AVALIAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DOS METAIS Al, Fe, Pb E Zn EM SEDIMENTOS DE FUNDO DO ESTUÁRIO GUAJARINO, BELÉM-PA

Resumo

O presente estudo avaliou os teores de metais em sedimentos de fundo do rio Guamá e da Baía do Guajará, em Belém do Pará. As amostras foram coletadas em 10 pontos estabelecidos ao longo da orla de Belém nos anos de 2013, 2014, 2015 e 2016, e suas concentrações foram quantificadas pela técnica de ICP OES. As concentrações de Al, Fe, Pb e Zn variaram, respectivamente, em 6.102,92 a 153.500,76 mg.Kg-1; 11.154,26 a 35.341,88 mg.kg-1; 8,06 a 54,75 mg.kg-1 e 29,177 a 95,187 mg.kg-1. Tomou-se como referência o estudo desenvolvido por Turekian e Wedepohl (1961) e os valores limites estabelecidos pela resolução CONAMA 454/2012. É perceptível a influência antrópica nos teores de Pb, enquanto os teores de Al está relacionado a ações naturais, embora haja um aporte antrópico, em escala temporal.

Palavras chaves

Sedimento; Metais; Baia do Guajará

Introdução

É possível encontrar às proximidades de muitos corpos d’água, diversos sistemas de produção de caráter antropogênico, como por exemplo, atividades portuárias e comerciais; fato que concede a estes ambientes, tendência a sofrer comprometimento em sua qualidade ecológica, propiciando deste modo, impactos ambientais, tais como, lançamento de efluentes de origem urbano industrial; o que possibilita a ação de diversos contaminantes, entre eles, metais traços; que em elevadas concentrações podem acumular-se nos sedimentos e consequentemente manifestar a sua toxicidade (CHIBA; PESSERINI; TUNDISI, 2011). Sedimentos são compartimentos de grande importância em um ambiente aquático, uma vez que neste tipo de material ocorrem importantes transformações físicas, químicas e biológicas, que exercem influência na dinâmica do sistema hídrico, além disso, essas matrizes ambientais agem como carreadores, transportando diversos contaminantes ao longo de um corpo hídrico, fato que os tornam fonte contaminantes de ecossistemas, bem como indicadores ambientais (ABESSA et al, 2012; BOLAÑOS; THORNE; WOLF, 2012). Alguns pesquisadores revelam que espécies contaminantes são geralmente liberadas do leito de sedimentos, podendo contaminar desta forma a água e consequentemente outros sistemas ambientais (JESUS et al, 2004). De acordo com Baird (2002) metais traços têm recebido destaque em estudos ambientais, devido a sua ação persistente, tóxica e bioacumulativa com efeitos duradores. Para Ferreira; Horta; Cunha (2010) e Kim; Lee (2012), estes elementos apresentam significante relevância nos programas de promoção à saúde, principalmente quando se busca informações acerca dos efeitos causados por estes à saúde dos organismos vivos e ao meio ambiente. Para Milanez (2007), a industrialização é a principal fonte de poluentes nos grandes núcleos urbanos, uma vez que atividades deste porte liberam grandes quantidades de metais em forma de vapor ou adsorvidos a materiais particulados para a atmosfera, que precipitam em forma de chuva e caem diretamente em sistemas aquáticos, aumentando os níveis de metais traços nestes ambientes. A cidade de Belém, pertencente ao estado do Pará, está localizada na confluência do rio Guamá com a baia do Guajará e concentra no entorno de sua orla, intensa atividade econômica e social, comportando um grande aglomerado de indústrias e núcleos habitacionais, representando assim, risco de contaminação ao ambiente local, devido ao deficiente sistema de saneamento básico e/ou ao lançamento de efluentes industriais muitas vezes sem o mínimo tratamento, obstando desta forma a qualidade do sistema hídrico no qual está inserida. Segundo o IDESP (1991), atividades desta natureza contribuem de forma significativa no aumento gradativo das agressões provocadas ao meio ambiente inserido ao redor da baia do Guajará, estando estes danos refletidos nos organismos e sedimentos que compõe o sistema aquático. Diversos estudos são realizados nos corpos hídricos da Região Metropolitana de Belém, estudos esses que buscam delinear a real situação ambiental no qual os rios da região estão sujeitos; Nascimento; Fenzil (1997), determinaram as concentrações dos metais Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Zn e Pb em diferentes fases do ambiente sedimentar dos canais de drenagem mais importantes da cidade de Belém e constataram que os metais são provenientes da ação do intemperismo das rochas e dos solos locais. Siqueira; Aprile (2013) avaliaram o risco ambiental no qual os sedimentos da bacia do rio Aurá estão sujeitos; foram estudados o comportamento geoquímico dos metais Al, Fe, Mn, Cr, Ni e Cu; os resultados obtidos retrataram que a presença de Al e Fe são provenientes principalmente do aterro sanitário; enquanto Mn e Ni são oriundos dos solos. Muitos aspectos ainda são poucos compreendidos como os fatores que afetam a disponibilidade de elementos traços da coluna sedimentar para a água, a relação de muitos compostos entre si e o efeito de muitos contaminantes sobre a biota, fomentando desta forma a necessidade de mais estudos acerca da avaliação da qualidade dos sedimentos, fator que gera informações sobre o estado real de sistemas hídricos, permitindo assim, ações efetivas de prevenção e mitigação da contaminação de ecossistemas aquáticos. Deste modo, o presente trabalho teve por objetivo avaliar os teores dos metais Al, Fe, Pb e Zn no sedimento de fundo dos principais corpos hídricos da cidade de Belém (Rio Guamá e Baía do Guajará), considerando suas propriedades químicas; buscando avaliar a dinâmica natural dos elementos, bem como a contribuição antrópica relacionada com o desenvolvimento urbano e industrial.

Material e métodos

As amostras de sedimento de fundo foram coletadas em 10 pontos distribuídos ao longo da orla da cidade de Belém, em áreas que contemplaram os principais corpos hídricos da cidade (Rio Guamá e Baía do Guajará). O material foi coletado com o auxilio de dragas de Van veen, e logo após ser identificado e armazenado em sacos plásticos, foram encaminhados ao Laboratório de Toxicologia da Seção de Meio Ambiente (SAMAM) do Instituto Evandro Chagas (IEC/SVS/MS). As amostras passaram por tratamento prévio que compreendeu as etapas de secagem a temperatura ambiente, para eliminação da umidade; desagregação em gral de ágata; peneiramento a fim de se obter material com granulometria de 270 mesh e quarteamento. Após o tratamento físico, iniciou- se o processo de digestão ou abertura das amostras; para este procedimento pesou-se cerca de 250 mg de amostra em tubos de PTFE (Teflon) e submetidos a temperatura de 150 ºC por 2 horas em sistema de microondas, obedecendo as seguintes etapas: decomposição da amostra, com uma mistura composta por 1 mL de ácido clorídrico (HCl) e 3 mL de ácido nítrico (HNO3); após digestão parcial, foi adicionado 1 mL de ácido fluorídrico (HF) às amostras, para a dissolução do precipitado, e submetida novamente a aquecimento; em seguida adicionou-se 2 mL de ácido bórico (H3BO3) para complexação de fluoretos remanescentes, e novamente submetida a aquecimento e por fim a mistura resultante (após resfriamento) foi transferida quantitativamente para frascos graduados com volume de 50 mL. A análise dos metais (em sua forma total) alumínio (Al), ferro (Fe), chumbo (Pb) e zinco (Zn) foi realizada através da técnica de Espectrometria de Emissão Ótica com Plasma Induzido (ICP OES), modelo Vista- MPX CCD simultâneo (Varian, Mulgrave, Austrália), configuração axial e equipado com um sistema de amostragem automático (SPS - 5). O controle das condições operacionais do ICP OES foi realizada com o software ICPExpert Vista. O teste de linearidade do método utilizado foi avaliado a partir de soluções padrão de Al, Fe, Pb e Zn da marca Specsol; as alíquotas foram preparadas através do método de diluição, abrangendo a faixa de 1 a 32 mg.L-1, partindo de uma concentração de 1000 mg.L-1; para isso foram usadas micropipetas previamente calibradas e balões volumétricos de 50 mL, o volume final foi aferido com água deionizada e acidificado a 1% v/v com ácido nítrico (HNO3) e para o controle analítico de qualidade, utilizou- se o material de referência SRM 2711 – Montana Soil, NIST (National Institute of Standards and Technology), com o intuito de avaliar a recuperação do método analítico.

Resultado e discussão

Os níveis de recuperações das determinações dos metais por ICP OES foram avaliados utilizando-se o material de referência Montana Soil (SRM 2711 - NIST). As recuperações para os metais foram todas superiores a 90%, o que confere a garantia aos resultados obtidos. Neste estudo foram consideradas as frações de granulometria igual a 270 mesh, uma vez que em sedimentos, os metais são adsorvidos pelas frações mais finas. Os teores médios dos metais Al e Fe, obtidos nas amostras foram comparados com as concentrações totais presentes em folhelhos geológicos; estas concentrações são tomadas como média mundial e foram descritas por Turekian e Wedepohl (1961), sendo estes valores tomados como referência em trabalhos com enfoque geoquímico e de monitoramento, enquanto as concentrações dos metais Pb e Zn foram comparadas com os limites estabelecidos pela resolução CONAMA 454/2012, onde concentrações acima dos valores de referência podem ou não afetar a manutenção da vida aquática em sistemas hídricos. Esses critérios podem ser visualizados na Tabela 01, enquanto que na tabela 02 estão descritas as concentrações dos metais de interesse desta pesquisa. O alumínio, pertencente ao Grupo 13, é o terceiro metal em abundância na crosta terrestre. A maior parte deste metal ocorre nos aluminosilicatos tais como: argilas, micas e feldspatos (RUSSEL, 1994). Geralmente encontra-se associado a rochas, além de estar presente no solo, neste último, a concentração do metal é variável, dependendo do tipo do material de origem e dos valores de pH. No presente estudo as concentrações de Al variaram de 6.102 a 153.500 mg.Kg- 1, Figura 2, sendo que as maiores concentrações foram observadas em 2016, com exceção do PT 05. Considerando os estudos dos folhelhos, desenvolvido por Turekian e Wedepohl (1961), em um total de 40 amostras, apenas 9 estiveram acima do valor de referência (80000 mg/kg) encontrado pelos autores, sendo estes todos pertencentes ao ano de 2016. Em comparação aos demais metais analisados, as concentrações de Al podem ser consideradas altas, isto se deve principalmente ao fato deste ser abundante em solos, sendo estes uma potencial fonte do metal para os corpos hídricos e sua fase sedimentar, sobretudo, devido a processos de lixiviação e processos erosivos, (CETESB, 2013; SOUZA et al, 2014). De acordo com Salame (2003), a área de estudo é formada por sedimentos mais recentes, compostos principalmente por argilas ricas em matéria orgânica em processo de decomposição, fato que pode explicar as altas concentrações de Al encontradas, tendo em vista, a direta relação existente entre os teores de matéria orgânica e o metal (SILVA; MIELNICZUK, 1998). Em ambientes marinhos e costeiros o ferro está presente nos estados de oxidação II e III, em sedimentos a forma mais comum deste metal é como minerais de óxidos, tais como, geotite e magnetite (JUNIOR et al, 2010). No presente estudo todos os pontos amostrais apresentaram concentrações de Fe concordantes com o estudo de Turekian e Wedepohl (1961), ou seja, valores que não ultrapassaram 47.200 mg.kg-1. As concentrações variaram de 11.154 a 35.341 mg.kg-1, pode-se considerar que ao longo do estudo, as concentrações de Fe nas amostras de sedimento pouco variaram. Assim como o Al, os teores deste metal são diretamente influenciados pelos fatores litológicos, podendo ser encontrados em latossolos; tipo de solo presente na região amazônica (FERNANDES et al, 2004). Ao avaliar a qualidade ambiental dos sedimentos no sul da península ibérica, Boski et al, 2006, concluíram que a presença de Fe em sedimentos deve-se principalmente à fração argilosa e que ocorrem de maneira natural, tal qual o Al, logo, pode-se inferir que os teores encontrados neste estudo, não está relacionada ao cenário antrópico presente no entorno da cidade. O metal Pb é potencialmente tóxico na sua forma dissolvida, principalmente na forma iônica, uma vez que nesta condição, encontra-se disponível para ser assimilado pela biota aquática. Em sedimentos, a adsorção de Pb é regida tanto pela carga orgânica quanto pela fração das partículas (JARUP, 2003; MOREIRA;MOREIRA, 2004) No presente estudo as concentrações de Pb nos sedimentos de fundo da baia do guajará e rio Guamá, variaram de 8,060 a 54,750 mg.kg-1. Em comparação com a resolução CONAMA 454/2012 todos os pontos amostrais estiveram em conformidade com o valor máximo estabelecido como referência, que é 91,3 mg.kg-1 e sua grande maioria esteve abaixo do limiar que indica menor probabilidade de efeitos adversos à biota (35 mg.kg-1). Geralmente as concentrações de Pb são encontradas em baixos teores, devido ao fato de que sua forma iônica estar ligada aos óxidos de Fe ou Mn, bem como à partículas de carbono orgânico. Tal comportamento pode ser observado no estudo de Souza et al (2014), onde os teores de Pb variaram de 2,9 a 36 mg.kg-1. Porém, mesmo que as concentrações de Pb sejam consideradas baixas, quando comparadas com os teores de Al e Fe, é notório a discreta influência que as atividades industriais causam nos corpos hídricos estudado, também é importante considerar a influência da desordenada aglomeração urbana que há no entorno da cidade, este fato pode ser observado por FROEHNER & MARTINS (2008), ao estudar a composição química dos sedimentos do rio barigüi, na cidade de Curitiba, onde os autores, atribuem a intensa ação antrópica às concentrações de Pb. Zn é um metal que possui semelhança com metais de transição na sua capacidade de formação de complexos, quando ligado à amônia, haleto e cianetos (MOORE; RAMAMOORTY,1984). Segundo esses autores ele também pode formar complexos tanto com base fortes como fracas, na sua condição intermediária entre aceptores fracos e fortes, quando interage quimicamente com ligantes. É amplamente distribuído no solo e em corpos hídricos, está associado principalmente ao mineral esfalerita. No presente estudo as concentrações de Zn variaram de 29,177 a 95,187 mg.kg- 1, estando todos os valores, em conformidade com o preconizado pela resolução CONAMA 454 de 2012. Os valores de Zn revelam que as concentrações praticamente não se relacionam com atividades antrópicas, uma vez que o ambiente não é considerado impactado, em relação a este metal, com exceção do PT 05 que recebeu um leve incremento no ano de 2014. É importante frisar que todos os pontos estiveram abaixo do limiar que indica menor probabilidade de efeitos adversos à biota (123 mg.kg-1).

Figura 1

Tabelas valores de referencias dos metais; concentrações de metais nos sedimentos de fundo do entorno da cidade de Belém.

Figura 2

Gráficos da distribuição espacial e temporal das concentrações dos metais Pb, Fe, Zn e Al nos sedimentos de fundo do entorno da cidade de Belém.

Conclusões

Considerando que os sedimentos são materiais resultantes tanto de processos erosivos em solos e rochas, bem como de decomposição de material orgânico que são carreados para o os cursos d’água, pode-se inferir que o aporte de Fe identificado neste estudo é em sua maior parte oriundo de processos naturais, podendo haver contribuição antrópica, porém, em menor escala. Este processo natural também se aplica às concentrações de Al, mas o que se percebe é que para este metal, a contribuição antrópica é mais acentuada, fato que compromete a qualidade hídrica dos rios da cidade de Belém. A presença de Pb e Zn em sistemas hídricos, por sua vez, está intimamente relacionada à atividades antropogênicas, tanto de caráter doméstico, quanto de natureza industrial; deste modo, a influência antrópica é perceptível quando se analisa as concentrações de Pb, uma vez que alguns pontos apresentaram teores acima do valor que é considerado não impactado para a biota. De forma geral, pode-se afirmar que o rio Guamá e a baia do Guajará, não estão isentos da ação antrópica que é observada em seu entorno, embora, o aporte de metais não seja tão significativo para Pb e que aparentemente há certo enriquecimento de Al, é necessário além de estudos mais concisos; ações que possam sanar o incremento de metais, principalmente os tóxicos, que atualmente são observados na região de estudo.

Agradecimentos

Referências

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