a APA da Massambaba.
2 22° 53' 41'' 42° 18' 40''
Ponto II Entre a cidade de Iguabinha e a APA da Massambaba.
5 22° 53' 10'' 42° 15' 31''
Ponto III Meio da lagoa. Próximo a área da UFF em Iguaba Grande
4 22° 51' 54,7'' 42° 11' 16,5''
Ponto IV Próximo ao município de Monte Alto. 2,5 22° 53' 44,8'' 42° 8' 38,0''
Ponto V Em frente a praia da Baleia 3 22° 53' 43'' 42° 6' 38,6''
Ponto VI Início do estrangulamento da lagoa, praia da Ponta da Areia – São Pedro da Aldeia
4
22° 52' 28,9''
42° 6' 28,9''
Ponto VII Início do Canal de Itajuru. Porção central da primeira abertura do canal. Entre São Pedro da Aldeia e a refinaria da Sal Cisne
1,2 22° 51' 30,9'' 42° 4' 50,7''
Ponto VIII
Porção final da primeira abertura do Canal de Itajuru.
1,2 22° 51' 5,4'' 42° 3' 34,0''
Ponto IX Porção central da segunda abertura do Canal de Itajuru. Ponta do Ambrósio, Cabo Frio.
1,1 22° 52' 7,7'' 42° 2' 31,2''
Ponto X Próximo à margem norte da segunda abertura do Canal de Itajuru.
X 22° 51' 47,8'' 42° 2' 23,9''
Ponto XI Próximo à margem sul da segunda abertura do Canal de Itajuru.
X 22° 52' 21,6'' 42° 2' 26,7''
Ponto XII Canal de Itajuru, antes da ponte de Cabo Frio X 22° 52' 15,6'' 42° 1' 9,2''
28
4.2 LABORATÓRIO
Todas as análises da coluna d’água foram realizadas em parceria com o Laboratório de
Química e Poluição Marinha do Departamento de Biologia Marinha da Universidade Federal
Fluminense.
As amostras foram refrigeradas no campo até a chegada ao laboratório onde foram
filtradas sob vácuo. Duas subamostras foram filtradas através de filtros de fibra de vidro
Whatman GF/F (porosidade de 0,7m), previamente calcinados em mufla por 4 horas a
450°C e pesados. De um destes filtros foi retirado alíquotas da fração dissolvida para análise
de carbono orgânico dissolvido (COD), que foram preservadas no momento da filtragem com
100L de ácido fosfórico. Da fração particulada foi feita análise de material particulado em
suspensão (MPS) e carbono orgânico particulado (COP). Da outra sub-amostra foram feitas
análises de carbono inorgânico dissolvido (CID) e nutrientes inorgânicos dissolvidos da
fração dissolvida e da fração particulada clorofila a.
Os filtros correspondentes ao material particulado foram congelados, dentro de potes
plásticos com sílica, depois foram secos e pesados e, por diferença, o peso do resíduo foi
obtido para obtenção de valores do MPS e expresso em mg/L.
As amostras de sedimentos superficiais foram secas a aproximadamente 50°C, maceradas
e descarbonatadas com HCl 0,01N. Posteriormente foram encaminhadas ao Centro de Energia
Nuclear na Agricultura – Universidade de São Paulo (CENA-USP) onde, com Analisador
Elementar Perkin-Elmer 2400 acoplado ao Espectrômetro de massa Finigan Delta Plus, foram
realizadas as análises da composição elementar C/N e dos isótopos δ13C e δ 15N. Sob
supervisão do Dr. Marcelo M. Zacharias e Jean P. H. Ometto.
4.2.1 Nutrientes Inorgânicos Dissolvidos
As análises se basearam na quantificação dos seguintes nutrientes inorgânicos dissolvidos
nas amostras da coluna d’água: nitrato (N-NO3-), nitrito (N-NO2
-), fosfato (P-PO4-3), amônio
29
(N-NH4+) e silicato (Si-Si(OH)4). Para tanto foram feitas curvas de calibração com soluções
padrões para a obtenção dos resultados. O aparelho usado foi um espectrofotômetro
Shimadzu modelo UV 1601 PC. A metodologia utilizada está descrita em Grasshoff et al
(1983). Um resumo de cada procedimento analítico é apresentada abaixo.
Nitrito: a determinação do nitrito baseia-se em uma reação em duas etapas. Primeiro o
nitrito reage com a sulfanilamida em meio ácido formando um composto diazóico, depois
este composto reagem com o n-naftil etilenodiamina formando um corante púrpura
avermelhado, cuja densidade ótica é medida a 540nm.
Nitrato: a determinação do nitrato consiste na sua redução a nitrito em coluna redutora de
amálgama de cádmio, com grãos tratados com solução cúprica. Após sua redução a análise é
procedida normalmente como a determinação de nitrito, descrita acima.
Fosfato: o método utilizado para dosagem do fosfato consiste no fato dos íons fosfatos
reagirem com o molibdato de amônio em meio ácido formando o complexo fosfomolibato.
Este é reduzido pelo ácido ascórbico resultando em um composto azul, cuja densidade ótica é
medida a 880nm. Esta reação é catalisada pelo tartarato de antimônio e potássio.
Amônio: o método usado para a determinação de amônio baseia-se na reação do íon
amônio com o fenol, em meio alcalino, e em presença de ácido dicloroisocianuro (trione) e
nitroprussiato de sódio (catalisador) para formar o complexo azul que apresenta máxima
absorbância a 630nm. Adiciona-se também citrato trissódico (complexante) durante a reação
para evitar turbidez.
Silicato: a determinação de silicato é baseada na formação de ácido silicomolibdato
amarelo quando a amostra de um ácido é tratada com solução de molibdato, resultando então
em um composto azul cuja densidade ótica é de 880nm.
4.2.2 Nitrogênio e Fósforo Total da coluna d’água
Das amostras brutas (sem passarem pelo processo de filtragem) foram retiradas 100ml
para análise de nitrogênio e fósforo total. Esta é baseada na oxidação simultânea das espécies
presentes na amostra por persulfato. Assim todo nitrogênio foi transformado em nitrato e todo
30
fósforo em fosfato. A partir desse momento seguiram-se as análises de nitrato e fosfato
normalmente, já citados anteriormente.
4.2.3 Pigmentos fotossintetizantes
Depois que as amostras foram filtradas, os filtros para os pigmentos fotossintetizantes
foram conservados congelados em pote plástico escuro com sílica até o dia seguinte a
filtragem, quando foi processada a análise.
Os filtros foram transferidos para tubos de centrifuga, onde foi adicionada acetona 90%
para extração, e em seguida macerados. Estes permaneceram refrigerados durante 20 horas
para completa extração dos pigmentos. Após esse tempo o material foi centrifugado e o
sobrenadante lido em espectrofotômetro nos comprimentos de onda 630, 647 e 664nm. Para
obtenção da concentração de clorofila a (µg L-1), foi utilizada a equação de Jeffrey &
Humphrey (1975).
4.2.4 Taxa metabólica – Respiração
As concentrações de oxigênio e dióxido de carbono foram expressos de acordo com seu
equilíbrio com a atmosfera (Utilização Aparente de Oxigênio (UAO) para o oxigênio e CO2-
excesso para o gás carbônico) definidos como:
UAO = [O2]eq – [O2]aq
CO2-excesso = [CO2]aq – [CO2]eq
Onde [O2]eq e [CO2]eq são os valores de equilíbrio, e [O2]aq e [CO2]aq são os valores
observados. Sendo o dióxido de carbono calculado a partir do pH e do carbono inorgânico
dissolvido (CID) (BALESTER ET AL, 1999; SKIRROW, 1975).
31
4.2.5 Frações do Carbono
As análises das frações do carbono dissolvido – orgânico (COD) e inorgânico (CID) –
foram realizadas com o aparelho Total Organic Carbon modelo CPH (TOC – V), Shimadzu
(Skirrow, 1975). A fração particulada foi feita com o módulo para amostras sólidas (SSM
5000A) acoplado ao TOC-V.
A metodologia para análises de amostras líquidas consiste na introdução da mesma em
um tudo de combustão que é preenchido com um catalisador que promove a oxidação
aquecido a 680°C. Os componentes de carbono da amostra são convertidos a dióxido de
carbono e carreados através do fluxo de gás do tubo de combustão para o tubo Hallogen
scrubber, onde o cloro e outros halogênios são retirados. Então o gás carreia os produtos da
combustão para a célula do NDIR (detector infravermelho não dispersivo) onde o dióxido de
carbono é detectado. Um detector de sinal registra um pico cuja área é medida pelo software
do TOC-V.
As amostras sólidas são inseridas no SSM em uma cápsula de porcelana, previamente
calcinada, e expostas a uma temperatura de 900°C. Todo o material orgânico é queimado e
convertido em dióxido de carbono. Após isto a amostra passa ao TOC-V e o processo de
detecção é repetido.
A área do pico é proporcional à concentração de carbono da amostra. Curvas de
calibração, que expressam matematicamente as relações entre a área do pico e as
concentrações de carbono foram geradas pela análise de várias concentrações de soluções
padrões de carbono.
4.3 TRATAMENTO ESTATÍSTICO
Para o tratamento estatístico dos dados foi utilizado Análise de Variância (ANOVA) para
comparar os resultados de diferentes estações e diferentes campanhas na margem,
empregando o programa estatístico SPSS versão 10.0. Quando a ANOVA mostrou diferença
32
significativa, foi utilizado o teste de Tukey para comparação múltipla dos dados. Antes da
aplicação dos testes foi testada a normalidade dos dados e verificada a necessidade de
transformação dos mesmos, que foi realizada de acordo com os seguintes cálculos, onde x é o
valor da variável: t1 = log(x / x+1); t2 = log(x+1); t3 = √x.
Este tratamento foi realizado apenas para as coletas na margem, pois nesta região da lagoa
foram realizadas três campanhas, possibilitando duas comparações: entre as estações
(comparando as médias das diferentes coletas) e entre as campanhas (entre as médias das
diferentes estações).
33
5 RESULTADOS
Segundo os resultados da ANOVA, a maioria dos parâmetros analisados em cada estação
de coleta não apresentaram diferença significativa entre setembro, outubro e dezembro de
2005. Desta maneira os resultados são referentes à média de cada estação nos referidos
meses.
5.1 CLIMA
O balanço evaporação-precipitação foi negativo para o ano de 2005 e 2006 como
observado na figura 3, mantendo a característica do clima semi-árido da região. Os únicos
meses onde a precipitação excedeu a evaporação foram março e dezembro de 2005 e
fevereiro e abril de 2006. A seguir, a figura 4 apresenta a precipitação (P) e a evaporação (E),
ambos em milímetros, para o período de julho de 2005 a junho de 2006; a figura 5 apresenta a
temperatura atmosférica para o mesmo período. Em março de 2006 a estação meteorológica
de Iguaba Grande estava em obras, motivo pelo qual, no gráfico a seguir, não se encontra o
dado de evaporação para o mês.
Fig. 4: Precipitação (P) e evaporação (E) para período de julho de 2005 a junho de 2006 para a lagoa de Araruama. As setas indicam os meses de coleta.
020406080
100120140160180200
Jul/0
5
Ago/0
5
Set/0
5
Out/0
5
Nov/0
5
Dez/0
5
Jan/
06
Fev/0
6
Mar
/06
Abr/0
6
Mai/
06
Jun/
06
mm
P (mm) E (mm)
Fonte: INMET – estação meteorológica de Iguaba grande.
34
0
5
10
15
20
25
30
35
Jul/0
5
Ago/0
5
Set/05
Out/05
Nov/0
5
Dez/0
5
Jan/
06
Fev/0
6
Mar
/06
Abr/0
6
Mai/
06
Jun/
06ºC
máx min
Fig. 5: Temperatura (°C) atmosférica para período de julho de 2005 a junho de 2006 para a lagoa de Araruama. As setas indicam os meses de coleta.
Fonte: INMET – estação meteorológica de Iguaba grande.
5.2 PARÂMETROS DE CAMPO
A temperatura e o pH da coluna d’água foram os únicos que se mostraram
homogêneos para todas as estações estudadas durante os meses de setembro, outubro e
dezembro. Foi observada uma diferença significativa, p<0.05 segundo a ANOVA, para a
estação 1 (rio das Moças) com relação a salinidade, se destacando dos outros pontos de
coleta dentro da lagoa por apresentar salinidade reduzida, mesmo em comparação a outras
estações de coleta próximas a rios. Os rios das Moças, Mataruna e Mossoró (estações 1, 2
e 4 respectivamente) apresentaram sempre menores teores de oxigênio dissolvido (OD),
apresentando correlação significativa entre eles e diferença com os demais pontos de
coleta. Uma queda em todos os valores dos parâmetros de campo foi observado no início
do canal de Itajuru (estações 9, 10 e 11).
A figura 6A representa a média dos parâmetros de campo para os meses de
setembro, outubro e dezembro e a figura 6B para a coleta de janeiro de 2006. Na porção
central da lagoa, os parâmetros de campo se mostraram similares entre superfície e fundo
(fig. 5). A temperatura e o OD apresentaram um pequeno aumento nas estações VII e VIII
com posterior queda na estação IX. Foi observado também, nas estações VF, VI S e VIF,
uma grande diminuição nas concentrações do OD.
35
0
10
20
30
40
50
60
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Estações
T (°C) pH Sal. OD
A
Fig. 6: Valores dos parâmetros de campo para as coletas na margem (A) da lagoa e na sua região central (B), onde: T = temperatura (°C); Sal. = salinidade; e OD = oxigênio dissolvido (mg/L). Identificação das estações conforme descrito nos materiais e métodos.
0
10
20
30
40
50
60
I S I F II S II F III S III F IV S IV F V S V F VI S VI F VII VIII IX
Estações
T (°C) pH Sal. ODB
5.3 NUTRIENTES INORGÂNICOS
Os valores mais elevados dos nutrientes foram encontrados nas estações próximas
aos rios. Silicato (Si-Si(OH)4), fosfato (P-PO4-3) e amônio (N-NH4
+) foram encontrados
em maiores concentrações nas estações 2, 3 e 4. Nitrato (N-NO3-), foi encontrado com
maiores concentrações nas estações 7 (11,96 mol L-1) e 9 (10,36mol L-1), já o nitrito
(N-NO2-) obteve maiores valores nas estações 4 e 6 (Apêndice 1).
A concentração de fosfato, nitrito e amônio apresentaram baixas concentrações
em todos os pontos de coleta da região central. O nitrato e o fosfato embora tenham
apresentado baixas concentrações, seus valores mais altos foram observados nas amostras
36
de fundo. O silicato foi o nutriente que obteve maiores concentrações com valores entre
31,34M e 113,42M, nas estações III F e II S respectivamente. A figura 7 apresenta os
resultados dos nutrientes inorgânicos dissolvidos para as estações de coleta na margem e a
figura 7 das estações na região central da lagoa.
38
Fig. 7: Concentrações dos nutrientes inorgânicos dissolvidos, em mol L-1, para as coletas na margem da lagoa. Gráfico A, para amônio, nitrato e nitrito e o gráfico B, para silicato e fosfato.
Fig. 8: Concentrações dos nutrientes inorgânicos dissolvidos, em mol L-1, para as coletas na região central da lagoa. Gráfico A, para amônio, nitrato e nitrito e o gráfico B, para silicato e fosfato.
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
I S I F II S II F III S III F IV S IV F V S V F VI S VI F VII VIII IX
Estações
N-N
H 4+ e
N-N
O3- (
mo
l L-1
)
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
N-N
O2-
( m
ol L
-1)
N-NH4+ N-NO3- N-NO2
0
20
40
60
80
100
120
I S I F II S II F III S III F IV S IV F V S V F VI S VI F VII VIII IX
Estações
Si-
Si(
OH
) 4 (
mo
l L
-1)
0
0
0
0
0
1
1
P-P
O4
-3
(m
ol
L-1
)
Si-Si(OH)4 P-PO4-3
0
10
20
30
40
50
60
70
80
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Estações
N-N
H 4+ e
N-N
O3-
(
mo
l L-1
)
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
N-N
O2-
( m
ol L
-1)
N-NH4+ N-NO3- N-NO2
0
10
20
30
40
50
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Estações
Si-
Si(
OH
) 4 (
m
ol L
-1 )
0
2
4
6
8
10
P-P
O4-3
(
mo
l L-1
)
Si-Si(OH)4 P-PO4-3
B
B
A
A
39
5.4 CARBONO NA COLUNA D’ÁGUA
As diferentes frações do carbono apresentaram concentrações elevadas em todas as
estações de coleta tanto na margem como na região central. Seus valores máximos foram de
25,52 mgL-1 de carbono orgânico dissolvido (COD) na estação 7; 14,60 mgL-1 de carbono
orgânico particulado (COP) na estação 4 e de 40,45 mgL-1 de carbono orgânico total (COT) na
estação 6. Os menores valores foram encontrados no canal de Itajuru, na estação 11, com 1,61
mgL-1 de COD, 0,46 mgL-1 de COP e 2,07 mgL-1 COT. As concentrações de carbono
inorgânico dissolvido (CID) apresentaram valores máximos de 186,44 mgL-1 e 183,25 mgL-1; já
as concentrações de carbono total (CT) atingiram 224,30 mgL-1 e 215,12 mgL-1 nas estações 4 e
2 respectivamente.
Tanto o COD, o COP e o CID não apresentaram diferenças significativas entre as
amostras de superfície e fundo na coleta da porção central da lagoa. O COD apresentou
concentração média de 23,61mg L-1 e o COP valores médios de 7,5 mg L-1 em relação a todas
as estações. Estes parâmetros apresentaram diminuição nos valores nas estações situadas no
canal de Itajuru. O CID apresentou comportamento inverso, aumentando suas concentrações
neste canal. Os valores para esse último parâmetro estiveram entre o mínimo de 66,66 mg L-1
para a estação I F e o máximo de 173,30 mg L-1 para a estação IX. As concentrações para cada
fração do carbono estão descritas nas figuras 9 e 10.
40
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
I S I F II S II F III S III F IV S IV F V S V F VI S VI F VII VIII IXEstações
mg
L-1
COD COP COT
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
I S I F II S II F III S III F IV S IV F V S V F VI S VI F VII VIII IX
Estaçõesm
g L
-1
CID CT
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11Estações
mg
L-1
COD COP COT
0
50
100
150
200
250
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Estações
mg
L-1
CID CT
B
A B
Fig. 10 Concentrações (em mg L-1) das diferentes frações do carbono orgânico (gráfico A) – dissolvido (COD), particulado (COP) e total (COT) – inorgânico(gráfico B) (CID) e total (CT) nas estações de coleta na região central da lagoa de Araruama.
Fig. 9 Concentrações (em mg L-1) das diferentes frações do carbono orgânico (gráfico A) – dissolvido (COD), particulado (COP) e total (COT) – inorgânico (gráfico B) (CID) e total (CT) nas estações de coleta na margem da lagoa de Araruama.
A
41
5.5 NITROGÊNIO E FÓSFORO NA COLUNA D’ÁGUA
O nitrogênio orgânico total atingiu concentrações altas em todos os pontos de coleta na
margem, sendo encontrados os maiores valores nas estações próximas aos rios que deságuam na
lagoa. A estação 2 apresentou uma média de 204,92 mol L-1; a estação 3 250,57mol L-1 e a
estação 4 248,63mol L-1. Os maiores valores de nitrogênio inorgânico total (NIT) também
foram encontradas em duas dessas estações: a 4 (77,63mol L-1) e a 2 (50,29 mol L-1).
Acompanhando os altos valores de NOT, o nitrogênio total (NT) também apresentou altos
valores em todos os pontos de coleta. Os resultados do ANOVA para o NOT e NT
demonstraram diferença significativa (p < 0,05) apenas para as estações 10 e 11 isolando-as dos
outros ponto de coleta, enquanto que para o NIT todos os pontos se mostram homogêneos.
A figura a seguir apresenta os gráficos das concentrações de NT, NOT e NIT das coletas
na margem (fig 11A) e na região central (fig 11B) da lagoa de Araruama. Nos pontos de coleta
no meio da lagoa o NOT apresentou altas concentrações sem apresentar estratificação entre
superfície e fundo. Seu valor máximo foi de 178,07 mol L-1 na estação VI F e no mínimo de
60,34 mol L-1 na estação IX. A média entre as estações foi de 157, 83mol L-1. Já o
somatório das formas inorgânicas do nitrogênio (NIT) estiveram com concentrações baixas em
todos os pontos de coleta, assumindo valores abaixo do limite de detecção do método a no
máximo 1,09 mol L-1. Em função dos altos valores de NOT , as concentrações de NT também
foram elevadas como nas estações de coleta na margem.
42
0
50
100
150
200
250
300
350
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11Estações
NT
e N
OT
(
mo
l L-1
)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
NIT
(
mo
l L-1
)
NT NOT NIT
A
020406080
100
120140160180200
I S I F II S II F III S III F IV S IV F V S V F VI S VI F VII VIII IX
Estações
NT
e N
OT
(
mo
l L-1
)
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
NIT
(
mo
l L-1
)
NT NOT NIT
B
Fig. 11 Concentrações (em mol L-1) de nitrogênio total (NT), orgânico (NOT) e inorgânico (NIT) nas estações de coleta na margem (A) e na região central (B) da lagoa de Araruama.
As concentrações de fósforo orgânico total (POT) atingiram maiores valores nas
estações 2, 3 e 4 dos pontos de coleta na margem, com 7,38 mol L-1; 9,93 mol L-1; e 9,72
mol L-1 de POT, respectivamente. O ponto de coleta 3 se destacou das estações 1, 6 e 8 que
apresentaram valores do ANOVA. As estações 10 e 11 se destacaram mais uma vez por
apresentar os menores valores entre as estações de margem.
O fósforo orgânico total apresentou valores médios de 2,79 mol L-1 para a coleta na
região central da lagoa. Sua concentração mais alta foi atingida na estação VII com 3,58 mol
43
L-1 e a mínima de 2,32mol L-1 na estação IX. A figura 12 apresenta os gráficos com as
concentrações para este parâmetro.
0
2
4
6
8
1012
14
16
18
20
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11Estações
mo
l L
-1
POT PT
A
0
1
2
3
4
I S I F II S II F III S III F IV S IV F V S V F VI S VI F VII VIII IXEstações
mo
l L
-1
POT PT
B
-1Fig. 12 Concentrações (em mol L ) de fósforo orgânico total (POT) e de fósforo total (PT) nas estações de coleta na margem (A) e na região central (B) da lagoa de Araruama.
5.6 CLOROFILA A E MATERIAL PARTICULADO EM SUSPENSÃO
As concentrações de clorofila a (Chl a) foram altos em todos os pontos de coleta em
todas as campanhas Os maiores valores foram encontrados nas estações dentro da lagoa e os
menores no canal de Itajuru. Os resultados da ANOVA, para a coleta na margem da lagoa,
separou por diferença significativa as estações 4 das estações 1,2,6,9,10,11; a estação 5 da
estação 11 e a estação 11 das 6 e 7. As concentrações variaram de uma média mínima de
91,63µg L-1 na estação 2 a valores médios máximos de 302,65 µg L-1 na estação 4. Nas
44
estações no meio da lagoa a concentração de Chl a chegou ao máximo de 209,82 µg L-1 na
estação III F. Mais uma vez não foi observada diferença significativa entre superfície e fundo.
As concentrações para as estações dentro da lagoa estiveram entre 109 e 159,23 µg L-1 de Chl a
e no canal de Itajuru, as concentrações atingiram um mínimo de 43 µg L-1.
O material particulado em suspensão (MPS) tendeu a apresentar maiores concentrações
nas estações de margem, onde a estação 3 mostrou o valor máximo (299 mgL-1). Na região
central da lagoa, os valores de MPS apresentaram menores concentrações e menores variações
em relação às estações na margem. Foi verificada mais uma vez a queda nos valores nas
estações localizadas no canal de contato com o mar, nas estações 9, 10 e 11 para as coletas na
margem e estações VII, VII e IX na região central.
A figura 13 apresenta as concentrações de Chl a e MPS para as coletas na margem e no
meio da lagoa.
0
50
100
150
200
250
300
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Estações
Clo
rofil
a a
( g
L-1 )
0
50
100
150
200
250
I S I F II S II F III S III F IV S IV F V S V F VI S VI F VII VIII IX
Estações
Clo
rofi
la a
(
g L
-1 )
45
B
0
50
100
150
200
250
300
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Estações
MP
S (
mg
L-1 )
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
I S I F II S II F III S III F IV S IV F V S V F VI S VI F VII VIII IX
Estações
MP
S (
mg
L-1
)
B
, de material particulado em suspensão (MPS) para as coletas na margem (A) e na região central (B) da lagoa de Araruama.
Fig. 13: Concentrações, em µg L-1, de Clorofila a para as coletas na margem (A) e na região central (B) da lagoa de Araruama.
A
A
Fig. 14: Concentrações, em mg L-1
46
A taxa respiratória (TR) nas estações a margem da lagoa foi menor do que nas estações na
região central. As concentrações de dióxido de carbono em excesso (CO2*) tiveram um
comportamento oposto a TR, onde foram encontrados maiores valores desse parâmetro na margem
do que na região central da lagoa (fig 15).
A taxa respiratória (TR) nas estações a margem da lagoa foi menor do que nas estações na
região central. As concentrações de dióxido de carbono em excesso (CO
5.7 METABOLISMO 5.7 METABOLISMO
2*) tiveram um
comportamento oposto a TR, onde foram encontrados maiores valores desse parâmetro na margem
do que na região central da lagoa (fig 15).
Fig. 15: Gráfico com os valores da taxa respiratória (TR – em
0
5
10
15
20
1
TR
(
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11Estações
M/h
) e
OD
(m
g L
-1)
250
300
350
0
50
100
150
200
CO
2*
TR OD CO2*
0
5
10
15
20
I S I F I
TR
( M
/h)
e O
D (
mg
L-1
)
I S II F III S III F IV S IV F V S V F VI S VI F VII VIII IX
Estações
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30C
O2
*
TR OD CO2*
M/h), oxigênio dissolvido (OD – em mg L-1) e CO2* (mol L-1) para as coletas na margem (A) e na região central (B) da lagoa de Araruama.
A
B
47
5.8 COMPOSIÇÃO ELEMENTAR E ISOTÓPICA
Entre as amostras coletadas na margem, a maior razão C/N (27,6), foi encontrada na estação 1
(rio das Moças) e a menor razão (11,6) encontrada na estação 3 (Rio Iguaçaba). Por outro lado os
maiores valores da razão N/P foram encontradas nas estações localizadas no centro da lagoa
(estações 5, 6 e 7) para essa mesma coleta, sendo a média de 15,8 (fig.16A).
Para as amostras coletadas na região central da lagoa a razão C/N apresentou valor máximo de
21,8 na estação III S e o valor mínimo de 11,9 na estação IX. A média entre as estações foi de 16,1.
A razão N/P apresentou valores variando entre 25,5 (estação IX) e 70,6 (estação III F) com uma
média de 57,7 (fig. 16B).
0
10
20
30
40
50
60
70
80
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11Estações
N/P
0
5
10
15
20
25
30
C/N
N/P C/N
A
0
10
20
30
40
50
60
70
80
I S I F II S II F III S III F IV S IV F V S V F VI S VI F VII VIII IX
Estações
N/P
0
5
10
15
20
25
C/P
N/P C/N
B
Fig. 16: Gráfico com as razões C/N e N/P para as coletas na margem (A) e na região central (B) da lagoa de Araruama.
48
As composições elementar e isotópica do sedimento superficial referentes a coleta na região
central da lagoa de Araruama (jan/06) estão descritos na figura 17. Os valores de δ13C variaram
entre -15,68 (estação XI) a -13,31 (estação VIII); o δ 15N apresentou uma variação um pouco maior
indo de 4,52 (estação III) a 8,54 (estação II). A estação III apresentou maior porcentagem de
carbono (15,65%C) e de nitrogênio (1,52%N), e maior C/N (10,62), enquanto a estação V a menor
razão C/N (5,15).
As composições elementar e isotópica do sedimento superficial referentes a coleta na região
central da lagoa de Araruama (jan/06) estão descritos na figura 17. Os valores de δ13C variaram
entre -15,68 (estação XI) a -13,31 (estação VIII); o δ 15N apresentou uma variação um pouco maior
indo de 4,52 (estação III) a 8,54 (estação II). A estação III apresentou maior porcentagem de
carbono (15,65%C) e de nitrogênio (1,52%N), e maior C/N (10,62), enquanto a estação V a menor
razão C/N (5,15).
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Estações
%N
e %
C
0
2
4
6
8
10
12
C/N
%N %C C/N
A
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Estações
δ1
5N
(‰
)
-16
-15
-14
-13
-12
-11
-10δ
13C
(‰
)
δ15N δ13C
B
15 13Fig. 17 :Gráficos com os valores de δ N, δ C (A), C/N, %N e %C (B) dos sedimentos superficiais coletados na
campanha de janeiro de 2006 na lagoa de Araruama. ma.
49
6 DISCUSSÃO
6.1 O METABOLISMO AQUÁTICO
Ecossistemas aquáticos que recebem elevada carga de matéria orgânica tendem a alterar as
concentrações naturais dos gases biogênicos (CO2 e O2) devido principalmente aos processos
de decomposição. Este processo pode explicar os resultados encontrados no presente estudo,
que demonstrou diferenças entre regiões que possuem maior influência dos rios, com aporte de
efluentes urbanos, regiões de maior influência marinha e as demais regiões da lagoa.
Em ambientes lênticos, o material orgânico degradado eleva as concentrações de nutrientes
estimulando os produtores primários. Ambientes sob pouca influência de efluentes são
caracterizados por águas com elevadas concentrações de oxigênio durante todo ano e baixas
taxas de respiração e CO2 se comparados a ambientes eutrofizados. Comparados aos ambientes
naturais, o excesso de CO2 e a diminuição de O2 observados em águas poluídas sugerem
diferentes processos para a oxidação do carbono, que em excesso pode ser decomposto
anaeróbicamente (BALESTER et al, 1999).
Para testar essa hipótese plotamos o CO2-excesso contra a utilização aparente de oxigênio
(UAO) (fig. 18). Águas aeróbicas são caracterizadas por valores de CO2-excesso e UAO
menores que 250 e 200 respectivamente, enquanto águas anaeróbicas apresentam maiores
valores (RICHEY et al, 1988).
50
-50
0
50
100
150
200
250
300
-100 -50 0 50 100 150 200 250 300
UAO
CO
2-ex
cess
o
2
1
VI F4
A
B
C
RespiraçãoProdução Primária
Águas Anaeróbicas
Águas Aeróbicas
-50
0
50
100
150
200
250
300
-100 -50 0 50 100 150 200 250 300
UAO
CO
2-ex
cess
o
2
1
VI F4
A
B
C
RespiraçãoProdução Primária
Águas Anaeróbicas
Águas Aeróbicas
Fig. 18: Gráfico de correlação entre a utilização aparente de oxigênio (UAO) e CO -excesso (CO2 2
). Losangos fechados representam as estações de coleta na região central da lagoa e os quadrados abertos as estações de coleta na margem da lagoa. Região A: metabolismo heterotrófico; região B: metabolismo que equilibra atividades hetero e autótrofas; região C: metabolismo autotrófico.
A figura 18 indica que a maior parte da matéria orgânica está sendo decomposta em
condições aeróbicas, sendo os maiores valores de UAO em relação a menores de CO2
indicativos da presença de produtores primários. As condições sub-anóxicas nas estações mais
poluídas (1 e 2) podem ser relacionadas a maior descarga de matéria orgânica oriunda da
lavagem dos solos e, principalmente da drenagem de adensamentos urbanos sem tratamento de
esgoto. Isto pode ser observado com maior intensidade no mês de dezembro, onde ocorreu um
maior índice pluviométrico. Refletindo o caminho de oxidação do carbono, as concentrações
dos gases biogênicos oscilaram de maneira diferenciada entre as estações localizadas próximas
aos rios, lagoa ou no canal de contato com o mar. As estações com maiores valores de UAO em
relação ao CO2-excesso localizadas no meio da lagoa indicam elevado consumo de oxigênio
sem similar produção de CO2, típica de intensa sucessão de organismos autotróficos e
confirmada pelos altos valores de clorofila a em toda coluna d’água. Os maiores valores de
amônio e nitrato nas amostras de fundo em relação as maiores concentrações de nitrito na
superfície indicam os sedimentos como importante fonte de nitrogênio mineralizado para a
coluna d’água impulsionando os produtores primários (COTNER et al, 2004). Esta utilização de
O2 sem produção similar de CO2 nos leva a sugerir incorporação de carbono oxidado pela
comunidade fitoplanctônica. No entanto, devemos considerar também a comunidade bentônica
51
evidente devido às elevadas concentrações de COD e nitrogênio reduzido auxiliando a ciclagem
de C, N e P dentro da coluna d’água do sistema lagunar.
As estações com valores de UAO proporcionais as de CO2, ou seja, para cada quantidade de
oxigênio utilizado, a mesma de CO2 é produzida, apontam para um equilíbrio entre
comunidades auto e heterotróficas. São estações localizadas próximas a margem, com pouca
profundidade e predominância de conchas nos sedimentos, limitando uma intensa produção
primária.
As estações localizadas no trecho de influência do canal de contato com o mar apresentaram
metabolismo levemente heterotrófico. Apesar de baixas taxas de CO2-excesso, estas estações
tiveram os maiores valores de taxas respiratórias e as menores concentrações de clorofila a. São
estações sob influência da maré, com constante renovação de suas águas sendo vias de
transporte entre o material lagunar e o meio oceânico.
Com exceção das estações de valores extremos de CO2-excesso e UAO, podemos dizer que
neste sistema observamos três situações típicas,como indicado na figura 18: (A) metabolismo
heterotrófico, ocorrendo estações com altos teores de CO2-excesso produzidos pela
decomposição de material orgânico oriundo dos adensamentos urbanos, assim como estações
com baixo teores de CO2-excesso localizados no canal de comunicação com o mar; (B)
metabolismo que equilibra as atividades hetero e autotróficas (estações próximas a margem); e
(C) elevada produtividade primária encontrada nas estações de meio da lagoa.
6.2 CARACTERIZAÇÃO TRÓFICA
As concentrações de carbono, nitrogênio e fósforo orgânico total na coluna d’água
apresentaram algumas diferenças entre as estações estudadas. As estações localizadas próximas
a margem apresentaram comportamento destes nutrientes do observado nas estações daquelas
localizadas no centro da lagoa, com os maiores valores de C/N relacionados a menores
salinidades, provavelmente devido a materiais oriundos da drenagem dos solos adjacentes a
lagoa (fig. 19). Uma razão média de 15,9 para a margem e de 16,2 para o centro sugerem
52
enriquecimento de carbono tanto nas frações dissolvidas como nas particuladas. De maneira
geral as estações do centro foram homogêneas para o C/N, destacando o maior valor para
estação III, condizente com o maior valor de C/N também para o sedimento. Neste ponto a
assinatura elementar da coluna d’água parece imprimir seu sinal nos sedimentos. Apesar da
dominância planctônica neste sistema lagunar este elevado valor deve ser vinculado a perda das
formas nitrogenadas do material orgânico particulado em suspensão através da decomposição
bacteriana verificada pelos altos valores de COD. Os menores valores de C/N para as estações
do centro foram encontradas nas estações do canal, como era de se esperar para as águas
costeiras.
0
5
10
15
20
25
30
20 30 40 50 60 70
Salinidade
C/N
Fig. 19: Gráfico de correlação entre a razão C/N e a salinidade da coluna d’água. Losangos fechados representam os pontos de coleta na região central da lagoa e os quadrados abertos os pontos de coleta na margem da lagoa.
O fósforo orgânico decai conforme aumenta a salinidade, apresentando comportamento
similar a razão C/N. As médias da razão C/P foram 941 para as estações no centro e de 603 para
as estações na margem (fig.20). No entanto, mais expressiva a limitação de fósforo para os
pontos no centro da lagoa. Cotner et al (2004) encontrou valores da razão C/P de 200-1200,
sugerindo uma conexão entre os maiores valores com maiores temperaturas, intensidades
luminosas e alta produtividade. Valores entre 1000 - 1200 foram encontrados nas estações do
centro da lagoa e em três pontos próximos a margem indicando alta produtividade por
organismos adaptado a limitação de fósforo (NEWTON et al, 2003). As razões de N/P
demonstraram tendência similar com os maiores valores nas estações de alta salinidade e
produtividade primária (fig. 21).
53
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
20 30 40 50 60 70
Salinidade
C/P
Fig. 20: Gráfi s
co de correlação entre a razão C/P e a salinidade da coluna d’água. Losangos fechado representam os pontos
de coleta na região central da lagoa e os quadrados abertos o pontos de coleta na margem da lagoa. s
0
10
20
30
40
50
60
70
80
20 30 40 50 60 70
Salinidade
N/P
Fig. 21: Gráfico de correlação entre a razão N/P e a salinidade da coluna d’água. Losangos fechados representam os pontos de coleta na região central da lagoa e os quadrados abertos os pontos de coleta na margem da lagoa.
O material orgânico estocado nos sedimentos da lagoa apresentaram razões molares
médias de C/N e δ13C e δ15N com valores de 7,8; -14,44; 6,71; respectivamente. Os maiores
valores de δ 15N foram encontrados nas estações mais profundas do centro da lagoa,
demonstrando intensa ciclagem deste elemento entre o sedimento e a coluna d’água. Estes
pontos são localizados no eixo central da lagoa, portanto sob condições hidrodinâmicas mais
intensas que outros pontos. Na figura 22, mais uma vez as estações centrais se destacam das
outras. Os maiores valores de 15N numa mesma faixa de 13C indicam um metabolismo mais
intenso nestas regiões, com mais ciclagem de N e uma mesma fonte de CO2 (fig. 23).
54
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
15 N
(‰
)
%N
II IV
I
XII
VIII
VI
Fig. 22 Gráfico de correlação entre o δ15
N e a porcentagem de nitrogênio para os sedimentos super ciais coletados na
região central da lagoa de Araruama. As estações numeradas representam as estações de maior profundidade. fi
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
-25.0 -20.0 -15.0 -10.013C (‰)
15N
(‰
)
Estações
Mugil
Anomalocardia
Algas bentônicas
MPS Rio Maturama
Fito > 20um
Esgoto
Fig. 23: Gráfico de correlação entre o δ15N e δ13C para os sedimentos superficiais coletados na região central da lagoa de Araruama. O círculo superior representa as estações de maior profundidade e o inferior as de menor profundidade. Valores referenciais para Mugil, Anomalocardia e Algas bentônicas, retirados de CORBISIER et al, 2006.
Comparando com lagoas de água doce, os valores mais esperados de δ13C indicaram a
intensa participação de fontes de CO2 enriquecidas em 13C, com os carbonatos marinhos e/ou
atmosféricos. As elevadas concentrações de CID e COD sugeriram a intensa ciclagem de
carbono entre a coluna d’água e os sedimentos que, aliado ao elevado T50%, aumentaram
consideravelmente os estoques deste elemento na lagoa.
55
A diminuição da razão C/N da coluna d’água para o sedimento, observada em algumas
estações, pode ser explicadas por: (A) elevados teores de carbono estocados nas frações
dissolvidas e particuladas da coluna d’água, através da intensa atividade fito e
bacterioplanctônica, onde as espécies de N são provavelmente perdidas pela intensa ciclagem;
(B) nos sedimentos, baixos teores de carbono são retidos nos fundos arenosos e conchas, sendo
os maiores valores relacionados aos ambientes mais profundos e deposicionais. Estes resultados
refletem uma mistura de fontes autóctone (plâncton e detritos) e alóctone (esgotos), tendo sido
modificado o predomínio anterior das comunidades microfitobentônicas.
Apesar da dispersão dos pontos no gráfico da figura 17, as estações mais distantes da
margem apresentaram menores %N e maiores δ15N, indicando um menor reaproveitamento das
diferentes espécies de N nesse ambiente.
6.3 CICLAGEM DOS ELEMENTOS BIOGÊNICOS
A relação entre as concentrações de nitrogênio total e a razão N/P podem ser observadas na
figura 24. Segundo alguns autores e agências ambientais internacionais águas costeiras com
razões N/P maiores que 16 são classificadas como eutróficas e implicam na entrada de elevadas
concentrações de nitrogênio devido a chuvas ou efluentes (NEWTON et al, 2005; EEA, 2001).
A presença de fosfato associada ao nitrogênio pode ser relacionada à drenagem de bacias com
intenso uso do solo. Na lagoa de Araruama as estações localizadas próximas aos rios
apresentaram menores razões N/P e maiores concentrações de NT e, portanto maiores
concentrações de fosfato, que é atribuído a entradas laterais de efluentes domésticos não
tratados (NEWTON; MUDGE, 2005).
56
Canal
Fig. 24: Correlação entre o nitrogênio total (NT) e a razão N/P. Losangos fechados representam as estações de coleta na região central da lagoa, enquanto os quadrados abertos representam as estações na margem da lagoa de Araruama.
Por outro lado, baixos valores de NT e da razão N/P foram observados no trecho final do
canal de contato com o mar, indicando ocorrer nesta região uma intensa renovação das águas da
lagoa com as do mar, apesar do alto adensamento urbano. As estações localizadas na margem
da lagoa apresentaram correlação positiva (r2 = 0,97) entre NT e a razão N/P, sendo os maiores
valores relacionados a adensamentos urbanos (fig 24).
As maiores entradas de fósforo e silicato foram através dos rios, sendo observada uma
diminuição do fósforo na coluna d’água já nos pontos próximos as margens. As estações da
região central da lagoa apresentam maiores razões N/P, apesar dos baixos teores de NT. No
entanto, foram verificadas maiores concentrações deste elemento nas estações de fundo.
Inversamente, nas estações de superfície a diminuição de fósforo foi diretamente relacionada
aos maiores valores de silicatos e à maior densidade de produtores primários.
Baseado na relação de Redfield (1963) que estabelece as proporções de C/N/P de
106/16/1 para ecossistemas naturais, a média das razões elementares para a região central da
lagoa foi de 941/57/1 e a média para as estações da margem da lagoa foi de 603/37/1 indicando
uma maior limitação por fósforo na região central que na margem da lagoa. Apesar desta
limitação, uma possível explicação para a sustentação de uma elevada ocorrência
57
fitoplanctônica na região central é que os sedimentos podem liberar concentrações de fósforo
para a coluna d’água (NIENCHESKI; JAHNKE, 2002).
Na figura 25 são apresentados os valores de silicatos contra os de clorofila a. As
estações de superfície localizadas no meio da lagoa apresentaram maiores valores de silicatos.
No entanto, apesar da diminuição dos valores de silicato nas estações de fundo os teores de
clorofila permaneceram elevados, sendo acompanhados de elevados teores carbono e oxigênio.
Apesar da histórica descarga de efluentes domésticos no entorno da lagoa de Araruama
aumentar o consumo microbiano de oxigênio, os teores de oxigênio mantiveram concentrações
acima de 80% nas estações da lagoa, indicando intensa produção primária na coluna d’água.
Segundo Souza et al (2003) as concentrações de clorofila a em 1992 eram em torno de 2 µg L-1,
passando para 134µg L-1 neste estudo.
Sylvestre et al (2001), relacionou para o ano de 1998 a dominância de diatomáceas
como os produtores primários bentônicos predominantes, citando inclusive a presença de
algumas espécies relacionadas a atividades antrópicas. Por outro lado, os elevados teores de
silicatos observados sem um incremento constante de clorofila a para as estações centrais da
lagoa sugerem a ocorrência de outras espécies planctônicas que não as diatomáceas. É possível
que uma mudança na estrutura da comunidade fitoplanctônica tenha ocorrido em função de
alterações recentes na qualidade das águas.
Na figura 25 as estações da margem apresentaram correlação positiva (r2 = 0,63) entre o
silicato e clorofila a caracterizando a entrada desse elemento através dos rios e margens,
abastecendo uma comunidade fitoplanctônica com provável participação de diatomáceas.
Na estação VI, a amostra de fundo excepcionalmente apresentou oxigênio de 29% com
leve aumento de CO2-excesso, apesar das menores taxas respiratórias e valores similares dos
outros parâmetros. Esta estação se localiza em um trecho estreito e profundo (5,5m) entre a
lagoa e o inicio do canal de contato com o mar, caracterizando um ambiente hidrologicamente
ativo, porém com intensa deposição de matéria orgânica. A conjunção desses fatores leva-nos a
sugerir maior participação do metabolismo bentônico sub-anóxico nesta estação.
58
0
20
40
60
80
100
120
0 50 100 150 200 250 300 350
Clorofila a
Sili
ca
to
Fig. 25: Gráfico de relação entre silicato (µmolL-1 -1) x clorofila a (µgL
). Os losangos representam a coleta na região central da lagoa de Araruama. Os losangos fechados representam as amostras de superfície e os abertos de fundo. Os quadrados abertos representam as coletas na margem da lagoa.
Mudanças significativas nas concentrações dos elementos biogênicos na coluna d’água
em comparação a estudos anteriores foram evidenciadas pelos presentes resultados. Souza et al
(2003) e Knoppers et al (1999) caracterizaram o estado trófico da lagoa como oligo a
mesotrófico com predomínio de microfito-bentos como responsáveis pela produção primária. A
partir de julho de 2005, foi verificada intensa mudança na coloração da coluna d’água, de
transparente para uma turbidez intensa de coloração marrom claro. Durante as últimas décadas
ocorreu o crescimento demográfico das cidades localizadas às margens da lagoa que somado a
sua vocação turística, resultou no intenso lançamento de efluentes não tratados principalmente
na estação do verão. A necessidade de medidas mitigadoras fez com que a partir de 2004
diversas obras de coleta, distribuição e tratamento de efluentes domésticos, além da dragagem
de alguns trechos fossem realizadas sem, no entanto, devido monitoramento ambiental. A
eutrofização da lagoa de Araruama durante essas últimas décadas juntamente com as medidas
anteriormente citadas podem ter sido responsáveis pela alteração da cor da água. A partir do
crescimento urbano e dos efluentes domésticos não tratados, Knoppers et al (1999) propôs um
modelo conceitual de mudanças no ecossistema de oligotrofico para eutrofico, de hipersalina
para eurialina, de fitobentônico para fitoplanctônica, de baixa para alta turbidez com intensa
59
demanda de oxigênio. Este estudo verificou todas essas mudanças com exceção da diminuição
da salinidade.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 50 100 150 200
Clorofia a (mgm-3)
T 5
0%
(d
ias)
A 06A 92
IF G
UM
P
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 50 100 150 200
Clorofia a (mgm-3)
T 5
0%
(d
ias)
A 06A 92
IF G
UM
P
Fig. 26: Gráfico de correlação entre T50% e clorofila a. Onde as letras simbolizam as lagoas de Itaipu (I), Fora (F), Guarapina (G), Urussunga (U), Maricá (M), Piratininga (P) e Araruama em 1992 (A92) e em 2006 (A06). Adaptado de Knoppers (1999).
A partir dos resultados do presente estudo e de estudos anteriores com lagoas costeiras
do leste fluminense claras evidências entre a renovação de 50% das águas e o estado trófico
podem ser inferidas (Knoppers et al, 1999). O estado trófico de lagoas regidas pelo fitoplâncton
se altera conforme maior for o tempo de renovação das águas desses sistemas (KNOPPERS et
al, 1991). Esta abordagem é bastante usual e prevê que o estado trófico pode ser controlado pelo
balanço hidrológico, principalmente aqueles regidos pela força da maré. Com isto o aumento
das trocas pela influencia da maré deve diminuir o estado trófico devido ao efeito de diluição
imposto pelas águas marinhas. A figura 26, adaptada de Knoppers et al. (1999), demonstra
correlação entre o tempo de renovação e as taxas de produção primária medida pela clorofila a.
As lagoas sob influência direta do mar através de canais de maré (Itaipu, Fora e Guarapina)
apresentaram menores teores de clorofila a. Valores intermediários de clorofila a foram
encontrados para as lagoas de Urussanga e Marica, que possuem tamanhos e tempos de
renovação similares. No entanto, quando as lagoas são regidas por macroalgas como a lagoa de
Piratininga ou mesmo por metabolismo bentônico como a lagoa hipersalina de Araruama esta
60
evidência não é tão clara. Diferenças na absorção e a capacidade de estoque de nutrientes entre
os produtores primários pelágicos e bentônicos e na ciclagem de nutrientes em sistemas
orgânicos ou carbonáticos podem causar discrepâncias. Desta forma comparações devem ser
feitas entre sistemas com ciclagens biogeoquímicas similares.
Cotner et al (2004) estudando a dinâmica dos elementos biogênicos de uma lagoa
hipersalina no Texas relacionou o aumento da entrada de água doce enriquecida em matéria
orgânica (C, N, P e S) com a alternância do metabolismo bentônico para planctônico. A menor
incidência de luz na coluna d’água com o maior estoque destes elementos no sedimento
aumentaram o fluxo de nitrogênio e fósforo para a coluna d’água, impulsionando o
metabolismo planctônico por algas adaptadas a fixação de nitrogênio e oscilações na limitação
do fósforo.
Para a lagoa de Araruama as condições hipersalinas com elevado tempo de renovação de
suas águas tornam-na um sistema crítico para as elevadas entradas de efluentes domésticos. De
uma condição natural oligotrófica com metabolismo microfitobentônico, o lançamento,
dispersão pela dominância de ventos constantes e posterior acúmulo de matéria orgânica nos
sedimentos e na coluna d’água, intensificaram os processos de ciclagem e estocagem de
nutrientes. A mudança na predominância de produtores primários bentônicos para planctônicos
foi acompanhada pelo aumento da turbidez e alta demanda biológica de oxigênio. Essas
condições eutróficas podem, durante um ciclo anual, levar as comunidades aquáticas a crises
distróficas conforme oscilações na temperatura, pluviosidade e salinidade.
61
7 CONCLUSÕES
O metabolismo da lagoa de Araruama foi caracterizado como autotrófico, devido à
elevada produtividade primária liquida. Nas estações localizadas próximas aos rios, maiores
concentrações de CO2 caracterizaram atividades heterotróficas, sendo encontrado nas estações
localizadas na margem um balanço entre autotrofia e heterotrofia. No entanto os elevados teores
de carbono e clorofila sustentados pela entrada de nutrientes e o elevado tempo de renovação de
suas águas podem levar este sistema apresentar sucessivas crises distróficas.
Devido às mudanças antrópicas ocorridas nas ultimas décadas no entorno da lagoa, as
menores razões de C/P e N/P próximas aos rios e as margens evidenciaram intensa entrada de
matéria orgânica no sistema. Estas mudanças aumentaram a ciclagem nos sedimentos,
impulsionando a produtividade primária em toda a coluna d’água e diminuindo, devido a menor
penetração da luz, a importância da produtividade bentônica. Com o processo de evaporação
superior à precipitação, a lagoa permanece hipersalina e com longo período de renovação de
suas águas (84 dias). No entanto o sistema lagunar foi alterado de meso para eutrófico,
apresentando maior turbidez, maior demanda biológica de oxigênio e troca da predominância
dos produtores primários de bentônicas para planctônicas.
Com isto, a lagoa de Araruama apresentou após uma alteração, aumento nos estoques
das diferentes espécies de carbono (CID, COD e COP) nos compartimentos da coluna d’água e
dos sedimentos, demonstrando uma estreita relação entre as entradas de carbono e sua ciclagem
no processo de eutrofização.
Medidas iniciadas recentemente pelos órgãos ambientais e municipais, como o sistema
de coleta e tratamento de efluentes, dragagem e alargamento do canal de contato com o mar
devem considerar o monitoramento biogeoquímico da água. Os resultados gerados com este
trabalho evidenciam a necessidade de futuras pesquisas que abordem: o fluxo de materiais entre
a lagoa e o oceano, o impacto da dragagem no canal sobre a variabilidade da qualidade das
águas na lagoa e estudos sobre a possível mudança na comunidade planctônica.
62
REFERÊNCIAS
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67
APÊNDICES
68
1. Parâmetros de campo referentes às coletas na margem (valores mensais e médias das estações) e na região central da lagoa.
Tab. 1: Valores dos parâmetros de campo para as coletas na margem da lagoa de Araruama.
Estações Temperatura
(°C) pH Salinidade
OD (mg/L)
1 22,7 7,872 29,9 1,27 2 23,6 7,926 38,8 3,3 3 24,1 8,081 51,6 6,55 4 23,9 8,128 57,9 5,42 5 23,5 8,214 59 6,24 6 23,9 8,429 60,6 5,72 7 23,7 8,522 60,4 5,61 8 22,9 8,321 47,3 8,31 9 23,4 8,196 41,7 8,35 10 22,8 7,99 38,1 7,45
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05
11 22,1 7,853 35,9 6,44
1 29 7,584 43,7 0,05 2 29,1 7,923 54,7 4,93 3 29,4 8,065 54,6 6,8 4 30,7 8,057 56,5 5,7 5 29,5 8,173 58,7 9,13 6 27,5 8,252 58,8 10,8 7 26,9 8,241 58,6 7,13 8 27,9 8,094 58 8,63 9 27,9 8,065 41,3 10,3 10 25,9 7,818 36,9 8,08
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2005
11 24,3 7,66 35,5 7,32
1 27,4 6,906 4,2 2,76 2 27,8 7,307 12,6 1,58 3 33,1 8,61 47,2 10,29 4 35,6 8,308 35,4 1,62 5 30,8 8,895 55,9 5,56 6 29,6 8,868 55,2 6,22 7 29,7 8,871 55,3 5,57 8 30,4 9,116 53,2 10,81 9 29,1 8,715 46,1 7,44 10 27,5 8,52 39,2 9,13
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11 25,2 8,234 35,1 7,4
69
Tab. 2: Média e desvio padrão dos parâmetros de campo para as coletas na margem da lagoa de Araruama.
Estações Temperatura
(°C) pH Salinidade
OD (mg L-1)
1 26,37±3,27 7,45±0,50 25,93±20,05 1,36±1,36 2 26,83±2,87 7,72±0,36 35,37±21,26 3,27±1,68 3 28,87±4,52 8,25±0,31 51,13±3,72 7,88±2,09 4 30,07±5,88 8,16±0,13 49,93±12,61 4,25±2,28 5 27,93±3,89 8,43±0,41 57,87±1,71 6,98±1,90 6 27,00±2,88 8,52±0,32 58,20±2,75 7,58±2,80 7 26,77±3,00 8,54±0,32 58,10±2,59 6,10±0,89 8 27,07±3,82 8,51±0,54 52,83±5,36 9,25±1,36 9 26,80±3,00 8,33±0,34 43,03±2,66 8,70±1,46
10 25,40±2,39 8,11±0,37 38,07±1,15 8,22±0,85 11 23,87±1,59 7,92±0,29 35,50±0,40 7,05±0,53
Tab. 3: Valores dos parâmetros de campo para a coleta na região central da lagoa de Araruama. Estações
Temperatura (°C)
pH Salinidade OD
(mg L-1) I S 29,8 8,772 56,8 7,01 I F 30,2 8,686 56,35 6,05 II S 29,4 8,764 57,5 6,22 II F 29,9 8,686 57,6 6,09 III S 29,2 8,642 57,8 5,74 III F 29,3 8,637 57,9 5,61 IV S 28,8 8,64 57,7 5,62 IV F 28,6 8,611 57,9 5,53 V S 28,9 8,641 56,9 5,06 V F 29 8,623 57 4,6 VI S 29,5 8,598 57,7 4,5 VI F 28,9 8,503 57,9 1,62 VII 30,8 8,825 46,2 9,04 VIII 31,6 8,72 45,3 8,21
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2006
IX 27,6 8,373 37,3 7,14
70
2. Nutrientes inorgânicos dissolvidos referentes às coletas na margem (valores mensais e médias das estações) e na região central da lagoa.
Tab. 4: Valores dos nutrientes inorgânicos dissolvidos para as coletas na margem da lagoa de Araruama.
Estações
Si-Si(OH)4 (mol L-1)
P-PO4-3
(mol L-1) N-NH4
+ (mol L-1)
N-NO2-
(mol L-1) N-NO3
-
(mol L-1) 1 22,30 0,43 2,30 0,28 4,54 2 11,52 6,95 53,47 0,42 3,67 3 6,01 3,05 14,23 0,21 1,21 4 3,49 0,08 1,38 0,19 0,01 5 4,22 0,07 0,58 1,00 0,01 6 36,68 0,03 1,16 0,11 1,93 7 45,83 0,03 1,73 0,10 15,47 8 29,75 0,03 1,68 0,08 1,89 9 24,08 0,03 1,05 0,09 2,92
10 7,15 0,03 1,83 0,05 1,52
SE
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MB
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/ 20
05
11 1,71 0,03 2,95 0,05 1,77
1 11,03 0,40 1,77 0,04 0,18 2 8,21 0,33 0,05 0,01 0,01 3 9,32 2,25 1,71 0,20 0,80 4 79,12 2,85 0,20 0,10 0,48 5 6,54 0,18 0,03 0,06 0,01 6 5,11 0,14 5,32 0,14 11,13 7 5,07 0,19 0,11 0,08 2,36 8 5,60 0,20 0,20 0,01 0,29 9 46,33 0,16 0,05 0,01 25,32
10 0,63 0,07 0,44 0,01 0,01
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2005
11 0,00 0,46 1,60 0,03 0,46
1 35,08 0,84 8,86 0,66 10,06 2 43,28 11,11 86,06 1,25 5,91 3 34,26 13,36 12,07 1,95 2,76 4 47,21 23,78 220,23 4,28 6,02 5 21,73 0,24 0,43 0,58 1,45 6 21,10 0,13 0,05 3,18 0,31 7 17,69 0,33 0,05 0,41 18,06 8 19,36 0,28 0,17 0,01 0,01 9 19,45 0,21 0,38 0,01 2,84
10 8,09 0,12 0,05 0,01 0,01
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11 0,17 0,12 0,60 0,31 1,81
71
(m )
Tab. 5: Média e desvio padrão dos nutrientes inorgânicos dissolvidos para as coletas na margem da lagoa de Araruama.
Estações Si-Si(OH)4 (mol L-1)
P-PO4-3
(mol L-1) N-NH4
+ ol L-1
N-NO2-
(mol L-1) N-NO3
-
(mol L-1) 1 22,80±12,03 0,56±0,24 4,31±3,95 0,33±0,31 4,93±4,95 2 21,00±19,36 6,13±5,43 46,53±43,42 0,56±0,63 3,20±2,98 3 16,53±15,44 6,22±6,20 9,34±6,69 0,79±1,01 1,59±1,03 4 43,27±37,97 8,90±12,96 73,94±126,69 1,52±2,39 2,17±3,34 5 10,83±9,51 0,16±0,09 0,35±0,29 0,55±0,48 0,49±0,83 6 20,96±15,78 0,10±0,06 2,18±2,78 1,14±1,77 4,46±5,83 7 22,86±20,87 0,18±0,15 0,63±0,95 0,20±0,18 11,96±8,42 8 18,24±12,12 0,17±0,13 0,68±0,87 0,03±0,04 0,73±1,02 9 29,95±14,37 0,13±0,09 0,49±0,51 0,04±0,04 10,36±12,95
10 5,29±4,06 0,08±0,05 0,77±0,93 0,02±0,02 0,51±0,87 11 0,63±0,94 0,20±0,23 1,72±1,18 0,13±0,15 1,35±0,77
Tab. 6: Valores dos nutrientes inorgânicos dissolvidos para a coleta na região central da lagoa de Araruama.
Estações
Si-Si(OH)4
(mol L-1) P-PO4
-3 (mol L-1)
N-NH4+
(mol L-1) N-NO2
- (mol L-1)
N-NO3-
(mol L-1) I S 110,17 0,22 0,32 0,23 0,23 I F 67,45 0,09 0,05 0,03 1,06 II S 113,42 0,07 0,40 0,18 0,14 II F 36,72 0,06 0,05 0,03 1,01 III S 105,94 0,10 0,05 0,21 0,01 III F 31,34 0,28 0,05 0,04 0,91 IV S 103,09 0,02 0,05 0,19 0,01 IV F 41,89 0,20 0,05 0,04 0,94 V S 91,86 0,03 0,05 0,06 0,85 V F 72,70 0,24 0,05 0,08 0,60 VI S 108,26 0,03 0,29 0,08 0,73 VI F 66,79 0,25 0,05 0,10 0,73 VII 64,35 0,03 0,05 0,10 0,95 VIII 67,06 0,56 0,05 0,00 0,01
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IX 104,43 0,07 0,05 0,08 1,07
72
3. Valores da utilização aparente de oxigênio (UAO), dióxido de carbono em excesso (CO2*) e taxa respiratória (TR) referentes às coletas na margem (valores mensais e médias das estações) e na região central da lagoa.
Tab. 7: Valores de UAO, CO2*, TR para as coletas na margem da lagoa de Araruama. (*) não houve incubações para esse
período.
Estações UAO
(mol L-1) CO2*
(mol L-1) TR
(M/h)
1 229,05 77,65 * 2 159,40 87,54 * 3 53,21 49,27 * 4 90,31 34,28 * 5 65,95 25,42 * 6 80,71 6,84 * 7 85,17 2,01 * 8 2,52 14,34 * 9 -1,26 33,42 *
10 30,66 64,72 *
SE
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05
11 66,42 39,16 *
1 239,65 151,64 0,00 2 82,87 82,10 0,93 3 21,78 47,80 1,43 4 51,98 37,22 1,20 5 -53,10 26,83 1,92 6 -98,10 14,54 2,57 7 21,84 12,57 1,65 8 -30,54 29,81 1,77 9 -83,98 45,91 2,06
10 -4,19 95,30 0,83
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2005
11 27,64 67,60 0,30
1 159,49 668,26 0,74 2 195,69 524,97 0,47 3 -95,84 7,78 3,52 4 181,60 64,40 0,52 5 56,14 -5,58 1,79 6 39,71 -2,27 1,95 7 60,20 -1,47 1,76 8 -110,30 -6,53 3,55 9 2,54 3,88 2,46
10 -44,66 11,07 2,64
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11 20,70 44,97 0,63
73
Tab. 8: Média e desvio padrão de UAO, CO *, TR para as coletas na margem da lagoa de Araruama. 2
Estações UAO
(mol L-1) CO2*
(mol L-1) TR
(M/h) 1 209,40±43,54 299,18±321,76 0,37±0,52 2 145,99±57,60 231,54±254,14 0,70±0,32 3 -6,95±78,57 34,95±23,54 2,48±1,48 4 107,96±66,59 45,30±16,61 0,86±0,48 5 23,00±66,08 15,56±18,32 1,85±0,09 6 7,44±93,67 6,37±8,41 2,26±0,44 7 55,74±31,90 4,37±7,31 1,71±0,08 8 -46,10±58,00 12,54±18,24 2,66±1,26 9 -27,56±48,89 27,74±21,58 2,26±0,28
10 -6,06±37,70 57,03±42,64 1,74±1,28 11 38,25±24,64 50,57±15,03 0,47±0,23
Tab. 9: Valores de UAO, CO *, TR para a coleta na região central da lagoa de Araruama. 2
Estações
UAO (mol L-1)
CO2* (mol L-1)
TR (M/h)
I S 13,49 -4,51 1,51 I F 42,65 -3,33 1,29 II S 40,34 -1,44 1,35 II F 42,62 -0,52 1,31 III S 56,63 -1,07 1,23 III F 60,48 -2,16 1,20 IV S 62,04 -2,21 1,41 IV F 65,85 -1,42 1,36 V S 79,64 -0,10 1,23 V F 94,05 -1,00 1,15 VI S 95,06 4,36 1,10 VI F 189,72 2,40 0,36 VII -55,22 -1,15 2,30 VIII -29,28 2,37 2,09
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IX 18,40 26,47 1,69
74
4. Valores do carbono orgânico dissolvido (COD), particulado (COP), inorgânico dissolvido (CID) referentes às coletas na margem (valores mensais e médias das estações) e na região central da lagoa:
Tab. 10: Valores de COD, COP, COT e CID para as coletas na margem da lagoa de Araruama.
Estações COD
(mg L-1) COP
(mg L-1) COT
(mg L-1) CID
(mg L-1) 1 24,08 10,80 34,88 124,57 2 23,76 12,75 36,51 156,34 3 20,14 18,93 39,07 135,13 4 25,77 14,95 40,72 112,61 5 22,35 18,36 40,71 109,85 6 23,73 29,45 53,18 86,59 7 28,17 19,89 48,06 77,27 8 11,51 8,46 19,97 97,08 9 7,76 9,60 17,36 129,00
10 4,54 2,84 7,38 138,55
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11 1,86 0,38 2,24 67,24
1 26,25 13,99 40,24 129,30 2 24,92 7,78 32,70 156,40 3 23,44 11,69 35,13 135,40 4 23,14 14,29 37,43 113,60 5 22,63 12,39 35,02 110,40 6 22,96 12,51 35,47 88,45 7 26,10 13,64 39,74 79,90 8 22,20 10,01 32,21 99,80 9 8,31 6,05 14,36 131,10
10 3,51 2,38 5,89 141,60
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11 1,46 0,32 1,78 68,93
1 18,27 1,93 20,20 137,30 2 21,67 4,76 26,43 237,00 3 20,90 9,43 30,33 153,10 4 20,88 14,55 35,43 333,10 5 22,89 10,82 33,71 75,14 6 20,74 11,97 32,71 117,40 7 22,30 9,48 31,78 130,30 8 22,94 8,36 31,30 100,60 9 16,17 8,80 24,97 146,50
10 6,72 4,58 11,30 141,10
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11 1,52 0,66 2,18 190,30
75
Tab. 11: Média e desvio padrão dos valores de COD, COP, COT e CID para as coletas na margem da lagoa de Araruama.
Estações COD
(mg L-1) COP
(mg L-1) COT
(mg L-1) CID
(mg L-1)
1 22,87±4,13 8,90±6,25 31,77±10,37 130,39±3,99 2 23,45±1,65 8,43±4,03 31,88±5,09 183,25±45,01 3 21,49±1,73 13,35±4,96 34,84±4,37 141,21±9,94 4 23,26±2,45 14,60±0,33 37,86±2,67 186,44±124,95 5 22,62±0,27 13,86±3,98 36,48±3,72 98,46±19,97 6 22,48±1,55 17,98±9,94 40,45±11,11 97,48±15,76 7 25,52±2,98 14,33±5,24 39,86±8,14 95,82±27,07 8 18,88±6,40 8,94±0,93 27,83±6,82 99,16±8,22
9 10,75±4,70 8,15±1,86 18,90±5,47 135,53±14,25 10 4,92±1,64 3,27±1,16 8,19±2,79 140,42±2,37 11 1,61±0,21 0,46±0,18 2,07±0,25 108,82±70,48
Tab. 12: Valores de COD, COP, COT e CID para a coleta na região central da lagoa de Araruama. Estações
COD (mg L-1)
COP (mg L-1)
COT (mg L-1)
CID (mg L-1)
I S 28,26 8,10 36,36 66,66 I F 26,73 8,06 34,79 68,99 II S 28,04 8,87 36,91 101,70 II F 28,51 8,67 37,18 93,53 III S 37,12 6,10 43,22 79,67 III F 25,10 7,95 33,05 69,25 IV S 26,54 7,81 34,35 69,41 IV F 23,90 8,05 31,95 71,36 V S 22,69 9,14 31,83 88,18 V F 25,93 7,61 33,54 76,86 VI S 23,87 8,66 32,53 115,10 VI F 24,66 8,48 33,14 79,94 VII 13,03 7,00 20,03 126,70 VIII 13,97 6,13 20,10 138,00
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5. Valores de nitrogênio total (NT), inorgânico total (NIT) e orgânico total (NOT) referentes às coletas na margem (valores mensais e médias das estações) e na região central da lagoa:
Tab. 13: Valores de NT, NIT, NOT as coletas na margem da lagoa de Araruama.
Estações NT
(mol L-1) NIT
(mol L-1) NOT
(mol L-1) 1 7,13 7,12 0,01 2 368,98 57,56 311,41 3 321,14 15,65 305,49 4 254,84 1,58 253,26 5 197,36 1,60 195,76 6 235,60 3,20 232,40 7 226,22 17,30 208,92 8 139,95 3,66 136,29 9 117,60 4,06 113,54
10 53,69 3,40 50,30
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11 10,27 4,77 5,50 1 227,72 1,99 225,73 2 142,55 0,07 142,48 3 184,60 2,72 181,88 4 161,03 0,78 160,25 5 146,94 0,09 146,85 6 186,77 16,58 170,19 7 216,84 2,56 214,29 8 223,41 0,50 222,91 9 92,98 25,38 67,61
10 0,47 0,46 0,01
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11 23,13 2,08 21,05 1 81,16 19,58 61,58 2 254,09 93,23 160,86 3 281,11 16,78 264,33 4 562,90 230,53 332,36 5 191,82 2,47 189,35 6 170,78 3,55 167,23 7 191,02 18,52 172,50 8 166,90 0,19 166,72 9 157,70 3,22 154,48
10 73,43 0,07 73,36
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11 12,88 2,72 10,16
77
Tab. 14: Médias e desvio padrão dos valores de NT, NIT, NOT as coletas na margem da lagoa de Araruama.
Estações NT
(mol L-1) NIT
(mol L-1) NOT
(mol L-1)
1 103,14±115,17 9,56±9,04 95,78±116,68 2 255,20±113,22 50,29±47,00 204,92±92,69 3 262,28±70,19 11,72±7,81 250,57±62,95 4 326,25±210,24 77,63±132,42 248,63±86,15 5 178,71±27,65 1,39±1,20 177,32±26,58 6 197,72±33,77 7,78±7,63 189,94±36,80 7 211,36±18,23 12,79±8,88 198,57±22,74 8 176,75±42,59 1,45±1,92 175,31±43,94
9 122,76±32,67 10,89±12,56 111,87±43,46 10 42,38±38,00 1,31±1,82 41,22±37,51 11 15,43±6,80 3,19±1,41 12,24±7,98
Tab. 15: Valores de NT, NIT, NOT para a coleta na região central da lagoa de Araruama.
Estações NT
(mol L-1) NIT
(mol L-1) NOT
(mol L-1) I S 171,63 0,78 170,85 I F 177,60 1,09 176,50 II S 171,52 0,72 170,80 II F 173,56 1,05 172,52 III S 169,49 0,21 169,28 III F 177,26 0,95 176,31 IV S 166,10 0,19 165,91 IV F 167,17 0,98 166,19 V S 174,51 0,91 173,61 V F 168,55 0,68 167,87 VI S 178,07 1,09 176,97 VI F 165,11 0,83 164,29 VII 131,85 1,05 130,81 VIII 126,30 0,00 126,30
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IX 60,34 1,14 59,20
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6. Valores de fósforo orgânico total (POT), e fósforo total (PT) referentes às coletas na margem (valores mensais e médias das estações) e na região central da lagoa:
Tab. 16: Valores de PT e POT para a coleta na magem da lagoa de Araruama.
Estações POT
(mol L-1) PT
(mol L-1) 1 2,87 3,312 10,12 17,083 10,02 13,074 7,36 7,445 3,37 3,446 3,96 3,997 3,80 3,838 3,04 3,079 3,64 3,67
10 2,25 2,28
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11 0,63 0,66
1 4,74 5,142 3,61 3,943 10,30 12,544 4,32 7,175 3,19 3,376 3,14 3,287 3,62 3,818 3,42 3,629 2,49 2,65
10 0,59 0,66
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11 0,15 0,61
1 1,71 2,552 8,41 19,523 9,48 22,844 17,47 41,255 4,06 4,306 2,48 2,617 2,84 3,178 3,49 3,779 4,27 4,49
10 2,46 2,59
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79
Tab. 17: Média e desvio padrão dos valores de PT e POT para a coleta na margem da lagoa de Araruama.
Estações PT
(mol L-1) POT
(mol L-1)
1 3,67±1,34 3,11±1,53 2 13,51±8,38 7,38±3,38 3 16,15±5,80 9,93±0,41 4 18,62±19,60 9,72±6,88 5 3,70±0,52 3,54±0,46 6 3,29±0,69 3,19±0,74 7 3,61±0,38 3,42±0,51 8 3,48±0,37 3,32±0,24
9 3,60±0,92 3,47±0,90 10 1,84±1,03 1,77±1,02 11 0,66±0,04 0,46±0,26
Tab. 18: Valores de POT e PT para a coleta na região central da lagoa de Araruama.
Estações POT
(mol L-1) PT
(mol L-1) I S 2,77 3,00 I F 2,86 2,96 II S 2,90 2,98 II F 2,86 2,93 III S 2,84 2,94 III F 2,50 2,78 IV S 2,69 2,71 IV F 2,54 2,74 V S 2,94 2,94 V F 2,54 2,78 VI S 2,82 2,82 VI F 2,44 2,69 VII 3,58 3,58 VIII 3,24 3,80
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IX 2,32 2,39
80
7. Valores de Clorofila a (Chl a) e material particulado em suspensão (MPS) referentes às coletas na margem (valores mensais e médias das estações) e na região central da lagoa:
Tab. 19: Valores de Chl a e MPS para a coleta na margem da lagoa de Araruama.
Estações Clorofila a
(µg/L) MPS
(mg/L) 1 115,04 130,72 159,15 215,83 188,68 671,74 234,72 220,05 189,66 329,36 206,80 561,97 198,39 411,18 111,68 149,39 105,14 126,7
10 35,55 45,1
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MB
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05
11 2,51 9,71 241,55 127,12 92,79 77,83 210,40 133,34 275,11 208,95 179,49 125,06 207,75 111,77 221,61 56,08 231,71 111,79 96,08 55,0
10 22,38 24,8
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11 2,04 6,41 5,03 33,62 22,96 95,33 112,78 94,74 398,10 87,35 159,40 112,36 154,70 131,07 135,44 96,08 146,30 70,39 177,61 63,6
10 30,00 22,1
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11 3,37 9,0
81
Tab. 20: Média e desvio padrão dos valores de Chl a e MPS para a coleta na margem da lagoa de Araruama.
Estações Chl a
(µg L-1) MPS
(mg L-1) 1 120,54±118,36 3,17±1,09 2 91,63±68,10 6,79±6,63 3 170,62±51,25 8,52±5,45 4 302,65±85,10 5,42±2,94 5 176,18±15,40 6,83±4,37 6 189,75±30,36 7,30±5,47 7 185,15±44,59 5,72±4,12 8 163,23±61,78 5,03±3,63 9 126,28±44,69 4,76±3,14 10 29,31±6,61 3,92±2,49 11 2,64±0,67 4,54±2,34
Tab. 21: Valores de Chl a e MPS para a coleta na região central da lagoa de Araruama. Estações Chl a
(µg L-1) MPS
(mg L-1) I S 109,54 94,7 I F 118,97 80,2 II S 118,71 66,4 II F 132,25 68,7 III S 131,20 91,0 III F 209,82 69,3 IV S 125,00 58,0 IV F 142,28 72,0 V S 142,94 90,2 V F 143,66 61,9 VI S 158,42 57,1 VI F 159,23 56,7 VII 77,98 46,8 VIII 72,00 54,3
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IX 43,00 22,4
82
8. Valores de δ13C, δ15N, %C, %N e composição elementar C/N referentes a coleta de sedimentos superficiais na região central da lagoa:
Estações δ13C (‰)
δ15N (‰)
%C %N C/N
I -14,47 7,14 0,34 0,06 5,64
II -14,91 8,54 2,51 0,28 8,99
III -14,91 4,52 15,65 1,52 10,62 IV -14,21 8,47 6,45 0,64 10,00 V -15,50 5,70 0,46 0,09 5,15 VI -13,85 8,00 9,41 1,05 8,99 VII -13,47 5,49 2,40 0,36 6,63 VIII -13,31 7,43 8,69 1,16 7,50 IX -14,98 5,04 4,82 0,67 7,20 X -14,28 6,44 1,90 0,27 7,12 XI -15,68 5,82 0,99 0,16 6,07
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XII -13,75 7,91 4,69 0,48 9,82
Tab. 22: Valores de δ13C, δ15N, %C, %N e C/N para a coleta de sedimentos superficiais na região central da lagoa.
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