A Baía de Guanabara é um ecossistema costeiro cujas alterações na bacia de drenagem ao longo dos anos levaram a sua condição atual de degradação ambiental. As razões diagnósticas e abordagens para a diferenciação de fontes de hidrocarbonetos baseiam-se em dados da literatura e a aplicação destas ao ambiente de estudo é de difícil extrapolação. Este estudo objetiva uma avaliação crítica destas ferramentas através da análise de dois tipos de aportes, o material particulado atmosférico (PM2,5) da Região Metropolitana do Rio de Janeiro e amostras de petróleo e seus produtos de origem brasileira, interpretando os resultados separadamente e relacionando-os aos dados obtidos em amostras de sedimentos desta mesma baía. A concentração de hidrocarbonetos na atmosfera é considerada baixa, onde a precipitação mostrou-se o principal fenômeno atmosférico a influenciar na concentração de material particulado e de hidrocarbonetos. As emissões veiculares, principalmente derivadas de veículos a gasolina, são a principal fonte de hidrocarbonetos para a atmosfera. A concentração de hidrocarbonetos em sedimentos corrobora o forte aporte crônico ao qual a baía está sujeita, sendo a fonte antrópica a principal responsável pelos níveis encontrados. Muitas das razões diagnósticas e seus limites estabelecidos em literatura não correspondem aos valores encontrados nas diferentes matrizes analisadas, existindo também sobreposição de valores entre estas. Os sedimentos da Baía de Guanabara encontram-se em um estado elevado de degradação que interfere na quantificação de fontes e avaliação de aportes. A análise de componentes principais realizada com a proporção relativa dos HPAs em relação aos compostos de mesma massa mostrou-se a metodologia mais adequada para a avaliação de aportes. Os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos normalmente não quantificados em estudos ambientais, especialmente os de massa 278 e 276, mostraram maior capacidade em discriminar e separar as amostras geograficamente em relação à origem da contaminação.