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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Geoquímica e sedimentação em represas no Estado de São Paulo, Brasil
Title Alternative: Geochemistry and sedimentation in dams of the State of São Paulo, Brazil
Author: Franklin, Robson Leocádio, 1976-
Advisor: Silva, Wanilson Luiz, 1965-
Abstract: Resumo: A construção de barragens em rios provoca mudanças hidrodinâmicas e geoquímicas, as quais podem ser registradas nos seus sedimentos. Estudos sobre processos de sedimentação e a partição de elementos químicos no meio físico (sedimentos, águas intersticiais e de superfície) não são comuns em reservatórios tropicais, nos quais os regimes hídricos e climáticos podem exercer importante papel neste aspecto. O objetivo principal desta tese foi compreender os processos sedimentares e hidroquímicos em reservatórios tropicais, associados aos regimes hídricos de suas bacias hidrográficas com identificação de fontes de elementos químicos. Desta forma, foram utilizados perfis sedimentares e suas águas intersticiais, além de águas de superfície, de três reservatórios do Estado de São Paulo (Jurumirim, Promissão e Ponte Nova), com o intuito de elucidar a evolução histórica da sedimentação em episódios antes e pós-represamento das águas. Em geral, os resultados mostraram que a dinâmica sedimentar foi dependente das vazões afluentes e do volume útil das represas, as quais mostraram taxas de sedimentação entre 0,17 a 5,0 cm ano¿1, obtidas por medidas de 210Pb. A construção dos reservatórios alterou a dinâmica de sedimentação e as concentrações dos elementos nos sedimentos, com o enriquecimento de alguns elementos (e.g. Fe, Al) em detrimento de outros (e.g. Na, K) ao longo do tempo. Como resultado, óxidos e hidróxidos de ferro e alumínio passaram a marcar os sedimentos nos reservatórios pós-barramento, cujos contrastes na textura, o carbono orgânico total e concentrações dos elementos e minerais funcionaram como formas indiretas de datação de perfis sedimentares. Concentrações antrópicas de alguns elementos (e.g. P, Ni, As, Mo) nos sedimentos foram evidenciadas, e podem colocar em risco ambiental uma parte dos reservatórios estudados (Promissão), com elevados fatores de enriquecimento especialmente associados à fração mais lábil dos elementos na matriz sedimentar. Porém, a maioria dos elementos esteve associada à fase residual nos sedimentos dos reservatórios. Os resultados químicos das águas circulantes (composição total, incluindo particulados, e de dissolvidos) indicaram que o transporte dos elementos nos reservatórios ocorreu preferencialmente via material particulado, com tendência de deposição no fundo das represas dependente mais das vazões dos reservatórios (que propiciam maior ou menor energia da corrente) do que do regime pluvial. Equilíbrios de concentrações químicas entre as águas circulantes e as intersticiais foram geralmente identificados, mas ocorreram situações nas quais as águas intersticiais apresentaram concentrações superiores para alguns elementos-traço. Neste caso, as águas intersticiais poderiam ser potenciais fornecedoras de elementos para as águas de superfície. Este estudo revelou que episódio de estratificação térmica, tanto nas águas circulantes quanto nas intersticiais, pode ser um processo marcante em reservatórios, com consequências na solubilidade de elementos. Como resultado, incrementos nas concentrações de Fe e Mn (e outros elementos associados) com a profundidade (devido à queda de temperatura) foram aspectos verificados. Em todos os reservatórios do estudo foi evidenciada uma associação entre as litologias das bacias das represas e o comportamento dos elementos terras raras, cuja presença nos sedimentos foi mais associada a silicatos e oxi-hidróxidos de Fe/Mn. Anomalias antrópicas de elementos terras raras leves e de gadolínio em sedimentos e águas circulantes, respectivamente, identificadas neste estudo revelaram o impacto que as atividades urbanas e rurais exercem sobre estes ambientes

Abstract: The construction of dams causes hydrodynamic and geochemical changes in water reservoirs, which can be recorded in their sediments. Studies on sedimentation and chemical element partitioning in the physical environment (sediments, interstitial and surface waters) are not common in tropical reservoirs, where hydraulic and climate conditions can play an important role in these processes. The main objective of this thesis is to investigate the sedimentary and hydrochemical processes occurring in tropical reservoirs. In this way, sediment cores and interstitial and surface waters from three reservoirs located in the State of São Paulo (Jurumirim, Promissão and Ponte Nova) were used in order to elucidate the historical evolution of sedimentation in episodes before and after impoundment. In general, the results showed that the sedimentary dynamics was dependent on the affluent flows and the useful volume of the reservoirs, which showed sedimentation rates between 0.17 and 5.0 cm year?1, derived from 210Pb measurements. The construction of the reservoirs altered the sedimentation dynamics and the concentrations of certain elements in the sediments, e.g. enrichment of Fe and Al and depletion of Na and K, causing the precipitation of iron and aluminum oxides and hydroxides with time. As a result, iron and aluminum oxides and hydroxides began to mark the sediments in the reservoirs, whose contrasts in texture, total organic carbon and concentrations of the elements and minerals functioned as indirect forms of dating sedimentary profiles. Anthropic concentrations of some elements (e.g. P, Ni, As, Mo) in the sediments were evidenced and may put at risk some of the reservoirs of this study (Promissão), with high enrichment factors especially associated with the more labile fraction of the elements in the sedimentary matrix. However, most of the elements were associated with the residual phase in the sediments of the reservoirs. The results of the chemical analysis of the circulating waters (total composition, including particulates, and dissolved material) indicated that the transport of the elements in the reservoirs occurred preferentially by particulate material, with deposition on the bottom of the dams tending to be more dependent on the reservoir flows (which provide higher or lower current energy) than the rainfall regime. Equilibria of chemical concentrations between the circulating and interstitial waters were generally identified, but situations occurred in which interstitial waters presented higher concentrations for some trace elements. In this case, interstitial waters could be potential suppliers of surface water elements. This study revealed that the episode of thermal stratification in both the circulating and interstitial waters can be a notable process in reservoirs, with consequences in the solubility of elements. As a result, striking increases in Fe and Mn concentrations (and associated elements) with depth (due to drop in temperature) were observed. In all reservoirs, a striking association was found between the basin lithologies and the behavior of the rare earth elements, whose presence in the sediments was more associated with silicates and Fe/Mn oxy-hydroxides. Anthropic anomalies of light rare earth elements and gadolinium in sediments and circulating waters identified in this study revealed the impact that urban and rural activities exert on these environments
Subject: Reservatórios
Sedimentos (Geologia)
Química da água
Reservatorio - Sedimentação
Terras raras
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: FRANKLIN, Robson Leocádio. Geoquímica e sedimentação em represas no Estado de São Paulo, Brasil. 2017. 1 recurso online (425 p.). Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociências, Campinas, SP. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/331098>. Acesso em: 3 set. 2018.
Date Issue: 2017
Appears in Collections:IG - Tese e Dissertação

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