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

Jonas de Jesus Gomes da Costa Neto (a)*, Laurinda Fernanda Saldanha Siqueira (b),

Ricardo Barbieri (c), Paulo Roberto Saraiva Cavalcante (c), Mariano Oscar Anibal

Ibañez Rojas (d).

(a) Mestrando em Química Analítica, Centro de Ciências Exatas e Tecnologia – CCET,

Laboratório de Pesquisa em Automação Analítica – LPAA, Universidade Federal do

Maranhão, Av. dos Portugueses s/n – São Luis-MA – CEP 65085 – 580. (b) Mestranda

em Sustentabilidade de Ecossistemas, Departamento de Oceanografia e Limnologia,

Universidade Federal do Maranhão, Av. dos Portugueses s/n – São Luis-MA – CEP

65085 – 580. (c) Professores Doutores do Departamento de Oceanografia e Limnologia,

Universidade Federal do Maranhão, Av. dos Portugueses s/n – São Luis-MA – CEP

65085 – 580. (d) Professor Doutor do Departamento de Química, Instituto Federal de

Educação, Ciência e Tecnologia do Maranhão, Av. Getúlio Vargas no 04 Monte Castelo

– São Luis-MA - CEP 65025-001.

*E-mail: [email protected]

Palavras-chave: solo, descritores físico-químicos, limnologia

Análise de sedimento da Laguna da Jansen. .

ABSTRACT

The lagoon of Jansen, it’s an aquatic ecosystem that already at present occupies

an area of 140 hectares, is a place rich in organic matter than allochthonous materials

such as clay, with a small extension of the top of the sedimentary basin of San Luis,

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presenting sediments of continental origin, marine and deltaic, corresponding to the

Tertiary and Quaternary, particularly in the cretaceous period.

The sediments are characterized by being Lamos, dark gray in color, with

organic matter and very homogeneous as to its appearance, due to the contribution of

anthropogenic origin of materials and the extensive distribution of aquatic plants, which

give considerable homogeneity in the parameters in sediments. Furthermore it is

characterized by silty acid, presented values of nutrients within the expected for coastal

lagoons.

RESUMO

A laguna da Jansen, por ser um ecossistema aquático que na atualidade já ocupa

uma extensão de 140 hectares, É um local rico em matéria orgânica além de materiais

alóctones, como argila, ocupando uma pequena extensão do topo da bacia sedimentar de

São Luis, apresentando sedimentos de origem continental, marinha e deltaico,

correspondentes ao Terciário e Quaternário, especificamente no período cretáceo.

Os sedimentos correspondentes a esta área se caracterizam por serem lamosos,

de coloração cinza escura, com bastante matéria orgânica e homogêneos quanto ao seu

aspecto, devido ao aporte dos materiais de origem antropogênica e pela extensa

distribuição de plantas macrófitas aquáticas, que conferem considerável homogeneidade

quanto aos parâmetros nos sedimentos.

Sabendo que os sedimentos aportam com facilidade os poluentes, é muito

importante conhecer as características físico-química desse ecossistemas.

Neste trabalho efetuou-se a caracterização físico-química do sedimento

(granulometria e composição química) que apresentou característica ácida e composição

química própria de lagunas costeiras.

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1 INTRODUÇÃO

O crescimento desordenado, aliado a ocupação humana sem infra-estrutura é um

processo que vem ocorrendo intensamente nos últimos anos na cidade de São Luis, e

por falta de estudos prévios sobre tal situação, alguns ecossistemas desta capital sofrem

diversos tipos de impactos.

Dentre esses, a Laguna da Jansen, foi um dos ecossistemas mais impactados,

pois além de possuir origem antropogênica, através do represamento do igarapé Ana

Jansen para a construção da avenida Ana Jansen, recebia constantes lançamentos de

esgotos que na maioria da vezes tem como destino final os sedimentos.(Rabelo Mochel,

1991)

A contaminação destes interfere significativamente nas características físico-

químicas da coluna d’água e na composição biogênica dos sedimentos (Silva, 2002),

uma vez que os sedimentos desempenham um papel importante nos ecossistemas

aquáticos como: o destino de xenobióticos, pois refletem a quantidade corrente do

sistema aquático podendo ser usados para detectar a presença de contaminantes não

solúveis. (Cotta, 2006) Com isso, os sedimentos se tornam cruciais quanto a avaliação

do nível de contaminação nesses ecossistemas devido ao seu potencial em acumular

metais pesados e disponibilizá-los para coluna d’água. (Melo, 1993) Esses processos

ocorrem em função das alterações de pH, potencial redox, oxigênio dissolvido, ação

microbiana, turbidez, entre outros, no ambiente impactado, podendo afetar a qualidade

da água e desenvolver processos bioacumulativos (transferência do contaminante na

cadeia trófica) nestes.

A matéria orgânica, também é um problema para esses ecossistemas, pois

quando em excesso, causado geralmente pelo lançamento de esgotos, altera as

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proporções estequiométricas de C:N:P no sedimento modificando os ciclos químicos e

biológicos do sistema aquático, (Carmouze, 1994) visto que nesses ambientes, a

regeneração de nutrientes a partir dos sedimentos representa um elo fundamental entre a

disponibilidade de elementos na coluna d'água e os processos bênticos.(Martin, 1988;

Westrick, 1988; Middelburg, 1966; Roden, 1996)

O objetivo principal deste trabalho foi realizar a caracterização físico-química do

sedimento da Laguna da Jansen em duas estações diferentes, ou seja, estação chuvosa

(inverno) e estação seca (Verão), a fim de entender o comportamento físico-químico

deste em relação à carga de esgoto lançada.

2 METODOLOGIA

2.1 Área Estudada

A Laguna da Jansen está localizada a noroeste da ilha de São Luis, com

coordenadas de 2°29’08’’ de latitude sul e 44°18’02’’ de longitude oeste, sendo limitada

ao norte com a praia Ponta d’ Areia, (Viegas, 1996) (Figura 1). É um corpo d’água

costeiro com características de mangue, água salobra, rica em matéria orgânica e

materiais alóctones, ocupando 140 hectares com profundidade média de 1.0 metro.

(Rebelo Mochel, 1991).

Apresenta uma média de temperaturas oscilando entre 30°C e 24°C, devido a

zona de baixa altitude, pequenas amplitudes térmicas anuais, precipitação pluviométrica

anual elevada (2786mm) e umidade relativa do ar anual de 80%. (BRANCO, 1997)

Compreende uma pequena extensão do topo da bacia sedimentar de São Luis,

apresentando sedimentos de origem continental, marinha e deltaico, correspondentes ao

Terciário e Quaternário, especificamente no período cretáceo. (SANTOS, 1998)

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Figura. 1 Foto área da Laguna da Jansen.Fonte: (GOOGLE EARTH, 2009)

2.2 Coleta das Amostras

Como a Laguna da Jansen vem sendo bastante monitorada nos últimos anos,

escolheu-se um ponto onde a ação antrópica em conjunto do lançamento de esgotos

promoviam maior pressão sobre este. O sedimento foi coletado nas seguintes

coordenadas geográficas: 2°30’10.1’’ S e 44°18’10.5’’ N, próximo a palafitas e aos

bairros da ponta D’areia e São Francisco, no primeiro e segundo semestres do ano, ou

seja, inverno e verão respectivamente. Em campo o sedimento foi coletado com o

auxílio de uma draga do tipo Van Veen, posteriormente armazenados em caixa de

isopor com gelo até a chegada no laboratório. No laboratório, as amostras foram

separadas, identificadas e armazenadas em congelador (18oC).

\2.3 Análise Granulométrica

A análise granulométrica foi realizada no Laboratório de Hidrobiologia

(LABOHIDRO – UFMA) através do método da pipeta. (Embrapa, 1997)

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2.4 Análise da Composição química do Sedimento.

Antes de realizar esta análise, retirou-se uma parte previamente quarteada do

sedimento e colocou-se dentro de um frasco de polietileno com água deionizada para

decantação em temperatura ambiente durante 24 hs, devido à salinidade da amostra.

Peneirou-se o sedimento a úmido através de peneiras de 62 mesh e depois se colocou na

estufa até sua secagem total em temperaturas entre 50 oC e 65

oC. A amostra foi

triturada com o auxílio de um pistilo e almofariz até atingir granulometria adequada

para análise química.

O carbono orgânico foi determinado pelo método de Walkley Black; (Gaudete,

1974) O nitrogênio orgânico foi determinado pelo método de Kjeldhal; (Embrapa,

1997) Fósforo Total foi determinado pelo método de Williams (1976) modificado por

Cavalcante (1997); Enxofre total foi determinado pelo método da Embrapa; Capacidade

de troca catiônica, acidez trocável, capacidade de troca catiônica efetiva e pH foi

determinado pelo método de Cotta (2006); Matéria Orgânica Volátil foi determinado

pela técnica gravimétrica com calcinação à 550 oC. (Embrapa, 1997)

3 RESULTADOS

Os sedimentos da laguna granulometricamente são siltes, de coloração cinza-

escuro, bastante homogêneos quanto ao seu aspecto, pois em ambas as estações o silte

grosso apresentou maiores valores percentuais, principalmente na estação chuvosa, onde

há um maior escoamento de material para a laguna, além do removimento mecânico do

sedimento pela ação do escoamento das chuvas.( Figura 2)

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Figura.2 Percentuais granulométricos do sedimento da Laguna da Jansen, coletados nas

estações seca e chuvosa.

Quanto ao pH do sedimento, este apresentou características ácidas em água

deionizada e em solução de cloreto de cálcio, em ambas estações (Tabela.1), podendo

está correlacionado com a escassez de oxigênio dissolvido e excesso de matéria

orgânica depositada na superfície do sedimento, que em decomposição pela ação dos

microorganismos libera ácido sulfídrico.

Tabela1. Resultados do pH em água deionizada e CaCl2 das amostras de sedimento

coletados na estação seca e estação chuvosa.

Estação pH em água deionizada pH em CaCl2

Estação seca 6.67 6.63

Estação chuvosa 6.72 6.55

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Tabela 2. Teores de matéria orgânica‚ carbono orgânico, enxofre total e fósforo total,

no sedimento da Laguna da Jansen, coletados nas estações seca e chuvosa.

* Os valores de fósforo encontrados foram divididos por 10, para melhor visualização

dos resultados

De acordo com a Tabela 2, teor de carbono orgânico apresentou valores

homogêneos em ambas às estações. Quanto ao nitrogênio orgânico, na estação chuvosa

apresentou valores menores, podendo estar relacionado com a rápida reciclagem deste

elemento, pois em sedimentos anóxicos, uma parcela significativa do nitrogênio pode

ser perdida para a atmosfera como conseqüência do processo de redução. De acordo

com Keeney (1973), as condições anaeróbias tornam mais rápida a mineralização do

nitrogênio. Já na estação seca essa reciclagem foi mais lenta, fato que explicou maiores

concentrações de nitrogênio orgânico. (Figura. 2)

As concentrações de matéria orgânica sofreram variações em relação às

estações, onde na estação chuvosa encontrou-se valores maiores em função de uma

maior incidência de bancos de macrófitas aquáticas, devido aos aspectos favoráveis de

salinidade, ou seja, uma menor salinidade devido a influencia do período chuvoso, além

do escoamento de materiais alóctones para a Laguna. (Figura. 3)

Segundo Esteves (1988), as concentrações encontradas destes nutrientes,

classificam o sedimento da Laguna como do tipo orgânico.

Descritores físico-químicos Estação seca Estação Chuvosa

C.O.% 5.00±0.01 5.10±0.04

M.O% 10.30±0.08 13.80±0.03

S. total (mg/g) 1.28±0.08 1.10±0.03

N.O% 4.10±0.01 2.55±0.01

* P.total (mg/g) 17.65x10±0.03 10.50 x10±0.07

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Figura 2. Concentrações de Carbono orgânico, nitrogênio orgânico e matéria orgânica

volátil, encontrados na Laguna, nas estações seca e chuvosa.

Os teores de enxofre variaram de acordo com a estação, onde na estação seca,

este apresentou concentrações maiores decorrente do decréscimo de profundidade. Já os

menores concentrações observadas no período chuvoso, podem estar associadas à

imobilização desse nutriente pelo ferro formando sulfetos de ferro(II) (mackinavita,

greigita, pirita). (Figura 3)

As concentrações de fósforo total sofreram variações significativas, onde no

período chuvoso, suas concentrações foram menores, podendo está associados ao

aumento da coluna d’água, ou seja, processos de diluição, além disso, à natureza

anaeróbica da Laguna pode contribuir com a diminuição das concentrações, pois suas

características redutoras afetam a formação de determinados óxidos fixadores de

ortofosfatos na interface água/sedimento, liberando-os assim para a coluna d’água.

(MOZETO, 1997) Já na estação seca as concentrações foram maiores em função das

baixas profundidades. (Figura. 3)

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Figura3. Concentrações de Enxofre e fósforo totais encontrados nos sedimentos da

Laguna da Jansen, nas estações seca e chuvosa.

Com relação à capacidade de troca catiônica efetiva do sedimento ou CTC da

Laguna, em ambas as estações o CTC atingiu valores muito altos, ou seja, 17,11 e 13,70

cmolckg-1

para as estações seca e chuvosa respectivamente, pois segundo Cotta (2006),

valores de CTC maiores que 5 cmolckg-1, traduzem uma elevada capacidade de troca

de cátions do sedimento ou capacidade do sedimento em reter cátions, em um valor de

pH próximo ao seu valor natural.

4 CONCLUSÃO

Os sedimentos apresentaram características ácidas nas duas campanhas devido

às emissões de H2S na superfície do sedimento. Granulometricamente o sedimento da

laguna apresentou característica siltosa de coloração cinza-escuro, bastante homogêneos

quanto ao seu aspecto, apresentando um forte odor de H2S. Os valores dos nutrientes

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analisados corresponderam ao esperando para ambientes de lagunas costeiras.

(Richards, 1970; Raschid, 1979)

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