Reconstrução paleoambiental em um trecho do Alto Iguaçu por proxies geoquímicos

Abstract

Resumo: Os sedimentos atuam como reservatórios de poluentes e registros de mudanças ambientais. No rio Iguaçu, o crescimento urbano e industrial, aliado às alterações no uso de solo, modificou significativamente os processos naturais nas últimas décadas. Este estudo teve como objetivo avaliar a variação temporal e espacial de metais e matéria orgânica em testemunhos sedimentares do rio Iguaçu, a fim de reconstruir as condições ambientais ao longo do tempo por meio de indicadores geoquímicos. Os testemunhos foram coletados em três pontos do rio: Guajuvira (P1), Balsa Nova (P2) e Porto Amazonas (P3) e datados com base na análise do decaimento dos isótopos de 210Pb e 137Cs. Foram quantificados o Carbono Orgânico Total (COT) o Nitrogênio Total (NT), as razões isotópicas de d13C e d15N, os teores de metais, além de aplicadas análises multivariadas (PCA e correlação de Spearman). A datação por 210Pb indicou uma cronologia de aproximadamente ~164 anos (~1860 2024). Os fatores de enriquecimento e o Índice Geoacumulação indicaram contaminação predominante por Zn, Pb, Cr e Cu, com variações espaciais entre os pontos. A análise de PCA corroborou essas diferenças espaciais, destacando episódios históricos específicos de contaminação por Pb. A integração dos dados isotópicos e geoquímicos permitiu identificar três fases no registro sedimentar: (i) período recente (~1980–2024), marcado por aporte antrópico e enriquecimento de nutrientes, predominância de matéria orgânica terrestre (plantas C3) e maior produtividade primária; (ii) fase de transição (~1910–1980), associada ao uso crescente de fertilizantes e alterações na produtividade, evidenciando o passo de um sistema equilibrado para um ambiente progressivamente impactado; e (iii) fundo natural (~1860–1910) representando as condições pré-impacto, com assinaturas isotópicas e geoquímicas de background. Os resultados evidenciaram a interação entre processos naturais e pressões antrópicas, refletindo alterações biogeoquímicas ligadas às cheias históricas e mudanças do uso, e fornecem subsídios científicos para estratégias de mitigação de impactos ambientais futuros

Abstract: Sediments act as reservoirs for pollutants and records of environmental changes. On the Iguaçu River, urban and industrial growth, combined with changes in land use, have significantly altered natural processes in recent decades. This study aimed to evaluate the temporal and spatial variation of metals and organic matter in sediment cores from the Iguaçu River, to reconstruct environmental conditions over time using geochemical indicators. The samples were collected at three points along the river: Guajuvira (P1), Balsa Nova (P2), and Porto Amazonas (P3), dated based on the analysis of the decay of the isotopes 210Pb and 137Cs. Total Organic Carbon (TOC), Total Nitrogen (TN), d13C and d15N isotope ratios, and metal contents were quantified, and multivariate analyses (PCA and Spearman correlation) were applied. The 210Pb dating indicated a chronology of approximately ~164 years (~1860–2024). Enrichment factors and the Geoaccumulation Index indicated predominant contamination by Zn, Pb, Cr, and Cu, with spatial variations between points. PCA analysis corroborated these spatial differences, highlighting specific historical episodes of Pb contamination. The integration of isotopic and geochemical data allowed us to identify three phases in the sedimentary record: (i) recent period (~1980–2024), marked by anthropogenic input and nutrient enrichment, predominance of terrestrial organic matter (C3 plants), and higher primary productivity; (ii) transition phase (~1910–1980), associated with the increasing use of fertilizers and changes in productivity, evidencing the shift from a balanced system to a progressively impacted environment; and (iii) natural background (~1860–1910) representing pre-impact conditions, with background isotopic and geochemical signatures. The results revealed the interaction between natural processes and anthropogenic pressures, reflecting biogeochemical changes associated with historical floods and alterations in land use, and provide scientific insights for strategies to mitigate future environmental impacts