Dissolved nitrogen in rivers: comparing pristine and impacted regions of Brazil

Abstract

Riverine nitrogen distribution is increasingly controlled by anthropogenic activities in their watersheds, regardless of spatial scale, climate, and geographical zone. Consequently, modelling efforts to predict the export of nitrogen from rivers worldwide have used attributes such as population density, land use, urbanization and sanitation. These models have greatly enhanced our understanding of the sources and fate of nitrogen added to terrestrial systems and transported to rivers and streams, especially for developed countries of the North temperate zone. However, much of the world's population lives in developing countries of the tropics, where the effects of human activities on riverine N exports are still poorly understood. In an effort to close this gap, we compare riverine nitrogen data from 32 Brazilian rivers draining two contrasting regions in this tropical country in terms of economic development -the State of São Paulo and the Amazon. Our data include nitrogen in different dissolved forms, such as Dissolved Inorganic Nitrogen (DIN) and Dissolved Organic Nitrogen (DON). The results show that nitrogen concentrations decreased as river runoff increased in both study areas, and that concentrations were significantly higher in rivers draining the most economically developed region. The relationships between nitrogen concentrations and fluxes with demographic parameters such as population density were also determined and compared to those in temperate systems. In contrast to temperate watersheds, we found that nitrogen fluxes increased only after population densities were higher than 10 individuals per km 2 .Keywords: nitrogen, river, pollution, Piracicaba basin, Amazon basin, Brazil. Nitrogênio dissolvido em rios de regiões distintas do Brasil ResumoA carga do nitrogênio em rios é cada vez mais controlada por atividades humanas independentemente da escala espacial, do clima, ou da região geográfica. Consequentemente, esforços de modelagem que predizem exportação de nitrogênio usam atributos que refletem atividades humanas, tais quais, densidade populacional, uso do solo, urbanização e saneamento ambiental. Estes modelos têm aumentado significativamente nosso entendimento sobre as fontes e destino do nitrogênio adicionado ao sistema terrestre e transportado aos sistemas aquáticos, especialmente em países desenvolvidos localizados no Hemisfério Norte. Entretanto, a maioria da população mundial vive em países em desenvolvimento dos trópicos, onde os efeitos das atividades humanas sobre a carga de nitrogênio nos rios são pobremente entendidos. Em um esforço para aumentar nossa compreensão sobre este fenômeno, comparamos a distribuição de nitrogênio dissolvido em 32 rios brasileiros, drenando duas regiões contrastantes em termos de desenvolvimento econômico -rios do Estado de São Paulo e da região Amazônica. Nossos dados incluem nitrogênio em duas formas dissolvidas: inorgânica (NID) e orgânica (NOD

Characterization of the microbial community in a lotic environment to assess the effect of pollution on nitrifying and potentially pathogenic bacteria

“…In the past, these criteria included only physicochemical parameters (Murray et al, 2001). Indeed, several studies have shown that urbanisation increases the concentration of some nutrients, such as nitrogen, ammonia, nitrate, and phosphorus, decrease the concentration of oxygen and is responsible for pH changes in rivers and streams (Hoare, 1984;Meybeck, 1998;Wernick et al, 1998;Martinelli et al, 2010;Cumar and Nagaraja, 2011;Padmalal et al, 2012). However, the analysis of the chemical and physical characteristics of an ecosystem becomes limited when the objective is the understanding of its complexity as the biological components should also be taken into account.…”

“…Since it has been shown that urbanisation is related to the incresase in nitrogen, ammonium and nitrate levels (Hoare, 1984;Meybeck, 1998;Wernick et al, 1998;Martinelli et al, 2010;Cumar and Nagaraja, 2011;Padmalal et al, 2012), one can hypothesise that it could influence the density and diversity of nitrifying and denitrifying microbes in impacted ecosystems. Considering the global nitrogen cycle, nitrification and denitrification are important steps.…”

Emissões de óxido nitroso em águas fluviais não poluídas e poluídas da Bacia do Rio Paquequer (Teresópolis, Rio de Janeiro)

“…Possui um potencial de aquecimento global, para um horizonte de tempo de 100 anos, 298 vezes superior ao do dióxido de carbono (CO 2 ) (IPCC, 2007), além de atuar indiretamente como um importante regulador dos níveis estratosféricos do ozônio (O 3 ) (CRUTZEN, 1979). Segundo Ravishankara et al (2009) et al, 2011;FILOSO et al, 2006;MARTINELLI et al, 2010 (FIDERJ, 1978;SCHUMM, 2003). A pluviosidade média anual varia de 1.500 mm (a jusante da bacia) a 2.800 mm (nas cabeceiras), com chuvas predominando no verão (FIDERJ, 1978;SCHUMM, 2003;SILVEIRA & RAMOS, 2007).…”

Processos hidrológicos e transporte de nitrogênio e carbono em bacias hidrográficas com cobertura de cana-de-açúcar

“…Sabe-se que a média mundial para exportação fluvial do N aportado em bacias hidrográficas é de 25% em relação ao N que entra no sistema (HOWARTH et al, 1996). Resultados obtidos por Martinelli et al (2010) Moreno et al (1996) em um estudo com milho irrigado com dois tratamentos, um que recebeu 500 kg N ha -1 e outro 150 kg N ha -1 , encontraram 30 e 25% de perdas fluviais no período chuvoso, respectivamente.…”