Cronologia dos marcadores geoquímicos na interface continente-oceano: aportes do rio Jequitinhonha na plataforma continental brasileira

Abstract

A zona costeira concentra grande parte da população brasileira. As plataformas continentais são responsáveis por cerca de 1 terço da produção de matéria orgânica dos oceanos. Apesar de sua importância o litoral brasileiro possui contrastes regionais. Há áreas muito bem estudadas e com extenso registro na literatura e outras com escassez de dados. Do ponto de vista geoquímico a plataforma continental adjacente a foz do rio Jequitinhonha é uma região pouquíssimo estudada. Dados sobre biomarcadores são inexistentes na literatura regional. Neste trabalho foram realizados estudos pioneiros sobre a matéria orgânica e o sedimento da região a fim de caracterizar possíveis fontes, taxas de sedimentação, presença de influência antrópica e variações quantitativas e qualitativas ao longo do tempo. Para isso foram realizadas análises de biomarcadores por GC-MS dos hidrocarbonetos alifáticos, dos hidrocarbonetos policíclicos aromáticos e dos esteroides; análise de isótopos estáveis de carbono e nitrogênio, teores de carbono e nitrogênio e datação por Pb210. Um testemunho sedimentar de 34cm foi coletado próximo a foz do rio Jequitinhonha em proveito de um cruzeiro oceanográfico realizado pela Universidade Federal Fluminense (UFF) em parceria com a Universidade de Heidelberg da Alemanha no projeto SAMBA (South American Hydrological Balance and Paleoceanography during the Late Pleistocene and Holocene). Quanto a granulometria, houve o predomínio de sedimentos finos, sendo 69,56 (±) 8,02% composto pela fração argila e 30,41 (±) 8,06% pela fração silte. A datação do testemunho registrou um range de 125,9 anos da base ao topo do testemunho, indo de 1890 na base até 2016, ano da coleta, no topo. Através da datação foi possível estimar valores de 0,27 cm/ano para a taxa de sedimentação. Os teores de carbono orgânico e total de nitrogênio orgânico tiveram médias de 1,79 (±) 0,08 e 0,20 (±) 0,01 % respectivamente. Através da combinação dos valores de TOC, nitrogênio com as razões isotópicas dos respectivos elementos foi possível observar que a matéria orgânica da região é composta de um mix de contribuições marinhas e terrígenas. Estes últimos provavelmente carreados pelo rio Jequitinhonha. Quanto aos biomarcadores, a concentração média do total de esteroides foi de 2,92 ±1,53 μg/g, com β-sitostanol, β-sitosterol, dinosterol, e colesterol compondo cerca de 70% do total de esteroides. Os HPAs totais tiveram concentração média de 95,61 ± 43,22 ng/g, sendo que o perileno, um HPA natural, representou cerca de 95% do total. Foi observada correlação entre as variações verticais dos HPAs, esteroides e TOC. Além de apresentarem comportamento temporal semelhante, e se correlacionarem entre si, foi possível também correlacionar os mesmos com eventos de cheia do rio Jequitinhonha. Reforçando então a hipótese de que parte da matéria orgânica tem origem terrígena e é transportada pelo rio Jequitinhonha. Não foram encontrados registros de impacto antrópico significativo. Os esteroides indicativos de material de origem fecal e/ou contaminação por esgoto, coprostanol e epi-coprostanol foram detectados, mas em níveis muito baixos. Nos hidrocarbonetos alifáticos foi observado a predominância de compostos com número ímpar de carbonos, associados a fontes terrígenas. Os resultados deste trabalho podem servir como resultados basais estabelecendo o background para estudos futuros para uma região carente de dados e estudos, como a plataforma adjacente ao rio Jequitinhonha.

The coastal zone concentrates a large part of the Brazilian population. The continental shelves account for about one-third of the organic matter production of the oceans. Despite its importance, the Brazilian coast has regional contrasts. There are areas very well studied and with extensive record in the literature and others with scarce data. From a geochemical point of view, the continental shelf adjacent to the mouth of the Jequitinhonha River is a very poorly studied region. Data on biomarkers are non-existent in the regional literature. In this work, pioneer studies on organic matter and sediment of the region were carried out in order to characterize possible sources, sedimentation rates, presence of anthropic influence and quantitative and qualitative variations over time. GC-MS biomarkers of aliphatic hydrocarbons, polycyclic aromatic hydrocarbons and steroids; analysis of stable isotopes of carbon and nitrogen, carbon and nitrogen contents and dating by Pb210 were carried out. A 34cm sedimentary core sample was collected near the mouth of the Jequitinhonha river by an oceanographic cruise conducted by Fluminense Federal University (UFF) in partnership with the University of Heidelberg of Germany in the SAMBA project (South American Hydrological Balance and Paleoceanography during the Late Pleistocene and Holocene). As for granulometry, there was a predominance of fine-grained sediments, being 69.56 (±) 8.02% composed by the clay fraction and 30.41 (±) 8.06% by the silt fraction. The age of the samples had an estimated a range of 125.9 years from the base to the top of the core sample, going from 1890 at the base to 2016, the year of collection at the top. Through the dating it was possible to estimate values of 0.27 cm / year for the sedimentation rate. Total organic carbon and total organic nitrogen had mean values of 1.79 (±) 0.08 and 0.20 (±) 0.01%, respectively. By combining the values of TOC and nitrogen with the isotopic ratios of the respective elements it was possible to observe that the organic matter of the region is composed of a mix of marine and terrestrial contributions. The latter probably carried by the Jequitinhonha river. As for the biomarkers, the mean concentration of total steroids was 2.92 ± 1.53 μg / g, with β-sitostanol, β-sitosterol, dinosterol, and cholesterol making up about 70% of total steroids. Total PAH had a mean concentration of 95.61 ± 43.22 ng / g, and perylene, a natural PAH, accounted for about 95% of the total. A correlation was observed between the vertical variations of PAHs, steroids and TOC. In addition to presenting similar temporal behavior and correlating with each other, it was also possible to correlate them with flood events of the Jequitinhonha River. It reinforces the hypothesis that part of the organic matter has terrigenous origin and is transported by the Jequitinhonha river. No records of significant anthropic impact were found. Steroids indicative of fecal material and / or sewage contamination, coprostanol and epi-coprostanol were detected, but at very low levels. In aliphatic hydrocarbons the predominance of compounds with an odd number of carbons, associated with terrigenous sources, was observed. The results of this work may serve as baseline results establishing the background for future studies for a region lacking data and studies, such as the platform adjacent to the Jequitinhonha river.