Sistema carbonático na ressurgência de Cabo Frio.

Oct 11, 2023

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 5292 (2023) Citar este artigo

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A avaliação quantitativa do sistema carbonático representa um dos maiores desafios em direção aos "Objetivos de Desenvolvimento Sustentável" definidos pelas Nações Unidas em 2015. Nesse sentido, o presente estudo investigou a dinâmica espaço-temporal do sistema carbonático e os efeitos da Fenômenos El Niño e La Niña sobre a área de ressurgência de Cabo Frio. A caracterização física do local foi realizada através de dados de velocidade do vento e temperatura da superfície do mar. Amostras de água também foram coletadas durante o cruzeiro oceanográfico a bordo do Diadorim R/V (Navio de Pesquisa). A partir dessas amostras, foram obtidos os parâmetros de salinidade absoluta e prática, densidade, pH, alcalinidade total, carbonato, calcita, aragonita, bicarbonato inorgânico dissolvido, dióxido de carbono, pressão parcial de carbono, cálcio e boro total. A maior concentração média de bicarbonato em S1 (2018 µmol/kg) parece contribuir para os valores de carbono inorgânico dissolvido (2203 µmol/kg). Os valores do estado de saturação de calcita, estado de saturação de aragonita e carbonato foram maiores na superfície de cada estação (estado de saturação de calcita = 4,80–5,48; estado de saturação de aragonita = 3,10–3,63 e carbonato = 189–216 µmol/kg). Os valores médios de pH foram semelhantes nas amostras diurna/noturna (7,96/7,97). Todo o sistema carbonático foi calculado por meio de modelagem termodinâmica com o programa Marine Chemical Analysis (AQM) carregado com os resultados dos seguintes parâmetros: temperatura, salinidade, alcalinidade total e parâmetros de pH. Este manuscrito apresenta dados originais sobre o sistema carbonático e o processo de "acidificação" influenciado pela ressurgência de Cabo Frio, que depende diretamente das oscilações dos fenômenos El Niño e La Niña na temperatura da superfície do mar.

Fontes de dióxido de carbono (CO2), mecanismos de transporte e transformações são essenciais em estudos de campo oceanográficos1,2. O CO2 inorgânico pode apresentar significativa variabilidade espacial e temporal dentro de uma mesma massa de água, uma vez que o conteúdo oceânico é dependente de processos como a troca atmosférica através da superfície do mar e a degradação da matéria orgânica (tanto autóctone quanto alóctone derivada)3.

A redução do pH da água do mar causada pelo aumento do CO2 neste compartimento pode levar à diminuição do carbonato marinho (Reação 1), processo também conhecido como acidificação dos oceanos (OA)4. As águas oceânicas costeiras estão naturalmente sujeitas a variações de pH diárias, sazonais e até anuais amplificadas pelo OA5. A oscilação do pH da água do mar afeta a especiação do sistema carbonático reduzindo as quantidades de \({\text{CO}}_{3}^{2-}\) enquanto aumenta o CO2 e \({\text{HCO}}_{3} ^{-}\), interferindo nos processos naturais de fotossíntese e calcificação dos organismos marinhos, gerando impactos ecológicos, sociais e econômicos negativos6.

A redução da quantidade de \({\text{CO}}_{3}^{2-}\) disponível na água reduzirá a capacidade do oceano de remover o CO2 lançado na atmosfera pelas atividades humanas. A absorção de H+ e CO2 por \({\text{CO}}_{3}^{2-}\) reduz a capacidade das águas rasas de reter CO2. Vários autores relacionam o estado de saturação de cálcio (Ω) com a redução da capacidade de calcificação dos organismos ligada a uma queda na disponibilidade de \({\text{CO}}_{3}^{2-}\)5,7,8. À medida que a concentração de \({\text{CO}}_{3}^{2-}\) diminui na água do mar (Reação 1), há uma redução no estado de saturação carbonática (Ω) (Eq. 1). O Ω tem sido implicado na redução da calcificação de organismos marinhos. Os animais marinhos que apresentam estruturas carbonáticas como esqueletos, conchas e espinhos são os mais acometidos pela OA9,10.

A especiação e quantificação do sistema carbonático são consideradas desafios para os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) definidos em 2015 pelas Nações Unidas11 para os próximos nove anos. Um desses desafios é estabelecer um protocolo analítico e implementar um programa de monitoramento da OA. Dados obtidos em estudos de OA (pH, TA, [\({\text{HCO}}_{3}^{-}\)], [\({\text{CO}}_{3}^{2 -}\)], [CO2]aq, ρCO2, Ωcalc, Ωarag) também são essenciais para validar modelos regionais e globais de fluxo de CO2 entre oceano e interface atmosfera. Os estudos da OA têm apresentado poucos avanços nesse sentido1,12,13,14,15. As principais dificuldades relacionadas à implementação de um Programa de Monitoramento de OA em águas costeiras e oceânicas são (1) a ausência de um banco de dados do sistema carbonático, (2) a falta de um protocolo unificado para a determinação de pH e alcalinidade total (TA ), (3) a não divulgação da precisão polinomial dos dados do sistema carbonático e (4) falta de um repositório de dados integrado e de acesso aberto sobre os fluxos de CO2 nas águas costeiras e oceânicas16.