Fracionamento geoquímico do cobre em perfis sedimentares de áreas sujeitas a dragagem na Baia da Guanabara-RJ

Resumo

O objetivo foi avaliar o fracionamento geoquímico do cobre de seis perfis sedimentares como forma de caracterizar a sua biodisponibilidade nos estuários dos rios Meriti e Iguaçu (Baía de Guanabara), RJ-Brasil. O procedimento de extração sequencial empregado foi o proposto pelo Community Bureau of Reference. As concentrações totais de Cu estavam acima dos limites permitidos por legislação. Em todos os perfis, a maior parte do cobre estava ligada às frações redutíveis e oxidáveis, ou seja, ligada a hidróxido / óxidos de Fe e Mn, bem como a sulfetos e matéria orgânica, respectivamente. Comparando as áreas, os perfis do rio Meriti apresentaram maiores concentrações, entretanto possuíam menos de 10% do Cu na fração lábil, diferentemente do rio Iguaçu, onde até 30% do Cu estaria biodisponível.

Palavras chaves

metais; sedimentos; estuários

Introdução

A baía de Guanabara é uma das maiores baías do Brasil, tendo alta importância econômica. Existem evidências de que a qualidade de sedimentos nas áreas onde há uma maior descarga fluvial, na região noroeste da baía, seja a mais impactada por metais traço (KJERFVE et al., 1997; MACHADO et al., 2011), por receber aportes de efluentes domésticos e industriais da região metropolitana do Rio de Janeiro. O metal cobre (Cu) é um elemento essencial aos organismos vivos, entretanto em elevadas concentrações pode causar efeitos tóxicos. São reportadas na literatura concentrações de Cu em sedimentos dos rios Iguaçu e Meriti (noroeste, Baía de Guanabara) estão em torno de 10 - 200 mg kg-1 (REBELLO et al. 1986; SOUZA et al., 1986; SILVEIRA et al., 2010; CORDEIRO et al., 2015, MONTE et al., 2017). CORDEIRO et al. (2015) encontraram maiores concentrações de cobre ligados à fração oxidável, ligada a matéria orgânica e sulfetos para sedimentos superficiais coletados ao longo da baía de Guanabara. Já FONSECA et al. (2013) apontaram para a predominância da influência da formação de minerais amorfos com ferro (Fe) e manganês (Mn) nas concentrações de Cu em sedimentos superficiais do noroeste da baía. Entretanto, pouco se sabe sobre o fracionamento ao longo de perfis sedimentares, em especial em áreas assoreadas da baía, que são passíveis de projetos de dragagem, o que causaria a ressuspensão dos sedimentos e com isso, poderia influenciar na mobilidade geoquímica do Cu (Machado et al., 2011). Desta forma, o objetivo deste estudo foi avaliar o fracionamento geoquímico do cobre de seis perfis sedimentares como forma de caracterizar a biodisponibilidade desse metal em duas áreas da Baía da Guanabara (estuários dos rios Meriti e Iguaçu), RJ-Brasil.

Material e métodos

Três perfis sedimentares (~30 cm de profundidade) foram coletados em cada área de estuário dos rios Iguaçu e Meriti (Figura 1) e seccionados a cada 5 cm. A granulometria das amostras foi obtida através do granulômetro por difração a laser (CILAS – 1064). O procedimento de extração sequencial proposto pelo Community Bureau of Reference (BCR) (Sutherland, 2010) foi aplicado aos sedimentos úmidos. O método é composto por três frações geoquímicas: Fração 1 (F1) é constituída por íons trocáveis e/ou associados a carbonatos, extraíveis em ácido acético 0,11 mol L-1; Fração 2 (F2) constitui a fase redutível ou íons associados a óxidos de ferro e de manganês, que são extraíveis em cloridrato de hidroxilamina 0,1 mol L-1 (pH 2 com HNO3 15,8 mol L-1); Fração 3 (F3), a fase oxidável ou metais associados a sulfetos e matéria orgânica, obtida por extração com peróxido de hidrogênio 8,8 mol L-1 e acetato de amônio 1,0 mol L-1. Adicionalmente, uma quarta fração (F4: fase residual) foi obtida por extração através de digestão com HF concentrado a 48 %, HClO4 concentrado a 70%, HCl concentrado a 37% e HNO3 concentrado a 65 %. Na calibração, as soluções de Cu, Fe e Mn foram preparadas a partir de diluição de soluções- padrão estoque de concentração 1.000 e 10.000 mg L-1 (AccuStandard, SpecSol, UltraScientific, Fluka), até obtenção das concentrações desejadas. A determinação dos metais nos extratos obtidos foi realizada por Espectrometria de Absorção Atômica com chama – FAAS (Varian, modelo AA280FS). Os limites de detecção obtidos em mg kg -1 foram para F1, F2 e F3, respectivamente: 1) para o Cu: 0,01; 0,02; 0,02; 2) para o Mn: 0,01; 0,01; 0,01; 3) para o Fe: 2,09; 2,83

Resultado e discussão

Os sedimentos de ambas as áreas são predominantemente siltosos, contendo mais de 80% de finos. Não foram encontradas correlações entre a granulometria e as concentrações de cobre nos sedimentos. Em comparação com os níveis considerados seguros para a biota aquática, considerando o somatório de todas as frações geoquímicas, os valores de Cu em todas as amostras foram acima do nível 1 (34 mg kg-1: limiar abaixo do qual há menor probabilidade de efeitos adversos à biota), com concentrações de 59,8 a 301,7 mg kg-1. Somente no testemunho 3, coletado no rio Meriti, as amostras de 10-15 cm e de 15-20 cm de profundidade apresentaram concentrações de Cu acima do nível 2 (270 mg kg–1), caracterizando uma maior probabilidade de danos a biota. De modo geral, as concentrações nos perfis do rio Meriti apresentaram maiores concentrações em comparação com os perfis coletados no rio Iguaçu. Quanto ao fracionamento geoquímico do Cu, os perfis do rio Iguaçu apresentaram percentuais mais representativos na fração lábil - F1 (2,1– 31,8%) do que os do rio Meriti (0-10%). A maior parte do Cu presente em todos os perfis estava ligada às frações F2 e F3 (ordem decrescente: F2>F3>F4>F1), assinalando que o cobre esteve associado principalmente à fração redutível (F2) e/ou à fração oxidável (Figura 2). Apesar disso, não foi observada correlação significativa das concentrações de cobre com as concentrações de Fe e Mn. Apesar do Cu não estar na fração reativa, processos de ressuspensão dos sedimentos podem mobilizar potencialmente o Cu para esta fase, como demonstrado por Machado et al. (2011).

Figura 1

Localização dos perfis sedimentares coletados nos rios Iguaçu e Meriti, RJ, Brasil.

Figura 2

Percentuais de cobre nos perfis sedimentares (1, 2, 3) coletados nos rio Iguaçu (I) e Meriti (M) nas 4 frações geoquímicas extraídas sequencialmente

Conclusões

Os resultados obtidos nas duas regiões estudadas evidenciaram que a região da foz do rio Meriti possui maiores concentrações de cobre ao longo de todos os perfis estudados em comparação com os do rio Iguaçu. Entretanto, na foz do rio Iguaçu, os percentuais de cobre na fase reativa/lábil são maiores, potencializando sua toxicidade. Em geral, o cobre está ligado às frações redutíveis, como óxidos e hidróxidos de Fe e Mn, e às frações oxidáveis, como matéria orgânica e sulfetos em todas as amostras, independente da área, demonstrando a importância desses complexantes na dinâmica do cobre.

Agradecimentos

Os autores agradecem ao CNPQ e a CAPES pela concessão de bolsas a primeira e quarta autoras.

Referências

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