Avaliação de metais em rios das microbacias do Bacanga e Cachorros, São Luís/MA

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Ambiental

Autores

Cabral, P.F.P.C. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO) ; Silva, I.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO) ; Castro, A.C.L. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO)

Resumo

Os metais pesados são micropoluentes que causam sérios danos à saúde, por seus efeitos tóxicos, concentram-se em órgãos vitais e possuem uma meia vida longa. Por isso, é importante que se realizem estudos para avaliar a presença destes elementos no ambiente, para evitar contaminações. O presente trabalho tem por objetivo determinar a presença de Cd, Pb, Cu e Zn em corpos d’água situados nas microbacias do Bacanga e Cachorros e correlacionar com parâmetros físico- químicos. Os resultados demonstraram que os rios analisados não estão contaminados quanto à presença destes metais, com exceção do Cu nos rios Limoeiro e Murtura, ambos localizados no Polo Industrial de São Luís/MA.

Palavras chaves

rios; toxicologia; metais pesados

Introdução

A introdução de metais pesados nos sistemas aquáticos ocorre naturalmente através de processos geoquímicos, como intemperismo de solos e rochas, por meio de fontes antropogênicas, a exemplo de efluentes domésticos e industriais — reflexos principalmente do crescimento desenfreado de polos urbanos (EBRAHIMPOUR e IDRIS, 2008) e através de precipitação em áreas com poluição atmosférica (PEREIRA et al., 2006). A concentração de metais pesados no meio ambiente, com sua disseminação no solo, água e atmosfera tem sido motivo de crescente preocupação no mundo, pois, a contaminação por esses elementos configura como um dos maiores problemas ambientais, significando risco à saúde humana e a ecossistemas (CHEN et al., 2004). Nas últimas décadas a poluição por metais pesados em ambientes naturais tem sido estudada em muitas regiões do mundo. Em particular, o ambiente aquático tem atraído muito interesse devido ao aumento de poluentes causado por atividades antropogênicas. A mudança da qualidade provocada pela presença de metais pesados nos corpos hídricos tem impactos significativos na saúde humana e biota aquática, podendo permanecer em concentrações elevadas, devido à capacidade de bioacumulação que potencializa o efeito nocivo das substâncias através das cadeias alimentares (BAIRD, 2002). A presença destes elementos potencialmente tóxicos é responsável por efeitos adversos sobre o ambiente, repercutindo na economia e na saúde pública (YABE e OLIVEIRA, 1998). Siegel (2002) e Tuna et al. (2006)assinalaram que metais pesados são contaminantes ambientais estáveis e persistentes, uma vez que não podem ser degradados e, dependendo das características físicas e químicas do ambiente aquático, reagem, se dispersam ou são mobilizados e depositados nos sedimentos, constituindo um perigo potencial pelas características de biodisponibilidade que podem adquirir. Estudos mostram que ambientes que contém metais em excesso representam sérios riscos à saúde da população e tornam-se potencialmente perigosos pelo aumento da probabilidade de pessoas adquirirem alguma enfermidade, especialmente pela semi-vida biológica muito longa (SOUSA, 2013). Além disso, sua acumulação normalmente acontece em órgãos vitais provocando distúrbios e doenças letais como câncer, sendo que seus sintomas de intoxicação aparecem em longo prazo e dificilmente são relacionados à contaminação por esses metais (MOREIRA; MOREIRA, 2004). Considerando que o Distrito Sanitário do Itaqui-Bacanga abriga um contingente populacional elevado que utiliza os recursos hídricos do entorno, além da instalação de empreendimentos industriais potencialmente poluidores, o presente trabalho objetiva a determinação dos metais pesados Cd, Pb, Cu e Zn nas microbacias dos rios Bacanga e Cachorros, e estabelecer uma correlacionar com os parâmetros físico-químicos, como um indicador da poluição urbana.

Material e métodos

Local de Estudo. As microbacias do Bacanga e Cachorros estão inseridas no Distrito Sanitário do Itaqui-Bacanga. A microbacia do Bacanga está inserida na zona urbana de São Luís, enquanto a microbacia dos Cachorros está situada na zona rural, muito embora integre o setor industrial da capital maranhense. Segundo Araújo, Linhares e Lago (2009), a microbacia do Bacanga, possui uma área de 105,9 km2, com um perímetro de 48,86 km. O Comprimento da Rede de Drenagem (CRD) é de 254,60 Km e seu canal principal, representado pelo Rio Bacanga alcança 233,84 Km. A microbacia dos Cachorros possui uma área de 65,00 Km2, com perímetro de 38,49 Km. A rede de drenagem totalizou 166,59 Km, enquanto seu canal principal apresentou uma extensão de 10,71 Km. Os locais amostrados foram: microbacia do Bacanga - rio da Macaca, localizado na Vila Isabel; e microbacia dos Cachorros - rio Limoeiro, localizada no povoado do Limoeiro e rio Murtura, localizado no povoado do Murtura. Amostragem. Os dados gerados foram obtidos através de quatro coletas que ocorreram trimestralmente, entre maio de 2017 e fevereiro de 2018, contemplando os períodos seco e chuvoso. Para cada corpo d’água estudado foram definidos 3 pontos de coleta, intitulados P1, P2 e P3, distribuídos espacialmente em função da declividade dos corpos d’água. As amostras foram coletadas obedecendo às recomendações descritas em FUNASA (2014) e armazenadas em frascos de polietileno de 500 mL previamente descontaminados com solução de limpeza de NHO3 a 5%. Soluções, reagentes e equipa¬mento. Todos os reagentes utilizados possuem grau analítico. Os reagentes e soluções empregadas foram: ácido nítrico (HNO3); água deionizada Milli-Q, tampão ácido acético/amônia, pH 4,6; solução padrão de Zn (5ppm); solução padrão, mix de Cd (50 ppb), Pb (250 ppb) e Cu (500 ppb); gás N2 industrial (White Martins). Os equipamentos utilizados foram: Potenciostato (Metrohm, modelo 797 VA Computrace); bloco digestor. Determinação de metais. A técnica adotada foi a Voltametria de Redissolução Anódica (ASV), utilizando eletrodo de gota pendente de mercúrio (HMDE) e o modo de verificação do potencial foi o pulso diferencial. As análises foram realizadas no Laboratório de Pesquisa em Automação Analítica (LPAA) da UFMA. As amostras foram digeridas com HNO3, adotando os procedimentos recomendados por ALPHA (2005). O método adotado para determinação dos metais foi à adição de padrão. O Zn foi analisado separadamente dos demais metais. O branco foi preparado com 5 mL de água deionizada Milli-Q e 500 µL do tampão HAc/NH3. A determinação dos metais, consistiu de 5 mL da amostra e 500 µL do tampão HAc/NH3. Análise físico-química. Foi realizada no ato da coleta das amostras utilizando kit Multiparâmetro HORIBA. Análise quimiométrica. Para a observação de possíveis semelhanças entre as informações geradas na análise de metais e físico-química foram aplicados três análises estatísticas multivariadas: a análise de Cluster, PCA e Correlação de Spearman.

Resultado e discussão

Quanto aos metais. O Limite de Detecção (LD) do método, para cada metal corresponde a 0,02 ppb para o Cd e Pb, 0,09 ppb para o Cu e 0,20 ppb para o Zn. O Limite de Quantificação (LQ) do método, para cada elemento corresponde a 0,06 ppb para o Cd, 0,07 ppb para o Pb, 0,31 ppb para o Cu e 0,67 ppb para o Zn. Nenhuma das concentrações estava abaixo do LD. Todas os valores encontrados de Cd, Pb e Zn, nos três rios tomados para estudo, estão abaixo do Valor Máximo Permitido pela Resolução CONAMA 357/05 (Figura 1). Apenas o rio da Macaca, localizado na Vila Isabel, quanto à presença de metais, apresentou condições satisfatórias. Concentrações de Cu foram detectadas no rio Limoeiro e Murtura. No Limoeiro, houve excesso deste metal na primeira coleta, maio de 2017, apresentando 0,016 mg/L de Cu, no ponto P2. No Murtura, houve uma concentração de 0,011 mg/L de Cu na terceira coleta, novembro de 2017, no ponto P3. O aumento dos valores de Cu em um ambiente aquático superficial, pode ser explicado, segundo Pedroso e Lima apud Santos e Bomfim de Jesus (2014), por atividades de mineração e fundição, queima de carvão, efluentes de estações de tratamento de esgotos, uso de compostos de Cu, como algicidas aquáticos, escoamento superficial e contaminação da água subterrânea a partir do uso agrícola do Cu e precipitação atmosférica de fontes industriais. Existem empresas que desenvolvem atividades de mineração próxima a nascente do rio Limoeiro, o que pode está influenciando no aumento da concentração de cobre na localidade, uma vez que não foram observadas deposições de lixo e esgoto neste corpo hídrico. O rio Murtura, segundo os moradores, corresponde a um corpo receptor de esgoto in natura de um Complexo Penitenciário localizado na região, o que pode está influenciando na concentração de Cu no ambiente aquático. O rio do Limoeiro e do Murtura está situado na zona rural de São Luís, e também integram a região que compreende o Polo Industrial da capital maranhense. Estudos feitos em outros corpos hídricos na região já demonstram que existem concentrações de metais pesados acima da Legislação vigente nestes ambientes. Foi detectado Fe, Hg, Ni e Pb no rio Alteredo, localizado na Vila Maranhão, com concentrações que ultrapassam o VMP pela legislação vigente, principalmente o Fe (CABRAL, 2016). E no rio dos Cachorros, que identificou a presença acima do VMP de Fe, Al e Cu (SANTOS, 2015). Quanto aos dados físico-químicos. A taxa de oxigênio dissolvido (OD) está dentro do preconizado pela Resolução CONAMA N° 375/2005. Apesar da temperatura(T) e da condutividade elétrica (CE) não serem parâmetros aplicáveis à legislação pertinente, a temperatura apresentou valores dentro do padrão, segundo a FUNASA (2014), pois os ambientes aquáticos brasileiros possuem variação de temperatura entre 20 e 30 °C e os valores apresentados estão entre 26 e 30 °C. A Condutividade Elétrica (CE), em águas naturais deve variar entre 10 e 100 µS/cm e em ambientes poluídos, podem chegar a 1000 µS/cm. Dentre os rios em estudo, apenas o rio Limoeiro apresentou valores de CE enquadrados em ambiente que não esteja contaminado. A média dos valores de pH nos três rios encontra-se dentro do preconizado pela legislação, ou seja, entre 6 e 9 mas, o rio da Macaca apresentou as maiores magnitudes. O rio Murtura e o rio da Macaca apresentaram valores que indicam alteração da CE e pH. Esses resultados podem está associados à influência dos esgotos domésticos, pois, além de serem ricos em sais dissolvidos e ionizados — quando presentes na água, a transformam em um eletrólito capaz de conduzir corrente elétrica (BOTERO et al., 2014 e SANTOS, 2015). Análises quimiométricas. A análise de Cluster, que levou em consideração a média dos dados associados aos locais de amostragem, sugere a existência de dois grandes grupos homogêneos: o primeiro engloba o rio Murtura e o rio da Macaca, pois possuem características semelhantes, principalmente no período chuvoso. O segundo grupo é formado pelo rio Limoeiro, apresentando características distintas do outro grupo. A PCA indicou que existe uma relação inversa entre o rio da Macaca e o rio Limoeiro. Do ponto de vista da Componente 1, o Cd, pH e CE, estão associados positivamente a essa componente e apresentam maiores concentrações no rio da Macaca. Em contrapartida, o Cu está associado negativamente, apresentando maiores concentrações deste elemento. Do ponto de vista da Componente 2, percebeu-se que existe uma diferenciação sazonal, onde as amostragem da época da estiagem estão associadas positivamente a esta componente, e as amostragens do período chuvoso estão associadas negativamente. No período de estiagem houve maiores concentrações de OD, turbidez e Zn. Na época chuvosa, os valores de temperatura e Pb foram elevados, sendo que essa concentração de chumbo foi maior nos rios Murtura e Macaca. A matriz de correlação de Spearman, dos metais pesados com os parâmetros físico-químicos, indicou que existe associação positiva, com correlação significativa direta, ou seja, à medida que uma grandeza aumenta ou diminui sua magnitude a outra apresenta o mesmo comportamento. Desta forma, as grandezas que possuem esse comportamento são: pH e Cd, pH e temperatura e, pH e CE. As grandezas que apresentaram correlação inversa, ou seja, à medida que a magnitude de uma aumenta a outra diminui e vice-versa, ocorreu entre o OD e Pb, OD e CE e, Turbidez e CE.

Conclusões

Os corpos hídricos tomados para estudo, numa visão geral, apresentam condições satisfatórias quanto a presença de Cd, Pb e Zn, pois os mesmos apresentaram concentrações abaixo do valor máximo permitido. Foi detectado a presença de Cu nos rios Murtura e Limoeiro acima do preconizado, em pelo menos um dos períodos de amostragem, o que configura como sinal de alerta uma vez que esses ambientes aquáticos estão localizados no Polo Industrial de São Luís. Quanto às análises físico-químicas,os valores obtidos para temperatura, oxigênio dissolvido e pH, estão de acordo com a Legislação vigente ou com o que é afirmado na literatura . Quanto à condutividade elétrica, o rio Limoeiro apresentou as melhores condições. Tal fato pode ser explicado pela deposição de esgoto in natura no leito do rio, que ocorre tanto no rio Murtura quanto no Macaca. As análises estatísticas demonstraram que, quanto aos parâmetros físico- químicos, existe uma distinção entre o rio da Macaca e o Rio Limoeiro, sendo que ambos possuem características que os colocam em situação, quanto à qualidade da água, de extremos. Estabelecendo uma correlação entre os dados físico-químicos, constatou que algumas grandezas são diretamente proporcionais como pH e temperatura, pH e condutividade elétrica, e outras são inversamente proporcionais, como o oxigênio dissolvido e condutividade elétrica. Esse comportamento, segundo a literatura já era esperado, pois dependendo do tipo de particulado existente em um meio aquático, este pode alterar, aumentando diretamente a CE e o pH, e diminuir a taxa de oxigênio dissolvido, por exemplo. E quanto a correlação existente entre a concentração de metal e as informações físico-químicas, percebeu-se que existe uma correlação direta entre Cd e pH, Pb e OD, sendo a concentração de Pb, no período chuvoso está propensa a ter seus valores aumentados no rio Murtura e no rio da Macaca.

Agradecimentos

À CAPES,ao Departamento de Oceanografia e Limnologia (DEOLI) e ao Laboratório de Pesquisa em Automação Analítica (LPAA).

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