ISÓTOPO ESTÁVEL DO CARBONO EM COMPARTIMENTOS ABIÓTICOS NA BACIA DO RIO DOCE, ESPÍRITO SANTO

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1 ISÓTOPO ESTÁVEL DO CARBONO EM COMPARTIMENTOS ABIÓTICOS NA BACIA DO RIO DOCE, ESPÍRITO SANTO Carlos E. De Rezende 1,*, Marcelo G. Almeida 1, Thiago P. Rangel 1, Braulio C. V. Oliveira 1, Diogo Quitete 1, Beatriz F. Araújo 1 e Diego Lacerda de Souza 1 & Fabiano Thompson e Cristiane Thompson 1. Universidade Estadual do Norte Fluminense, Centro de Biociências e Biotecnologia, Laboratório de Ciências Ambientais, Av. Alberto Lamego 2000, Campos dos Goytacazes, Rio de Janeiro. crezende@uenf.br 2. Universidade Federal do Rio de Janeiro, SAGE-COPPE e Instituto de Biologia, Centro de Ciências da Saúde, Av. Carlos Chagas Filho sn, Rio de Janeiro - RJ Resumo: O incidente da SAMARCO provocou drásticas mudanças na paisagem da bacia de drenagem do rio Doce e nas características hidrogeoquímicas do sistema. Nosso estudo envolveu análises da composição isotópica do carbono no material particulado em suspensão, sedimentos, solos e na matéria orgânica dissolvida. Palavras-chave: SAMARCO, Sedimentos, Material Particulado em Suspensão, Isótopo de Carbono CARBON STABLE ISOTOPES IN ABIOTIC COMPARTMENTS ALONG THE DOCE RIVER BASIN, ESPÍRITO SANTO. Abstract: The SAMARCO incident caused drastic changes in the landscape of the drainage basin from Doce River and in the hydrogeochemical characteristics of the system. Our study analyzed the isotopic composition of carbon in suspended particulate matter, sediments, soils and dissolved organic matter. Keywords: SAMARCO, Sediment, Suspended Particulate Material and Carbon Isotope Introdução No dia 5 de novembro de 2015 aproximadamente m 3 foram lançados diretamente no ecossistema aquático adjacente a barragem de rejeitos da empresa SAMARCO Mineração S.A. ( chegando ao rio Doce atingindo a região costeira de Regência e áreas adjacentes. Este evento está listado entre os principais incidentes neste tipo de atividade no mundo, e certamente o maior que aconteceu no país até o momento. No Brasil ao longo das últimas décadas temos observado vários incidentes similares, porém o que mais chama atenção em todos os casos é o tempo de reposta das empresas e órgãos ambientais, assim como a tipificação dos efluentes e seus riscos para a população. Este tipo de circunstância, pouco transparente, em geral, cria uma grande tensão junto à população e promove uma série de desconfianças sobre as medidas mitigadoras. O presente estudo teve como finalidade analisar os isótopos estáveis do carbono orgânico dos solos, sedimentos e água do rio Doce, Estuário e região marinha adjacente como uma das formas de abordar a dinâmica dos solos e rejeitos ao longo do sistema fluvial estuarino marinho. Outro ponto que consideramos fundamental é que as bases oferecidas a partir deste levantamento sirvam para estudos de longa duração na interface continente-oceano deste importante sistema fluvial brasileiro.

2 Experimental Entre 2015 e 2016 foram realizadas 3 amostragens ao longo da calha principal do rio Doce até o estuário, e em uma área marinha adjacente. As amostras de sedimentos foram coletadas através de amostrados tipo Van Veen sendo retirada a camada superficial até 1 cm. Os sedimentos foram mantidos sob refrigeração até a chegada ao laboratório. Após o que, os sedimentos foram previamente separados na fração <2,0 mm, liofilizados e posteriormente triturados em moinhos de bola. Na segunda amostragem foram coletadas de 12 solos, onde seguiram os mesmos procedimentos descritos para os sedimentos, e na terceira amostragem coletamos 11 amostras de matéria orgânica dissolvida com a finalidade de completar os diferentes compartimentos abióticos do sistema em questão. O material particulado em suspensão foi coletado com garrafa de Van Dorn vertical sendo integrados os primeiros 30 cm da coluna de água. Após cada coleta o material, ainda no campo, foi mantido sob-refrigeração e todas as amostras foram processadas na chegada aos hotéis. O material particulado em suspensão (MPS) foi determinado em membranas GFF ( 0,7µm) previamente pesado, secas em estufa (80ºC/72h) e repesados. As amostras foram acidificadas a ph 2 com HCl (32% grau analítico) e a MOD foi isolada pela técnica de extração de fase sólida (SPE) utilizando cartuchos (1g PPL, Agilent) (Dittmar et al., 2008). As análises da composição isotópica do carbono no MPS, nos sedimentos de fundo, solos e na fração dissolvida foi determinada em um Espectrômetro de Massa Isotópica Thermo Finnigan Delta V Advantage. No campo foram medidos ph, temperatura, condutividade, oxigênio dissolvido e turbidez, através de sondas portáteis. Abaixo listamos as estações amostradas nas 3 campanhas realizadas entre 2015 e Tabela 1: Lista das estações nos diferentes períodos de amostragem Identificação das Regiões Latitude Longitude Distância da Costa (km) 19/11/ /05/ /09/2016 Mar 18 53'54" 39 33'08" -97 X Mar 18 54'23" 39 33'17" -98 X Regência ,5 X X X Linhares X X X Colatina 19 32'07" 40 38'08" 109 X X Mascarenhas 19 30'06" 40 54'48" 142 X X Baixo Guandu 19 30'57" 41 00'43" 151 X X Aimorés 19 27'06" 41 05'33" 153 X X Resplendor 19 20'41" 41 14'26" 191 X X X Tumiritinga 18 58'30" 41 38'36" 255 X X Governador Valadares 18 51'58" 41 56'53" 295 X X Ipatinga X X X Bom Jesus do Galho 19 33'15" 42 31'17" 412 X São José do Goiabal 20 01'11" 42 44'41" 497 X Rio Piranga 20 24'58" 42 54'39" 595 X Rio do Carmo 20 17'27" 43 03'17" 580 X Gualaxo do Norte 20 17'10" 43 03'57" 581 X Camargo Ponte Caida 20 15'25" 43 24'57" 645 X Bento Rodrigues 20 14'18" 43 25'15" 649 X X Gualaxo Represa 20 16'18" 43 28'45" 667 X X

3 Resultados e Discussão Os parâmetros analisados nas águas ao longo do sistema fluvio-marinho após duas semanas do incidente chamam atenção para as concentrações do material particulado em suspensão (MPS), turbidez, carbono orgânico particulado (COP), oxigênio dissolvido (OD) e ph. Infelizmente, na primeira amostragem não foi realizado o carbono orgânico dissolvido (COD) e devido aos resultados obtidos para o COP, nas duas amostragens seguintes determinamos o COD. As concentrações de MPS, COP e Turbidez Total duas semanas após o incidente, quando comparada com as duas coletas subsequentes, foi ~20, ~22 e ~130 vezes superior na região fluvial e ~30, ~20 e ~120 vezes superior na região estuarina, respectivamente. Tabela 2: Parâmetros analisados nas águas ao longo do sistema fluvio-marinho Sistema Fluvial (n= 9) (n= 18) (n= 5) ph 6,9±0,5 7,7±0,3 7,1±0,4 Condutividade (µs.cm -1 ) 111±15 143±78 139±35 Oxigênio Dissolvido (mg.l -1 ) 4,7±0,7 5,6±0,6 5,4±0,4 Turbidez Total (UNT) 2811± ±18 24±17 MPS (mg.l -1 ) 809,7±571,4 39,7±45,0 41,2±22,2 COP (µmol.l -1 ) 1418±787 54±34 81±37 COD (µmol.l -1 ) X 500± ±80 Sistema Estuarino (Regência) (n= 3) (n= 3) (n= 6) ph 6,7±0,5 7,8±0,6 7,9±0,4 Condutividade (µs.cm -1 ) 948± ± ±12424 Oxigênio Dissolvido (mg.l -1 ) 5,4±0,9 5,6±0,7 6,5±1,5 Turbidez Total (UNT) 1447±532 12±3 12±1 MPS (mg.l -1 ) 747,2±23,9 16,2±0,2 36,9±5,3 COP (µmol.l -1 ) 1359±43 48±9 103±50 COD (µmol.l -1 ) X 889±69 222±13 Sistema Marinho (~100km da foz) (n= 4) ph X X 8,1±0,1 Condutividade (µs.cm -1 ) X X 54950±714 Oxigênio Dissolvido (mg.l -1 ) X X 6,5±0,5 Turbidez Total (UNT) X X 1,5±0,1 MPS (mg.l -1 ) X X 3,5±0,6 COP (µmol.l -1 ) X X 18±4 COD (µmol.l -1 ) X X 168±9 Ainda na primeira amostragem, fizemos a granulomentria do MPS, sendo observada uma área preferencial de deposição até Resplendor (Fração Argila 70 e 90%) e a partir de Aimorés até Regência domínio da fração argila (99 a 100%). Um ponto relevante, a ser destacado, durante as amostragens de 2016 o período foi marcado por uma baixa vazão devido a pouca precipitação na bacia do rio Doce. Portanto, o que a princípio indica um retorno às características do sistema, pode

4 simplesmente estar refletindo os efeitos do ciclo anual de vazão atípico. Assim, parte do rejeito, e solos, que foi retido a montante, a partir do momento que tivermos o aumento da vazão poderá ser remobilizado e continuar sendo transportado em direção a foz do rio Doce e região costeira adjacente. A composição isotópica do carbono orgânico nos sedimentos fluviais e estuarinos é predominantemente composta por material de origem C4 (gramíneas) refletindo a cobertura vegetal da bacia. O coeficiente de variação ao longo do trecho fluvial até o estuário em Regência foi de 7 a 11%. Ao longo da bacia coletamos 12 amostras de solo, sendo o valor médio da composição isotópica do carbono orgânico foi de -22,9±2,2 com um intervalo de -26,0 a -18,9. Estes resultados mostram que alguns solos da região ainda possuem um forte componente da matéria orgânica da mata original (Mata Atlântica). Na região de Bento Rodrigues, a mais afetada pelo incidente da SAMARCO, os valores médios dos isótopos nos solos foi de -22,4±2,6. Os sedimentos marinhos na região amostrada, 10 meses após o incidente, apresentam valores do 13 C típicos de ambientes marinhos (~20,0 ). Tabela 3: Composição isotópica do carbono orgânico ( 13 C em partes por mil ) em sedimentos e material particulado em suspensão (MPS) ao longo do rio Doce até a região marinha costeira. Sedimento Fluvial - Estuarino Sedimento Marinho 19/11/ /05/ /09/ /09/2016 (n= 10) (n=18) (n=22) (n=6) Média -22,7-23,0-22,7-19,8 Mediana -22,1-22,9-22,9-19,8 DP 2,4 1,7 2,2 0,5 Mínimo -28,8-27,6-28,1-20,4 Máximo -20,1-19,3-17,3-19,1 MPS Fluvial - Estuarino MPS Marinho 19/11/ /05/ /09/ /09/2016 (n= 10) (n=18) (n=6) (n=4) Média -23,5-24,9-24,8-24,7 Mediana -23,5-24,9-24,4-24,8 DP 0,4 1,3 1,2 0,4 Mínimo -24,0-28,1-26,6-25,1 Máximo -23,1-23,4-23,6-24,2 O valor médio do 13 C no material particulado em suspensão na amostragem realizada duas semanas após o incidente variou em -0,9, porém mais leves, e muito próximos aos descritos para os solos da região. Nas amostragens subsequentes houve um aumento do intervalo de variação dos valores do 13 C nas duas amostragens de 2016 (-4,7 e -3,0 ; respectivamente). O material particulado em suspensão coletado na região marinha apresentou uma semelhança ao material particulado em suspensão fluvial. O material particulado em suspensão fluvial foi predominantemente argiloso durante o evento de novembro de Esta característica possibilita um maior tempo de residência nas águas assim como seu transporte, porém este parâmetro não foi mensurado nas amostragens de A ressuspensão de material argiloso recém-depositado nos sedimentos é outro processo a ser considerado, pois a interface continente-oceano nesta região sofre forte influência dos ventos nordeste que ocorrem com muita frequência ao longo do ano. Ainda sobre a origem do material particulado em suspensão fluvial, os valores do 13 C também indicam uma origem autóctone, ou seja, produção fitoplanctônica, pois exatamente nestes dois períodos, como foi citado acima, o rio possuía sua menor vazão quando comparado ao período do incidente.

5 Na última amostragem, medimos os valores do 13 C na fração da matéria orgânica dissolvida, a saber: rio= -25,2±0,3 ; estuário= -24,0±1,4 e mar= -22,1±0,3. Estes resultados são consistentes com os processos descritos acima e apontam para a mesma origem de matéria orgânica, particulada e dissolvida, dentro desta amostragem ao longo de transição continenteoceano. Conclusões O estudo estabelece uma base inicial de informações da composição isotópica do carbono em diferentes compartimentos que irá contribuir para estudos de longa duração da bacia do rio Doce e da região marinha costeira, pois o material fino (fração silte e argila) depositado ao longo da calha principal do rio continuará sendo movimentado, principalmente durante os períodos de maiores vazões e eventos extremos. Agradecimentos: CE Rezende agradece ao CNPq (Bolsa de Produtividade) e FAPERJ (Bolsa Cientista do Nosso Estado) Referências Bibliográficas Dittmar, T., Koch, B., Hertkorn, N., Kattner, G A simple and efficient method for the solidphase extraction of dissolved organic matter (SPE-DOM) from seawater. Limnology and Oceanography Methods 6: Portal Brasil,