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https://www.repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/847937
Título: | Geoquímica orgânica molecular em sedimentos marinhos no sistema de ressurgência de Cabo Frio - RJ |
Autor(es): | Santana, Rafael Silva |
Orientador(es): | Azevedo, Débora de Almeida |
Palavras-chave: | Geoquímica Biomarcadores Ressurgência |
Áreas de conhecimento da DGPM: | Química |
Data do documento: | 2025 |
Editor: | Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) |
Descrição: | Na região de Cabo Frio verifica-se a ocorrência do fenômeno da ressurgência, caracterizado pelo afloramento de águas frias e ricas em nutrientes do fundo do oceano para a superfície, devido, entre outros fatores, pelo arraste das águas superficiais pelos ventos. Este fenômeno torna esta região um ambiente único no país e um dos poucos do mundo. O aumento de nutrientes na superfície leva a uma maior produtividade primária e, consequentemente, aumento da matéria orgânica neste ambiente. Este trabalho teve por objetivo a caracterização química orgânica de biomarcadores moleculares em um testemunho de 4,15 m da plataforma média na região de Cabo Frio, RJ, para uma reconstrução paleoambiental, buscando identificar as diferentes contribuições e o efeito da ressurgência. O testemunho foi seccionado a cada centímetro. Um total de 15 seções foram selecionadas, em cm: 3-4, 11-12, 17-18, 24-25, 31-32, 43-44, 54-55, 63-64, 73-74, 83-84, 92-93, 108-109, 116-117, 124-125 e 133-134. Os sedimentos das seções foram liofilizadas. A matéria orgânica foi extraída em banho de ultrassom. Os extratos foram saponificados com solução aquosa de KOH 5%. A fração neutra foi fracionada em hidrocarbonetos alifáticos e aromáticos e compostos polares via cromatografia líquida. Os hidrocarbonetos alifáticos foram analisados por cromatografia gasosa com detector de ionização em chama (GC-FID) e cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas (GC-MS), enquanto a fração de hidrocarbonetos aromáticos, compostos polares e ácidos carboxílicos somente por GC-MS. A fração de ácidos carboxílicos foi previamente derivatizada. Na fração de hidrocarbonetos alifáticos os seguintes analitos foram detectados: n-alcanos na faixa de C14 a C35, dos quais os mais leves representam contribuição de algas e bactérias (≤ C20), enquanto os de maior massa molecular (> C25) representam contribuição de plantas terrestres; terpanos tricíclicos nas seções mais superficiais, 3-4 a 17-18 cm; hopanoides, que representam contribuição de bactérias, foram detectados em todas as seções. Na fração de hidrocarbonetos aromáticos, diversos hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) foram identificados, como fenantreno e seus derivados alquilados, fluoranteno, pireno, criseno e benzofluoranteno, com presença majoritária dos HPAs não substituídos, indicando uma contribuição pirogênica. Na fração de compostos polares, esteróis C27, C28 e C30, que representam contribuição de material planctônico, foram detectados em maior concentração. Também foram identificados: uma série homóloga de cetonas lineares na faixa de C12 a C33, terpenoides polares (taraxerol, α-amirina e α-amirone), reforçando a contribuição de plantas terrestres; uma série homóloga de álcoois lineares na faixa de C10 a C24, com concentração maior daqueles de cadeia curta (≤ C20), indicando maior contribuição de material planctônico, mas também a contribuição de plantas superiores em função da faixa C20-C24; amidas lineares C16, C18 , C18:1, C20, C22 e C22:1, sendo os analitos mais abundantes nas amostras em estudo e pouco relatadas em sedimentos marinhos, podendo ser oriundas de diversas fontes, como plantas vasculares, algas, fungos e inclusive queima de biomassa; ácidos carboxílicos foram detectados na faixa de C8 a C32, indicativo de contribuição marinha e terrestre. Todos os analitos foram detectados em maior concentração nos últimos 200 anos do período de tempo estudado. As diversas classes de biomarcadores identificadas permitem evidenciar diferentes contribuições para a matéria orgânica do ecossistema em estudo, destacando o papel das bactérias, material planctônico e plantas terrestres. A maior concentração dos biomarcadores na seção mais superficial indica um maior efeito da ressurgência e maior contribuição das fontes alóctones nos últimos anos do Holoceno, particularmente de 1000 a 1500 anos antes do presente. O perfil observado para o período 1500 a 3000 anos antes do presente indica pouca alteração dos efeitos da ressurgência e que o processo diagenético não se mostrou relevante ao longo destes anos. |
Abstract: | The ocean at the Cabo Frio region is known for the upwelling phenomena, characterized by the emergence of cold, nutrient-rich waters from the ocean bottom to the surface, due, among other events, to the drag of surface waters by winds. These characteristics make this region a unique environment in the country and one of the few in the world. The increase in nutrients on the surface leads to greater primary productivity and, consequently, an increase in organic matter in this environment. Aiming paleoenvironmental reconstruction, this work targets to characterize molecular biomarkers in a 4.15 m core from the middle platform at the Cabo Frio, RJ, identifying the different contributions and the upwelling influence. The core was sectioned every centimeter. 15 sections were selected, in cm: 3-4, 11-12, 17-18, 24-25, 31-32, 43-44, 54-55, 63-64, 73-74, 83-84, 92-93, 108-109, 116-117, 124-125 and 133-134. Sections were initially freeze-dried. The organic matter was extracted at ultrasonic bath. The extracts were saponified with 5% aqueous KOH solution. The neutral fraction was fractionated into aliphatic and aromatic hydrocarbons and polar compounds by liquid chromatography. Aliphatic hydrocarbons were analyzed via gas chromatography with flame ionization detector (GC-FID) and gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS), while the aromatic hydrocarbons, polar compounds, and fatty acids fractions were analyzed via GC-MS only. The carboxylic acid fraction was previously derivatized. In the aliphatic hydrocarbon fraction, the following analytes were detected: n-alkanes in the C14-C35 range. The lighter ones (≤ C20) represent contributions from algae and bacteria, while the heavier ones (> C25) represent the contribution from land plants; tricyclic terpanes were detected in the most superficial sections; hopanoids, which represent contributions from bacteria, were detected in all sections. In the aromatic hydrocarbon fraction, several polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) were identified, such as phenanthrene and alkylated derivatives, fluoranthene, pyrene, chrysene, and benzofluoranthene, with higher concentration of unsubstituted PAHs, indicating a pyrogenic contribution. In the polar compound fraction, steroids C27, C28, and C30, which represent contributions from planktonic material, were detected at higher concentrations. Other polar biomarkers were identified: a homologous series of linear ketones in the range of C12-C33 range, polar terpenoids (taraxerol, α- amyrin, and α-amirone), reinforcing the contribution of land plants; a homologous series of linear alcohols in the C10-C24 range, with a higher concentration of those with a short chain (≤ C20), indicating a greater contribution from planktonic material, but also the contribution of higher plants in the C20-C24 range; linear amides C16, C18, C18:1, C22 and C22:1, being the most abundant analytes at the samples and rarely found in marine sediments, which can come from different sources, such as vascular plants, algae, fungi and even burning of biomass; carboxylic acids were detected in the C8-C32 range, indicative of marine and terrestrial contributions. All analytes were detected at higher concentrations during the last 200 years from the period studied. With the different biomarker classes identified, verifying different contributions to the organic matter of the ecosystem under study was possible, highlighting the role of bacteria, planktonic material, and terrestrial plants. The higher biomarker concentration in the superficial sections indicates a greater upwelling effect and greater contribution from allochthonous sources in the last years of the Holocene, particularly from 1000 to 1500 years before the present. The profile observed for the 1500-3000 years before the present indicates little change in the upwelling effect and that the diagenetic process was not intense during these years. |
Tipo de Acesso: | Acesso aberto |
URI: | https://www.repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/847937 |
Tipo: | Dissertação |
Aparece nas coleções: | Engenharia Naval: Coleção de Dissertações |
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