Modelagem hidrodinâmica no rastreamento de microplásticos flutuantes em ambientes marinhos aplicada ao litoral do estado de Santa Catarina

Abstract

A poluição marinha por plásticos ultrapassou o estado de ameaça emergente para se tornar um problema ambiental bem estabelecido. Os microplásticos (< 5 mm), são especialmente afetados por condições ambientais, como a luz solar, a salinidade, os ventos e as ondas, que alteram sua distribuição horizontal e vertical no mar. Eles podem passar por processos complexos, como a bioincrustação, degradação e fragmentação, que são difíceis de prever e requerem o uso de modelos numéricos computacionais para simular sua dinâmica nos ambientes marinhos. Neste trabalho, foi realizado uma modelagem matemática para analisar a dispersão dos microplásticos flutuantes no litoral de estado de Santa Catarina, a partir de emissões fluviais nos períodos de primavera-verão e outono-inverno. Utilizando o campo de velocidade das correntes superficiais do modelo MOHID, juntamente com seu módulo lagrangeano, foi possível rastrear a trajetória dos microplásticos no oceano. Os resultados mostraram que a presença de microplásticos na costa de Santa Catarina pode ser influenciada pelo rio Itajaí-Açu, devido as características das correntes nos períodos de primavera e verão. No final da simulação, os microplásticos se distribuíram ao longo do litoral centro-norte, principalmente entre as cidades de Penha e Barra Velha e no litoral da cidade de Itapema. Os microplásticos também entraram e permaneceram na Baía da Babitonga, Baía de Tijucas e Baía Norte, com variações entre os pontos de entrada e saída dessas áreas. Esses resultados são importantes para direcionar esforços e recursos para a preservação dos ambientes marinhos de Santa Catarina.

Abstract: Marine plastic pollution has gone beyond the status of an emerging threat to become a well-established environmental problem. Microplastics (< 5 mm) are particularly affected by environmental conditions such as sunlight, salinity, winds and waves, which alter their horizontal and vertical distribution in the sea. They can undergo complex processes, such as biofouling, degradation and fragmentation, making them difficult to predict and requiring the use of numerical computer models to simulate their dynamics in marine environments. In this work, mathematical modeling was conducted to analyze the dispersion of floating microplastics on the coast of the state of Santa Catarina, from river emissions in the spring-summer and autumn-winter periods. Using the velocity field of the surface currents of the MOHID model, together with its Lagrangean module, it was possible to track the trajectory of the microplastics in the ocean. The results demonstrated that the presence of microplastics on the coast of Santa Catarina could be influenced by the Itajaí-Açu river due to the characteristics of the currents in the spring and summer. At the end of the simulation, microplastics were distributed along the north-central coast, mainly between the city of Penha and Barra Velha and along the coast of the city of Itapema. Microplastics also entered and remained in Babitonga Bay, Tijucas Bay and North Bay, with variations between the entry and exit points of these areas. These results are important for directing efforts and resources towards preserving the marine environments of Santa Catarina.