Autores

Conceição, F. (IGCE - UNESP) ; Fernandes, A. (IGCE - UNESP) ; Lupinacci, C. (IGCE - UNESP) ; Moruzzi, R. (IGCE - UNESP)

Resumo

Um grande número de hidrelétricas e o cultivo de cana-de-açúcar têm aumentado significativamente no sudeste brasileiro e, em muitas destas áreas, há grande regiões metropolitanas. Essas mudanças no uso da terra (LULCC) associadas com as políticas energéticas e expansão urbana geram mudanças nos processos geomorfológicos e ambientais em escala espacial e temporal. Este trabalho focou em como a interação homem-paisagem influenciou a dinâmica geomorfológica nas taxas de deposição e da composição isotópica da matéria orgânica na baixa bacia do Rio Piracicaba -SP. Os resultados indicaram um aumento das taxas de sedimentação de 8 e 14 mm/ano após a construção da barragem de Barra Bonita e a expansão das culturas de cana-de-açúcar. A origem da matéria orgânica está associada ao esgoto sanitário desde 1963. Assim, fica evidente a grande influência humana na mudança dos processos sedimentares e na composição isotópica da matéria orgânica devido às mudanças causadas pelas atividades humanas.

Palavras chaves

Taxas de sedimentação; Isótopos estáveis; Bacia hidrográfica

Introdução

As sociedades implantaram práticas de mudanças no uso da terra, retirando a cobertura vegetação natural para as práticas agrícolas e atividades urbana-industriais. Essas mudanças interferem diretamente processos geomorfológicos e no balanço natural de elementos e/ou compostos químicos. Usinas hidrelétricas são as principais fontes de eletricidade no Brasil, e representam um meio de produção pouco poluente quando comparada as sinas termoelétricas. Outro aspecto relevante é a presença destas hidrelétricas em diversos sistemas fluviais no estado de São Paulo. A construção das hidrelétricas criam fortes perturbações nos sistemas fluviais, alterando suas características e interferindo diretamente nos processos de transporte e sedimentação, além de produzir redução na biodiversidade (Brandt, 2000; Stevaux et al., 2009). Depois da implementação pelo Governo Federal brasileiro do Projeto PRO-ALCÓOL em 1975, a área associadas à produção de cana-de-açúcar expandiu-se em mais de 3 milhões de hectares nas regiões centro-sudeste do Brasil (Adami et al., 2012). Contudo, ainda há uma necessidade de expansão de mais 7 milhões de hectares para contemplar a demanda de etanol no Brasil até 2021 (Goldemberg et al., 2014). Atualmente, o estado de São Paulo é responsável por 52% da produção brasileira de cana-de-açúcar (CONAB, 2012). Infelizmente, estudos relacionados à como as políticas energéticas têm influenciado as mudanças no uso da terra que alteram as dinâmicas erosionais e deposicionais em sistemas fluviais têm sido ignoradas no estado de São Paulo. Outro fato muito importante que merece especial atenção é que nas bacias hidrográficas onde já ocorreram mudanças devido às políticas energéticas, também podem ser encontras regiões metropolitanas, as quais seriam mais um componente a modificar os sistemas fluviais. Essas mudanças do uso da terra direcionadas pelas atividades humanas têm substâncial efeitos na paisagem em escala temporal e espacial e deve ser analisada considerando o complexo sistema de interação homem- paisagem (Murray et al., 2009; Harden et al., 2014). Neste contexto, a baixa bacia do Rio Piracicaba é uma área de estudo ideal para se avaliar as interações homem-paisagem no estado de São Paulo associadas à política energética (reservatórios e plantações de cana-de-açúcar) e expansão urbana nas taxas de sedimentação e na origem da matéria orgânica dos sedimentos de fundo. Assim, os resultados fornecem novos conhecimentos sobre a importância relativa dos sistemas homem-paisagem em bacias hidrográficas e podem ajudar nas previsões de futuras respostas geomorfológicas e ambientais nessas áreas.

Material e métodos

A área de estudo faz parte do baixo curso da bacia do Rio Piracicaba (Fig. 1). Topograficamente, a região é plana, com altitude máxima de 600 m e mínima de 470 m. A Formação Pirambóia é a principal unidade geológica presente na área de estudo, sendo composta principalmente por arenitos. Terraços e depósitos também ocorrem na área em planícies aluvionares no baixo curso de bacia do Rio Piracicaba. Os solos dominantes na região são argissolos e latossolos. O clima é tipo Aw da Classificação de Köeppen, ou seja, tropical chuvoso. O atual uso da terra nas proximidades de área de estudo são as plantações de cana-de-açúcar, pasto e campos, seguidos de reflorestamento e áreas com vegetação natural remanescente. O ponto de amostragem foi baseado na comparação das feições deposicionais identificadas em fotografias aéreas (1962) e nas imagens ALOS (2007), identificando um local onde o Rio Piracicaba não sofreu alterações de 1962 até 2007 (SP1 na Fig. 1, 22°40’1.7’’ S e 48°0’35.6’’ W). Um perfil de sedimento foi coletado, sendo ele fatiado em segmentos com 4 cm e numerados sequencialmente do base para o topo (C1 a C13). Os segmentos próximos a superfície (C1) e ao fundo (C13) foram desconsiderados para as análises para evitar perturbações nas taxas de sedimentos (Eakins & Morrison, 1978).Após s secagem de cada segmento naturalmente, as amostras foram homogeneizadas e pesadas. Para quantificar a distribuição granulométrica de cada segmento amostrado, foi utilizado o equipamento MALVERN Mastersizer 2000 e os segmentos classificados de acordo com ABNT (1980). O pH dos segmentos foi caracterizado na razão 1:25 de sedimento/água destilada, usando equipamento YSI 556. O eletrodo foi calibrado usando padrões de alta pureza em pH 4,00 (4,00 ± 0,01) e 7,00 (7.00 ± 0,01. As amostras secas e homogeneizadas de cada segment foram acondicioandas em placas de Petri de acrílico (62 mm de diâmetro e 23 mm de altura) e seladas. Após 4 semanas, as amostras foram submetidas a análises por espectrometria gama de alta resolução, utilizando-se detector de germânio hiper puro (EG&G ORTEC), com eficiência de 20% e resolução de 1,8 KeV no pico do Co-60 (1.33 MeV).Neste trabalho, a taxa de sedimentação foi determinada através do modelo CRS (Robbins, 1978; Appleby and Oldfield, 1978). Cromatografia gasosa, usando um analisador automático de C e N (ANCA-GSL Sercon Hydra 20-20), permitiu determinar a porcentagem de carbono orgânico particulado (POC) e nitrogênio orgânico particulado (PON) e suas respectivas assinaturas isotópicas, com variação menor que 0.0.2o/oo. A quantidade de matéria orgânica particulada (POM) foi calculada pela multiplicação do POC por 1,72.

Resultado e discussão

A Fig. 2 sumariza os resultados obtidos neste trabalho em relação às taxas de sedimentação, pH e granulometria de cada segmento. As taxas de sedimentação foram de 8 mm por ano até a construção do reservatório de Barra Bonita e 14 mm por ano após esse período. Os valores de pH variaram entre 6,2 a 6,6, com o menores valores caracterizados nas profundidades maiores. Em geral, o tamanho dos grãos foi dominado pela fração argila, com exceção também dos segmentos mais profundos (< -38 cm), os quais foram dominados pela fração areia. As sociedades têm implantado mudanças no uso e cobertura da terra (LULCC), as quais provocam a retirada da vegetação natural e implantação de práticas associadas às atividades agropastoris, urbanas e industriais. Contudo, neste estudo o principal problema relacionado à LULCC está associado com a política energética para atender ao crescente aumento populacional e industrial. As usinas hidrelétricas são as principais fontes de energia elétrica no Brasil, com a grande presença de reservatórios ao longo de vários sistemas fluviais no estado de São Paulo. As operações da hidrelétrica de Barra Bonita iniciaram-se em 1963 e, atualmente, possui uma capacidade instalada de 140 MW. A diferença nas características dos sedimentos (pH e granulometria) encontradas nesse estudo devem-se justamente à construção da hidrelétrica do Barra Bonita. Com sua construção, houve uma diminuição da energia no baixo curso do Rio Piracicaba e, consequentemente, deposição de material de granulometria mais fina. Os resultados das análises de C e N são ilustrados na Figura 3. Há uma sigficante correlação entre POC e PON (r = 0.99 e P <0.01) nos segmentos com predomínio da fração silte/argila. Além disso, as concentrações de POC e PON apresentam menores valores nos segmentos mais arenosos, depositados no período pre-construção da hidrelétrica de Barra Bonita. Após 1963, a concentração de POC e PON aumenta ao longo do perfil de sedimentação. A média da razão C:N foi de 9,9, variando entre 9,04 e 11,18. Os valores médios de delta C-13 e delta N-15 foram de -22,89 (± 0,30) e 6,21 (± 0,18) o/oo, respectivamente, com uma variabilidade menor que 3% ao longo do perfil de sedimento. Assim, apesar da mudança nas características dos segmentos ao longo do perfil de sedimentação pela construção da hidrelétrica de Barra Bonita, os valores de delta C-13 e delata N-15 não são afetados. As diferentes fontes de matéria orgânica em sedimentos fluviais podem ser investigadas pela avaliação da composição elemental e isotópica presente em cada segmento e sua comparação com parâmetros de referência (Krusche et al., 2002). Em regiões sem influência antrópica, a matéria orgânica é de contribuição terrestre (plantas C3 e C4) e organismos aquáticos. Cada um destes grupos tem características distintas em relação aos valores de delta C-13 e delta N-15. Em regiões com atividades antrópicas, há a contribuição de efluentes urbanos, com valores típicos de delta C-13 e delta N-15 (Fernandes et al., 2016). Como se pode observar na Fig. 3, os valores de delta C-13 e delta N-15 obtidos neste trabalho para todos os segmentos amostrados mostram-se dentro da variação para esgoto urbano. Assim, a contribuição do esgoto urbano é principal fonte de matéria orgânica para os sedimentos do Rio Piracicaba desde 1953.

Fig. 1 – Localização da área de estudo e do ponto de amostragem de sedimento de fundo no baixo curso da bacia do Rio Piracicaba.


Fig. 2 - Excesso de Pb-210 por massa seca acumulada, pH e granulometria do perfil de sedimento.


Fig. 3 – Resultados das análises isotópicas de C e N.

Considerações Finais

A presente pesquisa relata importantes aspectos da dinâmica fluvial de uma área localizada no sudeste brasileiro que exibe pronunciados sinais de interferência antrópica. Ficou evidente que após a construção da hidrelétrica de Barra Bonita em 1963, as características dos sedimentos de fundo no baixo curso do Rio Piracicaba foram alteradas, com deposição de material mais fino. Além disso, a origem da matéria orgânica está associada ao esgoto urbano dos municípios que compõem a bacia do Rio Piracicaba desde 1953, sendo que a concentração do POC e PON vem aumentando desde então. Com isso, os resultados reforçam que as mudanças nos sistemas homem-paisagem na região de estudo associadas às políticas energéticas e expansão urbana são complexas e ocorrem concomitantemente. Assim, as interações homem-paisagem descritas nesse estudo também devem afetar outras regiões onde são alocadas hidrelétricas no estado de São Paulo e ao longo da bacia do Rio Paraná, as quais merecem estudos futuros para uma melhor compreensão das influências humanas nestes sistemas fluviais pouco conhecidos e estudados nas regiões centro-oeste e sudeste do Brasil.

Agradecimentos

Os autores agradecem à FAPEPS e ao CNPq (processos nº 2011/00040-7 e 400085/2009-7, respectivamente).

Referências

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