Modelação de transporte de sedimentos e de processos biogeoquímicos nos sedimentos Luís Fernandes MARETEC, IST luis.fernandes.maretec@taguspark.pt www.mohid.com

Objectivos Relevância dos fluxos de matéria particulada em suspensão em estuários e sistemas costeiros Noções e mecanismos de transporte de sedimentos coesivos Processos biogeoquímicos nos sedimentos

Influenciam a penetração da luz São o habitat das comunidades bênticas Porquê os sedimentos? SPM Phyto Influenciam a penetração da luz São o habitat das comunidades bênticas Influenciam de forma decisiva o transporte de poluentes Influenciam a circulação marítima (dragagens)

O que são sedimentos coesivos? São partículas de pequenas dimensões (<63μm) Apresentam características de agregação Constituídos por argilas, detritos orgânicos e inorgânicos e bactérias Têm uma área específica elevada pelo que tendem a adsorver espécies em solução para diminuírem o excesso de energia superficial

Processos envolvidos Ondas Advecção Velocidade de queda Turbulência Ws Velocidade de queda Advecção Turbulência Erosão/deposição Ondas

Os sedimentos são mais densos que a água, por isso depositam-se Os sedimentos são mais densos que a água, por isso depositam-se. Mas a velocidade a que caem é importante! Ws

Floculação Mecanismo de agregação de partículas A velocidade de queda é proporcional ao tamanho da partícula, logo quanto maior o tamanho da partícula ou agregado de partículas maior a velocidade de queda

Floculação Sai da frente !!!! Mais depressa !! Não consigo !! Ate já !!!! Vamos ao fundo !!!! A floculação depende da probabilidade das partículas se encontrarem - aumenta com o número de partículas - aumenta com a turbulência

Floculação + A eficiência dos choques entre as partículas aumenta com a salinidade Cargas iguais repelem-se Diminui a espessura da dupla camada eléctrica, as forças de Van der Waals sobrepõem-se e as partículas floculam A eficiência dos choques entre as partículas - aumenta com o número de iões livres - depende das características da partícula (conteúdo em matéria orgânica, propriedades adesivas,...)

Mas com tantas partículas em suspensão como calcular a velocidade de queda?

Erosão e Deposição Deposição Erosão b (CD) (CE)

Consolidação Processo de compactação do leito de sedimentos Integração do processo numa escala muito mais longa

Fluxos residuais de sedimentos coesivos no estuário do Tejo descarga do rio Tejo Maré

Massa total de sedimentos coesivos em suspensão A influência do ciclo maré viva - maré morta Massa total de sedimentos coesivos em suspensão

A inflência do ciclo maré viva - maré morta

Aproximação lagrageana do transporte de sedimentos Localizar o destino final do depósito de uma dragagem (as dragagens podem remobilizar poluentes de novo para a coluna de água)

Distribuição dos poluentes Por norma todos os contaminantes apresentam maior afinidade pela fase particulada Concentração da fase particulada* Coeficiente de partição: distribuição entre as duas fases no equilíbrio; depende da salinidade, propriedades da matéria particulada, pH, tipo de poluente Concentração da fase dissolvida*

EXPORTAÇÃO PARA O OCEANO TRANSPORTE MARINHO PARA MONTANTE Transporte de poluentes ADSORÇÃO -DESORÇÃO EXPORTAÇÃO PARA O OCEANO DESCARGA FLUVIAL FLOCULAÇÃO EROSÃO SEDIMENTAÇÃO DEPOSIÇÃO TRANSPORTE MARINHO PARA MONTANTE MATÉRIA PARTICULADA FASE DISSOLVIDA FASE PARTICULADA PROCESSOS INTERNOS NOS SEDIMENTOS

FASE PARTICULADA (TRANPORTE DE SEDIMENTOS) Interface água-sedimento MARÉ RIO MÓDULO HIDRODINÂMICO FASE PARTICULADA (TRANPORTE DE SEDIMENTOS) FASE DISSOLVIDA VELOCIDADE DE QUEDA DEPOSIÇÃO ADSORÇÃO - DESORÇÃO Coluna de água Sedimentos EROSÃO Interface água-sedimento ADSORÇÃO - DESORÇÃO FASE PARTICULADA FASE DISSOLVIDA CONSOLIDAÇÃO BIOTURBAÇÃO

Interface coluna de água - sedimento O facto dos sedimentos se tornarem um poço para a matéria particulada Consumo/excreções/respiração Coluna de água Sedimentos Plantas aquáticas Detritos orgânicos filtradores depositívoros macroalgas Consumo/excreções Bioturbação Diagénese Mineralização da matéria orgânica