A reatividade dos reservatórios de fósforo particulado dissolvido e suspenso diminui com a distância a jusante no Rio Amarelo

Communications Earth & Environment volume 4, Artigo número: 294 (2023) Citar este artigo

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O Rio Amarelo é uma fonte potencialmente importante de fósforo derivado da terra para o Mar de Bohai, limitado pelo fósforo. No entanto, a variação sazonal nas concentrações, partição e biodisponibilidade do fósforo dissolvido e particulado ao longo do Rio Amarelo é pouco limitada. Aqui, medimos o fósforo particulado dissolvido e suspenso em 72 estações, da nascente ao estuário do Rio Amarelo, durante a estação chuvosa em 2020 e a estação seca em 2021. As concentrações médias de fósforo total, fósforo total dissolvido e fósforo reativo dissolvido foram maiores em a estação chuvosa do que a estação seca. A análise com fracionamento sequencial indicou que geralmente o fósforo associado ao carbonato de cálcio dominou o reservatório de partículas em suspensão. No entanto, o teor de fósforo e a contribuição relativa do fósforo ligado ao ferro nas partículas suspensas aumentaram durante a estação seca, sugerindo variações sazonais na biodisponibilidade. A reatividade dos reservatórios de fósforo diminuiu da fonte para o estuário, sugerindo baixo potencial de exportação de fósforo biodisponível para o Mar de Bohai.

O fósforo (P) é um nutriente essencial para os organismos aquáticos e também é um poluente comum se for excessivo no ecossistema. As áreas costeiras sofreram uma expansão económica notável desde a revolução industrial. Grandes quantidades de P foram transportadas para a zona costeira como resultado de emissões industriais, escoamento de fertilizantes químicos e estrume animal de terras agrícolas, poluindo gravemente alguns mares offshore1. Estimou-se que, de 1999 a 2018, a entrada antropogénica líquida total de P dos sete principais sistemas fluviais para a zona costeira e o oceano foi de 206.464,8 kg P km-2 na China2. A entrada de P pode fornecer nutrientes para a sobrevivência dos organismos marinhos, no entanto, a entrada excessiva de P pode desencadear a proliferação de algas prejudiciais e ameaçar a saúde do ecossistema3. É possível que estas duas condições ocorram durante estações diferentes no mesmo rio. Portanto, é importante explorar o efeito da entrada de P dos rios sazonais, desde a nascente até a zona costeira.

O Rio Amarelo possui a maior concentração de material particulado em suspensão (MPS) do mundo e transporta grandes quantidades de SPM fluvial para o oceano costeiro4. O P é frequentemente enriquecido em SPM com tamanho de partícula inferior a 63 μm e é transportado associado ao SPM5. De fato, foi relatado que aumentos no conteúdo de partículas finas no SPM aumentam o fluxo de P para o estuário na bacia do Rio Amarelo6. O Rio Amarelo é um rio sazonal, com alta variabilidade na precipitação, concentração de SPM e vazão entre as estações chuvosa e seca. Estudos demonstraram que o Rio Amarelo recebe mais de 50% da sua precipitação durante todo o ano no verão, enquanto recebe apenas cerca de 3% no inverno7. No entanto, nas últimas décadas, a concentração de SPM no Rio Amarelo diminuiu drasticamente devido às alterações climáticas e à intervenção humana, tais como a construção de barragens, a conservação do solo e da água e o desvio de água8, com implicações potenciais para o equilíbrio de nutrientes e o estado trófico de o Mar de Bohai9. A maioria dos estudos concentrou-se no transporte de P para o Mar de Bohai a partir do curso inferior do Rio Amarelo e do Delta do Rio Amarelo. No entanto, falta saber como os reservatórios de fósforo variam em tamanho e composição ao longo do curso do Rio Amarelo e entre as estações, apesar da sua importância potencial para ajudar a prever as entradas fluviais de P no Mar de Bohai.

O método de padrões, medições e testes (SMT) e espectroscopia de ressonância magnética nuclear de solução 31P (31P-NMR) são comumente usados ​​para análise de sedimentos P . O método SMT pode dividir o P do sedimento em P inorgânico extraível com NaOH (NaOH-P), P inorgânico extraível com HCl (HCl-P) e P orgânico (OP) . NaOH-P representa P ligado a ferro-manganês-alumínio (Fe/Mn/Al-P); HCl-P representa P associado ao carbonato de cálcio (Ca-P). No entanto, este método só pode determinar a quantidade total de P orgânico no sedimento, mas não a composição específica e forma de P orgânico. Considerando que a espectroscopia de RMN 31P permite uma análise rápida e precisa da composição específica e forma de P orgânico em sedimentos . . Os compostos de P nos sedimentos podem ser classificados pela espectroscopia de RMN 31P em seis categorias, nomeadamente fosfonato (Phos-P), ortofosfato (Orto-P), monoéster ortofosfato (Mono-P), diéster ortofosfato, pirofosfato (Pyro-P) e polifosfato (Poli-P)14.