Modelagem de metais traço em um sistema estuarino sob influência de deposição atmosférica

dc.contributor.advisor1Chacaltana, Julio Tomas Aquije
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000000324886232
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9108224414966705
dc.contributor.authorCurbani, Franciane Entringer
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/8475539444202764
dc.contributor.referee1Machado, Levi Pompermayer
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-6035-851X
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9697508931977949
dc.contributor.referee2Reis, José Antonio Tosta dos
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0001-9916-1469
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/7828468159099998
dc.contributor.referee3Furieri, Bruno
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000000297360250
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/6585455298349085
dc.date.accessioned2024-05-30T01:41:06Z
dc.date.available2024-05-30T01:41:06Z
dc.date.issued2022-09-30
dc.description.abstractIn this thesis a hydrodynamic model and a process-based water quality model were used to study the behavior of the trace (semi)metals As and Cr in the Vitória Island Estuarine System (VIES), including the entry via atmospheric deposition. The SEIV is located in a region under the influence of atmospheric emissions, with the presence of steel and iron ore pelletizing industries, and ports that are among the busiest in the world. The metal model considered the processes of sorption of metals to suspended sediments, sedimentation and resuspension. The spatio-temporal variability of the partition coefficient KD for As and Cr between suspended sediments (SS) and water was considered through reprofunctions for the partition coefficients. The influence of atmospheric deposition on As and Cr concentrations in surface sediment was quantified on time scales of 25, 50 and 100 years, estimated from the simulation of a reference year (2010). The values found of KD As-SS (55.02 – 75.46 m3 /kg) and CrSS (109.60 – 146.80 m3 /kg) were within the range observed in estuarine environments. Critical regions were identified for the deposition of trace metals in the surface sediment in the upper estuary, marginal areas and corresponding to mangrove areas, in addition to the inner marine region. The highest bottom shear stresses occurred associated with the maximum amplitudes of the spring tide, promoting an increase in the resuspension fluxes of As and Cr from the surface sediment layer. Under extremely high flow conditions, there was an increase in KD, with an increase in suspended sediments and in the particulate fraction of (semi)metals in the water. The greatest influence of atmospheric deposition on As and Cr concentrations in the surface sediment was observed in the upper estuarine region, followed by the inner marine region. No changes were identified in the sediment quality levels for As and Cr due to atmospheric deposition in the evaluated time scales considering the Effects Range-Low (ERL). Keeping the atmospheric deposition and the settings of the implemented models, SEIV areas can be exposed to levels of toxicity for the aquatic biota for As, but not conditioned by atmospheric deposition in 25, 50 and 100 years. High levels of As in SEIV surface sediments require studies to identify sources of trace metal contamination. More research is needed correlating air pollution and water pollution, since only a few studies address this route of contamination.
dc.description.resumoNessa tese foram utilizados modelo hidrodinâmico e modelo de qualidade da água baseado em processos para estudo do comportamento dos (semi)metais traço As e Cr no Sistema Estuarino da Ilha de Vitória (SEIV), incluindo a entrada via deposição atmosférica. O SEIV está situado em região sob influência de emissões atmosféricas, com presença de indústrias siderúrgicas e de pelotização de minério de ferro, e portos que estão entre os mais movimentados do mundo. O modelo de metais considerou os processos de sorção com sedimentos, sedimentação e ressuspensão. A variação do coeficiente de partição KD para As e Cr entre sedimentos suspensos (SS) e água foi considerada a partir de reprofunções para o coeficiente de partição. Foi quantificada a influência da deposição atmosférica nas concentrações de As e Cr no sedimento superficial nas escalas de tempo de 25, 50 e 100 anos, estimada a partir da simulação de um ano de referência (2010). Os valores de KD As-SS (55,02 – 75,46 m3 /kg) e Cr-SS (109,60 – 146,80 m3 /kg) encontrados estiveram dentro da faixa observada em ambientes estuarinos. Foram identificadas regiões críticas para a deposição de metais traço no sedimento superficial no estuário superior, áreas marginais e correspondentes às áreas de manguezal, além da região marinha interna. As maiores tensões de cisalhamento de fundo ocorreram associadas às máximas amplitudes da maré de sizígia, promovendo aumento dos fluxos de ressuspensão de As e Cr a partir da camada de sedimento superficial. Em condições de vazões extremamente altas ocorreu aumento do KD, com aumento dos sedimentos suspensos e da fração particulada dos (semi)metais na água. A maior influência da deposição atmosférica para as concentrações de As e Cr no sedimento superficial foi verificada na região superior estuarina, seguida da região marinha interna. Nas escalas de tempo avaliadas, não foram identificadas mudanças dos níveis de qualidade do sedimento para As e Cr devido à deposição atmosférica, considerando o Effects Range-Low (ERL). Mantidas as condições de deposição atmosférica e as configurações dos modelos implementados, áreas do SEIV podem ser expostas a níveis de toxicidade para a biota aquática para As, mas não condicionadas pela deposição atmosférica em 25, 50 e 100 anos. Níveis elevados de As nos sedimentos superficiais do SEIV requerem estudos para identificação de fontes de contaminação por metais traço. São necessárias mais pesquisas correlacionando a poluição atmosférica e poluição aquática, uma vez que poucos estudos abordam essa via de contaminação.
dc.description.sponsorshipFundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.formatText
dc.identifier.urihttps://dspace5.ufes.br/handle/10/16536
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseDoutorado em Engenharia Ambiental
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental
dc.rightsopen access
dc.subjectMetais traço
dc.subjectEstuário
dc.subjectQualidade do sedimento
dc.subjectDeposição atmosférica
dc.subjectModelagem numérica
dc.subjectEquilíbrio de partição
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqEngenharia Sanitária
dc.titleModelagem de metais traço em um sistema estuarino sob influência de deposição atmosférica
dc.title.alternativetitle.alternative
dc.typedoctoralThesis

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