Liberação de fósforo da interface água-sedimento e os efeitos da variação de volume, ressuspensão e difusão em um reservatório raso do semiárido: um estudo em escala experimental
High concentrations of nutrients, mainly phosphorus, result in the eutrophication of inland water sources. Among the main sources of phosphorus for these ecosystems, the sediment stands out as an internal source of nutrients in reservoirs, since the phosphorus accumulated in the sediment can be r...
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| Autor principal: | |
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| Outros Autores: | |
| Formato: | Dissertação |
| Idioma: | pt_BR |
| Publicado em: |
Universidade Federal do Rio Grande do Norte
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| Assuntos: | |
| Endereço do item: | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/54515 |
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Eutrofização Fertilização interna Seca Fluxos de nutrientes Gradiente de concentração Flutuação de nível CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL |
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Eutrofização Fertilização interna Seca Fluxos de nutrientes Gradiente de concentração Flutuação de nível CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL Silva, Rayane Dias da Liberação de fósforo da interface água-sedimento e os efeitos da variação de volume, ressuspensão e difusão em um reservatório raso do semiárido: um estudo em escala experimental |
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High concentrations of nutrients, mainly phosphorus, result in the
eutrophication of inland water sources. Among the main sources of phosphorus for these
ecosystems, the sediment stands out as an internal source of nutrients in reservoirs, since the
phosphorus accumulated in the sediment can be released due to internal fertilization in
shallow lakes. The tropical semi-arid region of Brazil has low precipitation and high
temperatures, conditions that result in high evaporation and fluctuations in the water level
of reservoirs used for supply. Thus, the objective of this research was to evaluate, on an
experimental scale, how changes in volume of a eutrophic reservoir in the tropical semi-arid
region affect the processes of sediment resuspension by wind and molecular diffusion, as
well as their influence on the release of phosphorus from the sediment. to the water column.
Thus, an experiment was carried out in microcosms using water from the Dourado reservoir
and deionized water simulating the sediment-water interface of the reservoirs. Thus, to
analyze the effect of volume variation, 150 g of sediment were introduced initially with 900
ml or with 400 ml of bottom water from the Dourado reservoir or deionized water, in 1L
beakers. Therefore, to analyze the diffusion, water from the reservoir was introduced into
some microcosms and deionized water into others. The resuspension behavior of the
sediment was analyzed using the jar test equipment. The microcosms had two events of
surface agitation of the water column, one on day 14 and another on day 28 of the experiment,
in which the forces of wind waves were simulated by the rotation of propellers, thus
inducing resuspension with an agitation time of 2 minutes and a low rotation (20 rpm) and
a higher rotation (40 rpm). Thus, through collected and analyzed aliquots, it was possible to
quantify the concentrations of soluble reactive phosphorus and total dissolved phosphorus
released from the sediment into the water column in the microcosms, and thus calculate the
P release rate from the sediment to the column of water. The values of soluble reactive
phosphorus release rates in microcosms with larger volumes ranged from (0.09 – 0.61
mg.m-2.day-1) and in microcosms with low volumes were between (0.05 – 0. 18 mg.m2.day-1) using deionized water. While, the release rates of total dissolved phosphorus in the
microcosms with larger volumes ranged from (0.93 – 1.31 mg.m-2.day-1) and in the microcosms with low volumes were between (0.23 – 0. 26 mg.m-2.day-1) using deionized
water. The values of soluble reactive phosphorus release rates in microcosms with larger
volumes ranged from (0.15 – 0.22 mg.m-2.day-1) and in microcosms with low volumes
were between (0.01 – 0. 04 mg.m-2.day-1) using water from the Dourado reservoir. While,
the total dissolved phosphorus in the microcosms with larger volumes ranged from (0.79 –
1.05 mg.m-2.day-1) and in the microcosms with low volumes were between (0.16 – 0.28
mg.m -2.dia-1) using water from the Dourado reservoir. From the results it was observed
that the release of phosphorus in deionized water was greater than in water from the reservoir.
This study confirmed that through molecular diffusion, flow occurs from the gradient
containing higher concentrations of phosphorus, such as sediment, to overlying water
without phosphorus, such as deionized water. In addition, the greater release of phosphorus
occurred in microcosms that had larger volumes that had volume reduction, in relation to
microcosms that had low volumes, in which they reduced their volumes until they were
almost dry, as an effect of the volume variation, together with the environmental conditions.
Since the volume variation associated with environmental conditions of temperature, pH
and dissolved oxygen can contribute to increasing the flux of mobile phosphorus from the
sediment to the natural water in the reservoir. In this context, the release of phosphorus from
the sediment raises the concentrations in the water, maintaining the eutrophic state of the
reservoir. |
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Silva, Hérika Cavalcante Dantas da |
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2023 |
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ri-123456789-545152023-08-16T23:38:10Z Liberação de fósforo da interface água-sedimento e os efeitos da variação de volume, ressuspensão e difusão em um reservatório raso do semiárido: um estudo em escala experimental Phosphorus release from the water-sediment interface and the effects of volume variation, resuspension and diffusion in a shallow reservoir in the semi-arid: a study on an experimental scale Silva, Rayane Dias da Silva, Hérika Cavalcante Dantas da http://lattes.cnpq.br/7134316396332546 http://lattes.cnpq.br/7724097005059203 Becker, Vanessa http://lattes.cnpq.br/2999389235108507 Silva, Fabiana Oliveira de Araújo Oliveira, José Neuciano Pinheiro de Eutrofização Fertilização interna Seca Fluxos de nutrientes Gradiente de concentração Flutuação de nível CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL High concentrations of nutrients, mainly phosphorus, result in the eutrophication of inland water sources. Among the main sources of phosphorus for these ecosystems, the sediment stands out as an internal source of nutrients in reservoirs, since the phosphorus accumulated in the sediment can be released due to internal fertilization in shallow lakes. The tropical semi-arid region of Brazil has low precipitation and high temperatures, conditions that result in high evaporation and fluctuations in the water level of reservoirs used for supply. Thus, the objective of this research was to evaluate, on an experimental scale, how changes in volume of a eutrophic reservoir in the tropical semi-arid region affect the processes of sediment resuspension by wind and molecular diffusion, as well as their influence on the release of phosphorus from the sediment. to the water column. Thus, an experiment was carried out in microcosms using water from the Dourado reservoir and deionized water simulating the sediment-water interface of the reservoirs. Thus, to analyze the effect of volume variation, 150 g of sediment were introduced initially with 900 ml or with 400 ml of bottom water from the Dourado reservoir or deionized water, in 1L beakers. Therefore, to analyze the diffusion, water from the reservoir was introduced into some microcosms and deionized water into others. The resuspension behavior of the sediment was analyzed using the jar test equipment. The microcosms had two events of surface agitation of the water column, one on day 14 and another on day 28 of the experiment, in which the forces of wind waves were simulated by the rotation of propellers, thus inducing resuspension with an agitation time of 2 minutes and a low rotation (20 rpm) and a higher rotation (40 rpm). Thus, through collected and analyzed aliquots, it was possible to quantify the concentrations of soluble reactive phosphorus and total dissolved phosphorus released from the sediment into the water column in the microcosms, and thus calculate the P release rate from the sediment to the column of water. The values of soluble reactive phosphorus release rates in microcosms with larger volumes ranged from (0.09 – 0.61 mg.m-2.day-1) and in microcosms with low volumes were between (0.05 – 0. 18 mg.m2.day-1) using deionized water. While, the release rates of total dissolved phosphorus in the microcosms with larger volumes ranged from (0.93 – 1.31 mg.m-2.day-1) and in the microcosms with low volumes were between (0.23 – 0. 26 mg.m-2.day-1) using deionized water. The values of soluble reactive phosphorus release rates in microcosms with larger volumes ranged from (0.15 – 0.22 mg.m-2.day-1) and in microcosms with low volumes were between (0.01 – 0. 04 mg.m-2.day-1) using water from the Dourado reservoir. While, the total dissolved phosphorus in the microcosms with larger volumes ranged from (0.79 – 1.05 mg.m-2.day-1) and in the microcosms with low volumes were between (0.16 – 0.28 mg.m -2.dia-1) using water from the Dourado reservoir. From the results it was observed that the release of phosphorus in deionized water was greater than in water from the reservoir. This study confirmed that through molecular diffusion, flow occurs from the gradient containing higher concentrations of phosphorus, such as sediment, to overlying water without phosphorus, such as deionized water. In addition, the greater release of phosphorus occurred in microcosms that had larger volumes that had volume reduction, in relation to microcosms that had low volumes, in which they reduced their volumes until they were almost dry, as an effect of the volume variation, together with the environmental conditions. Since the volume variation associated with environmental conditions of temperature, pH and dissolved oxygen can contribute to increasing the flux of mobile phosphorus from the sediment to the natural water in the reservoir. In this context, the release of phosphorus from the sediment raises the concentrations in the water, maintaining the eutrophic state of the reservoir. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq Concentrações elevadas de nutrientes, principalmente o fósforo resultam na eutrofização de mananciais de águas continentais. Dentre as principais fontes de fósforo para esses ecossistemas destaca-se o sedimento como fonte interna de nutrientes em reservatórios, visto que, o fósforo acumulado no sedimento pode ser liberado, devido a fertilização interna em lagos rasos. A região semiárida tropical do Brasil apresenta precipitação reduzida e altas temperaturas, condições que resultam em elevada evaporação e flutuações do nível d’água de reservatórios utilizados para abastecimento. Assim, o objetivo desta pesquisa foi avaliar, em escala experimental, como as variações de volume de um reservatório eutrofizado do semiárido tropical afetam os processos de ressuspensão do sedimento pelo vento e a difusão molecular, bem como a sua influencia na liberação de fósforo do sedimento para a coluna d’água. Desse modo foi realizado um experimento em microcosmos utilizando água do reservatório Dourado e água deionizada simulando a interface sedimento-água dos reservatórios. Assim, para analisar o efeito da variação de volume foram introduzidos 150 g de sedimento inicialmente com 900 ml ou com 400mL de água de fundo do reservatório Dourado ou água deionizada, em béqueres de 1L. Logo, para analisar a difusão foi introduzida água do reservatório em alguns microcosmos e água deionizada em outros. Para a análise do comportamento de ressuspensão do sedimento foi realizada pelo equipamento do jar test. Os microcosmos tiveram dois eventos de agitação superficial da coluna de água, uma no dia 14 e outra no dia 28 do experimento, em que as forças das ondas de vento foram simuladas pela rotação de hélices induzindo assim à ressuspensão com um tempo de agitação de 2 minutos e uma rotação baixa ( 20 rpm) e uma rotação maior (40 rpm). Dessa forma, através de alíquotas coletadas e analisadas foi possivel a quantificação das concentrações de fósforo reativo solúvel e do fósforo dissolvido total liberados do sedimento para a coluna d’água nos microcosmos, e assim calcular a taxa de liberação de P do sedimento para a coluna d’água. Os valores das taxas de liberação de fósforo reativo solúvel nos microcosmos com volumes maiores variaram de (0,09 – 0,61 mg.m-2.dia-1) e nos microcosmos com volumes baixos foram entre (0,05 – 0,18 mg.m-2.dia-1 ) utilizando a água deionizada. Enquanto, as taxas de liberação de fósforo dissolvido total nos microcosmos com volumes maiores variaram de (0,93 – 1,31 mg.m-2.dia-1) e nos microcosmos com volumes baixos foram entre (0,23 – 0,26 mg.m-2.dia-1) utilizando a água deionizada. Os valores das taxas de liberação de fósforo reativo solúvel nos microcosmos com volumes maiores variaram de (0,15 – 0,22 mg.m-2.dia-1) e nos microcosmos com volumes baixos foram entre (0,01 – 0,04 mg.m-2.dia-1) utilizando a água do reservatório Dourado. Enquanto, o fósforo dissolvido total nos microcosmos com volumes maiores variaram de (0,79 – 1,05 mg.m-2.dia-1) e nos microcosmos com volumes baixos foram entre (0,16 – 0,28 mg.m-2.dia-1) utilizando a água do reservatório Dourado. A partir dos resultados foi observado que, a liberação de fósforo em água deionizada foi maior que em água do reservatório. Este estudo confirmou que através da difusão molecular, o fluxo ocorre do gradiente contendo maiores concentrações de fósforo como o sedimento, para a água sobrejacente sem fósforo, como a água deionizada. Além de que, a maior liberação de fósforo ocorreu nos microcosmos que possuíam volumes maiores que tiveram redução de volume, em relação aos microcosmos que possuíam volumes baixos, em que reduziram seus volumes até ficarem quase secos, como efeito da variação de volume, juntamente com as condições ambientais. Visto que, a variação de volume associada as condições ambientais de temperatura, pH e de oxigênio dissolvido podem contribuir para o aumento do fluxo de fósforo móvel do sedimento para a água natural do reservatório. Nesse contexto, a liberação de fósforo do sedimento eleva as concentrações na água, mantendo o estado eutrófico do reservatório. 2023-08-16T23:37:32Z 2023-08-16T23:37:32Z 2023-05-26 masterThesis SILVA, Rayane Dias da. Liberação de fósforo da interface água-sedimento e os efeitos da variação de volume, ressuspensão e difusão em um reservatório raso do semiárido: um estudo em escala experimental. Orientador: Hérika Cavalcante Dantas da Silva. 2023. 51f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil e Ambiental) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/54515 pt_BR Acesso Aberto application/pdf Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL |