Descarga costeira de águas subterrâneas com elevado conteúdo em nitratos para a Ria Formosa

Abstract

Foi estudada a dinâmica biogeoquímica de sedimentos permeáveis intermareais afectados pelo escoamento costeiro de águas subterrâneas com elevado conteúdo em nitratos na Ria Formosa. Com este objectivo, seguiu-se um meticuloso plano de amostragens, com duração de 14 meses (Novembro de 2005 até Janeiro de 2007), utilizando novas técnicas de amostragem de água intersticial in-situ. Após a identificação e caracterização do escoamento costeiro de águas subterrâneas nos sedimentos da face interna das ilhas barreira da Ria Formosa, procedeu-se ao desenvolvimento de um novo modelo analítico dos processos de diagénese recente que descrevesse a distribuição de nitrato na água intersticial do local, a sua variação espacial e as condicionantes à alteração sazonal dos gradientes observados. Demostramos a pertinência do modelo e a sua coerência física, e estudamos a aplicabilidade da solução analítica com fronteira livre obtida à análise do comportamento biogeoquímico dos sedimentos no local. A análise de sensibilidade demostrou que o sistema é controlado pela velocidade advectiva e pela reactividade biogeoquímica. Utilizou-se então o ajuste efectuado pelo modelo aos dados recolhidos no campo, para explorar a sazonalidade biogeoquímica do local. Demostramos a elevada reactividade do sistema, com taxas reaccionais geralmente da mesma ordem de grandeza que os fluxos resultantes do sedimento para a lagoa. Desta maneira, o bêntos modula de forma significativa os fluxos de nitrato derivados do escoamento. Mostra-se também que a temperatura da água e a disponibilidade de matéria orgânica parecem ter importante influência sobre as trocas de nitrato através da interface sedimento-água. Identificamos um comportamento diferenciado da comunidade bêntica em função da posição no perfil de praia, no que a zona baixa do perfil resultou em potenciadora líquida dos fluxos de nitratos para a lagoa, enquanto o limite superior da zona de escoamento de águas subterrâneas resultou mitigadora. Identificaram-se também indícios de coexistencia de diferentes caminhos reactivos na redução de nitratos no local. O papel mitigador da zona costeira é assim incerto, mas a sua compreensão poderia ser um aspecto crucial no manejo da zona costeira estudada dentro da directiva nitrato da União Europeia.

The biogeochemical dynamics of intertidal sandy sediments affected by nitraterich coastal groundwater discharge was studied at the Ria Formosa. A complete sampling plan, with 14 months duration (from November 2005 to January 2007), was executed using novel in-situ sampling techniques. After the identification and characterization of the groundwater seepage phenomenon on sandy sediments located on the inner part of the Ria Formosa barrier system, an analytical early diagenesis model describing processes affecting nitrate gradients in sandy intertidal sediments locus of nitrate-rich groundwater discharge was developed. We demonstrate the pertinence of the model and its physical coherence and explore its range of applicability. Sensitivity analysis demonstrated that the system is controlled by the seepage velocity and by biogeochemical reactivity. The developed model was used to fit field data in order to explore the local biogeochemical reactivity. Reverse modeling demonstrated the system’s highly reactivity, with reaction rates usually of the same order of magnitude than the resulting nitrate fluxes to the lagoon. Thus, the benthic system modulates the nitrate fluxes at the studied site in a significant way. The reactive system, according to our analysis, is controlled mainly by the advective velocity of the porewater, its temperature and organic carbon availability. Indications of the existence, of differential and competing nitrate reduction pathways also resulted from the seasonal and modeling analysis of porewater biogeochemistry at the sampled site. The mitigation potential of the coastal zone where sandy sediments intercept land source nitrate pollution is thus uncertain, but its comprehension would be a major issue in Costal Zone management according to the EU guidelines.