Determinação do teor de Zn, Cu e Pb em sedimentos dos rios Caceribu, Guapimirim, São João de Meriti e Canal do Mangue

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Ambiental

Autores

Prado, M.C. (IFRJ) ; Alves, B.A.G. (IFRJ) ; Mauad, C.R. (IFRJ)

Resumo

Os rios Caceribu (CB), Guapimirim (GM), São João de Meriti (SJM) e o Canal do Cunha são corpos hídricos que desembocam na Baía de Guanabara. O teor de Zn, Cu e Pb de amostra de sedimento coletadas mensalmente entre os meses de setembro de 2011 e agosto de 2012 foram avaliados por espectrometria de absorção atômica, os dois primeiros no módulo de chama e o último em forno de grafite. O Zn foi o metal predominante em todos os pontos amostrais. As maiores concentrações para o somatório dos três metais foram observadas em SJM (19 a 2795 mg kg-1) e CM (111 a 1.140 mg kg-1), que são regiões de elevada densidade urbana. Foram observadas correlações significativas positivas para carbono orgânico total (%m/m) e ƩCu, Zn, Pb. Os níveis TEL para Zn foram ultrapassados em todos os corpos hídricos.

Palavras chaves

Sedimentos; Metais; Rios

Introdução

O estudo ambiental de metais pesados é de grande importância devido risco que exercem à saúde. Uma vez que depositados no ambiente aquático, são de difícil degradabilidade, facilmente bioacumulados e biomagnificados ao longo da cadeia trófica (Bryan et al., 1992; Zhang et al., 2017). Em ambientes aquáticos, são realizados estudos para a avaliação da qualidade ambiental em regiões que sofram com o aporte de rejeitos urbanos e industriais. As principais formas de aporte dessas substâncias em ambientes aquáticos são: escoamento superficial, lançamento de efluentes domésticos e industriais, deposição atmosférica e agricultura (Islam et al., 2015). A análise dos sedimentos reflete o histórico de poluição do ambiente aquático, visto sua capacidade de reter por longos períodos o material depositado. Porém, embora os sedimentos sejam conhecidos como sumidouro para contaminantes orgânicos e inorgânicos, estes contaminantes podem ser novamente liberados na coluna d’água tanto por processos físicos (dessorção) e químicos (descomplexação), retornando ao meio aquoso como um poluente secundário (Förstner et al.,1989). Anualmente, os rios lançam nos estuários e zonas costeiras aproximadamente de 15 milhões de toneladas de sedimentos anualmente (Millimam et al., 1983). Neste trabalho foram avaliados os teores de Zn, Cu e Pb nos sedimentos dos rios Caceribu (CB), Guapimirim (GM), São João de Meriti (SJM) e no Canal do Mangue (CM), que são contribuintes diretos da Baía de Guanabara, mensalmente, por 11 meses, no período entre setembro de 2011 e agosto de 2012 como uma avaliação inicial do comportamento de suas sub-bacias hidrográficas.

Material e métodos

As amostras de sedimento foram coletadas no período de 1 ano, entre os anos de 2011 e 2012 com amostrador Van-Veen, liofilizadas e maceradas para posterior análise. A metodologia foi validada pelo uso do material de referência certificado (MRC) MESS-3 do CNRC (National Research Council of Canada). Para a abertura das amostras pesou-se aproximadamente 0,25 g de sedimento diretamente em tubos falcon de 14 mL, adicionou-se HNO3 subdestilado e levou ao aquecimento em banho-termostático por 5 h na temperatura de 98 ± 3ºC, com homogeneização das amostras em vortex a cada 20 minutos. Após este período, as amostras foram resfriadas à temperatura ambiente e adicionado peróxido concentrado para a oxidação de matéria orgânica remanescente. As amostras foram então centrifugadas e avolumadas a 20,00 mL. Cada amostra foi analisada em triplicata com a adição de um branco analítico. Para a leitura das amostras foi utilizado um espectrômetro de absorção atômica da PerkinElmer modelo PinAAcle 900T. As análises de Cu e Zn foram validadas pela metodologia de absorção atômica por chama, utilizando a mistura ar-acetileno, enquanto a determinação de Pb foi validada para absorção atômica por forno de grafite. Foram avaliados os limites de detecção (LOD), limites de quantificação (LOQ), linearidade (R2>0,9980) e exatidão do método. Para Zn e Cu as curvas de calibração preparadas abrangeram 8 pontos entre 0,2 e 2 mg L-1. Para Pb, a curva abrangeu 6 pontos entre 20 e 100 µg L-1. Para Zn e Cu, as recuperações dos MRCs foram de 95% e 98%, respectivamente. Para o Pb, foi de 70%. A metodologia não retrata a abertura completa da amostra de sedimento, mas atende na avaliação nos metais que que poderiam ser disponibilizados novamente na coluna d’água como poluentes secundários.

Resultado e discussão

A figura 1 mostra os pontos amostrais. A concentração total para os três metais analisados (ƩCu, Zn, Pb) variou de 25 a 204 mg kg-1 para CB, de 47 a 224 mg kg- 1 para GM, de 19 a 2795 mg kg-1 em SJM e de 111 a 1.140 mg kg-1 em CM (figura 2A). As elevadas concentrações para ƩCu, Zn, Pb em SJM e CM podem ser explicadas pela elevada densidade demográfica existente em suas sub-bacias hidrográficas. Ambos os rios CB e GM, passam por uma área de preservação ambiental (APA de Guapimirim), apresentaram menores concentrações para ƩCu, Zn, Pb, com média de 100 e 133 mg kg-1, respectivamente. Não foi observado variação sazonal quanto ao ƩCu, Zn, Pb contido no sedimento de nenhum dos corpos hídricos avaliados.De forma geral, o Zn foi o maior contribuinte para todos os pontos amostrados, representando de 56% para GM à 82% em SJM (figura 2B). O Pb foi mais representativo nas amostras do rio GM (figura 2D), compondo em média 10% do total dos metais analisados para este rio. Em CB e CM, o Pb representou 4% e em SJM 3%. O processo de adsorção dos metais na matéria orgânica, como demonstrado por Caccia et al. (2003) também pôde ser observado nos rios avaliados, a partir da correlação significativamente positiva (p<0,05) entre ƩCu, Zn, Pb e o percentual de carbono orgânico total (COT) (dados disponíveis em Mauad (2014). Elevadas correlações entre COT (%m/m) e ƩCu, Zn, Pb observados para SJM (r = 0,8376) e CM (r = 0,9006), sugerem que o aporte destes metais pode estar relacionado ao esgotamento doméstico e à drenagem urbana. O nível de concentração TEL (Thereshould Effects Level) da NOAA para Cu (35,7 mg kg-1) foi ultrapassado em todos os corpos hídricos. Para o Zn (123,1 mg kg-1), em SJM e CM, este valor foi ultrapassado em quase todas as amostragens.

Pontos amostrais onde foram coletadas as amostras de sedimento.


(A)Box-Plot com a avaliação do somatório de Zn, Cu e Pb, (B)Box-Plot para Zn (mg kg-1), (C)Box-Plot para Cu (mg kg-1), (D)Box-Plot para Pb (mg kg-1)

Conclusões

A metodologia de extração aplicada foi apropriada para a determinação da fração biodisponível dos metais contidos nos sedimentos. A recuperação de 70% para o Pb não influenciou ne forma significativa na avaliação do ƩCu, Zn, Pb, uma vez que este não representou mais de 10% do total dos metais avaliados. O impacto da ocupação urbana na concentração dos metais no sedimento é evidenciado para as amostras de SJM e CM, que apresentaram concentrações totais para Zn, Cu e Pb bastante superiores aos rios que passam regiões menos urbanizadas, como CB e GM.

Agradecimentos

Agradecemos ao IFRJ e CNPq pelo financiamento e bolsas para a realização do trabalho, assim como a Dra. Thatiana Saint’Pierre e ao químico Rodrigo Gonçalves, ambos da

Referências

BRYAN, G. W.; LANGSTON, W. J. Bioavailability, accumulation and effects of heavy metals in sediments with special reference to United Kingdom estuaries: a review. Environmental Pollution, v. 76, n. 2, p. 89-131, 1992.
CACCIA, V. G.; MILLERO, F. J.; PALANQUES, A. The distribution of trace metals in Florida Bay sediments. Marine Pollution Bulletin, v. 46, n. 11, p. 1420-1433, 2003.
FÖRSTNER, U. Contaminated sediments. Lecture notes in earth sciences, v. 21, p. 157, 1989.
ISLAM, M. S. et al. Heavy metal pollution in surface water and sediment: A preliminary assessment of an urban river in a developing country. Ecological Indicators, v. 48, p. 282-291, 2015.
MAUAD, C, R. Hidrocaarbonetos e nitroaromáticos na Baía de Guanabara: Aporte fluvial e estudo geocronológico. Tese de Doutorado. Rio de Janeiro: Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, 2014, 271p.
MILLIMAN, J. D.; MEADE, R. H. World-Wide Delivery of River Sediment to the Oceans. The Journal of Geology, v. 91, n. 1, p. 1-21, 1983.
ZHANG, P. et al. Distributions and contamination assessment of heavy metals in the surface sediments of western Laizhou Bay: Implications for the sources and influencing factors. Marine Pollution Bulletin, v.119, n. 1, p. 429-438, 2017.