Apresentação do PowerPoint - gesaq.org · Porquê estudar os sedimentos MMartins_QA_2017/2018 3 Reservatório de contaminantes Risco para fauna e flora bentónica Remobilização

Ambiente Sedimentar

Marta Martins

([email protected])

Engenharia do Ambiente

Qualidade da Água

2017/2018

Ecosistema Marinho

Littoral zone

Sublittoral zone

Bathyal zone

Abyssalzone

Hadalzone

Neritic zone

2MMartins_QA_2017/2018

Porquê estudar os sedimentos

MMartins_QA_2017/2018 3

Reservatório de contaminantes

Risco para fauna e flora bentónica

Remobilização dos sedimentos

Aumento da biodisponibilidade de contaminantes

Risco para organismospelágicos

Sedimentos


Definição: partículas orgânicas e inorgânicas que acumulam no fundo dos sistemas aquáticos

Origem: erosão, precipitação de minerais inorgânicos, actividadebiológica

Tipos: clásticos – gerados pela fragmentação de rochas pré-existentes; químicos – subst. precipitadas a partir de reacçõesquímicas; bioquímicos – minerais não-dissolvidos de restos deorganismos ou minerais precipitados por processos biológicos.

Erosão

Classificação dos sedimentos

Dimensão

Conteúdoorgânico

Adsorção

Velocidade de deposição

Floculação



Argila

Silte

Areia

Cascalho

<0,01 0,01-5% 5-30% 30-80% >80%

cascalho (%) areia : vasa

< 1:9 V V(c)

1:9 - 1.1 Va Va(c)

1:1 - 9:1 Av Av(c) Avc Cav

> 9:1 A A(c) Ac Ca

Vc Cv

C

15 principais tipos de

sedimentos segundo Folk

(1980). L = lodo; l =

lodoso; A = areia; a =

arenoso; C = cascalho; c

= saibroso; (c) =

ligeiramente saibroso.

Lodo (< 62,5 µm) = silte +

argila



Porosidade - percentagem do volume total (Vt) que é ocupado por espaços intersticiais

P = (Vi x 100) / Vt

Permeabilidade - em larga medida função da granulometria,no entanto a actividade biológica sob a forma de secreções oupopulações microbianas pode colmatar os espaços intersticiaise reduzir a permeabilidade. QL K = volume de águaque atravessa, no tempo T, uma secção de sedimento

Coesão - é uma estimativa da pressão lateral (Kg.cm-2)necessária para quebrar um bloco de sedimento ou alterar asua estrutura. Aumenta com o aumento da força de ligaçãointer-partículas e com a diminuição da porosidade, conteúdoem água e dimensão das partículas. A bioperturbação pelaactividade de invertebrados bênticos e por materiaissecretados por invertebrados e por microorganismos tendetambém a aumentar a coesão.

Dinâmica do transporte de sedimentos


Circulação, salinidade, interacções biológicas, tipo sedimento


Sedimentos


Matriz muito complexa

Elevada heterogeneidade espacial (horizontal e vertical)

Natureza e dimensão daspartículas

• Adsorção de contaminantes

• Capacidade de troca iónica

• Capacidade de fixação de organismos

Sedimentos como reservatório de contaminantes

Contaminante dissolvido(móvel e biodisponível) Contaminante

adsorvido (imóvel, menos biodisponível)

Água interticial - substâncias minerais e orgânicas intervindo em processos de transformação química e bioquímica

Fase sólida - argilas, carbonatos, sulfatos, sulfuretos, hidróxidosdetritos orgânicos, substâncias orgânicas insolúveis, biomassa ...



substânciasorgânicas

substânciasminerais

gases

actividade biológica (fontes de energia, co-metabolitos, factores decrescimento)

complexação de substâncias minerais ou orgânicas

actividade microbiológica (derivados de N, P e S)

reacções de oxidação-redução, complexação, precipitação

modificação da especiação de metais e metaloides presentes

OD - condiciona a actividade dos microorganismos

H2S - condiciona a precipitação de metais

Água interticial


% de finos em sedimentos arenosos % de areia fina

Tem

po

de

dre

nag

em (

min

)

praias com camadanegra

•

Oxi

gén

io d

isso

lvid

o (

% d

e sa

tura

ção

)


0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

0.0 2.0 4.0 6.0

Corg (%)

tPA

H (

µg

g-1

)

Abr/05

Podem ser biomoléculassintetizadas pororganismos ou fragmentosbiológicos (C, N, P, S, O)

Derivada de plantas, animais, bactérias oufitoplankton, macroalgas

Derivada de fontesantropogénicas(aquaculturas, ETARs, etc.)

Higher organic content related with higher adsorption of organic contaminantsMMartins_QA_2017/2018 16

Matéria orgânica dos sedimentos

Ambiente sedimentar

Fracção Particulada

anóxico

Matéria em suspensão (SPM)

óxico

Sediment

ColunaÁgua

Pel

agic

Ben

thic

Fracção Dissolvida

Matéria dissolvida

Água intersticial

Atmosfera

ErosãoBioturbaçãoSedimentação

AdsorçãoDesorption

ErosãoDifusão

AdsorçãoDesorption

DecomposiçãoVolatilização

BioacumulaçãoEliminação

Bioacumulaçãoeliminação


Factores que afectam o ambiente sedimentarEstrutura dos sedimentos

Grau de compactação e homogeneidadeEstratificação – estratos com composição e condições diferentes que condicionam a presença de nichos ecológicos

Potencial Redox (Eh)

pH

Temperatura

Luz

Hidrodinamismo

Importante na especiação de metais e na actividade dos microorganismos

Influência: o grau de ionização de subsâncias mineraisa actividade dos microorganismos

Possibilita a solubilização de substâncias orgânicas e mineraisCondiciona o coeficiente de partição entre as partículas e a água intersticial

Influência a cinética das reacções químicas e bioquímicasInfluência a solubilidade das substâncias orgânicas e minerais

Influencia o desenvolvimento de organismos autotróficosFotodegradação

Influência a oxigenação das camadas superficiais do sedimentInfluência o contacto e fixação de organismos ao substracto


materia orgânica0 5 10 15

pH Eh O2

mg.l-1

Fe3+

CO2

NO3-

RPDLNO2

-

6 7 8 -200 0 +200 +4000 200 400mv

H2S

mg.l-1

0 2 4%

Fe2+

CH4NH4+

Metabolismo

aeróbio

Metabolismo

anaeróbio

Perfis de concentração de químicos no sedimento

Sedim

ent

depth


Depth



Qual a importância dos sedimentos em ecologia e na engenharia

Influence of particles in distribution of contaminants

Polychlorinated biphenyls (PCBs)

Suspended Particulate Matter (SPM)

Guadiana river

and estuary

Influence of particles in contaminant distribution


Influência das actividades de dragagem

Tagus

Estuary

Durante operações de

dragagem

Antes das dragagens

(30 days)

T30, T45, T60

REF

5×

Mytilus edulis


Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs)


Dradagens induziram

efeitos genotóxicos e

de stress oxidativo

Dradagens aumentaram a

biodisponibilidade de PAHs

cancerígenos associados

com as parículas de

sedimento

Bioturbação

Disturbance of the sediment (or soil) by living things (animals and plants):

- displacing by plant roots

- pushing sediment aside such as in animal tracks

- eating and excreting sediment, as earthworms do.


Bioturbation

disrupts layering

creates current flow pathways

enables exchange of minerals and fluids chemistry

adds or removes organic matter

Displacement of microorganisms and non-living

particles

Facilitate or impede mobility of

diagenetic fluids

Increase or decrease porosity and

permeability

Mix the sediment matrix

Displace sediment grains27MMartins_QA_2017/2018

Benthos

Community of organisms which live on, in, or

near the benthic zone.

This communities lives in or near sedimentary

environments, from intertidal to continental

shelf and then down to the abyssal depths.

Important to recycling of nutrients and the burial

and storage of organic matter

The benthic habitat may contain both primary

producers (phytobenthos), and herbivores and

carnivores, the zoobenthos.


Benthos classification

Macrobenthos (animals > 1 mm)

Meiobenthos (1mm < animals > 0.1 mm)

Microbenthos (< 0.1 mm)

Zoobenthos

Phytobenthos (benthic diatoms and macroalgae

(seaweed)

Endobenthos

Epibenthos

Hyperbenthos

By s

ize

By t

ype

By locati

on


Sapais

Spartina maritima

Sarcocornia fruticosa


Sapais

Emergent land plants that tolerate the salinities of

the open sea

Traps and cycle various chemical compounds,

organic materials and nutrients.

Saltmarsh roots act as physical traps and provide

attachment surfaces for various organisms.


Provides:

- Protection

- Food

- Shelter

- Extension coast

- Building islands

- Major energy input into fisheries

Species are sensitive to extreme temperature

and tidal fluctuations, salinity and sediments

32

Sapais

MMartins_QA_2017/2018

Saltmarsh (colonized

areas) trap fine particles

enriched in organic

contaminants

Sarcocornia

fruticosa


Rede de arrasto

Box corer

draga PonarCorer simplesMMartins_QA_2017/2018 34

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