O projeto tem como principal meta desenvolver pesquisas aprofundadas voltadas à quantificação do transporte, transformações e destino de sedimentos, nutrientes, matéria orgânica e metais-traço do continente para o mar na costa Leste-Nordeste brasileira e sua interação com as cadeias produtivas locais e processos naturais. Consolidar os resultados obtidos através do Instituto do Milênio Estuários apontando igualdades e diferenças entre processos de contaminação, eutrofização, diferenciações das capacidades de suporte dos diferentes estuários avaliados, permitindo a integralização da modelagem de cenários  de uso destas áreas e seus recursos ao desenvolvimento sustentado da região costeira face às mudanças regionais e globais. Contribuir para a diminuição das desigualdades regionais no que tange a fixação e formação de recursos humanos e desenvolvimento científico desde o nível de bolsistas juniores até a fixação de recém-doutores, criando um efeito multiplicador da formação e qualificação de pessoal. Difundir os conhecimentos gerados através de mecanismos acessíveis a sociedade em geral, promovendo um avanço na educação em ciência. Criar mecanismos para interação e sinergia com o setor produtivo e governamental, subsidiando políticas públicas e o desenvolvimento sustentado regional.

OBJETIVOS

Na vertente da consolidação de resultados obtidos no âmbito do Instituto do Milênio Estuários: Os resultados obtidos sobre as alterações na morfologia de bacias costeiras, erosão e sedimentação de áreas estuarinas e estado trófico de seus ecossistemas e dimensão dos fluxos de água e materiais, apontam para variabilidades sazonais de intensidades distintas. Tais variabilidades estão muito provavelmente associadas às tele-conexões climáticas (ICTZ, ENSO) e às mudanças climáticas que potencializam efeitos da atenuação das descargas hídricas causadas por barramentos e outros fatores de origem antrópicas em tempos recentes associados às mudanças nos usos do solo.
A técnica de datação por 210Pb, o uso da microscopia eletrônica de varredura associada à microanálise de raios-x aplicada em perfis sedimentares, a especiação química e a estimativa da evolução histórica das cargas de nutrientes e contaminantes foram técnicas usadas para fundamentar estas afirmações. Desta forma, é necessário consolidar os dados adquiridos através da elaboração de artigos e trabalhos de síntese e da formação de pessoal capaz de interpretá-los, tornando mais eficaz a produção de resultados futuros pelos especialistas envolvidos, mantendo-se a agregação de competências promovidas pelo Instituto do Milênio Estuários.  Isto é, apesar da ampliação de escopo e abrangência, a presente proposta terá sua base estabelecida pelos resultados gerados anteriormente pelo Instituto do Milênio Estuários (www.institutomilenioestuarios.com.br).
Os estudos estarão concentrados nas áreas foco do Instituto do Milênio, agregando-se, entretanto duas novas áreas para estudos específicos ainda não realizados: A bacia do Rio Parnaíba, PI, incluindo a região do delta praticamente desconhecida em termos ambientais, o sistema estuarino-lagunar de Mundaú-Manguaba e a região de Cananéia, onde a abundância de estudos pretéritos permitirá a calibração de métodos avançados e comparações entre processos já bem descritos para o litoral semi-árido.

Na vertente da dimensão humana: O projeto avaliará os impactos socioeconômicos nas cadeias produtivas locais, e.g. pesca artesanal, aqüicultura, agricultura irrigada nos municípios das bacias em estudo, em particular na questão dos conflitos do uso da água, erosão de solos, sedimentação e barragens artificiais. A participação de tomadores de decisão nas regiões estudadas será procurada através da promoção de oficinas de trabalho em municípios localizados nas regiões pesquisadas, para divulgação da situação ambiental e dos vetores que causam os principais impactos. Estas oficinas terão como meta balizar futuras ações de planejamento para cada bacia de drenagem, com participação social fomentada pelos dados obtidos no projeto para ordenamento participativo das atividades produtivas e para a educação ambiental das populações ribeirinhas. Para a realização destas oficinas serão convidados os comitês de bacias das regiões estudadas. O projeto avaliará a geração e dependência do emprego das populações ribeirinhas da qualidade ambiental da interface continente-mar. Uma avaliação do tipo custo/benefício da perda de capital natural das regiões devido às atividades antrópicas será realizada, baseada na integração de indicadores socioeconômicos e ambientais e levando em consideração a participação de tomadores de decisão locais e regionais. Esta dimensão será complementada através de um significativo esforço de formação de recursos humanos em todos os níveis.

Na vertente da geoquímica ambiental:O projeto quantificará igualdades e diferenciações de processos de contaminação, eutrofização e as capacidades suporte dos diferentes estuários avaliados, permitindo a integralização e modelagem de cenários  de uso dos mesmos ao desenvolvimento sustentado da região costeira. A capacidade suporte, além dos arcabouços biológicos, geológicos e químicos, incluirá também as cargas de sedimentos, nutrientes, a matéria orgânica e metais-traço transportadas na interface continente-oceano, que têm sido quantificadas pelo Instituto do Milênio Estuários. Serão sugeridas medidas necessárias ao controle de emissões de contaminantes de atividades produtivas que ocorrem nas bacias e que podem alterar a qualidade das águas para os diferentes usos, tal como a agricultura irrigada para a fruticultura, urbanização e industrialização e aqüicultura, as quais vêm apresentando acelerado crescimento acompanhando o desenvolvimento do País. Atenção especial será dada a mudanças na morfologia de bacias, erosão e sedimentação de áreas estuarinas. Uma tipologia hierárquica deverá ser perseguida para os principais rios de forma a balizar futuras ações de planejamento para cada bacia de drenagem. Para isso, indicadores biogeoquímicos continuarão a ser utilizados por permitirem uma quantificação dessa hierarquia. Uma descrição detalhada dos principais processos biogeoquímicos será realizada de forma comparativa, levando em consideração os diferentes meios geoquímicos das regiões.

Os estudos dos processos biogeoquímicos deverão incorporar as técnicas mais avançadas desenvolvidas pela rede. Particularmente, deverão ser aplicadas técnicas de ultra-filtração tangencial, que associada aos métodos de detecção de concentrações traço e ultra-traço de metais, pesticidas e outros contaminantes, usando-se espectrometria de massa acoplada à cromatografia gasosa ou à fonte de plasma indutivo, ou cromatografia com detector de captura de elétrons. Estas técnicas deverão permitir um aprofundamento do entendimento do transporte diferencial de materiais ao longo do gradiente continente-mar. Análises de traçadores orgânicos e inorgânicos que permitem mensurar a origem, transformação e destino da matéria serão utilizadas e diversas metodologias de balanços de massa aplicados. Também serão acopladas a estes estudos técnicas não usuais, envolvendo microanálise de raios-x em microscopia eletrônica de varredura, na interpretação de processo de metalogênse, particularmente a piritização e a precipitação de carbonatos, e diagenéticos, derivados de alterações ambientais e traçadores isotópicos no estudo da contribuição relativa das massas d’água.
Os estudos de fluxo e transferência de materiais passarão primordialmente a se beneficiar de medidas em tempo real, que demonstraram discrepância significativa dos dados históricos de fontes secundárias, majoritariamente no planejamento de uso dos recursos hídricos e na construção de cenários de desenvolvimento regional.
Finalmente, com a consolidação dos meios flutuantes de grande porte, pretende-se o início dos estudos sobre o comportamento dos processos analisados na plataforma continental adjacente.

Na vertente dos cenários de mudanças regionais e globais: Impactos ambientais devidos e/ou potencializados por mudanças globais (e.g.alterações climáticas) e alterações dos usos dos solos ao nível regional (e.g. barramento de rios e agricultura) serão avaliados através de alterações em indicadores biogeoquímicos (e.g. salinidade de águas subterrâneas; piritização) e da biodiversidade (e.g. cobertura de mangues, de algas calcárias, assembléias de organismos indicadores). Mudanças na biodiversidade poderão incluir também compartimentos de relevância econômica local como a pesca artesanal e a aqüicultura. Estas informações em conjunto com as vertentes anteriores deverão tornar possível o desenho de cenários de gerenciamento sustentado dos recursos das regiões em estudo na realidade do Antropoceno.

A interface continente-oceano

Luiz Drude de Lacerda

INCT de Transferência de Materiais Continente-Oceano

O gerenciamento costeiro dos estados litorâneos tem sido fundamental para o uso sustentado de seus recursos e serviços. Entretanto, ainda não são plenamente abordados na esfera deste modelo de gestão aquelas alterações e impactos ambientais causados na zona costeira por atividade antrópicas localizadas em bacias de drenagem fora do litoral. Isto demonstra que o zoneamento e gestão do litoral ainda não são realizados ao nível integrado desejável, o que resulta em conflitos de utilização dos seus recursos hídricos, geológicos e biológicos associados, incluindo a pesca e a aqüicultura, e a depreciação do capital natural de seus ecossistemas. Dentre as alterações, aquelas relacionadas às mudanças na quantidade e qualidade dos fluxos continentais de água, sedimentos e seus constituintes químicos para o oceano através dos rios representam o principal vetor de impactos ambientais. Os rios representam a principal ligação entre o continente e o mar na maioria dos ciclos biogeoquímicos; sustentam a produtividade das águas costeiras através do aporte de nutrientes essenciais; regulam mudanças climáticas de longo prazo através da absorção do CO2 liberado pelo intemperismo continental e suportam a biodiversidade dos sistemas aquáticos estuarinos e costeiros. Por outro lado, os rios são também a principal via de contaminação de áreas costeiras e estuarinas por poluentes gerados no continente.

figura-1-zona-costeira

Figura 1. Alguns dos principais vetores de origem antrópica e seus impactos que atualmente moldam a resposta da zona costeira em conjunto com o arcabouço geoambiental. No sentido horário: sedimentação acelerada de estuários; despejo de efluentes antrópicos; barramento de rios; erosão de manguezais; sedimentação e colonização por manguezais.

 

Diversos processos ambientais e atividades socioeconômicas realizadas na zona costeira são indiretamente afetados pelas atividades e usos das bacias de drenagem, mesmo quando distantes do mar (Figura 1). Exemplos significativos são as bacias de drenagem que recebem efluentes de diferentes atividades urbanas e agrícolas e/ou que possuem grande parte de seu fluxo controlado artificialmente. Como resultado, a zona costeira forma um mosaico de condições ambientais que resulta em respostas integradoras dos diferentes vetores e mecanismos de transferência atuantes (Figura 2) e que requerem tratamento diferenciado no que diz respeito a seus usos potenciais, estratégias de exploração de seus produtos e serviços, gerenciamento ambiental e preservação e conservação de seus recursos.
Ao longo do transporte no continuum continente-oceano, diversos processos físicos, químicos e biológicos, de origem natural e/ou antrópica podem alterar as formas geoquímicas originais dos materiais transportados entre os diferentes compartimentos; atmosfera, solos e sedimentos, águas e biota (Figura 2). A transformação das bacias de drenagem por atividades antrópicas atinge tal nível de alteração que estes importantes sistemas para o funcionamento do planeta são, atualmente, controlados por forçantes antrópicas e não mais apenas por forçantes climáticas, pedológicas e geológicas inerentes às propriedades da bacia de drenagem (Figura 1). Assim, a acumulação de matéria orgânica, nutrientes, e metais-traço, o balanço de gases de efeito estufa, e seus respectivos ciclos biogeoquímicos serão fortemente afetados pelos usos da terra, incluindo agropecuária, usos urbanos e industriais, mineração, geração de energia hidroelétrica, pesca e aqüicultura ao longo das bacias.

figura2_organograma

Figura 2. A interface continente-oceano é uma área crítica para a remobilização de matéria orgânica, nutrientes, contaminantes e mudanças em sua biogeoquímica devido às mudanças regionais nos usos da terra e às mudanças climáticas globais. A figura representa a organização conceitual das interações e vetores atuantes ao longo deste continuum.

 

Menos conspícuos que os vetores atuantes nas bacias de drenagem, as forçantes marinhas têm sido pouco integradas aos estudos voltados ao desenvolvimento sustentado da região costeira, embora possam também modular as respostas ambientais, dependendo das condições oceanográficas atuantes (Figura 3). Uma das principais características das regiões costeiras é a capacidade de modificar consideravelmente as marés e as correntes de maré, se comparadas às águas oceânicas profundas, sendo em geral bastante amplificadas (com ressonâncias em alguns casos). As correntes geradas pelo vento são também muito afetadas devido ao atrito com o fundo e com a linha de costa; em casos extremos podem ser geradas ressacas, ressurgências e jatos costeiros.  Assim, devido à forte ligação entre os processos costeiros e fenômenos que ocorrem na plataforma continental, o conhecimento dos processos físicos que regulam as forçantes marinhas, e.g. campo de correntes e da estrutura termohalina, é de fundamental importância para uma melhor compreensão dos ambientes costeiros.

 

figura3-zona-costeira

Figura 3. O estudo dos processos oceanográficos, particularmente sobre a plataforma continetal é fundamental à compreensão do funcionamento dos processos biogeodinâmicos ocorrentes na interface continente-oceano.

 

Apesar da constatação relativamente óbvia da necessidade de intensa transversalidade entre programas de investigação voltados à compreensão da resposta da zona costeira às diferentes forçantes ambientais de diferentes origens, e de sua inserção no cenário do Antropoceno, a maior parte dos estudos realizados até o momento ainda é insuficiente, pouco detalhada e, portanto, insatisfatória. Este quadro dificulta o relacionamento das respostas da zona costeira às alterações ocorridas nas bacias de drenagem fora da região litorânea propriamente dita e da modulação impingida pelas mudanças globais, principalmente através de fenômenos ocorrentes sobre a plataforma continental. Assim, apesar dos avanços obtidos por programas como do Instituto do Milênio Estuários, SAmBas-LOICZ, entre outros, torna-se ainda no país extremamente difícil a construção de cenários confiáveis para a gestão e uso dos recursos costeiros, dificultando e mesmo inviabilizando a geração de políticas públicas e legislação concernente visando o desenvolvimento sustentado da zona costeira. O Instituto nacional de Ciência & Tecnologia de Transferência de materiais Continente-Oceano tem como principal objetivo subsidiar o conhecimento necessário ao preenchimento destas lacunas e a construção de cenários consistentes.

Sugestões para leitura:

  1. Crossland, C.J.; Kremer, H.H.; Lindeboom, H.J.; Marshall-Crossland, J.I.; Le Tissier, M.D.A.I.E. (2005). Coastal Fluxes in the Antrhopocene. The Land-Ocean Interactions in the Coastal Zone Project of the International Geosphere-Biosphere Programme. Springer, Berlin. 231p.
  2. Lacerda, L.D., Santelli, R.E., Duursma, E.K. & Abrão, J.J. (2004) Facets of Environmental Geochemistry in Tropical and Subtropical Environments. Springer Verlag, Heidelberg, 382 p.
  3. Lacerda, L.D.; Kremer, H.H.; Kjerfve, B., Salomons, W., Marshall-Crossland, J.I., Crossland, J.C. (2002). South American Basins: LOICZ Global Change Assessment and Synthesis of River Catchment – Coastal Sea Interaction and Human Dimensions. LOICZ Reports & Studies No. 21, 272 p.
  4. LOICZ-Science Plan and Implementation Strategy (2005) Land Ocean Interactions in the Coastal Zone. IGBP Report 51/IHDP Report 18, LOICZ, Texel, 60 p.
  5. Seeliger, U. & Kjerfve, B. (2001). Coastal Marine Ecosystems of Latin America. Springer Verlag, Heidelberg, New York. 360p.

 

Links de interesse:

 

Instituições Participantes

UFC – Universidade Federal do Ceará (CE)

    1. Luiz Drude de Lacerda (Coordenador)
    2. Rozane Valente Marins (Vice-Coordenadora e Coordenadora Institucional)
    3. Luis Parente Maia
    4. Flavio Costa Miguens

EMBRAPA – Embrapa Agroindústria Tropical (CE)

    1. Celli Rodrigues Muniz (Coordenadora Institucional)
    2. Renato Carrhá Leitão

UFPI – Universidade Federal do Piauí (PI)

    1. Francisco José de Paula Filho (Coordenador Institucional)
    2. Rosa Lina Gomes do Nascimento Pereira da Silva
    3. Jeremias Pereira da Silva Filho

UFAL – Universidade Federas de Alagoas (AL)

    1. Paulo Ricardo Petter Medeiros (Coordenador Institucional)
    2. Silvana Quintella Cavalcanti Calheiros
    3. Enaide Marinho de Melo Magalhães

UESC – Universidade Estadual de Santa Cruz (BA)

    1. Francisco Carlos Fernandes de Paula (Coordenador Institucional)
    2. Mauricio Santana Moreau
    3. Luiz Gustavo Braga
    4. Raquel Maria de Oliveira
    5. Gil Marcelo Reuss Strenzel

UENF – Universidade Estadual do Norte Fluminense (RJ)

    1. Carlos Eduardo de Rezende(Coordenador Institucional)
    2. Carlos Eduardo novo Gatts
    3. Álvaro Ramon coelho Ovalle
    4. Marcos Antônio Pedlowski
    5. Ana Paula Madeira di Beneditto
    6. Cristina Maria Magalhães e Souza

UFF – Universidade Federal Fluminense

    1. Marcelo Corrêa Bernardes (Coordenador Institucional)
    2. Bastian Adriaan Knoppers
    3. Emmanoel Vieira Silva Filho
    4. Flavio Costa Miguens

PUC-RJ – Pontifícia Universidade Católica (RJ)

    1. José Marcus de Oliveira Godoy(Coordenador Institucional)

INT – Instituto Nacional de Tecnologia (RJ)

    1. Weber Friederichs Landim de Souza(Coordenador Institucional)

IRD – Instituto de Radioproteção e Dosimetria (RJ)

    1. Maria Luiza Pinto Godoy (Coordenadora Institucional)

USP – Universidade de São Paulo (SP)

      1. Elisabete de Santis Braga (Coordenadora Institucional)

UFSC  Universidade Federal de Santa Catarina (SC)

      1. Luiz Augusto dos Santos Madureira
      2. Alessandra Larissa D. Fonseca
      3. Regina Vasconcellos Antonio

UFMA  Universidade Federal de Maranhão (MA)

    1. Francisco José da Silva dias (Coordenador)
    2. Samara Aranha Eschrique