Este documento descreve um pré-projeto de doutorado para caracterizar a deposição atmosférica de substâncias tóxicas persistentes no Parque Nacional Serra dos Órgãos no Rio de Janeiro, Brasil. O estudo usará amostras passivas e o bioindicador Tillandsia usneoides para medir diferentes poluentes em diferentes altitudes e estações. Também analisará a dinâmica destas substâncias nos solos e florestas para entender como fatores meteorológicos afetam sua distribuição.
Caracterização da deposição atmosférica das substâncias tóxicas persistentes
1. Pré-projeto doutorado Programa de Biofísica Ambiental
Caracterização da deposição atmosférica das
Substâncias Tóxicas Persistentes no Parque
Nacional Serra dos Órgãos e da sua dinâmica
no compartimento terrestre de florestas e
campos de altitude
Guilherme Ferreira, Ms.
Universidade Federal do Rio de Janeiro
Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho
Laboratório de Radioisótopos Eduardo Penna Franca
2. Conceitos
Substâncias Tóxicas Persistentes (STP) faz parte dos POP´s,
caracterizam-se quanto as propriedades físico- químicas
1. Revolatização
2. Lenta degradação no ambiente
3. Lipossolubilidade- biomagnificação
Aparecimento e acúmulo gradual em compartimentos ambientais,
bióticos e em tecidos humanos.
Efeitos relacionados ao aparecimento de desordens no sistema
endócrino, genotoxicidade, carcinogenicidade e imunossupressão
Uso controlado ou proibido- Convenção de Estocolmo
3. Conceitos
• Transporte e deposição a longas distâncias
Dispersão as altas latitudes através de correntes atmosféricas. Destilação global.
Maiores concentrações de STP mais voláteis e persistentes em direção aos pólos
• Transporte e deposição regional em direção às regiões montanhosas
Maiores concentrações regiões de convergências de ventos em montanhas tropicais
Níveis crescentes em direção aos pontos mais elevados
Condensação a frio de vapores e gases ventos ascendentes de nível local
Deposição depende da variação da temperatura e do efeito orográfico entre fonte-acumulação
Transporte em menor escala – maior eficiência inclusive de substâncias de meia-vida curta
4. Estudo de caso
Parque Nacional Serra dos Orgãos
Localização da área em estudo. Fonte: Cruz et. al. (2009). XIV Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, Natal, Brasil
5. Mosaicos das tipologias fitogeográficas representativas da PARNASO. Dados de sensoriamento remoto a
partir de imagem ASTER (bandas infravermelho onda curta e termal) e fotointerpretação integrado com
Modelo Digital de Terreno. Mapeamento obtido através do método de classificação por Árvore de Decisão.
Extraído e adaptado de Carvalho Júnior et al. (2009).
6. Via atmosférica de poluentes depositado nos compartimentos terrestre e aquático do ecossistema
de montanhas. Extraído e adaptado de Kallenborn (2006).
7. Estudo de caso- PARNASO
Metodologia
Variações sazonais e altimétricas no transporte de STP no ambiente terrestre da
PARNASO- registro de entrada, alcance a partir das fontes:
Fase gasosa, deposição relativa
– amostradores passivos: discos de poliuretano
– bioindicador de exposição Tillandsia usneoides (L.)
Σ PCB (bifenilas policloradas); tetra-, penta-PCB
Σ HCH´s (hexaclorohexano); α +ϒ (lindano)+δ, HCH-α/ϒ
Σ endosulfan= α+β. α/β; sulfato (emissão do solo)
Σ DDT(diclorodifeniltricloroetano); p,p`-DDT, p,p`- DDE, p,p`- DDD; T/E
clorpirifós
Aldrin/dieldrin
Heptaloro/epóxido
Trans- cis-clordano; difenil éteres polibromados (PBDEs); pentaclorobenzeno (PeCB);
sulfonado de perfluorooctano (PFOS); perfluorooctano sulfonil fluoreto (PFOS-F)
Levantamento de dados locais: Monitoramento microclimático e de abertura de dossel
8. Metodologia
Extração
Purificação
Concentração
Serapilheira
Solo/serapilheira
-Propriedades físico-químicas
FMS em Sistema Soxhlet
Solventes polaridade
intermediária
(diclorometano, éter) em
coluna de sílica em
cromatógrafo
Vaporizador rotatório
Concentrado em N2
Volumado com octano
Análise quantitativa
CG/MS (Agilent) com
detectores e monitoramento
seletivo de íons
Purificação em
solventes
Fortificado taxa
de amostragem
Pré-secagem
9. Estudo de caso- PARNASO
questões levantadas
Diferenças no gradiente de altimetria: desempenho de biomonitoramento com T.
usneoides em relação aos discos, sem interferência da lixiviação por água das
chuvas.
Relação da temperatura média e ocorrência/pluviosidade acumulada por período
e direção de ventos predominantes com as concentrações em T. usneoides e nos
discos
- Estimativa da taxa de remoção pelas chuvas de compostos semivoláteis da
atmosfera
- Estimativas da preferência dos contaminantes nos tecidos vegetais
(particulados)
10. Estudo de caso- PARNASO
questões levantadas
Os níveis de exposição no solo via atmosfera
Equilíbrio dinâmico. Diferenças entre as estações- revolatização e aporte
primário/secundário dentro do gradiente altimétrico.
A re-emissão ou deposição de semivoláteis em função das oscilações da
temperatura e da umidade relativa do ar. Coeficiente de partição bifásico solo-atmosfera
(Ksa)
Variações sazonais na retenção e transferência ao solo de STP por meio da
serapilheira - tipo e cobertura de vegetação em cada ponto do transecto
Pluviosidade/Nevoeiro, principal fator no controle da deposição em montanhas
tropicais. Diferenças na deposição em serapilheira em períodos secos
Formação de serapilheira- caracterização e diferenças nos níveis de contaminantes
entre os períodos- classes de vegetação Ombrófila Alto Montana/sub-Montana
11. Estudo de caso- PARNASO
questões levantadas
Fatores controladores da deposição em solo e vegetação em campos de altitude-volatilidade.
Comparação com florestas. Formas químicas predominantes
Identificar diferenças na dinâmica sazonal e a variação altimétrica da partição nos
meios bióticos (vegetação) e solo
Importância da transferência vertical atmosfera- solo na remoção de STP.
Estimativas da re-emissão e acumulação regulados por:
Variáveis meteorológicas pluviosidade, temperatura e direção/intensidade
vento período
Estimativas coeficientes de partição e volatilidade na temperatura ambiente
Capacidade do solo como corpo receptor- de acordo com suas
propriedades (COT, CTC, granulometria, densidade, pH, teor de ácido
húmico) em cada ponto.
12. Estudo de caso- PARNASO
questões levantadas
Remobilização e transferências entre as camadas superficiais do solo.
Quantificação entre o horizonte orgânico e mineral.
Capacidade do solo em estabilizar contaminantes persistentes ao longo do
tempo, e papel na perda por re-emissão/degradação (metabólitos) no perfil
Importância de bioindicador epífita nativo na interceptação e retenção.
Potencial de aporte de cada STP para o solo.
De acordo com atributos do ambiente cobertura de florestas
e altitude
Deposição semestral, meses secos x úmidos
Transferência ao solo- contribuição de aporte de contaminantes na
serapilheira acumulada ao ano
13. Perspectivas futuras
Qualidade atmosférica local
Áreas-sentinela. Vulnerabilidade da biota no solo ao acúmulo.
Potencial de riscos ecotoxicológicos e espécies-chave
bioindicadoras de montanhas.
Aplicação e validação modelos estimar tendências a longo-prazo
Dados históricos emissão e deposição atmosférica em
compartimentos florestais. Ciclagem de poluentes. Relação fonte-receptores.
Dinâmica do transporte de STP por massas de ar (difusão,
convecção). Identificação de fontes. Trocas verticais com solo
(evaporação,precipitação) em montanhas.