Ana Paula Lopes Dias
Ana Paula Lopes Dias defendeu sua tese de doutorado em 25 de março de 2015 intitulada:
Aporte e remoção de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) em fragmentos florestais na região metropolitana de Campinas – SP
A banca examinadora foi composta pela sua orientadora Profa. Dra. Marisa Domingos, Dra. Christine Laure Marie Bourotte,
Dr. João Vicente de Assunção, Dra. Maria Cristina Forti e Dra. Silvia Ribeiro de Souza.
Aporte e remoção de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) em fragmentos florestais
na região metropolitana de Campinas – SP
ABSTRACT
Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are organic pollutants that are hardly degraded in the environment. As a consequence, they may remain accumulated in organic fractions in the ecosystems, such as vegetation and soil for long periods, highlighting the importance of evaluating their impacts on the different compartments of ecosystems disturbed by pollutants. Few studies are available in tropical forests, so that the description of the global environmental contamination by these persistent organic pollutants is still not possible. Thus, this study was proposed wich the goal of enlarging the knowledge on the subject, by estimating the input, i.e. the entry of PAHs in Atlantic Forest Forest fragments in the metropolitan region of Campinas and the removal from the atmosphere through the accumulation of these compounds in native tree species and soil. Therefore, we aimed with this study: to check for spatial and temporal variations in PAHs inputs via dry and wet deposition; to dentify, among the tree species studied, which has the greatest potential for passive biomonitoring of these compounds in the study region; to check for spatial and temporal variations in the PAH accumulation in forest soils; to infer about the possible sources of particulate matter, in the neighbourhoods of the forest fragments, based on the concentrations and ratios of PAHs markers in different environmental matrices analyzed. The collections of particulate matter (PM10) and wet/dry deposition were carried out in two forest fragments (Paulínia and Campinas) during the following periods: wet/2012, dry/2012, wet/2013 and dry/2013. Soil and leaves of the tree species were collected in all forest fragments, during dry/2011, wet/2012, dry/2012 and wet/2013. The Soxhlet extraction was used for solid matrices using a mixture of solvents (dichloromethane and hexane, 3: 1). In rain water samples, the extraction was performed by decantation using the same solvent mixture. After extraction, all samples were analyzed by HPLC / FLUR for identification of 14 PAHs divided into two categories: light-PAHs (2 or 3 aromatic rings)- naphthalene, acenaphthene , fluorene, phenanthrene, anthracene, fluoranthene; and heavy-PAHs (more than 4 rings) – pyrene, benzo(a)anthracene, chrysene, benzo(b)fluoranthene, benzo(k)fluoranthene, benzo(a)pyrene, dibenzo(a,h)anthracene and benzo(g,h,i)perylene. In general, seasonal differences in the concentration of PAHs were evident in all matrices sampled in different forest fragments. The contents of ΣHPAs in PM10 and leaf samples were significantly higher during the dry periods than during the wet periods, while higher levels of such compounds in soil and rain water were measured during the wet periods. However, significant differences in the total concentrations of PAHs (ΣHPAs) were not found among the four forest fragments, indicating that they are exposed to the same PAH emission sources. Among the tested tree species, P. gonoachanta was the most effective in accumulating PAHs and was able to indicate possible emission sources in the study region. The four matrices contained a higher proportion of light-PAHs relative to heavy-PAHs in all forest fragments and during both dry and wet periods. However, the forest in Paulínia was affected by higher light-PAH concentrations than the other forests and received a higher PAH input through the PM10, during both wet and dry periods. Although the PAH deposition through PM10 in Campinas forest fragment was clearly lower than that recorded in Paulinia fragment, the wet deposition seemed to be more important in Campinas, at least for some PAHs. In both forests, the removal of PAHs occurred mainly by plants (leaves of P. gonoacantha) during dry periods. During the wet periods, the estimated mean enrichments of most PAHs were similar in plants and soil from Paulínia forest, but higher in soil than in plants from the Campinas forest, probably due to the increased capacity of moisture retention in the soil. The petrochemical industries of Paulínia appeared to be the most important emission sources of light-PAHs to the forest ecosystem in the surrounding areas.
Keywords: Brazilian forests; PAHs in tropical; PAHs in vegetation; particulate matter; rainfall; tropical soils
RESUMO
Os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) são poluentes orgânicos de difícil degradação, podendo permanecer acumulados por longos períodos em frações orgânicas dos ecossistemas, como vegetação e solo. Daí a importância de se avaliar o impacto destes nos diferentes compartimentos de ecossistemas antropizados. Há poucos estudos em florestas tropicais, impedindo uma melhor avaliação da distribuição global de poluição em ambientes naturais por estes poluentes orgânicos persistentes. Assim, este estudo se justifica ao contribuir para ampliar o conhecimento sobre o tema, dimensionando o “aporte”, ou seja, a entrada de destes em fragmentos de Floresta Semidecidual Atlântica na região metropolitana de Campinas e a “remoção” da atmosfera através do acúmulo destes compostos em espécies arbóreas e no solo. Portanto, objetivou-se, com este estudo: verificar se há variações espaciais e temporais no aporte de HPAs via deposição seca e úmida; identificar, entre as espécies arbóreas estudadas, qual a com maior potencial para biomonitoramento passivo desses compostos na região de estudo; avaliar se há variações espaciais e temporais no acúmulo de HPAs nos solos florestais; inferir sobre as possíveis fontes de emissão de material particulado, nas adjacências dos fragmentos florestais, com base nas concentrações e proporções de HPAs marcadores nas diferentes matrizes ambientais analisadas. As campanhas de coleta de material particulado (MP10), deposição seca e úmida foram realizadas em dois fragmentos florestais (Paulínia e Campinas) nos períodos: úmido/12, seco/12, úmido/13 e seco/13. Amostras de solo e folhas das espécies arbóreas foram coletadas nos 04 fragmentos florestais, durante os períodos: seco/11, úmido/12, seco/12 e úmido/13. Foi utilizada a extração por Soxhlet para as matrizes sólidas, utilizando uma mistura de solventes (diclorometano e hexano, 3:1). Para água de chuva, foi utilizada a extração por decantação, utilizando a mesma mistura de solventes. Após extração, todas as amostras foram analisadas em HPLC/FLUO para identificação de 14 HPAs divididos em duas categorias: HPAs-leves (2 ou 3 anéis aromáticos) = naftaleno, acenafteno, fluoreno, fenantreno, antraceno, fluoranteno; e HPAs-pesados (mais de 4 anéis) pireno, benzo(a)antraceno, criseno, benzo(b)fluoranteno, benzo(k)fluoranteno, benzo(a)pireno, dibenzo(a,h)antraceno e benzo(g,h,i)perileno. Em geral, diferenças sazonais na concentração de HPAs foram evidentes em todas as matrizes amostradas nos diferentes fragmentos florestais. Nas amostras de MP10 e folhas de plantas, encontraram-se maiores concentrações de HPAs nos períodos secos, enquanto que nas amostras de solo e água de chuva nos períodos úmidos. Entretanto, não foi possível verificar diferenças significativas nas concentrações totais dos HPAs (ƩHPAs) entre os 4 fragmentos florestais, indicando que estes estão submetidos às mesmas fontes emissoras de HPAs. Entre as espécies avaliadas, P. gonoachanta foi a mais eficiente no acúmulo de HPAs na área de estudo e foi capaz de indicar possíveis fontes emissoras. Em todos os fragmentos florestais, houve maior proporção de HPAs-leves em relação aos HPAs-pesados, para os períodos secos e úmidos e para as quatro matrizes avaliadas; contudo, em Paulínia, obtiveram-se maiores concentrações de HPAs-leves do que nos demais locais. Em Paulínia, o aporte de HPAs aconteceu preponderantemente através do MP10, tanto durante os períodos úmidos como nos secos. O aporte de HPAs via MP10 ao fragmento de floresta de Campinas foi evidentemente menor do que o registrado no fragmento de Paulínia, mas o aporte via água de chuva pareceu mais importante em Campinas, pelo menos para alguns HPAs. Em ambas as florestas, a remoção de HPAs ocorreu principalmente através das plantas (folhas de P. gonoacantha) durante os períodos secos. Mas, nos períodos úmidos, estimaram-se valores médios de enriquecimento para a maioria dos HPAs similares nas plantas e no solo provenientes da floresta de Paulínia e maiores no solo do que nas plantas de Campinas, provavelmente devido a maior capacidade de retenção de umidade do solo desta floresta. Contudo, foi possível monitorar a magnitude do aporte e da remoção de HPAs, sendo que a Piptadenia gonoacantha foi a escolhida como espécie biomonitora. O mapeamento de fontes de emissão de material particulado nas adjacências dos fragmentos florestais pode ser evidenciado. O polo industrial petroquímico de Paulínia pareceu ser a mais importante fonte emissora de HPAs para a vegetação no seu entorno, principalmente HPAs-leves.
Palavras-chave: Florestas brasileiras; HPAs nos trópicos; HPAs na vegetação; material particulado; água de chuva; solos tropicais
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