Dissertação
Avaliação da qualidade dos sedimentos de fundo do Rio Murucupi, Barcarena-PA.
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Autor
REIS, Rafael Melo dos
Institución
Resumen
The development of industrial and urban centres in Barcarena often causes substantial changes in the bodies of water of surrounding areas, primarily in water quality, as a result of inputs of potentially toxic trace elements, as shown the studies of Pereira et. al. (2007), Víglio (2008), Porto (2009) e Pereira (2009). In addition, major environmental accidents has been recorded, mainly related to the disruption and overflow of accumulation dams of industrial waste. In this context, in 2003 and 2009, the river basin Murucupi, wich incudes the urban centres of Vila dos Cabanos and Laranjal, was contaminated by rejects from the beneficiation process bauxite, known as “red mud”. The objetive of this study was to assess preliminarily the bed sediment quality of Murucupi river and distribution of major elements (Al2O3, Fe2O3, TiO2 e Na2O) and trace (Zr, V, Cr, Th, Hf, Ga, La, Sc, Pb, Nb, As, Cd, Cu, Hg, Ni e Zn), enriched in red mud, along the river. For this, triplicate cores were collected with 50 cm deep in bed sediments, in seven ponits along the Murucupí river, in the 5,3 km stretch between the access bridge to the Vila dos Cabanos (M-1 point) and the river mouth (M-7 point). Each sediment core collected in the field was subdivided into five depth intervals in the laboratory: 0-10 cm (A interval), 10-20 cm (B interval), 20-30 cm (C interval), 30-40 cm (D interval) e 40-50 cm (E interval). The triplicate samples from each respective depth interval were then thoroughly homogenised, and later, size, mineralogical and chemical analyses were performed in each sample. The results showed that the sediments are primarily composed of quartz, mica group of minerals, priority muscovite, and albite, in addition to clay – kaolinite, smectite and ilite. The superficial concentrations of the major elements P2O5 and S, and of the trace elements V, Cr, Ga, Pb, Hg and Zn, were higher in M-1 point with a strong decrease toward to mouth, indicating contamination by discharges of urban runoff and domestic sewage from the Vila dos Cabanos and Laranjal. In other hand, the superficial concentrations of S, As and Pb, were high in M-7 point, indicating contributions of these elements from the
Arrozal stream, possibily arising from the port of Barcarena and surrounding areas, brought to the mouth of the Murucupi river through tidal movements. The concentrations of these trace elements into beb sediments were much smaller than values measured by Braga (2007) in red mud. This fact is associated to methodological differences used na chemical analysis and to thickness of the sample. However, the
statistical correlations performed among Al and Cr, V, Ga and Th, and among Mg, K and Hf, La, Sc and Zr, as well as among Mg, K and the "silt + clay" particle size fraction over the depth, demonstrate that exist a "geochemical signature" of the events of contamination by red mud, recorded in A interval of sediment cores collected in the Murucupi river. The results obtained by the distribution of elements with depth showed that, in general, the major elements Al2O3, MgO and K2O are associated with “silt + clay” particle size fraction, and that the variations in the concentrations of the trace elements, mainly reflect environmental conditions more favorable for mobilization or persistence of these elements over the depth. With regard to the sediments quality, the concentrations mensured for each element were compared with sediment quality indices, known as Sediment Quality Guidelines – SQG, developed by Canada and
adopted by Brazil through CONAMA resulution nº 344/2004, and with the indices “consensus-based”, developed by Macdonalds et al. (2000), and also, with reference values of background in the region. Some places, the bed sediments of Murucupi river showed concentrations above ISQG and below PEL for the following elements: 1) Cr in M-1 point, A (38,4 mg.Kg-1) and E (43,1 mg.Kg-1) intervals; 2) Ni in M-6 point, E (18,9 mg.Kg-1) interval, and in point B-1, A (18,6 mg.Kg-1), B (18,3 mg.Kg-1), C (18,4 mg.Kg-1) and E (18,3 mg.Kg-1) intervals; 3) As in M-1 point, C (5,9 mg.Kg-1) interval; and 4) Hg in M-1 point, E (0,199 mg.Kg-1) interval, and in M-2 point, E (0,233 mg.Kg-1) interval. These results indicating that, in these sites, adverses effects to benthic organisms may occur due the high concentrations of Cr, Ni, As and Hg in beb
sediments, wich entails additional studies of bioavailability in sediments and toxicity in benthic organisms. Highlights that the elements Pb, Cu, Ni, As, Hg and Zn are enriched over the referece value of regional background at all points sampled in Murucupi river, being that the Cr enrichment also presented in relation to the concentration mensured by Nascimento (2007) in bed sediments of Guamá river. and Pb enrichment only at specific points, related to the hydrodynamics of the river. The results obtained for the Ni raised
two hypotheses: 1) in the basins of the Murucupi river and of the reference stream, may exist difusal or eventual sources of contamination for the Ni; or 2) the Ni can be naturally enriched in the region, since the statistical correlations among Mg and Ni in the sediment cores of Murucupi river were good or excellent in nearly all depth intervals. In general, the results obtained showed that the contamination in sediments of
Murucupi river is much more associated with difusal sources of pollution, probably from urban runoff and discarges of domestic sewage, than with the environmental accidents involving red mud. O crescimento de núcleos urbanos e do pólo industrial em Barcarena tem causado alterações substancias nos corpos hídricos que os cercam, sobretudo na qualidade da água, decorrentes de inputs de elementos-traço potencialmente tóxicos, conforme mostraram os trabalhos de Pereira et. al. (2007), Víglio (2008), Porto (2009) e Pereira (2009). Em acréscimo, grandes acidentes ambientais têm sido registrados, ligados
principalmente ao rompimento ou transbordamento de barragens de acumulação de rejeitos industriais. Neste contexto, nos anos de 2003 e de 2009, a bacia do rio Murucupi, que comporta os núcleos urbanos de Vila dos Cabanos e Laranjal, foi contaminada por rejeitos do processo de beneficiamento de bauxita, conhecido como “lama vermelha”. O objetivo deste trabalho foi avaliar preliminarmente a qualidade dos
sedimentos de fundo do rio Murucupí e a distribuição de elementos maiores (Al2O3, Fe2O3, TiO2 e Na2O) e traço (Zr, V, Cr, Th, Hf, Ga, La, Sc, Pb, Nb, As, Cd, Cu, Hg, Ni e Zn), enriquecidos na lama vermelha, ao longo do rio. Para isto, foram coletadas triplicatas de testemunhos de 50 cm de profundidade nos sedimentos de fundo, em sete pontos ao longo do rio Murucupi, no trecho de 5,3 Km compreendido entre a ponte de acesso à Vila dos Cabanos (ponto M-1) e a foz do rio (ponto M-7). Cada testemunho coletado em campo foi subdividido em laboratório em cinco intervalos de profundidade: 0-10 cm (intervalo A), 10-20 cm (intervalo B), 20-30 cm (intervalo C), 30-40 cm (intervalo D) e 40-50 cm (intervalo E). As triplicatas de testemunhos de cada ponto amostrado de respectivas profundidades foram totalmente homogeneizadas,
posteriormente, sendo realizadas análises análises granulométricas, mineralógicas e químicas em cada amostra. Os resultados demonstraram que os sedimentos são compostos principalmente de quartzo, minerais do grupo das micas, principalmente muscovita, e albita, além de argilominerais – caulinita, esmectita e ilita. As concentrações superficiais dos elementos maiores P2O5 e S, e dos elementos-traço V, Cr, Ga, Pb, Hg e Zn, foram elevadas no ponto M-1 com forte diminuição em direção à foz, indicando contaminação por descargas de runoff urbano e esgotos domésticos provenientes de Vila dos Cabanos e Laranjal. Por outro lado, as concentrações suerficiais de S, As e Pb, foram altas no ponto M-7, indicando contribuições destes elementos provenientes do “furo” do Arrozal, advindos possivelmente do porto de
Barcarena e adjacencias, trazidas para a foz do rio Murucupi por meio dos movimentos de maré. As concentrações destes elementos-traço nos sedimentos superficiais estiveram muito abaixo dos valores medidos por Braga (2007) na lama vermelha. Este fato está associado a diferença metodológica utilizada na análise química e à espessura da amostra. Porém, as correlações estatísticas obtidas entre o Al e Cr, V, Ga e Th, e entre Mg, K e Hf, La, Sc e Zr, assim como, entre Mg, K e a fração granulométrica “silte +
argila” no decorrer da profundidade, demonstram que há uma “assinatura geoquímica” dos eventos de contaminação por lama vermelha, registrada nos sedimentos no intervalo A dos testemunhos coletados no leito do rio Murucupi. Os resultados obtidos pela distribuição dos elementos com a profundidade mostram que, de maneira geral, os elementos maiores Al2O3, MgO e K2O estão associados a fração granulométrica “silte + argila”, enquanto que, as variações das concentrações dos elementos-traço, refletem principalmente condições ambientais mais favoráveis para a mobilização ou persistência desses elementos ao longo da profundidade. No que se refere à qualidade de sedimentos, as concentrações medidas para cada elemento foram comparadas com os índices de qualidade de sedimento, conhecidos como Sediment Quality Guide Lines – SQG, desenvolvidos pelo Canadá e adotados pelo Brasil pela resolução CONAMA nº 344/2004, e com os índices “baseados no consenso”, desenvolvidos por Macdonald et al. (2000), e ainda, com valores de referência do background da região. Em alguns locais, os sedimentos de fundo do rio Murucupi apresentaram concentrações acima de ISQG e abaixo de PEL para os seguintes elementos: 1) Cr no ponto M-1, intervalos A (38,4 mg.Kg-1) e E (43,1 mg.Kg-1); 2) Ni no ponto M-6, intervalo E (18,9 mg.Kg-1), e no ponto B-1, intervalos A (18,6 mg.Kg-1), B (18,3 mg.Kg-1), C (18,4 mg.Kg-1) e E (18,3 mg.Kg-1); 3) As no ponto M-1, intervalo C (5,9 mg.Kg-1); e 4) Hg no ponto M-1,
intervalo E (0,199 mg.Kg-1), e no ponto M-2, intervalo E (0,233 mg.Kg-1). Estes resultados indicam que, nestes locais, efeitos adversos aos organismos bentônicos podem ocorrer em virtude das altas concentrações de Cr, Ni, As e Hg nos sedimentos de fundo, o que enseja estudos complementares de biodisponibilidade nos sedimentos e toxicidade nos organismos aquáticos. Destaca-se que os elementos Pb, Cu, Ni, As, Hg e Zn estão enriquecidos em relação ao valor adotado como referência do background
regional em todos os pontos amostrados no rio Murucupi, sendo que, o Cr também apresentou enriquecimento em relação às concentrações medidas por Nascimento (2007) nos sedimentos de fundo do rio Guamá. De maneira geral, os resultados obtidos mostram que a contaminação nos sedimentos do rio Murucupi está muito mais associada a fontes difusas de poluição, provavelmente provenientes do runoff urbano e descargas de esgotos domésticos a céu aberto, do que com os acidentes ambientais
envolvendo a lama vermelha.