Esteróis marcadores geoquímicos em colunas sedimentares da Enseada Martel, Baía do Almirantado, Península Anatártica

Orientador: Cesar de Castro MartinsMonografia (graduação) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Terra, Centro de Estudos do Mar, Curso de Oceanografia com Habilitação em pesquisa OceanográficaResumo: Marcadores organicos sao compostos quimicos com caracteristicas como resistencia a degradacao e origem especifica e podem ser utilizados como indicadores de eventos e processos em uma escala de tempo. Dentre estes marcadores, destacam-se os esterois, utilizados como indicadores de origem, do retrabalhamento bacteriano e de transformacoes diageneticas da materia organica depositada no sedimento de fundo, e tambem da introducao de esgoto no ambiente marinho. O objetivo geral deste trabalho foi estudar a distribuicao temporal de marcadores geoquimicos (esterois) como indicadores de origem, variacoes no aporte, preservacao e degradacao da materia organica em testemunhos de sedimento da Enseada Martel, Baia do Almirantado, Antartica. A amostragem foi realizada durante as Operacoes Antarticas XXIV (2005/06) e XXVI (2007/08), em tres pontos: Ferraz (XXIV), Steinhouse e Botany Point (XXVI). A analise dos esterois foi realizada por cromatografia gasosa com deteccao de ionizacao de chama (GC-FID), apos extracao em Soxhlet, seguida de clean-up em coluna de adsorcao e derivatizacao. Em todos os testemunhos, as concentracoes dos compostos diminuiram com o aumento da profundidade, resultado dos processos de degradacao que atuam na materia organica com o passar do tempo. Em Botany Point, campesterol foi o esterol mais abundante, e os perfis verticais apresentaram menores concentracoes na base, com aumento gradual em direcao ao topo. Colesterol foi o composto mais abundante em Ferraz, onde os perfis verticais apresentaram flutuacoes ao longo dos testemunhos, com as maiores concentracoes nas camadas superiores. Colesterol tambem foi o esterol mais abundante em Steinhouse, onde as concentracoes foram de 4,12 ƒÊg.g-1 a 0,02 ƒÊg.g-1. Coprostanol e epicoprostanol apresentaram menores concentracoes em relacao aos outros compostos e estudos anteriores na regiao. A presenca destes esterois fecais sugere introducao de esgotos na area estudada ou a contribuicao de fezes de mamiferos marinhos como focas e baleias. A presenca de niveis quantificaveis de todos os esterois analisados, incluindo os fecais, confirmam a multiplicidade de fontes da materia organica sedimentar. Os esterois saturados apresentaram menores concentracoes que os parentais insaturados, o que pode indicar uma baixa taxa de hidrogenacao bacteriana e de processos diageneticos. A tendencia geral da distribuicao vertical da materia organica foi obtida atraves de perfis gerados pelos autovetores da Analise dos Componentes Principais. Nos tres testemunhos, o padrao de distribuicao vertical da materia organica apresentou valores mais baixos nas camadas inferiores, refletindo a materia organica ja imobilizada, enquanto que nas camadas superiores os valores mostraram um acrescimo gradual em direcao ao topo, representando a materia organica recem depositada, e ainda sobre efeito dos processos de transformacao da mesma. Palavras chave: marcadores geoquimicos, esterois, materia organica, Antartica

Baseline concentrations of faecal sterols and assessment of sewage inputinto different inlets of Admiralty Bay, King George Island, Antarctica

The Antarctic region is one of the best preserved environments in the world. However, human activities such as the input of sewage result in the alteration of this pristine site. We report baseline values of faecal sterols in Admiralty Bay, Antarctica. Four sediment cores were collected during the 2006/2007 austral summer at the Ezcurra (THP and BAR), Mackelar (REF) and Martel (BTP) inlets. Concentrations of faecal sterols (coprostanol + epicoprostanol) were <0.16 lg g_1, suggesting no sewage contamination and probable ‘‘biogenic’’ contributions for these compounds. Baseline values, calculated using the mean\ud concentration of faecal sterols in core layers for THP, BAR, REF and BTP, were 0.04 } 0.02, 0.03 } 0.01, 0.07 } 0.01 and 0.04 } 0.02 lg g_1, respectively. These results established as natural contributions of faecal sterols, suggesting that these markers can be useful indicators of human-derived faecal inputand contributing to monitoring programs to prevent anthropogenic impacts

Characterization of sources and temporal variation in the organic matter input indicated by n-alkanols and sterols in sediment cores from Admiralty Bay, King George Island, Antarctica

The Antarctic continent is one of the most protected areas on the planet, but is dynamically responding to environmental change on a global scale. Change in the air temperature may affect the organic matter production in the area. Biomarkers such as sterols, n-alkanols and phytol in three sediment cores from Admiralty Bay, Antarctica, were determined to identify the type of organic matter, variation in input and possible relationship with general temperature changes over the past decades. The\ud concentrations ranged from 0.91 to 13.99 lg g-1 (dry weight) of total sterols, 0.20–2.14 lg g-1 of total n-alkanols and 0.13–2.38 lg g-1 of phytol. Cholest-5-en-3b-ol was the most abundant sterol. The fecal sterols, 5b-cholestan- 3b-ol and 5b-cholestan-3a-ol, occurred at low concentration (\0.01–0.15 lg g-1), below the baseline values for this region. The lower carbon chain n-alkanols were more abundant, which suggested that algae, bacteria and zooplankton were the primary sources of the sedimentary organic matter. Phytol exhibited little variation across all of the cores, which appears to be the result of degradation. Variation in the concentration of compounds in one core was compared with the variation in mean air temperature (MAT) over time; this preliminary association showed a tendency toward increased concentration during the period in which the MAT was more elevate

Esteróis marcadores geoquímicos em colunas sedimentares da Enseada Martel, Baía do Almirantado, Península Anatártica

Orientador: Cesar de Castro MartinsMonografia (graduação) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Terra, Centro de Estudos do Mar, Curso de Oceanografia com Habilitação em pesquisa OceanográficaResumo: Marcadores organicos sao compostos quimicos com caracteristicas como resistencia a degradacao e origem especifica e podem ser utilizados como indicadores de eventos e processos em uma escala de tempo. Dentre estes marcadores, destacam-se os esterois, utilizados como indicadores de origem, do retrabalhamento bacteriano e de transformacoes diageneticas da materia organica depositada no sedimento de fundo, e tambem da introducao de esgoto no ambiente marinho. O objetivo geral deste trabalho foi estudar a distribuicao temporal de marcadores geoquimicos (esterois) como indicadores de origem, variacoes no aporte, preservacao e degradacao da materia organica em testemunhos de sedimento da Enseada Martel, Baia do Almirantado, Antartica. A amostragem foi realizada durante as Operacoes Antarticas XXIV (2005/06) e XXVI (2007/08), em tres pontos: Ferraz (XXIV), Steinhouse e Botany Point (XXVI). A analise dos esterois foi realizada por cromatografia gasosa com deteccao de ionizacao de chama (GC-FID), apos extracao em Soxhlet, seguida de clean-up em coluna de adsorcao e derivatizacao. Em todos os testemunhos, as concentracoes dos compostos diminuiram com o aumento da profundidade, resultado dos processos de degradacao que atuam na materia organica com o passar do tempo. Em Botany Point, campesterol foi o esterol mais abundante, e os perfis verticais apresentaram menores concentracoes na base, com aumento gradual em direcao ao topo. Colesterol foi o composto mais abundante em Ferraz, onde os perfis verticais apresentaram flutuacoes ao longo dos testemunhos, com as maiores concentracoes nas camadas superiores. Colesterol tambem foi o esterol mais abundante em Steinhouse, onde as concentracoes foram de 4,12 ƒÊg.g-1 a 0,02 ƒÊg.g-1. Coprostanol e epicoprostanol apresentaram menores concentracoes em relacao aos outros compostos e estudos anteriores na regiao. A presenca destes esterois fecais sugere introducao de esgotos na area estudada ou a contribuicao de fezes de mamiferos marinhos como focas e baleias. A presenca de niveis quantificaveis de todos os esterois analisados, incluindo os fecais, confirmam a multiplicidade de fontes da materia organica sedimentar. Os esterois saturados apresentaram menores concentracoes que os parentais insaturados, o que pode indicar uma baixa taxa de hidrogenacao bacteriana e de processos diageneticos. A tendencia geral da distribuicao vertical da materia organica foi obtida atraves de perfis gerados pelos autovetores da Analise dos Componentes Principais. Nos tres testemunhos, o padrao de distribuicao vertical da materia organica apresentou valores mais baixos nas camadas inferiores, refletindo a materia organica ja imobilizada, enquanto que nas camadas superiores os valores mostraram um acrescimo gradual em direcao ao topo, representando a materia organica recem depositada, e ainda sobre efeito dos processos de transformacao da mesma. Palavras chave: marcadores geoquimicos, esterois, materia organica, Antartica

Adaptação de um método para determinação de marcadores orgânicos e aplicação em sedimentos marinhos antárticos

Resumo: Este estudo é apresentado em duas partes. A primeira parte tem como objetivo principal a otimização de um método alternativo para determinação de múltiplos marcadores orgânicos em sedimentos marinhos e a segunda parte consiste na aplicação deste método em testemunhos de sedimento para avaliar fontes e distribuição da matéria orgânica na região da Península Antártica. Para isso, testes analíticos foram realizados na etapa clean up do método, possibilitando a obtenção de n-alcanos (AHs), esteróis (OLs) e n-alcanóis (ALCs) através de uma única extração. As alterações no método possibilitaram uma redução no consumo de solventes e adsorventes, bem como na produção de descartes e otimizaram o tempo de trabalho em laboratório. Os valores de recuperações de padrões externos foram de 60 - 129% para n-alcanos, 52 - 67% para OLs e 43 - 141% para ALCs, dentro da faixa de valores aceitáveis estabelecida. Os testes de repetibilidade (todos com os compostos com variabilidade <25%) e comparação com materiais de referência (resultados dentro da faixa aceitável) também indicaram que o método é satisfatório para análise desses marcadores. Após a etapa de validação, confirmada por esses testes citados, o método foi então aplicado em sedimento coletados na Baía do Almirantado (Ponta Barrel-BAR, Refúgio-REF e Ferraz-FER), localizados na Península Antártica. As concentrações de OLs totais variaram de 0,91 a 13,99 ?g.g-1, dos ALCs totais entre 0,20 a 2,14 ?g.g-1 e do fitol de 0,13 a 2,38 ?g.g-1. Colest-5-en-3?-ol foi o esterol mais abundante nos testemunhos da Baía do Almirantado, indicando que a matéria orgânica da região recebe contribuição de fito e zooplâncton, bem como animais superiores. Para os esteróis fecais 5?-colestan-3?-ol e 5?-colestan-3?-ol, as concentrações foram abaixo dos valores de background da região (<LDM a 0,15 ?g.g-1), assim como a razão coprostanol/epicoprostanol que apresentou valores que condizem com uma origem natural (aves e mamíferos marinhos) para esses compostos. Os valores da razão estanol/estenol indicaram a ocorrência da diagênese do esterol insaturado, com menor intensidade em BAR. Os ALCs C12 a C20 foram predominantes, indicando que as maiores contribuições para a matéria orgânica são de algas, bactéria e zooplâncton, e pouca contribuição de vegetação. Fitol registrou variação ao longo dos perfis, e suas concentrações foram relativamente baixas podendo ser reflexo da degradação do composto ao longo da coluna sedimentar. As variações nas concentrações de alguns compostos foram comparadas com a variação da temperatura média do ar ao longo do tempo no testemunho de FER. Os resultados parecem indicar para uma tendência de aumento de alguns compostos em períodos em que a temperatura média do ar estava mais elevada. Entretanto, os dados obtidos com esse trabalho não são suficientes para permitirem afirmar tal tendência como verdadeira, sendo essa então apenas uma observação, que pode ser confirmada com estudos futuros, focando nesse objetivo, e com ferramentas adequadas e que gerem as informações necessárias. A distribuição de todos os compostos aponta o predomínio de fontes marinhas, de origem natural, com contribuições significativas do plâncton e animais superiores, condizentes com trabalhos já realizados na região. Estes resultados indicam que o método otimizado é válido e eficiente na determinação dessas classes de marcadores em sedimentos marinhos

VALIDAÇÃO DE UM MÉTODO ANALÍTICO PARA DETERMINAÇÃO DE MARCADORES ORGÂNICOS GEOQUÍMICOS EM AMOSTRAS DE SEDIMENTOS MARINHOS

This paper describes the validation of an alternative method for determination of n-alkanes, sterols (OLs) and n-alkanols (ALCs) in marine sediments, through adaptation of clean up. The method reduced the material consumption, the discards produced and working time. The recovery percentages were 60-129% for n-alkanes, 52-67% for OLs and 43-141% for ALCs, acceptable values compared to other studies. The application in Antarctic marine sediments presented satisfactory results indicating contribution of planktonic organisms, higher animals and a little contribution from vegetation

Multi-molecular markers and metals as tracers of organic matter inputs and contamination status from an Environmental Protection Area in the SW Atlantic (Laranjeiras Bay, Brazil)

The sources and concentrations of aliphatic hydrocarbons (AHs) and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), faecal and biogenic sterols, and trace metals at 10 sampling sites located in Laranjeiras Bay, a large Environmental Protection Area in the southern Atlantic region of Brazil, were determined to assess the sources of organic matter and the contamination status of estuarine sediments. Organic compounds were determined by GC-FID and GC-MS, and ICP-OES was used to evaluate trace metals. The total AHs concentration ranged from 0.28 to 8.19 mu g g(-1), and n-C-29 and n-C-31 alkanes were predominant, indicating significant inputs from higher terrestrial plants. Unresolved complex mixtures (UCM) were not detected at any site, suggesting that the study area was not significantly contaminated by fossil fuels. The total PAH concentration varied from 3.85 to 89.2 ng g(-1). The ratio between selected PAH isomers showed that combustion of biomass, coal, and petroleum is the rnain source of PAHs in the study area. The concentrations of the faecal sterols coprostanol and epicoprostanol were below the detection limits, suggesting that sewage was not a significant contributor to sedimentary organic matter. The concentrations of the trace metals (As, Cr, Cu, Ni, Pb and Zn) were low, except near sites located at the mouths of rivers that discharge into the study area and near urbanised regions (Paranagua city and the adjoining harbour). In general, the concentrations of PAHs were below the threshold effect concentrations (TEL) levels. Although the As, Cr and Ni concentrations were above the TEL levels, the study area can be considered as preserved from human activities.Brazilian National Council for Scientific and Technological Development (CNPq)CNPq (Brazilian National Council for Scientific and Technological Development) [564316/2008-3