Combined analysis of trace elements and isotopic composition of particulate organic matter in suspended sediment to assess their origin and flux in a tropical disturbed watershed

Abstract

Approximately 40% of the volume of domestic sewage generated in the São Paulo State is untreated and released into water bodies, causing serious pollution problems that affect the water quality and especially the suspended sediments transported by rivers. Thus, this paper investigates the seasonal influence on the origin and fluxes of Cu, Co, Cr, Zn, Cd, Ni, Sc and particulate organic matter (POM) in sediments transported by a disturbed watershed in the São Paulo State, i.e. the Sorocaba River basin. POM was characterized using particulate organic carbon, particulate organic nitrogen, C:N ratio and δC and δN stable isotopic composition. Eight sample collections of fine suspended sediments (FSS) were carried out at the mouth of the Sorocaba River from July 2009 to May 2010. During the study period, the discharge rate followed the seasonal variation trend of the past 25 years. Zn was the most abundant trace element in the FSS, followed by Cr, Cu, Ni, Co, Sc and Cd. There was a higher concentration of trace elements during the dry season, except for Sc and Co, which did not vary seasonally. The POM showed the same trend, with higher concentrations during the dry season. The calculated enrichment factors and geoaccumulation index indicated that most of the trace elements are of geogenic origin, except for Zn, which showed significant anthropogenic contributions (55%). The elemental and isotopic analysis of C and N and C:N ratio indicated that the anthropogenic origin of POM found in the FSS is related mainly to domestic sewage (97%), while the significant correlation found between the concentrations of Zn and POM indicates that the main anthropogenic source of Zn is related to this domestic sewage. The FSS load transported during the study period was of 373,194 t y, of which 87% occurred during the rainy season.

Modelagem do controle climático nas taxas de erosão mecânica e de intemperismo químico na bacia do Rio Sorocaba (SP)

“…A Tabela 1 apresenta os resultados de vazão e dos parâmetros físicos e químicos obtidos para as águas do Rio Sorocaba nos dois pontos de amostragem durante o período de estudo. A concentração do total de sólidos dissolvidos (TDS) durante o período de estudo em S1 foi obtida em Fernandes et al (2017) e em S2 em Fernandes et al (2016b).…”

“…Entretanto, esses fluxos fluviais integram as contribuições dos processos naturais de intemperismo físico e químico que ocorrem na bacia de drenagem, dos aportes atmosféricos e, em certas regiões, dos aportes antrópicos associados à poluição industrial, agrícola e/ou doméstica, que chegam ao rio de forma pontual ou difusa. Assim, no presente trabalho, a carga de TSS foi corrigida da contribuição dos aportes antrópicos e as cargas de SiO 2, Na + , K + , Ca 2+ e Mg 2+ dissolvidos foram corrigidas das contribuições dos aportes atmosféricos e antrópicos, como já descrito para outras bacias de drenagem (Probst et al 1994, Mortatti et al 1997, Semhi et al 2000, Bortoletto Junior et al 2002, Conceição & Bonotto 2003, Weijden et al 2006, Mortatti et al 2008, Fernandes et al 2016a2016b, utilizando um modelo de balanço de massas (Equação 3). Os fluxos resultantes da variação da biomassa e derivados dos sítios de troca iônica em minerais argilosos não foram considerados nos cálculos da carga dissolvida, uma vez que apresentam contribuições insignificantes, próximas de "zero", segundo White & Blum (1995).…”

“…Barth 1961, Gibbs 1970) e a determinação das taxas de alteração de rochas e de remoção de solos em bacias de drenagem (ex. Tardy 1971, Mortatti et al 1992, Gaillardet et al 1997, Mortatti et al 1997, Boeglin & Probst 1998, Semhi et al 2000, Bortoletto Junior et al 2002, Mortatti & Probst 2003, Conceição & Bonotto 2003, Weijden & Pacheco 2006, Li & Zhang 2008, Mortatti et al 2008, Gurumurthy et al 2012, Edet et al 2013, Laraque et al 2013, Li et al 2014Conceição et al, 2015;Fernandes et al 2016aFernandes et al 2016b. Destacam-se também os estudos que utilizam coleções de dados publicados para estimar processos globais de intemperismo (Martin & Meybeck 1979, Meybeck 1987, White & Blum 1995, Gaillardet et al 1999, Meybeck et al 2003, Walling & Fang 2003 e os que avaliam como esses processos são controlados por fatores como litologia, relevo e clima, entre outros (Paces 1986, Lasaga et al 1994, Harrison 2000, Riebe et al 2004, Velbel & Price 2007.…”

Análise de elementos potencialmente tóxicos em águas e sedimentos do rio Sorocaba subsequente a sua recuperação ambiental

“…Atividades antrópicas foram as principais responsáveis pela degradação de ambientes aquáticos em diversos países ( ABDULLAH et al, 2022;AITHANI et al, 2020;GETU;BHAT, 2021;MERHABY et al, 2021;OBIAHU et al, 2021;ROJAS et al, 2022). Similarmente, interferências antrópicas listadas no rio Sorocaba e em seus ecossistemas associados, afetaram negativamente seus níveis de qualidade (CETESB, 2023;FERNANDES et al, 2016FERNANDES et al, , 2017SILVA et al, 2020).…”

Hydrochemistry applied to assess the chemical weathering and soil removal rates in the Sorocaba River basin, São Paulo State

“…Approximately 65% of the demands for public supply in the Sorocaba River basin are supplied by Itupararanga Reservoir (IPT 2006). Despite its importance, few studies have been conducted in the Sorocaba River basin related to the rainwater chemical composition and annual atmospheric deposition (Conceição et al 2011(Conceição et al , 2013, the chemical weathering rates in the Upper Sorocaba River basin (Sardinha et al 2010, Fernandes et al 2016a, the water quality of the Itupararanga Reservoir (Pedrazzi et al 2013(Pedrazzi et al , 2014, and the origin and flux of trace elements and isotopic composition of particulate organic matter in suspended sediment (Fernandes et al 2012(Fernandes et al , 2016b.…”