Influência de características físico-químicas da água no transporte de metano para a atmosfera na Lagoa Rodrigo de Freitas, RJ

Influence of physicochemical water characteristics in the transport of methane to the atmosphere at Rodrigo de Freitas lagoon, RJ

Resumos

O acúmulo e a decomposição de matéria orgânica em corpos d'água pode incrementar o potencial de emissão de gases de efeito estufa à atmosfera. Neste trabalho, de modo prospectivo e exploratório, foi avaliada a relação entre características físico-químicas da água e o transporte de metano para a atmosfera na Lagoa Rodrigo de Freitas, RJ, em dias típicos de verão fluminense. Em campanhas realizadas em 2011, foram coletadas 200 amostras para análise da emissão superficial do metano e 30 amostras de água para se verificar a dissolução do gás na coluna d'água, medindo simultaneamente os parâmetros físico-químicos ao longo desta coluna. As medidas de fluxo de metano evidenciaram que a Lagoa é fonte emissora do gás para a atmosfera, com fluxo médio de 33 ± 10 mgCH4m-2d-1. Na avaliação de como alguns parâmetros limnológicos poderiam influenciar as emissões, observou-se que a altura da lâmina d'água e a temperatura foram os fatores de maior influência nesse processo. A análise do perfil de metano na coluna d'água sugere a existência de uma maior concentração do gás na região dos estratos sedimentares do fundo da lagoa. No entanto, esse metano não chega à superfície, possivelmente, devido à diminuição da taxa de difusão vertical do metano em função do aumento da pressão com a profundidade e também devido à presença de bactérias metanotróficas, que consomem o metano ao longo da coluna d'água.

Efeito estufa; gases traços; limnologia

The accumulation and decomposition of organic matter in water bodies can increase the potential emission of greenhouse gases to the atmosphere. In this study, in a prospective and exploratory way, we evaluated the relationship between physicochemical characteristics of water on the transport of methane to the atmosphere at Rodrigo de Freitas lagoon, RJ. In 2011, campaigns were carried out in which 200 samples were collected for analysis of superficial methane emission and 30 water samples were collected to verify the dissolution of this gas in the water column, measuring simultaneously both the physicochemical water parameters along this column. The methane flow measurements showed that this lagoon is a source methane emission to the atmosphere with an average flux of 33 ± 10 mgCH4m-2d-1. The evaluation of limnological parameters that could affect the emission flux revealed that the water depth and temperature were the most influential factors in this process. A profile analysis of methane in the water column suggests the existence of a higher concentration of this gas in the region of the sedimentary strata at the bottom of the lagoon. However, the potential emission may not reach the surface, possibly due to the decrease in the rate of vertical diffusion of methane, as a result of the increase of pressure with depth and the presence of methanotrophic bacterias that consume methane throughout the water column.

Greenhouse effect; trace gases; limnology

• ALVALÁ, P. C.; KIRCHHOFF, W. V. J. H. Methane fluxes from the Pantanal floodplain in Brazil: seasonal variation. In: van Ham et al. (Eds.) Non-CO₂Greenhouse gases: scientific understanding, control and implementation. Kluwer Academic Publishers, 2000, p. 95-99.
• ANDREATA, J. V.; MARCA, A. G.; SOARES C. L.; SANTOS R. S. . Distribuição mensal dos peixes mais representativos da Lagoa Rodrigo de Freitas. Rio de Janeiro, Brasil. Revista Brasileira de Zoologia, 1997, 14 (1): pp. 121-13.
• BAPTISTA NETO, J. A.; SILVA, C. G.; DIAS, G. T. M.; FONSECA, E. M. Distribuição sedimentar da Lagoa Rodrigo de Freitas através de sísmica de alta resolução. Revista Brasileira de Geofísica. [online]. 2011, Vol. 29, n. 1, pp. 187-195. ISSN 0102-261X. http://dx.doi.org/10.1590/S0102-261X2011000100013
• BRENNER, X; FERRARI, Y; PENHA, Z. Anais do XXXI Congresso Brasileiro de Geologia, 1980, v. 5.
• CAZAR, R. A. An exercise on chemometrics for a quantitative analysis course. Journal of. Chemical Education2003, Ed. 80(9):1026-1029.
• DALAL, R. C.; ALLEN, D. E. Greenhouse gas fluxes from natural ecosystems. Australian Journal of Botany, 2008, v. 56, p. 369-407.
• ENRICH-PRAST, A.; BENTO, L.; SANTORO, A. Influência das Mudanças Globais sobre as Lagoas da Cidade do Rio de Janeiro. In: Sergio Besserman Vianna; Paulo Pereira Gusmão; Paula Serrano. (Org.). RIO Próximos 100 anos: O aquecimento global e a Cidade. RIO Próximos 100 anos: O aquecimento global e a Cidade. Rio de Janeiro: Instituto Pereira Passos, 2008, p. 176-185.
• FEEMA. Lagoa Rodrigo de Freitas - Ações propostas para melhoria da Bacia. Relatório final do grupo de trabalho criado pelo decreto nº 13539. 1995.
• GRUPO EBX. Projeto ambiental Lagoa Limpa: uma nova lagoa para o Rio de Janeiro. Disponível em: <http://www.lagoalimpa.com.br/>. Acesso em: 15 nov. 2011.
• HAMZA, V. M. Episodes of Biotic Crisis in Coastal Lagoons of Rio de Janeiro: Similarities with Mass Extinctions of end-Permian and end-Cretaceous times, (Extended Abstract), Meeting of the Americas. Anais. 2010, Foz de Iguaçu, Brazil.
• IBAMA. Lagoa Rodrigo de Freitas. Segundo Ministério do interior. Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis. IBAMA - RJ, 1989, 177p.
• IOFFE, B. V.; VITENBERG, A. G. Headspace Analysis and Related Methods in Gas Chromatography. John Wiley and Sons. 1984, 304p.
• IPCC. INTERGOVERNMENTAL PANEL ON CLIMATE CHANGE . Climate Change 2007: The Physical Basis. Contribution of working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge. 2007.
• JOHANSSON, A. E.; GUSTAVSSON, A. M.; ÖQUIST, M. G.; SVENSSON, B. H. Methane emissions from a constructed wetland treating wastewater: Seasonal and spatial distribution and dependence on edaphic factors. Water Research2004, 38:3960-3970.
• KHALIL, M. A. K.; RASMUSSEN, R. A.; SHEARER, M.; DALLUGE, R.; REN, L.; DUAN, C. L. Factors affecting methane emissions from rice fields. Journal of Geophysical Research, 1998, v. 103, n. D19, p. 25219-25231.
• LANGMUIR, D. Aqueous environmental geochemistry. Upper Saddle River, NJ: Prentice-Hall, Inc. 1997, 600p.
• LIMA, I. B. T. Biogeochemical distinction of methane releases from two Amazon hydroreservoirs. Chemosphere, 2005, v. 59, p. 1697-1702.
• LIMA, L. S. Estudos de hidrodinâmica ambiental e mudanças na qualidade das águas da Lagoa Rodrigo de Freitas após ligação com o mar via dutos afogados. 2010, 116p. Dissertação de Mestrado do Programa de Engenharia Oceânica da COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro - RJ, 2010.
• MACHADO, L. B . Evolução da degradação ambiental da bacia hidrográfica da Lagoa Rodrigo de Freitas - RJ. 2009, 178p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro, 2009.
• MACIEL, G. L. R. Análise de Dados Hidrodinâmicos e Estratificação na Lagoa Rodrigo de Freitas, RJ: Relação Com a Concentração de Oxigênio Dissolvido. 2007. Dissertação de M. Sc., COPPE / UFRJ, Rio de Janeiro, 2007.
• MARANI, L.; ALVALÁ, P. C. Methane emissions from lakes and floodplains in Pantanal, Brazil . Atmospheric Environment, 2007, v. 41, p. 1627-1633.
• MOITA, G. C.; MOITA NETO, J. M. Uma Introdução à análise exploratória de dados multivariados. Química Nova, 1998, 21(4): 467-469.
• OLIVEIRA, L.; NASCIMENTO, R.; KRAU, L; MIRANDA, N. Observações hidrobiológicas e mortandade de peixes na Lagoa Rodrigo de Freitas. Memórias do Instituto Oswaldo Cruz, Rio de Janeiro, 1957, 55 (2):211-275.
• PELLIZARI, V. H.; NAKAYAMA, C. R.; ARAUJO, A. C. V.; LIOTTI R. G.; VAZOLLER, R. F. Metano, Mudanças Climáticas Globais e a Microbiologia . Microbiologia In Foco, São Paulo. 2007, p. 4-9.
• PONTE NETO, C. F.; VIEIRA, F. P.; HAMZA, V. M. Resultados de levantamentos geomagnéticos da região da Lagoa Rodrigo de Freitas. Relatório Interno - Observatório Nacional. 2010.
• RIDEG, P.; STEIN, J.; TOTIS, E. A Falha do Morro de São João em Botafogo - Rio de Janeiro. Simpósio Regional de Geologia, 1, 1989, Rio de Janeiro.
• Sociedade Brasileira Geologia. Boletim de Resumos: 130-131.
• ROSMAN, P. C. C.; NEVES, C. F.; MELO, E. Solução Conjunta dos Problemas de Erosão na Praia de Ipanema-Leblon e Qualidade de Água na Lagoa Rodrigo de Freitas. In: Relatório Final. COPPETEC, Rio de Janeiro-RJ, Brasil. 1992.
• SILVA, M. G. Variação interanual e análise da influência de parâmetros ambientais na emissão de metano no Pantanal. 2010, 99p . Dissertação (Mestrado em Geofísica Espacial) - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. São José dos Campos, 2010.
• SINDA. Sistema Nacional de Dados Ambientais. INPE - Centro Regional Nordeste, Natal, RN. Dados disponíveis em <http://sinda.crn2.inpe.br>. Acesso em outubro de 2012.
  » link
• TANNER, C. C.; ADAMS, D. D.; DOWNES, M. T. Methane emissions from constructed wetlands treating agriculturalwastewaters. Journal of Environmental Quality. 1997, v. 26, 1056-1062.
• TUPINAMBÁ, M.; VIEIRA, F. P.; HAMZA, V. M. Resultados de levantamentos geológicos da região da Lagoa Rodrigo de Freitas. Relatório Interno, Observatório Nacional. 2010.
• WANG, Z. P.; DELAUNE, R. D.; MASSCHELEYN, P. H. (1993). Soil redox and pH effects on methane production in a flooded rice. Soil Science Society of America Journal, 1993, v. 57, n. 2, pp. 382-38.
• WUEBBLES, D. J.; HAYHOE, K. Atmospheric methane and global change. Earth-Science Reviews, 2002, v. 57, p. 177-210.
• YANG, S. S.; CHANG, H. L. Effect of environmental conditions on methane production and emission from paddy soil. Agriculture Ecosystems & Environment, Amsterdam, 1998, v. 69, n. 1, p. 69-80.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  16 Set 2014
• Data do Fascículo
  Dez 2012