Abstract:
As zonas costeiras são ambientes de transição que desempenham importante função de
ligação entre os ecossistemas terrestres e marinhos. Os intrínsecos processos de formação
da Planície Costeira do Rio Grande do Sul (PCRS), como a presença de grandes corpos
lagunares (Complexo lagunar Patos-Mirim) e inúmeras lagoas costeiras, contribuíram
significativamente no desenvolvimento dos aquíferos costeiros do ambiente, os quais estão
conectados com o oceano devido à formação de um gradiente hidráulico positivo entre esses
corpos hídricos. Este processo favorece a advecção de água subterrânea em direção à
costa, constituindo a descarga de água subterrânea, uma importante fonte de elementos
dissolvidos para o oceano costeiro. Dessa forma, no primeiro manuscrito, a descarga de
água doce continental associada aos nutrientes inorgânicos dissolvidos foi estimada
considerando os cenários de alto e baixo nível de água da Lagoa dos Patos (LP). Os fluxos
subterrâneos foram estimados a partir da Lei de Darcy, um método antes nunca utilizado na
PCRS, e encontrado uma taxa de advecção de 0,043 m3 km-1 dia-1
. Os diferentes cenários
de nível da LP mostraram mudanças na disponibilidade dos nutrientes ao longo da interface
aquífero-oceano. No cenário de menor nível de água da LP, as concentrações dos nutrientes
nesse trajeto foram significativamente maiores, com um aumento de aproximadamente 25%.
No cenário de maior nível de água da LP, as concentrações dos nutrientes tiveram uma
diminuição de pelo menos 78%. Considerando a razão molar de Redfield, o fósforo (P) foi o
elemento potencialmente limitante, podendo sustentar uma produtividade primária potencial
de 2735 gC m-2 ano-1
. Além dos aquíferos costeiros, no litoral do Rio Grande do Sul
encontram-se numerosos corpos d’água superficiais, denominados sangradouros, os quais
fazem parte da drenagem da planície costeira. Considerando toda a extensão da costa, o
número de sangradouros é bastante significativo. Portanto, o segundo manuscrito teve como
objetivos avaliar de forma inédita a disponibilidade dos nutrientes, carbono e ferro dissolvidos
nos sangradouros e sua contribuição em termos de concentração para o oceano. Além disso,
devido a água subterrânea na região de praia ser uma das fontes majoritárias para a
formação e manutenção desses corpos hídricos, utilizou-se o Radar de Penetração do Solo
(GPR) como ferramenta para entender a interação entre os compartimentos superficial e
subterrâneo, a influência de água doce dos sangradouros nos aquíferos e a extensão dessa
interação. A influência do fluxo de água doce pelo sangradouro pode atingir 1,000 m de
extensão e uma calha de até 3.2 m de profundidade. A vazão média de água doce dos
sangradouros foi fortemente influenciada pelas taxas pluviométricas, variando entre 0.12 m3
s
-1 e 0.95 m3 s
-1
, nos períodos seco e chuvoso, respectivamente. Em toda a PCRS, os
sangradouros podem representar 28% da vazão média do estuário da Lagoa dos Patos e
ser 25% mais alto que a vazão de água doce da Lagoa de Tramandaí. A alta vazão no
período chuvoso influenciou os fluxos dos elementos dissolvidos, com estimativas de 274
ton ano-1 para SiO4
4-
, 0,42 ton ano-1 para PO4
3-
, 7,07 ton ano-1 para N inorgânico total, 1,7
ton ano-1 para Fe e 262 ton ano-1 para C dissolvido total. A partir dos fluxos de nitrogênio
inorgânico, os sangradouros podem sustentar uma produtividade primária potencial na zona
de surfe de 18 gC m-2 ano-1
, considerando toda a PCRS. Portanto, o estudo mostrou que
tanto os aquíferos costeiros, quando os sangradouros da PCRS devem ser considerados
como fonte importante de água doce continental e elementos dissolvidos para o oceano
costeiro na PCRS.
Coastal zones are transition environments that play an important role in linking
terrestrial and marine ecosystems. The formation processes of the Rio Grande
do Sul coastal plain (RSCP), such as large lagoons (Patos-Mirim Lagoon
Complex) and numerous coastal lagoons contributed significantly to the
development of the coastal aquifers in the environment, which are connected with
the ocean due to the positive hydraulic gradient between these water bodies. This
process favors the advection of groundwater towards the coast, with the
groundwater discharge being an important source of dissolved elements to the
coastal ocean. Thus, in the first manuscript, fresh groundwater nutrient fluxes to
the coastal ocean were estimated considering high and low PL water level
scenarios. The groundwater fluxes were estimated applying Darcy’s Law and the
result was 0.043 m3 km-1 day-1
. Different low and high PL water level scenarios
showed a change in the nutrient availability along barrier. In the lowest PL water
level scenario, the nutrient flux concentrations became more significant, which
may have had an increase of approximately 25%. In the highest PL water level
scenario, concentrations had a decrease of up to 78%. In the molar ratio, P
resulted as a potentially limiting nutrient, providing a high primary productive
potential to the environment (2735 gC m-2 y
-1
). In addition to coastal aquifers,
within the coastal zone of Rio Grande do Sul several surficial water bodies
(washouts) are found, which take part on the drainage of the coastal plain.
Considering the entire extension of the coast, the number of washouts is very
significant, thus, this study aims to assess in an unprecedented way the
availability of nutrients, carbon and iron, dissolved in washout waters and its
contribution in terms of concentration to the coastal ocean. Furthermore, due to
groundwater in the beach region being one of the major sources for the formation
and maintenance of these water bodies and influencing their hydrochemistry, we
used the Ground Penetrating Radar (GPR) as a tool to understand the interaction
between the surficial and subterranean compartments, the influence of
freshwater from the washouts on the aquifers and the extent of this interaction.
The influence of the freshwater flux through the washout may reach 1,000 m in
length and a trough of up to 3.2 m. The medium outflow of freshwater by the
washouts was heavily influenced by the rainfall, ranging between 0.12 m3 s
-1 and
0.95 m3 s
-1
, in the dry and wet seasons, respectively. Throughout the RSCP,
washouts may represent 28% of the medium freshwater outflow from the Patos
Lagoon Estuary (PLE) and can top the outflow from Tramandaí Lagoon by 25%.
The high outflow in the wet season impacted on the dissolved elements flux, with
estimates of 274 ton y-1
for SiO4
4-
, 0.42 ton y-1
for PO4
3-
, 7.07 ton y-1
for total
inorganic N, 1.7 ton y-1
for Fe and 262 ton y-1
for total dissolved C. Reckoning the
values for the inorganic nitrogen flux, the washouts can support a potential
primary production in the surf zone of 18 gC m-2 y
-1
, considering the entire RSCP.
