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Reactivity of metals and B (Boron) in the estuarine system of Cananeia-Iguape (Southern Brazilian Coast)/Reatividade de metais e B (Boro) no sistema estuarino de Cananeia-Iguape (Litoral Sul De Sao Paulo, Brasil)/Reactividad de los metales e B (Boro) sistema estuarino Cananeia-Iguape (Sur Costa De Sao Paulo, Brasil).

Introducao

Estuarios sao areas altamente importantes do ponto de vista ecologico, em virtude de sua dinamica, pois apresentam elevados gradientes ambientais onde ocorrem mudancas notaveis na composicao da agua devido ao processo de mistura da agua fluvial com a agua do mar e onde processos quimicos e biologicos causam adicao, remocao ou alteracao da concentracao dos componentes dissolvidos no sistema, ditando seu destino do continente para o oceano (Fernandez et al., 2008; Masson et al., 2011). Desempenham tambem um importante papel como ambiente costeiro, pois sao sistemas de interface oceano-continente, em que processos sedimentologicos, hidrologicos e biogeoquimicos influenciam o transporte e toxicidade dos elementos dissolvidos nos proprios estuarios e em corpos de agua adjacentes (Masson et al., 2011; Trembley e Gagne, 2009).

Os componentes dissolvidos da agua do mar podem apresentar um comportamento conservativo ou nao conservativo com base na sua reatividade ambiental. De modo geral, os contituintes maiores da agua do mar como [Na.sup.+], [K.sup.+], [Mg.sup.2+], [Ca.sup.2+] e S[O.sub.4.sup.2-] comportam-se de forma conservativa, ou seja, sofrem pouca variacao da concentracao ao longo do oceano devido a sua pouca reatividade ou a sua abundancia na crosta terrestre; diferentemente destes, ha os constituintes que possuem comportamento nao conservativo, tais como os ions [Br.sup.-], [Sr.sup.2+], [F.sup.-] e metais tracos como Cu, Co, Fe, Hg, Li, Mn, Ni, Pb, U e Zn, cujas concentracoes diferem (Statham, 2012). Outros fatores como evaporacao, dissolucao, precipitacao, congelamento da agua e oxidacao atuam de uma maneira que aumentam ou diminuem a concentracao dos constituintes principais influenciando dessa forma no seu comportamento (Kennish, 2000).

A reatividade de um constituinte do estuario pode se interpretado tracando uma curva com a mistura do elemento pelo gradiente de salinidade (diagrama de mistura estuarina), e mostra como um constituinte pode ter sua distribuicao linear alterada quando se da a mistura entre as aguas fluviais e marinhas no interior do estuario (Wen et al., 1999). O desvio do comportamento grafico dos elementos em relacao a linha de diluicao teorica (que representa o comportamento teorico de um elemento para o caso de o mesmo apresentar um comportamento conservativo) pode identificar adicao ou remocao dos elementos durante a mistura.

Varios trabalhos avaliaram a reatividade de metais e ametais ao redor do mundo atraves do diagrama de mistura estuarina, e verificaram que metais como Cr e Cr, Cd, Fe, Mn e Zn (Beck et al., 2010; Campbell e Yeats, 1984; Duinker et al., 1982) apresentam comportamento nao conservativo, elementos como B (Liddicoat et al., 1983) e Li (Stoffyn-Egly, 1982) apresentam comportamento conservativo, e elementos como Cu e Ni tem comportamento conservativo ou nao conservativo dependendo da geomorfologia e condicoes ambientais do estuario (Duinker et al., 1982; Windom et al., 1988).

A avaliacao da reatividade de elementos, em especial aqueles com possibilidade de contaminacao (como Pb e Zn), e relevante no contexto de estudos ambientais e decisoes relativas a gestao e sustentabilidade (Hatje et al., 2003), pois a reatividade na coluna de agua, resultante das interacoes dos elementos com o material particulado e materia organica em suspensao, do pH, da salinidade e do oxigenio dissolvido (Takata et al., 2010), e um dos parametros que dita em qual compartimento ambiental ele estara presente, em qual especie quimica sera representativo, o seu nivel de toxicidade, qual a sua biodisponibilidade (Wen et al., 2011). A reatividade elementar em colunas de agua em estuarios ainda carece de estudos cientificos para a formacao de um banco de dados no Litoral Sul do Estado de Sao Paulo, onde se localiza o Sistema Estuarino de Cananeia-Iguape.

O Sistema Estuarino de Cananeia-Iguape esta localizado entre as latitudes 24[degrees]40'S e 25[degrees]20'S no Litoral Sul do Estado de Sao Paulo (Figura 1). Este sistema recebe parte da drenagem do Rio Ribeira de Iguape, o maior entre os rios paulistas que fluem para o Oceano Atlantico. O que determina a circulacao geral do sistema, propriedades fisico- quimicas, processo de mistura e a renovacao da agua dos estuarios sao o movimento de mare e as descargas fluviais (Miyao et al., 1986).

[FIGURE 1 OMITTED]

A bacia de drenagem do sistema restringe-se a uma faixa relativamente pequena ao redor do sistema, com rios de pequeno porte desaguando, a maioria deles no Mar do Cubatao e Baia de Trapande. A mare observada na Base de Cananeia e do tipo mista, com predominancia semidiurna e altura media da mare por volta dos 0,8 m, sendo que na condicao de mare de sizigia a altura media esta entorno de 1,2 m e de quadratura, de 0,26 m (Mesquita e Harari, 1983).

O estuario de Cananeia pode ser classificado morfologicamente como um estuario construido por barra, formado durante a transgressao marinha com a inundacao de vales primitivos, e a formacao da barra se da devido a sedimentacao. O sistema e raso com profundidade nao superior a 20-30m, e as descargas fluviais variam com a estacao do ano, podendo transportar grande quantidade de sedimentos em suspensao (Miranda et al., 2002).

Assim, este trabalho tem como objetivo avaliar a reatividade de elementos metalicos (Ba, Fe, Li, Mn e Zn) e semimetalicos (B) atraves do estudo do comportamento conservativo e nao conservativo destes elementos em diferentes niveis de salinidade das aguas do Sistema Estuarino de Cananeia-Iguape.

Procedimentos Metodologicos

A coleta das amostras de agua foi realizada em agosto de 2012. Foram coletadas amostras de superficie da coluna de agua, desde o Rio Itapitangui ate a Barra de Cananeia, desembocadura do sistema para o oceano (Figura 1). As amostras foram coletadas em frascos de polietileno, e a medida da salinidade foi realizada no momento da coleta com um refratometro. Posteriormente, as amostras foram filtradas e acidificadas com HN[O.sub.3] ate pH = 1 e posteriormente armazenadas em frascos plasticos a 4[degrees]C.

A analise dos elementos de interesse foi feita por ICP-OES (espectrometria optica por plasma indutivamente acoplado) (Varian, modelo 710ES). Para cada elemento, foi construida uma curva de calibracao com solucoes padrao de concentracoes conhecidas. O sinal obtido para cada amostra foi comparado com a curva para obtencao da concentracao dos elementos. Observou-se, pelos calculos de desvios padroes relativos (DPR) e erros relativos (ER) como medidas de precisao e exatidao, respectivamente, que ha alta precisao (DPR inferiores a 10%) e alta exatidao (ER inferiores a 10%).

Resultados e discussao

A comparacao da variacao da salinidade, parametro conservativo em estuarios dependente apenas da mistura estuarina entre as aguas interiores (provenientes dos fluxos fluviais) e marinhas, como o gradiente das concentracoes de elementos identifica o comportamento deles sob o processo de mistura estuarina. A Figura 2 apresenta os diagramas de mistura estuarina para os elementos analisados. A Tabela 1 apresenta os valores de r de Pearson para os ajustes dos comportamentos dos elementos durante a mistura estuarina.

[FIGURE 2 OMITTED]

Pela Figura 2 percebe-se que tanto B quanto Li apresentam comportamento conservativo, sendo que as aguas estuarinas recebem estes elementos das aguas marinhas, pois ambos nao sao elementos reativos na coluna de agua e nao desempenham papel biologico nos organismos.

Enquanto isso, observou-se que Ba, Fe e Zn sao elementos reativos ao longo da mistura estuarina, de comportamento nao conservativo com remocao em altas salinidades. Isso e consistente com a quimica destes elementos. Estes elementos dissolvidos, em aguas interiores, estao presentes na forma de complexos organicos, especies quimicamente estaveis. Conforme a salinidade e o pH da agua aumentam, ele e continuamente extraido da coluna de agua para a fase particulada por floculacao e precipitacao na forma de oxidos e hidroxidos (Boust, 2006)

Mn foi um elemento com comportamento diferenciado, com reatividade dependente do tipo de agua em que esta presente, pois na regiao do Mar do Itapitangui (de dominio fluvial, com salinidades entre 0 e 15 ups) apresentou comportamento nao conservativo, com adicao em baixas salinidades, enquanto que na regiao da Baia de Trapande (de dominio marinho, com salinidades entre 15 e 33 ups) apresentou comportamento aproximadamente conservativo. Isso se da por processos de dissolucao de carbonatos e desorcao em baixas salinidades (Boust, 2006).

Consideracoes Finais

Este estudo representa um dos poucos trabalhos na literatura sobre a reatividade de metais e semimetais em ambientes da costa brasileira, caracterizando-se, portanto, como de grande relevancia no ponto de vista de gestao ambiental. A partir dos diagramas de mistura estuarina dos metais e B, puderam-se observar diferentes graus de salinidade no Sistema Estuarino de Cananeia-Iguape. Analisando-se a reatividade desses elementos, pode-se verificar que B e Li apresentaram comportamento conservativo para o periodo amostrado, Ba, Fe e Zn apresentaram comportamento nao conservativo, com remocao em altas salinidades (Ba, Fe, Zn), e Mn, comportamento misto, com adicao em baixas salinidades e quase conservativo em altas salinidades. Com as informacoes de reatividade de elementos, pode-se em futuros estudos identificar qual a especie quimica dominante em quais niveis de salinidade, assim verificando sua toxicidade e possiveis riscos ambientais na area de estudo.

Referencias

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Boust, D. (2006). Behaviour of iron and manganese in the water column during their transit in the estuary. In: D. Boust, Iron and maganese: Reactivity and recycling (p. 42). Rouen: Seine-Aval.

Campbell, J. A., Yeats, P. A. (1984). Dissolved chromium in the St. Lawrence Estuary. Estuarine, Coastal and Shelf Science 19, pp. 513-522.

Duinker, J. C., Hillebrand, M. T., Nolting, R. F. (1982). The River Elbe: processes affeting the behaviour of metals and organochlorines during estuarine mixing. Netherlands Journal of Sea Research, pp. 141-169.

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Hatje, V., Payne, T. E., Hill, D. M., McOrist, G., Birch, G. F., Szymczak, R. (2003). Kinetics of trace element uptake and release by particles in estuarine waters: effects of pH, salinity, and particle loading. Environmental International 29, pp. 619-629.

Kennish, M. J. (2000). Practical handbook of the marine science. CRC Press.

Liddicoat, M. I., Turner, D. R., Whitefield, M. (1983). Conservative behaviour of boron in the Tamar Estuary. Estuarine, Coastal and Shelf Science 17, pp. 467-472.

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Miranda, L. B., Castro, B. M., Kjerfve, B. (2002). Principios de oceanografia fisica de estuarios. Sao Paulo: Edusp. 411p. Sao Paulo: EDUSP.

Miyao, S. Y., Nishihara, L., Sarti, C. C. (1986). Caracteristicas fisicas e quimicas do Sistema Estuarino-Lagunar de Cananeia-Iguape. Boletim do Instituto Oceanografico 34, 23-36.

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Takata, H., Aono, T., Tagami, K., Uchida, S. (2010). Processes controlling cobalt distribution in two temperate estuaries, Sagami Bay and Wakasa Bay, Japan. Estuarine, Coastal and Shelf Science 89, pp. 294-305.

Tremblay, L., Gagne, J. (2009). Organic matter distribution and reactivity in the waters of a large estuarine system. Marine Chemistry 116, pp. 1-12.

Wen, L., Shiller, A., Santschi, P. H., Gill, G. (1999). Trace element behavior in Gulf of Mexico estuaries. In: T. S. Bianchi, J. R. Pennock, & R. R. Twilley, Biogeochemistry of Gulf of Mexico estuaries (pp. 303-346). Nova Iorque: John Wiley.

Windom, H. I., Smith, R., Rwalinson, C., Hungspreugs, M., Dharmvanij, S., Wattayakorn, J. (1988). Trace metal transport in a tropical estuary. Marine Chemistry 24, pp. 293-305.

Vitor Rossi Victor (1)

Bacharel em Oceanografia pela Universidade de Sao Paulo (USP).

vitor.rossi@usp.br

Paulo Alves de Lima Ferreira (1)

Mestrando em Oceanografia Quimica pela Universidade de Sao Paulo (USP).

paulo.alves.ferreira@usp.br

Rubens Cesar Lopes Figueira (1)

Professor do Instituto Oceanografico da Universidade de Sao Paulo (IO-USP).

rfigueira@usp.br

(1) Laboratorio de Quimica Inorganica Marinha, Instituto Oceanografico, Universidade de Sao Paulo (LaQIMar-IO-USP).
Tabela 1. Coeficientes de correlacao de Pearson (r) ([alpha] = 0,05)
para os ajustes dos comportamentos reais dos elementos no Sistema
Estuarino de Cananeia-Iguape.

Elemento          r

B          0,98 (p < 0,05)
Ba         0,99 (p < 0,05)
Fe         1,00 (p < 0,05)
Li         0,97 (p < 0,05)
Mn         0,99 (p < 0,05)
Zn         0,97 (p < 0,05)
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Author:Victor, Vitor Rossi; Ferreira, Paulo Alves de Lima; Figueira, Rubens Cesar Lopes
Publication:Revista de Gestao Ambiental e da Sustentabilidade
Date:Jul 1, 2012
Words:2116
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