Hermano Melo Queiroz.

Os manguezais são ecossistemas costeiros essenciais que oferecem serviços ecossistêmicos essenciais, incluindo a regulação climática e o sequestro de carbono. A capacidade dos solos de manguezais de armazenar carbono está diretamente relacionada ao seu funcionamento biogeoquímico, influenciado por fatores geoclimáticos (como geologia, variação das marés, temperatura e precipitação) e pelo estado de conservação das florestas de mangue. Dessa forma, o potencial de armazenamento de carbono está intrinsecamente ligado à qualidade e saúde do solo, que refletem o funcionamento geral desses ecossistemas. Embora existam diversas ferramentas para avaliar a qualidade do solo, uma abordagem integrada, combinando análises físicas, químicas e biológicas com dados geoclimáticos, pode fornecer insights mais precisos e abrangentes. Este estudo tem como objetivo avaliar as variações na saúde e qualidade do solo em manguezais brasileiros e suas implicações para o armazenamento de carbono e a provisão de serviços ecossistêmicos. Amostras de solo serão coletadas em diferentes regiões geoclimáticas e cenários de uso da terra, seguidas por análises físicas, químicas e biológicas. Dados geológicos e climáticos serão integrados aos parâmetros do solo para desenvolver um índice de saúde e qualidade do solo por meio de análise estatística multivariada, refletindo o potencial de acúmulo de carbono. Modelagem matemática, com o Coastal Blue Carbon InVEST, será utilizada para quantificar o potencial de armazenamento de carbono, relacionando-o ao índice de saúde e qualidade do solo. Além disso, ferramentas de sensoriamento remoto e SIG serão empregadas para mapear o estado de conservação e o uso da terra nos manguezais brasileiros. Ao combinar avaliações da saúde do solo, estimativas de armazenamento de carbono e dados de sensoriamento remoto, este estudo produzirá o primeiro levantamento em escala nacional sobre a saúde e qualidade dos solos de manguezais. Essa abordagem abrangente ajudará a preencher uma lacuna crítica no entendimento da variabilidade dos solos de manguezais sob diferentes condições ambientais, fornecendo informações valiosas para estratégias de conservação, esforços de restauração e mitigação das mudanças climáticas. Os resultados subsidiarão tomadores de decisão, gestores ambientais e demais atores na priorização de ações para fortalecer a conservação dos manguezais e otimizar seu potencial de sequestro de carbono.

Coastal ecosystems, including mangroves and marshes, are known for sequestering around 13.5 Gt C yr#8722;1, with a significant carbon accumulation in biomass, mainly in soils (comprising approximately 85 of the total C stock). Mangroves, in particular, store twice as much C as the evergreen forests and almost 10-fold of the C stored in tropical dry forests. However, the full C-capturing potential of these diverse coastal wetlands remains to be fully understood due to the diversity of mangrove and marsh ecosystems and uncertainties from climate change. We propose studying the most typical reference coastal wetlands (marshes and mangroves) from the Arctic Ocean to the Southern coastal region of Brazil to assess the storage and C dynamics in these coastal ecosystems. The United Nations protocols established to quantify C stocks (CDM-UNFCCC AR-AM0014) will be used (WP1 leaded by the Brazilian team). At the next stage, we will classify these ecosystems and extrapolate the data for all the coastal areas of the world using remote sensing data (WP2 leaded by the Chinese team). To evaluate the potential of these ecosystems to capture atmospheric C we will use field data from reference areas, and specially developed mathematical models that will consider C sequestration in coastal wetlands and also C transportation from and to the sea (WP3 leaded by the Russian team). Carbon loss due to coastal erosion will be included as a component of the overall C balance in the marsh and mangrove ecosystems. The modeling-based approximation will be extended worldwide based on the remote sensing data classification. We will calculate the global potential of coastal wetlands to sequester C under different climatic scenarios. Possible flooding of the coastal areas due to the sea level rise as a result of global warming after glacial shields melting will be one of the modelled scenarios. In addition, we will make a global assessment of the social, economic, and ecological consequences of the shift in the coastal ecosystems structure and functioning.

Pequenas Áreas Úmidas Geograficamente Isoladas (AUGIs) são depressões circundadas por elevações topográficas sem conectividade aparente com outros corpos hídricos superficiais na escala local. Embora pequenas e isoladas, se destacam pela provisão de serviços ecossistêmicos como, por exemplo, ambientes de estoque de MOS, biogeoquímica dos gases CH4, CO2 e N2O, regulação da vazão de rio e recarga de aquífero e biodiversidade. Apesar da importância, estão sendo rapidamente destruídas pela conversão e intensificação do uso da terra. No interior do Estado de São Paulo, em setores da Depressão Periférica e Cuesta, a rápida degradação e perda de área das AUGIs são visíveis embora não quantificadas devido à ausência de inventário e de avaliação qualitativa e quantitativa dos componentes do solo. Na região, as AUGIs possuem regimes hidrológicos distintos que podem determinar diferenças das emissões de GEE até agora desconhecidas. O objetivo deste projeto é realizar um inventário abrangente das pequenas AUGIs para aprofundar compreensão sobre a sua formação, dinâmica biogeoquímica e avaliar o estado atual em razão das pressões antrópicas. Essas abordagens integradas fornecerão informações cruciais para a conservação das AUGIs, mas também revelarão o potencial dessas áreas em desempenhar serviços ecossistêmicos vitais para a sustentabilidade ambiental.

O objetivo principal deste projeto é compreender e estimar o potencial de sequestro de C nas florestas de mangue brasileiras como uma zona natural de remoções de GEE em direção a metas de emissão zero de C.

Os manguezais são ecossistemas costeiros reconhecidos pela prestação de diversos serviços ecossistêmicos, dentre os principais a mitigação do aquecimento global devido ao grande potencial de acúmulo de C em seus solos. Apesar disso, os manguezais estão entre os ecossistemas mais impactados por eventos climáticos extemos (e.g., redução de chuvas e aporte de águas doces em regiões estuarinas). Estes impactos, previstos como mais frequentes nos cenários futuros de mudanças climáticas, podem afetar, a curto e a longo prazo, os processos biogeoquímicos controladores da capacidade de armazenamento de C pelos solos desses ecossistemas. No sudeste brasileiro, prevê-se menor pluviosidade e eventos de estiagem mais frequentes, como os principais efeitos das mudanças climáticas. Esse cenário pode alterar as características biogeoquímicas (e.g., condições redutoras, que resultam em baixa decomposição da matéria orgânica) dos solos de manguezais, afetando o funcionamento do principal reservatório de C desse ecossistema (i.e., o solo). Dessa forma, espera-se que as mudanças climáticas (e.g., redução pluviométrica e aumento da salinidade) reduzam a capacidade dos solos de mangue de atuarem como sumidouros de C devido ao favorecimento de condições mais oxidantes, aumentando a decomposição da matéria orgânica do solo (MOS), diminuindo sua estabilidade e os conteúdos de C no solo. Assim, este trabalho tem como objetivos: i) avaliar como a redução pluviométrica e aumento da salinidade alteram os conteúdos de C orgânico nos solos de manguezais; ii) avaliar como os efeitos previstos alteram a estabilidade da MOS e a presença de interações organominerais em amostras de solo submetidas à condição simuladora de redução pluviométrica e aumento de salinidade. Para isso será usado uma abordagem experimental (em mesocosmos) que simulará os efeitos das mudanças climáticas sobre as características dos solos de manguezais. Os resultados deste estudo deverão servir como base para previsões sobre os impactos nesses ecossistemas, e promover subsídios para sua conservação frente às ameaças das mudanças climáticas.

Os manguezais são ecossistemas amplamente reconhecidos pelos seus serviços ecossistêmicos prestados dentre eles a mitigação do aquecimento global, o que levou a criação do termo Blue Carbon. No entanto, esse ecossistema está dentre os mais impactados por eventos climáticos extremos (aumento da frequência de dias mais quentes ou mais frios, além de redução de chuvas e aporte de águas doces em regiões estuarinas). Estes impactos podem causar danos a curto prazo em relação a dinâmica de C, no entanto, os efeitos a longo prazo em relação aos processos biogeoquímicos que controlam o armazenado de C no solo desses ecossistemas e que podem ser afetados por mudanças climáticas ainda são escassos. No Brasil, mais especificamente na região Sudeste estima-se que, devido a mudanças climáticas, as temperaturas podem aumentar de 4-7 C até 2200 e haver redução das taxas pluviométricas levando a menores aportes de águas doces aos estuários. Esses cenários previstos podem, por exemplo, alterar as características biogeoquímicas dos solos de manguezais (e.g., condições redutoras, que resultam em baixa decomposição da matéria orgânica) o qual é o principal compartimento responsável pelo acúmulo de C neste ecossistema. Dessa forma, este estudo tem como objetivo avaliar como o processo de redução pluviométrica, aumento da salinidade e aumento de temperatura alteram a taxa de mineralização da matéria orgânica, conteúdos e estoques de C orgânico no solo e emissão de gases de efeito estufa nos solos de manguezais a partir de abordagens experimentais (mesocosmos e experimento de campo). Além disso será observado como possíveis alterações no ambiente geoquímico e na fase mineral do solo podem afetar a estabilização da matéria orgânica e as comunidades microbianas do solo em resposta ao aumento de temperatura, redução da taxa pluviométrica e aumento de salinidade.

Solos e plantas do estuário do Rio Doce foram afetados pelo rejeito de minério de ferro advindo a montante, após o rompimento da barragem de Fundão em Mariana (MG) em 2015, considerado um dos maiores desastres ambienteis globais. O rejeito é composto predominantemente de óxidos de ferro, o qual pode oxidar ou reduzir (processos de oxirredução ou redox) diante das condições físico-químicas alternantes em solos estuarinos. O processo de redução do ferro pode liberar metais traço (como cobalto, chumbo, níquel e zinco) adsorvidos ou oclusos aos minerais de ferro, tornando os metais biodisponíveis para organismos, com potencial riscos de contaminação ambiental e antrópica. Fósforo também pode ser liberado pela redução do ferro, com potenciais riscos de eutrofização do sistema solo-água estuarino, terrestre e marinho. Ademais, os poluentes liberados pelo rejeito de minério podem afetar as plantas presentes no estuário do Rio Doce, mas algumas dessas plantas podem acumular metais, favorecendo o processo natural de remediação do ambiente contaminado. Por exemplo, estudos prévios têm demonstrado que a espécie Typha domingensis é capaz de acumular metais nos tecidos vegetais. Por conseguinte, o presente projeto tem como objetivos: (i) Caracterizar e quantificar metais traço, ferro, fósforo e a mineralogia dos solos do estuário do Rio Doce; (ii) Quantificar a liberação de metais (Cu, Cr, Co, Mn, Ni, Pb e Zn) e biodisponibilidade ocasionada pela redução dos óxidos de ferro, através de incubações de laboratório dos solos estuarinos; (iii) Quantificar os teores de metais traços nas raízes, caules, folhas e frutos, bem como a produção de biomassa das plantas estuarinas; e (iv) Avaliar o potencial das espécies vegetais estuarinas Hibiscus tiliaceus e Typha domingensis para bioacúmulo de ferro e metais biodisponíveis, bem como os possíveis danos biológicos causados. Para atingir os objetivos conduziremos a quantificação por ICP-OES dos teores totais de Fe, P e dos metais Mn, Zn, Cu, Cr, Co, Ni e Pb, bem como o fracionamento sequencial das formas de Fe, P e metais. O experimento de incubação de solos estuarinos em laboratório será conduzido com três tratamentos (flutuação redox, constantemente óxico e constantemente anóxico); dos quais será mensurado as espécies de ferro (FeII e FeIII), concentrações de metais biodisponíveis e o C orgânico total e dissolvido, durante os distintos cenários redox. Extrações e análises dos tecidos vegetais fornecerão os teores de metais translocados e bioacumulados. Análises de atividades de enzimas extracelulares dos microrganismos fornecerão concentrações dos metais nos solos rizosféricos e não rizosféricos. Logo, o presente projeto fornecerá uma compreensão integrada do ecossistema estuarino do Rio Doce, com caracterização físico-química detalhada dos solos e plantas, alicerçando medidas de mitigação futuras.

Em 2015, o rompimento da barragem Fundão em Mariana - Minas Gerais despejou na bacia hidrográfica do Rio Doce toneladas de rejeitos de processamento de minério de ferro da chegando ao estuário do Rio Doce no estado do Espírito Santo sendo esse o maior desastre ambiental da história do Brasil. O rejeito depositado é rico em óxidos de ferro o qual tem um importante papel na retenção de metais. No entanto o elemento ferro em passível de processos de oxiredução em ambientes estuarinos, que são controlado por parâmetros como potencial redox, pH e carbono orgânico. Por exemplo, o processo de redução de ferro solubilizando os óxidos de ferro contidos no rejeito promove a biodisponibilidade de metais, trazendo risco de contaminação. Nesse sentido o ferro atua como um dos principais mecanismo de controle de biodisponibilidade de metais traço na foz do Rio Doce e, portanto é necessário avaliar o comportamento geoquímico desse elemento e dos metais associados após a deposição do rejeito de minério de ferro da Samarco.

This project aims to examine the dynamics of iron oxyhydroxides and associated toxic metals sourced from mine tailings deposited in the Rio Doce estuary as a result of the Fundão Dam disaster in 2015. Recently, studies have reported an increase in the total iron and trace metal content in soils of the Rio Doce estuary; however, few studies have determined the mechanisms that control trace metal fate and transport. Iron(III) oxyhydroxides are considered one of the most important mineral groups in attenuating the mobility of trace metals in estuarine ecosystems. The retention capacity of Fe(III)oxyhydroxides for toxic metals depends on particle size, morphology, crystallinity, and sensitivity of both Fe(III) minerals and trace metals to redox changes. Tailings of the Fundão Dam disaster have deposited in an estuarine environment that undergoes frequent redox fluctuations from natural diurnal water-level water changes or due to the seasonal effect (seasons wet and dry). Within these dynamic soils, redox changes will occur in different ways as reducing and oxidizing conditions. Thus, the objectives of this project will be to (i) to determine the seasonal effect on control of Fe and metals concentrations due to biogeochemical shifts as redox conditions; and (ii) determine the effect of iron reduction processes on transformation of tailings materials and effect on release rate and transport of associated toxic metals. The results of this study will provide foundational knowledge of metals behavior under estuarine conditions, mechanisms iron oxyhydroxides to control the bioavailability of metals in soils and an assessment of the potential for trace metal release from tailings to the surrounding environment.

Projeto: Impactos dos rejeitos de minério da SAMARCO na biogeoquímica do solo, na biodiversidade e no funcionamento de ecossistemas na Foz do Rio Doce.

Descrição: O estudo será realizado em manguezais impactados por efluente de carcinicultura, de modo a verificar como as perturbações causadas pelo descarte desse efluente, podem afetar o desenvolvimento de espécies vegetais e animais na área e consequentemente os atributos químicos e físicos do solo e a emissão de gases de efeito estufa. Nesse sentido, o estudo tem sido sugerido para verificar a influencia da atividade antrópica, da variação da maré e da estação do ano nos atributos físico-químicos do solo e na emissão de gases de efeito estufa, buscando diminuir os futuros impactos ambientais, e mitigar as contribuições regionais junto ao processo de aquecimento global.

A região semiárida brasileira, que abrange 11% de território nacional, é uma das mais populosas do mundo. Esta região é naturalmente susceptível aos processos de desertificação, em função das adversidades edafoclimáticas. No Brasil estão delimitadas quatro áreas com intenso processo de desertificação, que são chamados núcleos de desertificação, podendo-se observar que a classe dos Planossolos está presente em três desses núcleos (Seridó-RN, PB, Irauçuba-CE e Cabrobó-PE). Esta ocorrência pode estar relacionada com seus atributos químicos e físicos. Uma das formas de recuperar uma área degradada em processo de desertificação é a utilização de pousio (exclusão de uso), possibilitando que a vegetação natural promova a reestruturação do ambiente degradado, contudo demanda um tempo que é variável em função do grau de degradação. Neste sentido torna-se necessário entender os processos pedogenéticos relacionados com a gênese dos Planossolos, para com isso atuar de forma mais eficiente em seu manejo sustentável, bem como, aprofundar os conhecimentos sobre a utilização da prática de pousio na recuperação de áreas degradadas em processo de desertificação no semiárido. Aventa-se a hipótese que o tempo de pousio de 13 anos não é suficiente para reverter todo quadro de degradação do solo em processo de desertificação. Desta forma, o presente trabalho terá como objetivo avaliar o efeito de recuperação das propriedades químicas e físicas de Planossolos em áreas degradadas em processo de desertificação, após 13 anos de exclusão (pousio) em Irauçuba-CE, para tanto, serão comparados os dados das áreas de sobrepastejo, pousio e mata, analisando-se os atributos do solo, tais como, densidade do solo, estabilidade de agregado, estoque de carbono e teores de matéria orgânica.

Apesar de seu importante papel funcional, os manguezais vêm sendo eliminados e degradados em função de sua localização geográfica propícia à instalação de portos e à expansão de centros urbanos. No Brasil, este processo de degradação ainda faz-se presente na zona costeira, sendo a eutrofização e a poluição química as principais atividades antrópicas de impacto nos manguezais, às quais se encontra associada a disposição de metais traço. Tendo em vista o fato de que a redução bacteriana do sulfato (RBS) é considerada a forma de respiração preponderante nos solos destes locais, o comportamento geoquímico de metais traço nestes ambientes está diretamente relacionado à ocorrência deste processo. Em condições anóxicas os metais bivalentes podem se precipitar principalmente sob a forma de sulfetos (AVS; sulfetos voláteis em meio ácido) ou então co-precipitam com a pirita, ambos produtos da RBS. Enquanto sob condições oxidantes estes metais podem se encontrar principalmente associados aos óxidroxidos de Fe. Sendo assim, o presente projeto propõe um estudo do controle exercido pela biogeoquímica de Fe e S sobre o comportamento geoquímico de diferentes metais (Mn, Cr, Ni, Cu e Zn) em solos de manguezais impactados por diferentes efluentes no estado do Ceará. Para isso, serão estudados os solos de três áreas de manguezais no litoral do Estado do Ceará: uma livre de impactos antrópicos, e duas impactadas pela disposição de efluentes. Os estudos comparativos dessas 3 áreas incluirão: a) caracterização físico-química dos solos; b) extração seqüencial de Fe e determinação do grau de piritização (DOP); c) extração seqüencial de metais traço e determinação do grau de piritização dos metais traço (DTMP); d) análise da fração AVS e determinação da relação SEM/AVS e) determinação dos teores totais de metais além de carbono orgânico total (TOC), enxofre total e ferro total nos solos.