miniaturadaimagem|Imagem de satélite que mostra o material particulado em suspensão na água durante uma floração de fitoplâncton no oceano. Em oceanografia e limnologia, material particulado em suspensão (também conhecido pela sigla MPS) é o conjunto de partículas sólidas, de origem orgânica ou inorgânica, que está disperso na coluna de água de um corpo hídrico (rio, lago, oceano). Os termos sólidos suspensos ou material suspenso total na água também são empregados para referir-se ao material particulado em suspensão. Geralmente a concentração do material particulado em suspensão é expressa em unidades de mg/L.
Para fins didáticos, a definição tradicional de material particulado em suspensão é "todo material que fica retido em um filtro de 0,45 µm de porosidade após filtração da água". O processo de filtração separa o material particulado e o material dissolvido na água. A solução que passa pelo filtro é uma mistura de material verdadeiramente dissolvido e colóides. Porém, em estudos oceanográficos, nem sempre é possível ou viável seguir a definição tradicional. Assim, muitas vezes são empregadas membranas de filtração com outras porosidades para separação do material particulado em suspensão. Geralmente essas membranas têm retenção nominal um pouco maior que 0,45 µm (por exemplo, 0,7 μm ou 1,2 μm). Portanto, a distinção entre material particulado em suspensão e material dissolvido na água é operacional e depende da aplicação.
Composição O material particulado em suspensão pode ter origem orgânica ou inorgânica.
Fração orgânica miniaturadaimagem|Organismos planctônicos que compõem o material particulado em suspensão. A fração orgânica do material particulado em suspensão é composta por pequenos organismos planctônicos (fitoplâncton, zooplâncton, bactérias), fragmentos de plantas e animais em decomposição e pelotas fecais. Essa fração é denominada matéria orgânica particulada (MOP) e geralmente é quantificada em termos de carbono orgânico particulado (COP). Em oceanografia, estima-se que o carbono orgânico particulado representa 50% da matéria orgânica particulada. Assim, para calcular o total de matéria orgânica em suspensão na água, multiplica-se por dois o conteúdo em massa do carbono orgânico particulado. Os outros 50% compõem o nitrogênio orgânico particulado (NOP), o fósforo orgânico particulado (FOP) e outros elementos que fazem parte da composição da matéria orgânica. Dentro da fração orgânica, há ainda uma categoria que tem sido observada recentemente em ambientes aquáticos: os microplásticos. Eles são pequenos fragmentos de plástico em suspensão na água, provenientes da decomposição de material plástico que é dispensado indevidamente nos rios e oceanos.
Parte da MOP afunda da zona superficial para águas profundas, constituindo uma via importante da bomba biológica de carbono oceânica.
Fração inorgânica A fração inorgânica do material particulado em suspensão geralmente é formada por grãos de areia, silte e argila. Ela é representada por minerais existentes nas rochas da crosta terrestre, argilominerais formados a partir de intemperismo, cinzas vulcânicas, partículas minerais liberadas durante erupções vulcânicas submarinas e fontes hidrotermais. Ainda constituem essa fração outras partículas inorgânicas, como carbonato de cálcio, sílica biogênica e sulfato de bário. Essas partículas são formadas por reações químicas de precipitação na própria coluna de água ou por atividade biológica.
Fontes para o oceano As principais fontes de material particulado em suspensão para o oceano são descargas fluviais, deposição atmosférica, organismos planctônicos e detritos de atividade biológica.
Os rios transportam minerais, como por exemplo quartzo e feldspato, que quando em frações finas (silte e argila) permanecem em suspensão por longos períodos na coluna de água. Além disso, os rios trazem sua contribuição biológica (fitoplâncton, zooplâncton e bactérias) por terem maior produtividade em relação ao oceano adjacente. Os rios que cortam cidades sem tratamento de esgoto adequado aportam ainda material particulado em suspensão proveniente de efluentes domésticos e industriais.
A deposição de partículas atmosféricas na superfície do oceano ocorre tanto por via seca como por via úmida (precipitação de chuva e neve). Os ventos transportam minerais dos continentes para os oceanos. As regiões desérticas, por exemplo, aportam sedimentos carreados pelo vento. As chuvas “lavam” a atmosfera, acelerando a transferência do material particulado do ar para a superfície dos oceanos.
Os organismos planctônicos representam a fração viva do material particulado em suspensão, sendo responsáveis pelas concentrações encontradas na camada fótica das bacias oceânicas, que estão distantes de fontes continentais.
De acordo com o local de origem do material particulado em suspensão, este pode ser classificado como autóctone ou alóctone.
Material particulado autóctone Denomina-se autóctone todo material particulado produzido no próprio sistema no qual é encontrado. No caso de um estuário, por exemplo, o material particulado em suspensão originado na coluna de água e que permanece no sistema é caracterizado como uma fonte autóctone. miniaturadaimagem|Imagem de satélite mostrando o material particulado em suspensão sendo transportado do estuário do Rio Paraná para o Oceano Atlântico.
Material particulado alóctone Ao contrário das fontes autóctones, o material particulado em suspensão de fontes alóctones é gerado em um local diferente daquele onde é encontrado. Nesse caso, o material alóctone é transportado para dentro do sistema onde ele se encontra. Por exemplo, em um estuário, o material particulado em suspensão proveniente do oceano adjacente e que foi transportado para dentro do estuário por uma corrente de maré é considerado alóctone.
Distribuição espacial A distribuição do material particulado em suspensão varia espacialmente, influenciada pelo equilíbrio entre fontes, sumidouros e padrões de circulação costeira e oceânica.
O material particulado em suspensão apresenta um gradiente de diminuição em suas concentrações da plataforma continental em direção à bacia oceânica, uma vez que as regiões costeiras sofrem influência das descargas dos rios que deságuam no mar. O aporte fluvial no oceano pode formar plumas de turbidez. Quando a vazão do rio é significativamente alta, sua pluma pode chegar à bacia oceânica. A pluma do Rio Amazonas, por exemplo, pode alcançar o Mar do Caribe ou se estender para noroeste até o meio da bacia devido à sazonalidade da Corrente Norte do Brasil, vazão do rio e direção e intensidade dos ventos alísios.
No oceano, as maiores concentrações de material particulado em suspensão são observadas em águas neríticas. Os carbonatos são mais abundantes em águas oceânicas do Atlântico Norte e na bacia do Atlântico Sul, onde tem sido registradas concentrações de material particulado em suspensão na parte inferior da coluna de água. Valores médios para águas oceânicas, consideradas transparentes, indicam que no Pacífico Sul a quantidade de material particulado em suspensão é menor e aumenta significativamente em direção ao Pacífico Norte. Análises feitas no Oceano Atlântico verificaram a variação da concentração de material particulado em suspensão com a latitude. Em regiões de altas latitudes (norte e sul) do Oceano Atlântico, as concentrações de material particulado em suspensão ultrapassam 100 µg/kg, enquanto em regiões subtropicais as concentração são mais baixas (< 20 µg/kg). Em baixas latitudes, entre 10° N e 10° S, as concentrações de material particulado em suspensão estão em torno de 25 µg/kg.
A tabela abaixo apresenta as concentrações do material particulado em suspensão nos principais oceanos. OceanoAmplitude (mg/L)Média (mg/L)Atlântico Norte0,001 - 0,2480,049Atlântico Sul0,002 - 0,1970,051Pacífico Norte 0,001 - 0,1530,038Pacífico Sul0,005 - 0,0870,030Índico0,009 - 0,1770,072
Perfis sísmicos, que retratam a estratificação pelágica, mostram que pequenas partículas em suspensão (especialmente argilas) são encontradas até nas mais transparentes águas oceânicas. Os grãos de argila podem ser transportados em suspensão por correntes superficiais e profundas por longos períodos de tempo, devido ao diminuto tamanho dos grãos.
Técnicas de separação Há basicamente três maneiras de separar o material particulado em suspensão e o material dissolvido na água: filtração, redes de arrasto ou centrifugação. A escolha da técnica vai depender dos objetivos do estudo.
Filtração Existem várias técnicas de filtração que podem ser aplicadas para separar as frações particulada e dissolvida, empregando membranas com porosidades diferentes.
Filtração sob pressão Na filtração sob pressão, o processo de separação é forçado pela pressão exercida por ar puro ou gás inerte, evitando mudanças nas condições redox da amostra. Essa técnica geralmente é empregada em amostras sujeitas a análise de metais traço, com a finalidade de prevenir a formação de hidróxidos metálicos. Nesse tipo de filtração são utilizadas membranas de polímeros plásticos, Teflon ou silicone.
Filtração a vácuo miniaturadaimagem|Desenho esquemático de um sistema de filtração à vácuo. A filtração a vácuo é uma técnica de microfiltração que usa membranas com poros pequenos e geralmente uniformes. A aparelhagem necessária para a realização dessa filtração é: funil de filtração com suporte para membrana, kitasato, mangueira e bomba de vácuo. O vácuo é utilizado para acelerar a filtração. Sem ele, o processo de filtração seria muito demorado, pois os poros das membranas usadas na microfiltração são muito pequenos e dificultam a passagem da água.
Essa técnica de filtração pode ser realizada em série para agilizar o processamento das amostras. Filtração a vácuo é a técnica de filtração mais utilizada na oceanografia, tendo aplicação em vários estudos como: análise gravimétrica do material particulado em suspensão, biomassa fitoplanctônica, matéria orgânica particulada, poluentes orgânicos, metais pesados, composição elementar e isotópica, etc. Existem vários tipos de membrana que podem ser utilizados na técnica de microfiltração. Eles são escolhidos com base no material que compõe a membrana, no tamanho, na porosidade e em outras características pertinentes à análise a ser feita com o material. A tabela abaixo apresenta os tipos de membranas que são comumente usados na microfiltração. MaterialPorosidade (µm)Diâmetro (mm)CaracterísticasFabricanteFibra de vidro0,7 - 1 - 1,2 - 1,6 - 2,725 - 47 - 90 - 142 - 293Livre de orgânicosMillipore, WhatmanPolicarbonato0,01 - 0,05 - 0,22 - 0,0425 - 47Poros e densidade uniformes, alta resistênciaMillipore, SterilTech, SartoriusPolipropileno0,1 - 0,2 - 0,4525 - 47Ampla compatibilidade químicaSterilTech, WhatmanPolietersulfona0,1 - 0,22 - 0,4525 - 47Baixa extração, alta resistênciaMillipore, SterilTech, SartoriusNylon0,1 - 0,2 - 0,4525 - 47Baixa extração, alta resistênciaSterilTech, WhatmanMistura de ésteres de celulose0,1 - 0,2 - 0,4525 - 47Poros uniformesMillipore, SterilTech, WhatmanAcetato de celulose0,2 - 0,4525 - 47Poros uniformesSterilTech, Sartorius, WhatmanNitrato de celulose0,1 - 0,2 - 0,4525 - 47Alta resistênciaSartorius, WhatmanTeflon hidrofílico0,1 - 0,2 - 0,4525 - 47Quimicamente inerteMilliporeTeflon hidrofóbico0,22 - 0,4525 - 47Quimicamente inerteMillipore, SterilTech, SartoriusPrata0,2 - 0,4525Bacteriostático, não adsorptivoMillipore, SterilTechAlumina0,02 - 0,1 - 0,225 - 47Sem cruzamentos laterais entre os porosWhatman
Filtração em fluxo tangencial miniaturadaimagem|Desenho esquemático do processo em filtração de fluxo tangencial.