Marcos Vinícius Teles Gomes

Transcrição

Marcos Vinícius Teles Gomes
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA
NÚCLEO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA
ESTUDO DA OCORRÊNCIA DE METAIS TRAÇO EM
SEDIMENTOS SUPERFICIAIS DO RIO SÃO FRANCISCO À
MONTANTE E À JUSANTE DA REPRESA DE TRÊS MARIAS,
MINAS GERAIS, BRASIL
MARCOS VINÍCIUS TELES GOMES
SÃO CRISTÓVÃO - SE
MAIO – 2009
ESTUDO DA OCORRÊNCIA DE METAIS TRAÇO EM
SEDIMENTOS SUPERFICIAIS DO RIO SÃO FRANCISCO À
MONTANTE E À JUSANTE DA REPRESA DE TRÊS MARIAS,
MINAS GERAIS, BRASIL
MARCOS VINÍCIUS TELES GOMES
Dissertação apresentada ao Núcleo de
Pós-Graduação
em
Química
da
Universidade Federal de Sergipe como
um dos requisitos para obtenção do título
de Mestre em Química
Orientador: Prof. Dr. José do Patrocínio Hora Alves
SÃO CRISTÓVÃO - SE
MAIO – 2009
FICHA CATALOGRÁFICA ELABORADA PELA BIBLIOTECA CENTRAL
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE
Gomes, Marcos Vinícius Teles
G633e
Estudo da ocorrência de metais traço em
sedimentos superficiais do Rio São Francisco à
montante e à jusante da represa de Três Marias, Minas
Geais, Brasil / Marcos Vinícius Teles Gomes. – São
Cristóvão, 2009.
83 f. : il.
Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade
Federal de Sergipe, 2009.
Orientador: Prof. Dr. José do Patrocínio Hora Alves
1. Metais pesados.
2. Sedimentos. 3. Rio São
Francisco. 4.Minas Gerais. I. Título.
CDU 546.3(815.1)
À minha família,
pelo amor incondicional.
Dedico este trabalho
AGRADECIMENTOS
Aos meus filhos Vinícius, Victor e Victória, e à minha esposa Cleã, pelo
amor incondicional demonstrado em todos os momentos, mesmo quando
estive ausente devido ao trabalho.
À minha mãe Terezinha (in memorian) por ter me ensinado a nunca
desistir.
À minha irmã amiga Zarebe por sempre acreditar em mim.
À minha segunda mãe Dora pelo incentivo e confiança.
Ao meu orientador Prof. Dr. José do Patrocínio Hora Alves pelo apoio
acadêmico, companheirismo e incentivo durante todo o desenvolvimento
desta pesquisa.
Ao Prof. Dr. Carlos Alexandre Borges Garcia pela parceria e
viabilização técnica na execução das análises.
À CODEVASF, pelo apoio financeiro e técnico para realização do
mestrado.
Pelo apoio financeiro à Estação Ecológica de Pirapitinga de Três
Marias, ligada ao Instituto de Biodiversidade Chico Mendes, na pessoa do
Sr. Albino Batista Gomes.
Ao meu chefe amigo Sato, pelo incentivo e apoio para realização deste
trabalho, sem os quais seria impossível realizá-lo.
Ao Dr. Edson Vieira Sampaio pelo apoio técnico na área de Limnologia.
Aos meus colegas de trabalho João Batista (1ªSR/GRA/UGP), Vitória
Maria (AA/GGP/UDP), Carmelita, Kleber, Cláudio, e todos os outros que
direta ou indiretamente contribuíram para realização deste trabalho e desta
importante etapa da minha vida.
Muito obrigado!!!
RESUMO DO CURRÍCULUM VITAE
DADOS PESSOAIS
Nome: Marcos Vinícius Teles Gomes.
Filiação: Terezinha Teles Gomes.
Endereço residencial: Rua da Aurora, no 68, Residencial Enseada das
Águas, Bairro Aeroporto, Aracaju/SE, CEP 49.038-370
Nascimento: 03/02/1971
Naturalidade: Aracaju/SE
Email: [email protected]
FORMAÇÃO
Nível superior: Universidade Federal de Sergipe;
Curso: Engenharia Química
Ano de conclusão: 1999
Projeto: Otimização do processo de defloculação de barbotina em indústria
cerâmica.
Nível superior: Universidade Federal de Sergipe;
Curso: Química Industrial
Ano de conclusão: 2000
Projeto: Controle de Qualidade em indústria cerâmica.
Ensino médio: Escola Técnica Federal de Sergipe;
Curso: Técnico em Química;
Ano de conclusão: 1988
EXPERIÊNCIA PROFISSIONAL
Período: 04/2005 Pesquisador da Estação de Hidrobiologia e Piscicultura de
Três Marias/CODEVASF, na área de Limnologia.Projetos desenvolvidos:
Projeto
Lagoas
Marginais,
realizado
com
a
parceria
IBAMA/CODEVASF, para estudo químico, físico e biológico das lagoas
marginais do alto São Francisco;
Convênio CEMIG/CODEVASF para peixamento e estudo da
Represa de Tês Marias, nos ítens: Limnologia, Biologia Pesqueira e
Reprodutiva,
Larvicultura
de
Siluriformes
e
peixamento.
Período: 04/2006 a 05/2006 Serviços técnicos especializados na Aquatic
Contaminants Laboratory Freshwater Institute Department Of Fisherie da
University Of Manitoba, Winnipeg, Canadá.
Projeto desenvolvido:
•
Pesquisa com amostras de peixes do Rio São Francisco,
medindo níveis de contaminação de metais pesados e pesticidas em
peixes (ambos níveis absolutos e medidas fisiológicas de seu
impacto).
Período: 03/2003 Professor contratado do Governo do Estado de Sergipe
para ministrar as disciplinas: Química, Física e Matemática.
Período: 07/2005 Professor contratado do Instituto Educacional Barreiro
Grande, IEBG, Brasil, para ministrar as disciplinas: Operações Unitárias,
Processos Industriais e Físico-Química.
Período: 04/1989 a 04/2001 Técnico da Cerâmica Santa Márcia/Aracaju/SE
na área de controle de qualidade.
ATIVIDADES DESENVOLVIDAS NO MESTRADO
Resumo em eventos nacionais
GOMES, M. V. T. ; ALVES, J. P. H. ; GARCIA, C. A. B. . CÁDMIO E ZINCO
EM
SEDIMENTOS
SUPERFICIAIS
DO
RIO
SÃO
FRANCISCO
À
MONTANTE E À JUSANTE DA REPRESA DE TRÊS MARIAS - MG. In: IV
ENCONTRO NACIONAL DE QUÍMICA AMBIENTAL, 2008, ARACAJU. CD
de resumos do IV Encontro Nacional de Química Ambiental, v. Único, 2008.
GOMES, M. V. T.; ALVES, J. P. H. ; GARCIA, C. A. B. . Cádmio, zinco e
cromo em peixes e sedimentos superficiais do rio São Francisco à motante e
à jusante da represa Três Marias - MG. In: 31a Reunião Anual da Sociedade
Brasileira de Química, 2008, Águas de Lindóia. 31a Reunião Anual da
Sociedade Brasileira de Química, 2008.
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS ........................................................................................i
LISTA DE TABELAS........................................................................................v
LISTA DE ABREVIATURAS...........................................................................vii
RESUMO....................................................................................................... ix
ABSTRACT......................................................................................................x
1. INTRODUÇÃO.............................................................................................1
1.1. Rio São Francisco..............................................................................1
1.2. Limnologia..........................................................................................3
1.2.1. pH...............................................................................................4
1.2.2. Condutividade elétrica................................................................5
1.2.3. Oxigênio dissolvido.....................................................................6
1.2.4. Temperatura...............................................................................7
1.3. Impactos ambientais na área de estudo............................................8
1.4. Eutrofização da Água.......................................................................17
1.5. Influência da construção das barragens sobre a Piracema.............19
1.6. Os metais traço e os sedimentos.....................................................20
2. OBJETIVOS.............................................................................................. 26
2.1. Geral..................................................................................................26
2.2. Específicos........................................................................................26
3. MATERIAIS E MÉTODOS.........................................................................27
3.1. Equipamentos...................................................................................27
3.2. Reagentes e soluções.......................................................................27
3.3. Materiais............................................................................................28
3.4. Descrição da área de estudo............................................................28
3.5. Amostragem......................................................................................31
3.6. Determinação da concentração de metais em sedimento................32
3.7. Determinação do teor de matéria orgânica e inorgânica..................35
3.8. Determinações de variáveis limnológicas.........................................35
3.9. Tratamento estatístico dos dados.....................................................36
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES..............................................................37
4.1. Variáveis limnológicas.......................................................................37
4.2. Metais nos sedimentos......................................................................44
4.2.1. Metais traço e Toxidade...........................................................44
4.2.2. Análise estatística dos dados...................................................56
5. CONCLUSÕES..........................................................................................63
6. PROPOSTAS FUTURAS..........................................................................64
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..........................................................65
ANEXO A.......................................................................................................82
ANEXO B.......................................................................................................83
i
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Desmatamento provocado pela retirada da mata ciliar para
produção de carvão vegetal utilizado pela indústria siderúrgica. Fonte:
Estação de Hidrobiologia e Piscicultura de Três Marias/CODEVASF.............2
Figura 2: Imagem aérea da Represa de Três Marias. Fonte: Estação de
Hidrobiologia e Piscicultura de Três Marias/CODEVASF..............................10
Figura 3: Imagem aérea das instalações da CMM na margem direita do Rio
São Francisco................................................................................................12
Figura 4: Descarga de efluente da CMM no Rio São Francisco. Fonte:
Marcos Vinícius Teles Gomes, junho de 2007..............................................13
Figura 5: Imagem terrestre das instalações da CMM na margem direita do
Rio São Francisco. Fonte: Marcos Vinícius Teles Gomes, junho de 2007....13
Figura 6: Foz do córrego Barreiro Grande, com descarga in natura do
esgoto doméstico da cidade de Três Marias diretamente nas águas do Rio
São Francisco. Fonte: Marcos Vinícius Teles Gomes, junho de 2007..........14
Figura 7: Córrego Barreiro Grande, com formação de macrófitas aquáticas,
devido à eutrofização provocada pela descarga de esgoto doméstico. Fonte:
Marcos Vinícius Teles Gomes, junho de 2007..............................................15
ii
Figura 8. Foz do córrego Barreiro Grande, com presença de peixes
(Curimatã) tentando respirar na lâmina d’água. Fonte: Marcos Vinícius Teles
Gomes, dezembro de 2006...........................................................................16
Figura 9. Mapa mostrando os sítios de coleta. Fonte: Estação de
Hidrobiologia e Piscicultura de Três Marias/CODEVASF..............................31
Figura 10: Coleta de sedimento superficial. Fonte: Marcos Vinícius Teles
Gomes, dezembro de 2006...........................................................................32
Figura 11: Digestão das amostras em bombas de PTFE. Fonte: Marcos
Vinícius Teles Gomes, maio de 2007............................................................33
Figura 12: Filtração em papel filtro quantitativo, das amostras digeridas.
Fonte: Marcos Vinícius Teles Gomes, maio de 2007....................................34
Figura 13: Medidas dos metais com espectrômetro de absorção atômica.
Fonte: Marcos Vinícius Teles Gomes, maio de 2007....................................34
Figura 14: Utilização do Analisador Elementar para determinação do COT.
Fonte: Marcos Vinícius Teles Gomes, maio de 2007....................................35
Figura 15: Utilização da sonda multiparâmetros Horiba U-10. Fonte: Marcos
Vinícius Teles Gomes, junho de 2007...........................................................36
Figura 16. Perfis de temperatura obtidos no sítio P1 (à montante da Represa
de Três Marias), em dezembro de 2006 durante o período de estratificação
(verão), e em junho de 2007 durante o período de isotermia (inverno)........39
Figura 17. Perfis de oxigênio dissolvido obtidos no sítio P1 (à montante da
Represa de Três Marias), em dezembro de 2006 durante o período de
estratificação (verão), e em junho de 2007 durante o período de isotermia
(inverno).........................................................................................................39
iii
Figura 18. Águas do rio Abaeté (mais turvas) na margem esquerda do rio
São Francisco (dezembro de 2006). Fonte: Estação de Hidrobiologia e
Piscicultura de Três Marias/CODEVASF.......................................................43
Figura 19. Distribuição e variação sazonal das concentrações (µg g-1) de Cd
nos sedimentos superficiais do Rio São Francisco na região da barragem de
Três Marias – MG..........................................................................................48
Figura 20. Distribuição e variação sazonal das concentrações (µg g-1) de Cu
nos sedimentos superficiais do Rio São Francisco na região da barragem de
Três Marias – MG..........................................................................................49
Figura 21. Distribuição e variação sazonal das concentrações (µg g-1) de Li
nos sedimentos superficiais do Rio São Francisco na região da barragem de
Três Marias – MG..........................................................................................49
Figura 22. Distribuição e variação sazonal das concentrações (µg g-1) de Zn
nos sedimentos superficiais do Rio São Francisco na região da barragem de
Três Marias – MG..........................................................................................50
Figura 23. Distribuição e variação sazonal das concentrações (µg g-1) de Ca
nos sedimentos superficiais do Rio São Francisco na região da barragem de
Três Marias – MG..........................................................................................51
Figura 24. Distribuição e variação sazonal das concentrações (µg g-1) de Ni
nos sedimentos superficiais do Rio São Francisco na região da barragem de
Três Marias – MG..........................................................................................51
Figura 25. Distribuição e variação sazonal das concentrações (µg g-1) de Cr
nos sedimentos superficiais do Rio São Francisco na região da barragem de
Três Marias – MG..........................................................................................52
iv
Figura 26. Distribuição e variação sazonal das concentrações (µg g-1) de Al
nos sedimentos superficiais do Rio São Francisco na região da barragem de
Três Marias – MG..........................................................................................58
Figura 27. Distribuição e variação sazonal das concentrações (µg g-1) de Fe
nos sedimentos superficiais do Rio São Francisco na região da barragem de
Três Marias – MG..........................................................................................58
Figura 28. Distribuição e variação sazonal das concentrações (%) de COT
nos sedimentos superficiais do Rio São Francisco na região da barragem de
Três Marias – MG..........................................................................................59
Figura 29. Dendrograma de similaridade quantitativa entre os locais à
montante e à jusante da Represa de Três Marias - MG, em relação às
concentrações dos metais e carbono orgânico nos sedimentos superficiais,
durante o período chuvoso (dezembro de 2006)...........................................61
Figura 30. Dendrograma de similaridade quantitativa entre os locais à
montante e à jusante da Represa de Três Marias - MG, em relação às
concentrações dos metais e carbono orgânico nos sedimentos superficiais,
durante o período seco (junho de 2007)........................................................62
v
LISTA DE TABELAS
Tabela 1. Valores de pH, condutividade elétrica, concentração de oxigênio
dissolvido (OD) e temperatura da água, obtidos no sítio P1 (à montante da
Represa de Três Marias), durante os períodos chuvoso (dezembro de 2006)
e seco (junho de 2007)..................................................................................38
Tabela 2. Valores médios (n=5) de pH, condutividade elétrica, concentração
de oxigênio dissolvido e temperatura da água superficial (10 cm de
profundidade), determinados no sítio P2 (Rio São Francisco) em dezembro
de 2006 (período chuvoso) e junho de 2007 (período seco).........................42
Tabela 3. Valores médios (n =5) de pH, condutividade elétrica, concentração
de oxigênio dissolvido e temperatura da água superficial (10 cm de
profundidade), determinados no sítio P5 (Rio Abaeté) em dezembro de 2006
(período chuvoso) e junho de 2007 (período seco).......................................43
Tabela 4. Recuperação dos metais no material de referência certificado para
sedimento de lago, LKSD-1 (CCNRP/Canadá).............................................44
Tabela 5. Valores de PEL e TEL estabelecidos pelo “Canadian Council of
Ministers of the Environment” (CCME, 2001)................................................47
Tabela 6. Concentração média (n=3) dos metais e COT (n=1) nos
sedimentos superficiais coletados à montante e à jusante da Represa de
vi
Três Marias - MG, durante os períodos chuvoso (dezembro de 2006) e seco
(junho de 2007)..............................................................................................55
Tabela 7: Matriz de correlação de PEARSON entre os parâmetros
analisados para avaliação do comportamento da distribuição dos metais
durante os períodos chuvoso e seco. N=7....................................................57
vii
LISTA DE ABREVIATURAS
ACP - Análise de componentes principais
AET - Apparent Effect Level
AVS - Acid Volatile Sulfide
CE - Condutividade Elétrica
CEMIG - Companhia Energética de Minas Gerais
CETEC - Centro Tecnológico de Minas Gerais
CETESB - Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental
CCME - Canadian Council of Ministers of the Environment
CMM - Companhia Mineira de Metais
CODEVASF - Companhia de Desenvolvimento dos Vales do São Francisco
e do Parnaíba
CONAMA - Conselho Nacional do Meio Ambiente
COT - Carbono orgânico total
CPRM - Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais
DBO – Demanda Bioquímica de Oxigênio
DNAEE - Departamento Nacional de Águas e Esgotos
DEPRN - Departamento Estadual de Proteção dos Recursos Naturais
DNPM - Departamento Nacional de Produção Mineral
ERL - Effect Range-Low
ERM - Effect Range-Median
EPA - Environmental Protection Agency
FEAM - Fundação Estadual do Meio Ambiente
GPS - Global Positioning Sistem
IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
IEF - Instituto Estadual de Florestas
IGAM - Instituto Mineiro de Gestão das Águas
viii
LEL - Lowest Effect Level
LRM - Linear Regression Model
MES - metais extraídos simultaneamente
OD - Oxigênio Dissolvido
PEC - Probable Effect Concentration
PEL - Probable Effect Level
pH - Potencial Hidrogeniônico
PTFE - Politetrafluoretileno
SISEMA - Sistema Estadual de Meio Ambiente/MG
SEL - Severe Effect Level
SVA - Sulfeto Volatilizado em Meio ácido
TEC – Threshold Effect Concentration
TEL - Threshold Effect Level
UHE – Usina Hidrelétrica
VGQS - Valores Guias de Qualidade de Sedimento
ix
RESUMO
No presente trabalho foram determinadas as concentrações de Cd,
Zn, Cu, Ni, Cr, Li, Fe, Al, Ca e Carbono Orgânico Total (COT) em amostras
de sedimentos superficiais do Rio São Francisco, à montante e à jusante da
UHE - Represa de Três Marias-MG, durante os períodos chuvoso e seco,
com o objetivo de identificar possíveis impactos relacionados ao aporte
industrial e urbano. As medidas dos metais foram realizadas em um
espectrômetro de absorção atômica, e os resultados encontrados foram
comparados com os Valores-Guia de Qualidade de Sedimento (VGQS).
Foram determinadas variáveis físicas e químicas do reservatório, onde se
identificou a estratificação térmica e química ocorrida na represa durante o
verão.
Durante os períodos chuvoso e seco, os sedimentos coletados nos
sítios localizados próximos à descarga de efluente de uma empresa
produtora de zinco, apresentaram valores de Cd e Zn muito superiores ao
PEL, associados frequentemente a efeitos adversos à biota aquática. O Cd
apresentou maiores concentrações durante o período chuvoso, nos sítios P2
(19,90 µg g-1) e P4 (10,68 µg g-1) com valores superiores ao PEL, inclusive
no período seco. O Zn apresentou maiores concentrações nos sítios P2
(10780 µg g-1), P4 (1706 µg g-1) e P6 (393,87 µg g-1) durante o período
chuvoso, e nos sítios P2 (7872 µg g-1), P3 (1076 µg g-1) e P4 (1076 µg g-1)
durante o período seco. As maiores concentrações foram encontradas
durante o período chuvoso, provavelmente devido à lixiviação pelas chuvas
das áreas contaminadas da barragem de contenção, carreando grande
quantidade de lama residuária para o Rio São Francisco.
Palavras-chave: metais pesados, Rio São Francisco, sedimento, peixe.
x
ABSTRACT
In the present work were certain the concentrations of Cd, Zn, Cu, Ni,
Cr, Li, Fe, Al, Ca and Total Organic Carbon (COT) in samples of superficial
sediments of the São Francisco River, upstream and downstream of UHE Três Marias-MG dam, during rainy and dry periods, of the aim was identifying
possible impacts related to the industrial and urban contributions. The
determination of the metals was accomplished in a spectrometer of atomic
absorption, and the found results were compared with the Values Guide of
Quality of Sediment (VGQS). It was analyzed physical and chemical
variables of the reservoir, where had been identified different layers formation
with thermal and chemical differences in the water column during the
summer.
During the rainy and dry periods, the sediments collected in the near
points to the discharge of residues of a company that produces of zinc,
presented values of Cd and Zn very superior to PEL, frequently associated to
adverse effects to the aquatic life. The Cd present larger concentrations
during the rainy period, in the points P2 (19,90 µg g-1) and P4 (10,68 µg g-1)
with superior values to PEL, besides in the dry period. The Zn present larger
concentrations in the points P2 (10780 µg g-1), P4 (1706 µg g-1) and P6
(393,87 µg g-1) during the rainy period, and in the points P2 (7872 µg g-1), P3
(1076 µg g-1) and P4 (1076 µg g-1) during the dry period. The largest
concentrations were found during the rainy period, probably due to the rains
runoff of contaminated areas of the contention reservoir, carrying great
quantity of residues for the San Francisco River.
Keywords: heavy metals, São Francisco River, sediment, fish.
Introdução – p. 1
__________________________________________________________
1. INTRODUÇÃO
1.1. Rio São Francisco
Conhecido como Rio da Unidade Nacional, por ligar cinco estados, o
São Francisco percorre aproximadamente 2700 km entre as cabeceiras, na
Serra da Canastra, em Minas Gerais, e a foz, no oceano Atlântico, localizada
entre os estados de Sergipe e Alagoas. Segundo a Companhia de
Desenvolvimento dos Vales do São Francisco e do Parnaíba - CODEVASF,
ele está dividido em quatro regiões: Alto (da cabeceira até Pirapora), Médio
(de Pirapora até Remanso – BA), Submédio (de Remanso até Paulo Afonso
– BA) e Baixo (de Paulo Afonso à foz no oceano Atlântico).
A bacia do rio São Francisco é a terceira bacia hidrográfica do Brasil e
a única totalmente brasileira, onde cerca de 83% encontra-se nos estados
de Minas Gerais e Bahia (CODEVASF, 2003a). Drenando uma área de
aproximadamente 640.000km2, sua calha está situada entre os terrenos
cristalinos a leste e os planaltos sedimentares a oeste, conferindo diferenças
quanto aos tipos de águas dos afluentes. Os afluentes da margem direita,
que nascem nos terrenos cristalinos, possuem águas mais clara, enquanto
os que nascem na margem esquerda, em terrenos sedimentares, são mais
barrentos. Segundo o Departamento Nacional de Produção Mineral – DNPM
(1989), o rio São Francisco tem 36 tributários de porte significativo, dos
quais apenas 19 são perenes. Os principais contribuintes são os da margem
esquerda, rios Paracatu, Urucuia, Carinhanha, Corrente e Grande, que
fornecem cerca de 70% das águas em um percurso de apenas 700 km. Na
margem direita, os principais tributários são os rios Paraopeba, das Velhas,
Jequitaí e Verde Grande (DNPM/MME, 1989).
Introdução – p. 2
__________________________________________________________
Desde as nascentes e ao longo de seus rios, a bacia do São
Francisco vem sofrendo degradações com sérios impactos sobre as águas
e, consequentemente, sobre os peixes. A maioria das cidades ribeirinhas
não possui nenhum tratamento de esgotos domésticos e industriais,
lançando-os diretamente nos rios. Os despejos de garimpos, mineradoras e
indústrias aumentam a carga de metais traço acima do permitido. Na
cabeceira principal do rio São Francisco, o maior problema é o
desmatamento para produção de carvão vegetal utilizado pela indústria
siderúrgica, o que tem reduzido a mata ciliar (Figura 1). O uso intensivo de
fertilizantes e defensivos agrícolas também tem contribuído para a poluição
das águas. A irrigação e as barragens hidrelétricas são responsáveis pelo
desvio do leito dos rios, redução da vazão, alteração da intensidade e época
das enchentes, transformação de rios em lagos, etc., com impactos à
ictiofauna (Tundisi, 1988).
A construção de reservatórios com o propósito inicial de irrigação,
controle de inundação e suprimento de água foi substituído por grandes
empreendimentos visando à produção de energia elétrica, dentre outras
finalidades. A inundação de grandes áreas provocada pela construção de
reservatórios é um dos principais fatores modificadores dos ecossistemas
naturais (Tundisi et al., 1988), cujo maior impacto é, algumas vezes, o rápido
processo de eutrofização a que estão sujeitos, principalmente nos primeiros
anos de construção, devido à alta quantidade de matéria orgânica submersa,
levando muitas vezes a um estado de anoxia das camadas mais profundas
da coluna d’água.
Figura 1: Desmatamento provocado pela retirada da mata ciliar para
produção de carvão vegetal utilizado pela indústria siderúrgica. Fonte:
Estação de Hidrobiologia e Piscicultura de Três Marias/CODEVASF.
Introdução – p. 3
__________________________________________________________
1.2. Limnologia
A palavra Limnologia é formada pelos radicais gregos Limné (lago) e
logia (ciência), etimologicamente, Limnologia é a ciência que estuda os
lagos. Atualmente a Limnologia é definida como o estudo ecológico de todas
as massas d’água continentais, independentemente de suas origens,
dimensões e concentrações salinas. Assim, além dos lagos, inúmeros
corpos d’água são objetos de estudo desta ciência, como açudes, lagoas,
represas, rios, riachos, nascentes, estuários, etc. Dentre os objetivos desta
ciência
destacam-se:
a
conservação
dos
ecossistemas
aquáticos
continentais, visando sua utilização racional; o fornecimento de água para
abastecimento (doméstico e industrial); pesquisas; geração de energia
elétrica; controle da qualidade da água utilizando indicadores biológicos,
físicos e químicos; recuperação de ecossistemas aquáticos degradados e
identificação de fontes poluidoras (Esteves,1985).
Poucas são as pesquisas limnológicas em regiões tropicais,
principalmente se forem consideradas as pesquisas sistemáticas de longa
duração. Igualmente são raras as informações básicas que possam fornecer
subsídios para identificação dos efeitos deletérios da poluição da água,
devido a problemas ligados ao crescimento demográfico, urbanização e
desenvolvimento da região (Watanabe et al., 1990).
O enriquecimento de um ambiente lacustre por nutrientes é um
processo natural que ocorre lentamente, porém as diversas atividades
humanas podem acelerar este processo reduzindo o tempo de vida útil da
lagoa (Esteves, 1988).
O lançamento de resíduos industriais pode ocasionar profundas
modificações nos corpos d’água, refletindo-se sobre a flora e fauna aquática,
podendo levar a um desequilíbrio no ecossistema, trazendo com isso
prejuízos econômicos e sociais a todos que se beneficiam desse recurso
natural.
Neste trabalho desenvolveu-se a aquisição de dados básicos,
principalmente,
sobre
alguns
parâmetros
físicos
e
químicos
(pH,
condutividade elétrica, oxigênio dissolvido e temperatura) da água da
Introdução – p. 4
__________________________________________________________
represa e do rio, visando colaborar com futuros programas que venham
utilizar, de forma racional, este recurso hídrico e permitir avaliar futuras
alterações na qualidade de suas águas, como também contribuir para
aprofundar o conhecimento limnológico do reservatório de Três Marias.
Procurou-se caracterizar a área em estudo, uma vez que a qualidade da
água de um recurso hídrico deve-se às características naturais conferidas,
principalmente, pela natureza do solo e o regime climático em que este
recurso está inserido e a influência das atividades antrópicas desenvolvidas
ao longo da bacia de drenagem.
1.2.1. pH
O termo pH (potencial hidrogeniônico) é usado para expressar a
intensidade da condição ácida ou básica de uma solução e é uma maneira
de expressar a concentração do íon hidrogênio (Sawyer et, al. 1994). As
medidas de pH são de extrema utilidade, pois fornecem inúmeras
informações a respeito da qualidade da água. Nas águas naturais as
variações destes parâmetros são ocasionados geralmente pelo consumo
e/ou produção de dióxido de carbono (CO2), realizados pelos organismos
fotossintetizadores e pelos fenômenos de respiração/fermentação de todos
os organismos presentes na massa de água, produzindo ácidos orgânicos
fracos (Branco, 1986).
O pH é altamente influenciado pela quantidade de matéria orgânica a
ser decomposta, sendo inversa a sua relação, pois quanto maior a
quantidade de matéria orgânica disponível, menor o pH, devido à formação
de ácidos húmicos. Rios que cortam áreas pantanosas também têm águas
com pH muito baixo, devido à presença de matéria orgânica em
decomposição, onde rios de mangue estão incluídos nesta categoria. As
águas conhecidas como pretas, como por exemplo, as do Rio Negro, no
Amazonas, possuem pH muito baixo, devido ao excesso de ácidos húmicos
em solução. O pH de um corpo d'água também pode variar, dependendo da
área que este corpo recebe as águas da chuva, dos esgotos e da água do
lençol freático. Segundo Maier (1987), os pHs dos rios brasileiros têm
Introdução – p. 5
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tendência de neutro a ácido. Alguns rios da Amazônia brasileira possuem
pHs próximos de 3, valor muito baixo para suportar diversas formas de vida.
Às águas superficiais possuem um pH entre 4 e 9. Às vezes são
ligeiramente alcalinas devido à presença de carbonatos e bicarbonatos.
Naturalmente, nesses casos, o pH reflete o tipo de solo por onde a água
percorre. Em lagoas com grande população de algas, nos dias ensolarados,
o pH pode subir muito, chegando a 9 ou até mais. Isso porque as algas, ao
realizarem fotossíntese, retiram muito gás carbônico, que é a principal fonte
natural de acidez da água. Geralmente um pH muito ácido ou muito alcalino
está associado à presença de despejos industriais.
A respiração, a fotossíntese, adubação, calagem e poluição são os
principais fatores que causam mudança no pH. Valores reduzidos de pH
afetam a permeabilidade das membranas e nos peixes o principal
prejudicado é o tecido branquial, ocasionando a produção de muco,
resultando em estresse respiratório e distúrbio osmótico. Em valores de pH
elevados, a fração de amônia não ionizável da água pode elevar-se, sendo
tóxica para os peixes (Esteves, 1988).
1.2.2. Condutividade elétrica (CE)
A condutividade elétrica (CE) é uma medida da capacidade de
conduzir corrente elétrica da água e indiretamente avalia a quantidade de
íons e nutrientes presentes. Varia muito de local para local, devido a origem
(fonte) e caminho (tipo de solo, rochas, fontes de poluição) percorrido pela
água doce. A sua unidade de medida é µS cm-1 (microsíemens por
centímetro). Devido à facilidade e rapidez de determinação da condutividade
elétrica, este se tornou um parâmetro padrão para expressar a concentração
total de sais para classificação de solos e das águas destinadas à irrigação
(Bernardo, 1995). Quanto maior for a quantidade de íons dissolvidos, maior
será a condutividade elétrica da água.
O parâmetro condutividade elétrica não determina, especificamente,
quais os íons que estão presentes em determinada amostra de água, mas
pode contribuir para possíveis reconhecimentos de impactos ambientais que
Introdução – p. 6
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ocorram na bacia de drenagem ocasionada por lançamentos de resíduos
industriais, mineração, esgotos, etc. A condutividade elétrica da água pode
variar de acordo com a temperatura e a concentração total de substâncias
ionizadas dissolvidas. Em águas cujos valores de pH se localizam nas faixas
extremas (pH > 9 ou pH< 5), os valores de condutividade são devidos
apenas às altas concentrações de poucos íons em solução, dentre os quais
os mais freqüentes são o H+ e o OH- (Esteves,1988).
Os valores de condutividade elétrica estão na maioria dos casos,
relacionados com o padrão de estratificação térmica da coluna d’água e com a
duração deste período. Estudos na lagoa Carioca (Barbosa, 1981) mostraram
que os valores de condutividade elétrica durante o período de desestratificação
apresentaram pequena variação vertical, comparativamente ao período de
estartificação térmica. Durante este período observou-se acentuado aumento
dos valores no hipolímnio com o valor mais elevado sendo aproximadamente 6
vezes maior em relação ao máximo encontrado no epilímnio.
Não existe na literatura, limites de tolerância para peixes quanto a
condutividade elétrica da água, embora exista o relato da influência negativa
na maturação gonadal quando peixes são mantidos em condutividade elétrica
baixa.
1.2.3. Oxigênio dissolvido (OD)
O oxigênio é indispensável à vida, aos animais e à maior parte dos
microorganismos que vivem na água. Ao contrário do ar, a água possui
menos oxigênio, porque o gás não é muito solúvel. Um rio considerado
limpo, sem influência antropogênica, apresenta normalmente, de 8 a 10 mg
L-1. Essa quantidade pode variar em função da temperatura e pressão. A
determinação do oxigênio dissolvido é de fundamental importância para
avaliar as condições naturais da água e detectar impactos ambientais como
eutrofização e poluição orgânica (Carmouze, 1994).
Do ponto de vista ecológico, o oxigênio dissolvido é um parâmetro
extremamente importante, pois é necessário para a respiração da maioria
dos organismos que habitam o meio aquático. Geralmente o oxigênio
Introdução – p. 7
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dissolvido se reduz ou desaparece, quando a água recebe grandes
quantidades de substâncias orgânicas biodegradáveis encontradas, por
exemplo, no esgoto doméstico ou em certos resíduos industriais. Na maioria
dos casos, a morte de peixes em rios poluídos se deve, principalmente, à
ausência de oxigênio e não à presença de substâncias tóxicas (Von
Sperling, 1996).
A concentração de oxigênio dissolvido é muitas vezes limitante em
ambientes de água doce. A quantidade de OD é afetada por três fatores
principais: temperatura, condutividade e altitude. Uma diminuição na
temperatura acarretará um aumento na solubilidade do oxigênio na água,
enquanto que uma elevação na salinidade (condutividade) ou da altitude
acarretará uma diminuição na solubilidade do oxigênio na água. O OD na água
é proveniente da difusão do ar e da fotossíntese de plantas aquáticas. Na água
o suprimento de OD é reduzido pela respiração dos animais e plantas e
decomposição da matéria orgânica (Esteves, 1988).
Em águas naturais a concentração do OD está sempre modificando
de acordo com os processos físicos, químicos e biológicos. A variação do
oxigênio durante 24 horas está ligada aos processos de fotossíntese
(aumento de OD) e respiração/decomposição (diminuição de OD). Segundo
Boyd (1979) um tanque de piscicultura, por exemplo, com grande
florescimento planctônico apresenta amplas flutuações em 24 horas na
concentração de OD, com baixas concentrações durante o período da manhã.
1.2.4. Temperatura
A temperatura da água é um fator que influencia a grande maioria dos
processos físicos, químicos e biológicos na água, assim como outros
parâmetros como a solubilidade dos gases dissolvidos.
Os organismos aquáticos possuem limites de tolerância térmica
superior e inferior, temperaturas ótimas para crescimento, temperatura
preferencial em gradientes térmicos e limitações de temperatura para
migração, desova e incubação do ovo. As variações de temperatura fazem
Introdução – p. 8
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parte do regime climático normal e corpos de água naturais apresentam
variações sazonais e diurnas, bem como estratificação vertical.
Com aumento da temperatura aumenta a velocidade das reações
químicas e o metabolismo dos organismos aquáticos. Todas as atividades
fisiológicas dos peixes estão ligadas à temperatura da água. A temperatura
gera efeitos sobre os organismos aquáticos, assim como interage com todas
as demais propriedades da água. Algumas espécies de peixes tropicais e
exóticas toleram temperaturas mais altas (>25ºC). O frio diminui o
metabolismo e o crescimento dos peixes, com o calor aumenta o
metabolismo e o crescimento. Peixes como a truta arco-íris requer
temperaturas menores e são cultivadas no Brasil em regiões de maior
altitude; peixes como a carpa comum sobrevivem em águas com
temperatura variando de 0 a 40ºC. Segundo Ceccarelli et al. (2000), para a
maioria das espécies de peixes tropicais brasileiros a faixa térmica ideal está
entre 24 e 30ºC. De acordo com Borghetti et al. (1993) temperaturas acima
de 24ºC proporcionam uma melhor produção em viveiros onde os peixes são
capazes de utilizar diversas fontes de alimento, o mesmo não ocorrendo
acima de 30ºC. Variações de 3 a 4ºC num mesmo dia são prejudiciais aos
peixes, notadamente durante as fases de ovos, larvas e alevinos. Larvas de
surubim morrem quando transferidas de temperatura em torno de 23ºC para
temperatura de 27ºC. O aumento da temperatura na água está relacionado
com o aumento de toxidez de alguns compostos químicos. A temperatura
influencia na maturação gonadal e na extrusão de ovócitos durante
reprodução induzida.
1.3. Impactos ambientais na área de estudo
Em janeiro de 1961, foi concluída a construção da Barragem de Três
Marias (Figura 2) a partir do represamento do Rio São Francisco, o qual
desde 1969, tem sido cenário de repetidas mortandades de peixes, segundo
o Relatório do Sistema Estadual de Meio Ambiente/MG - SISEMA (2005).
Esse período coincide com o início de operação de uma indústria
mineradora de zinco (CMM – Companhia Mineira de Metais) que lançou
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seus rejeitos industriais in natura no rio até 1983, quando então entrou em
funcionamento uma barragem de contenção. No Rio São Francisco, próximo
à cidade de Três Marias, a poluição industrial tem sido o principal
responsável pela contaminação dos sedimentos superficiais, potencializada
por esgotos sanitários do município que são despejados sem nenhum
tratamento, e pelo uso indiscriminado de pesticidas e herbicidas.
A interrupção de um rio por uma barragem gera alterações drásticas
no ambiente aquático. A degradação da vegetação encoberta ocasiona
liberação de vários compostos como nutrientes e substâncias tóxicas, por
exemplo, gás sulfídrico e amônia, além de tornar empobrecida a água à
jusante do reservatório, devido à retenção de nutrientes na represa (Mérona,
2001). Além disso, a transformação de ambiente lótico em lêntico e a
destruição de lagoas marginais (berçários de alevinos) alteram o equilíbrio
da ictiofauna regional, possibilitando a introdução de espécies exóticas.
O monitoramento de reservatórios artificiais, da qualidade da água e
das bacias hidrográficas inseridas nas represas é de fundamental
importância para o desenvolvimento sustentado (Straskraba; Tundisi, 2000).
As propriedades físicas, químicas e biológicas de reservatórios, bem como a
previsibilidade dos mecanismos do seu funcionamento, devem ser baseadas
em informações técnicas e científicas (Tundisi; Straskraba, 1999).
Estudos limnológicos na bacia do alto rio São Francisco foram
iniciados na década de 80, pela CODEVASF, apoiada por pesquisadores da
Universidade Federal de São Carlos (Esteves et al., 1985; Bezerra, 1987;
Ishii,
1987;
Moreno,
1987).
Após
1996,
através
do
Convênio
CEMIG/CODEVASF, esta região juntamente com o rio São Francisco, à
jusante da barragem, vem sendo estudada do ponto de vista limnológico.
Desde então vários aspectos funcionais da bacia do alto rio São Francisco
têm sido revelados, os quais foram descritos em relatórios trimestrais
durante o período 1996-2009, apresentados em reuniões científicas, na
forma de capítulos de livro e teses (López; Sampaio, 1997a, 1997b; Sampaio
et al., 1997; Sampaio; López, 2000; Sampaio, 2002; Sampaio; López, 2003;
López; Sampaio, 2003).
Introdução – p. 10
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O monitoramento da Represa de Três Marias mostrou que durante o
verão a coluna de água do reservatório encontrava-se estratificada, com
temperaturas e oxigênio dissolvidos abaixo da média normal, liberando à
jusante uma água em condições prejudiciais à maturação gonadal de
algumas espécies de peixes de piracema. Apesar de controvérsias, mesmo
na Europa, como uma das medidas para a conservação das espécies
nativas ameaçadas de extinção, a CODEVASF juntamente com a CEMIG,
faz uso do peixamento para reposição das espécies nativas (Ruhle, 1996;
Planelles; Reyna, 1996; Kouril et al., 1996).
Figura 2: Imagem aérea da Represa de Três Marias. Fonte: Estação de
Hidrobiologia e Piscicultura de Três Marias/CODEVASF.
Um impacto frequentemente associado à construção de hidrelétricas é
o aumento nas emissões atmosféricas de metano, um importante gás de
efeito estufa. Este aumento é geralmente associado às condições anóxicas
que se desenvolvem nos reservatórios em conseqüência da decomposição
de vegetação alagada e da estratificação térmica (Fearnside, 2002; Rosa et
al., 1996; Galy-Laceaux et al., 1999).
Esteves (1988) ressalva que lagos tropicais, mesmo rasos, podem
apresentar acúmulos de CO2 no hipolímnio. Nesses lagos, curtos períodos
Introdução – p. 11
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de estratificação térmica já são suficientes para que ocorra acentuado
gradiente de concentração de CO2. Isso se deve às altas temperaturas que
ocorrem nesses ecossistemas e que favorecem a rápida decomposição da
matéria orgânica, sobretudo aquela acumulada sobre o sedimento. A
respiração representa a taxa de biodegradabilidade e a decomposição da
matéria orgânica pelos microorganismos (Stumm; Morgan, 1981).
A necessidade da presença da vegetação ciliar é, sem dúvida,
inquestionável, pelas suas funções com efeitos que não são apenas locais,
mas refletem na qualidade de vida de toda a população sob influência de
uma bacia hidrográfica (Davide et al., 2000).
Segundo Relatório da SISEMA (2005), elaborado pelos órgãos FEAM
(Fundação Estadual do Meio Ambiente), IGAM (Instituto Mineiro de Gestão
das Águas) e IEF (Instituto Estadual de Florestas), em 1973, o
Departamento Nacional de Águas e Esgotos - DNAEE apontou a CMM
(Figura 3) como responsável pela poluição do rio São Francisco e pelo
lançamento de grandes quantidades de material tóxico em suas águas
(Figuras 4 e 5). Em 1974, o DNAEE relatou que o pH na desembocadura do
ribeirão Consciência atingia o valor de 3,0, indicando a natureza ácida dos
efluentes da CMM e que o teor de zinco, cádmio e cobre de suas águas
alcançavam, respectivamente, os valores de 560,0; 0,17 e 7,2 mg L-1. Além
disso, a medida da condutividade elétrica foi de 4.600,0 µS cm-1. Em 1976, a
Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais - CPRM, em seu relatório,
afirma que o ribeirão Consciência passou a ser o próprio despejo da CMM,
só não atingindo proporções drásticas por causa do grande volume de água
do rio São Francisco com sua consequente capacidade de diluição. Em
1978, o Conselho de Política Ambiental - COPAM (CETEC, 1980) afirma que
as lamas, depositadas nos terrenos da CMM, não só poluem os solos, mas
também o rio São Francisco, onde as fortes chuvas carream grandes
quantidades de lamas residuárias para o rio São Francisco provocando
mortandade de peixes. Segundo a Federação de Pescadores Profissionais FEPESCA, até a década de 60 não havia sido registrada a ocorrência de
mortandade de peixes decorrente de ação antropogênica, no entanto, de
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outubro de 2004 a setembro de 2005, morreram aproximadamente 25
toneladas de peixes.
CMM
Rio São Francisco
Figura 3: Imagem aérea das instalações da CMM na margem direita do Rio
São Francisco. Fonte: Site do Google Earth, 2008.
Em 1999 a organização Greenpeace apontou em Três Marias, a
ocorrência de contaminação pelos elementos Zn, Cd, Cu e Pb, tendo como
causa as áreas de deposição de resíduos de metalurgia (Greenpeace,
2002). Outros estudos como, o de Mozeto (2005), também analisou as
concentrações de metais em amostras de sedimentos superficiais, e
verificaram principalmente que os valores das concentrações de Zinco e
Cádmio estavam bem acima dos Valores-Guia de Qualidade de Sedimento
(VGQS). Segundo Oliveira (2007), o zinco e o cádmio foram os metais que
violaram os valores do PEL, chegando a 15,9 vezes acima do limite, no caso
do zinco, e 6,5 vezes, no caso do cádmio, em pontos localizados no Rio São
Francisco, a partir da CMM.
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Figura 4: Descarga de efluente da CMM no Rio São Francisco. Fonte:
Marcos Vinícius Teles Gomes, junho de 2007.
Figura 5: Imagem terrestre das instalações da CMM na margem direita do
Rio São Francisco. Fonte: Marcos Vinícius Teles Gomes, junho de 2007.
Introdução – p. 14
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Os impactos sobre os recursos hídricos da atividade de mineração
dependem da substância mineral que está sendo beneficiada. Segundo
Farias (2002), o beneficiamento do ouro tem como principal impacto a
contaminação das águas por mercúrio, já a extração de chumbo e prata gera
rejeitos ricos em arsênio. A atividade de mineração desses metais fez com
que as águas dos rios onde eram dispostos os resíduos se tornassem mais
ácidas que o normal. Mesmo resultado obtido por Ashton et al. (2001) em
Zambezi.
Em 2002, segundo o Relatório SISEMA (2005), Três Marias contava
com cerca de 24.024 habitantes, onde esse contingente populacional
respondia pela produção diária de 1297,3 kg de DBO/dia. Essa carga era
lançada no Córrego Barreiro Grande, tributário da margem direita do rio São
Francisco, onde a alta carga de matéria orgânica nele contido provocava a
eutrofização do córrego até a sua foz (Figura 6 e 7), propiciando um
ambiente adequado ao desenvolvimento de macrófitas aquáticas, e
reduzindo drasticamente o oxigênio dissolvido de suas águas.
Figura 6: Foz do córrego Barreiro Grande, com descarga in natura do
esgoto doméstico da cidade de Três Marias diretamente nas águas do Rio
São Francisco. Fonte: Marcos Vinícius Teles Gomes, junho de 2007.
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Figura 7: Córrego Barreiro Grande, com formação de macrófitas aquáticas,
devido à eutrofização provocada pela descarga de esgoto doméstico. Fonte:
Marcos Vinícius Teles Gomes, junho de 2007.
Relatórios do Convênio CEMIG/CODEVASF (2006c) mostraram que a
quantidade de fósforo total nas águas do Córrego Barreiro Grande foi 22
vezes maior que as águas do Rio São Francisco no mesmo período, e que a
concentração de nitrogênio total foi 4 vezes maior. Este mesmo relatório
mostrou que enquanto a concentração de oxigênio dissolvido no rio era em
média de 6,15 mg L-1, a do córrego era de 1,80 mg L-1.
Durante a coleta realizada em dezembro de 2006 foi constatada a
presença de peixes (Curimatã) tentando respirar na lâmina d’água da foz do
Córrego Barreiro Grande (Figura 8), onde se verificou que o oxigênio
dissolvido era de 0,40 mg L-1 .
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Figura 8: Foz do córrego Barreiro Grande, com presença de peixes
(Curimatã) tentando respirar na lâmina d’água. Fonte: Marcos Vinícius Teles
Gomes, dezembro de 2006.
Nos reservatórios do rio Tietê, o impacto ambiental está associado à
sobrecarga de nutrientes que recebem a partir dos despejos domésticos e
industriais, bem como da água de escoamento de áreas agrícolas,
principalmente plantações de cana-de-açúcar (Tundisi; Matsumura, 1990), o
que se constitui em um agravante à degradação destes ecossistemas.
Além de altas concentrações de nutrientes (C, N e P), em tais
ambientes em todo mundo, é comum a presença de xenobióticos como
elementos traço metálicos e não metálicos (especialmente de Cd, Cr, Pb,
Be, As, Hg), de substâncias traço orgânicas voláteis e semi-voláteis (tais
como vários compostos organo-clorados e fenóxi-ácidos) de reconhecida
toxicidade, sendo que muitos destes têm propriedades carcinogênicas e
mutagênicas (Manahan, 1993).
As águas que compõe o esgoto doméstico compreendem as águas
utilizadas para higiene pessoal e lavagem de alimentos e utensílios, além da
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água usada em vasos sanitários. Os esgotos domésticos são constituídos,
primeiramente
por
matéria
orgânica
biodegradável,
microorganismos
(bactérias, vírus, etc.), nutrientes (nitrogênio e fósforo), óleos e graxas,
detergentes e metais (Benetti; Bidone, 1995).
Um exemplo típico de poluição por esgoto doméstico é a deterioração
da qualidade das águas da represa Billings situada na região sul da grande
São Paulo, para a geração de energia. Para isso reverteu-se o rio Pinheiros,
jogando as águas do rio Tietê na represa Billings. Isso permitiu aumentar a
vazão regulável da represa. Entretanto, os rios Pinheiros e o Tietê
representam o esgoto de toda grande São Paulo. Essa poluição
praticamente acabou com toda atividade de recreação da represa
(Scaramucciin et al., 1995).
1.4. Eutrofização da água
A eutrofização pode ser caracterizada pelo aumento descontrolado da
produção primária no ecossistema causada principalmente pelo aporte de
nutrientes essenciais (nitrogênio e fósforo) e por matéria orgânica. Esse
aumento da produção biológica normalmente excede a capacidade do
ecossistema em metabolizá-lo. Em decorrência, surgem no ecossistema
uma série de fenômenos indesejáveis tais como:
Desaparecimento do oxigênio dissolvido nas camadas mais
profundas do lago;
Aumento das concentrações de nutrientes inorgânicos tais
como nitrogênio e fósforo, da condutividade elétrica e de diversas
substâncias e gases ligados ao aumento do metabolismo anaeróbico, como
por exemplo, o gás sulfídrico e o metano.
Os principais meios, pelo quais os poluentes atingem um curso d’água
de maneira difusa é o escoamento superficial. O escoamento, ou deflúvio
superficial e as perdas de solo, mostraram estar bastante relacionado com a
quantidade de precipitação, ou seja, com a intensidade da chuva. Segundo
(Merten, 2002) os problemas de poluição causados pelo deflúvio superficial
estão associados, principalmente, ao transporte de fósforo solúvel para os
Introdução – p. 18
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corpos d’água, uma vez que a fração solúvel predomina sobre a particulada
nos solos submetidos à semeadura direta. Com isso, o risco de poluição é
maior, já que a forma solúvel é prontamente utilizada pelas algas, e outros
produtores, superando a capacidade de oxigenação e desencadeando o
processo de eutrofização.
De acordo com alguns autores os principais efeitos indesejáveis da
eutrofização são os problemas estéticos e recreacionais, as condições
anaeróbias no fundo do corpo de água, as eventuais condições anaeróbias
no corpo de água, as eventuais mortandades de peixes, dificuldades e
elevação nos custos de tratamento da água, os problemas com o
abastecimento de águas industriais, a toxicidade das algas, as diminuições
na navegação e capacidade de transporte, e desaparecimento gradual do
lago como um todo (Sperling et al., 2004).
O estado trófico de um lago se refere a sua carga de nutrientes e a
sua fertilidade. Com base nessas características eles podem se encontrar no
estado eutrófico (alta concentração de nutrientes), mesotrófico (nutrientes
em quantidades moderadas) e oligotrófico (baixa concentração de
nutrientes).
O aumento da produtividade do corpo de água causa uma elevação
da concentração de bactérias heterotróficas, que se alimentam da matéria
orgânica das algas e de outros microrganismos mortos, consumindo
oxigênio dissolvido no meio líquido. No fundo do corpo de água predominam
condições anaeróbias, devido à sedimentação da matéria orgânica, e à
reduzida penetração do oxigênio a estas profundidades, bem como à
ausência de fotossíntese. O fosfato encontra-se também na forma solúvel,
representando uma fonte interna de fósforo para as algas. Dependendo do
grau de crescimento bacteriano, podem ocorrer, em períodos de mistura
total da massa líquida (inversão térmica) ou de ausência de fotossíntese
(período noturno), mortandade de peixes e reintrodução dos compostos
reduzidos em toda a massa líquida, com grande deterioração da qualidade
da água. Eventuais mortandades de peixes podem ocorrer em função da
anaerobiose e da toxicidade por amônia (Esteves, 1988).
Introdução – p. 19
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Cianobactérias ou cianofíceas (algas azuis) são microorganismos
encontrados em praticamente, todos os ambientes terrestres, sendo
considerados organismos muito particulares, pois ao mesmo tempo em que
são plantas também possuem características de bactérias. As cianobactérias
representam um risco à saúde humana, quando em reservatórios de
abastecimento acontece o fenômeno chamado floração ou “bloom”, causado
pela multiplicação excessiva. Esse fenômeno ocorre pelo enriquecimento da
água com fósforo e nitrogênio, produzidos pela eutrofização. As florações de
cianobactérias formam geralmente uma imensa massa na superfície da água
causando desequilíbrio ecológico e problemas à saúde. Assim, pode ocorrer
mortandade de peixes e de outros animais e como algumas espécies de
cianobactérias
produzem
as
cianotoxinas,
estas
florações
podem
representar sérios riscos à saúde humana. As toxinas liberadas podem lesar
o fígado (hepatotoxinas), o sistema nervoso (neurotoxinas), ou apenas
provocar irritações na pele.
1.5. Influência da construção das barragens sobre a Piracema
Com a transformação de um ambiente lótico em lêntico, os
organismos aquáticos que precisam de águas com características lóticas,
com alta taxa de oxigênio dissolvido, mecanismos especializados de
alimentação, nutrientes típicos de águas correntes e outros fatores, migram
para os rios contribuintes do reservatório, em busca destes ambientes. No
reservatório, se desenvolverá espécies favorecidas pelos meios lênticos,
mas mesmo assim sofrerão os impactos provocados pela estratificação
térmica e oscilações no nível do reservatório. Segundo Castro (1975), no
Reservatório de Três Marias havia desaparecido algumas espécies nobres
de peixes, como a curimatã, a corvina, o dourado, o surubim, o pacamã e
outros, em contrapartida, multiplicaram-se as piranhas. Estudos mais
recentes de Biologia Pesqueira (CODEVASF, 2003a), onde se fez o
monitoramento dessas espécies à montante do reservatório, mostrou
resultados positivos decorrentes dos peixamentos para reposição dessas
espécies nativas, com o reaparecimento das espécies outrora em declínio.
Introdução – p. 20
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A piracema é um importante mecanismo de reprodução de algumas
espécies de peixes, que induz a um processo reofílico (de nadar contra a
correnteza), que queima a gordura dos peixes, ativando mecanismos
hormonais complexos e preparando-os para a reprodução. A piracema é
comandada pelos processos físicos e químicos relacionados com a elevação
do nível das águas, em épocas de fotoperíodo mais prolongado e com
temperaturas mais elevadas. Portanto, a oscilação do nível do reservatório,
provoca a piracema em períodos anormais. Segundo Paiva( 1982), as
barragens dificultam ou impedem as normais migrações dos peixes,
contribuindo para a redução ou extermínio das espécies de piracema, que
necessitam da dinâmica fluvial para a reprodução dando lugar, dessa
maneira, às espécies afeitas às águas paradas, que tem menor valor
comercial e possibilitando a proliferação de peixes daninhos como a piranha
e a pirambeba.
Para amenizar este impacto, o que se tem feito é a construção de
estruturas que auxiliam os peixes a vencerem o grande desnível
apresentado pelas barragens. Podemos citar algumas técnicas de
transposição de peixes, como as escadas, elevadores e dispositivos de
captura a jusante e soltura no reservatório. Outra técnica para diminuir este
impacto é a reprodução induzida em cativeiro das espécies afetadas, para
peixamento à montante dos reservatórios.
1.6. Os metais traço e os sedimentos
Segundo Esteves (1988), a maioria dos metais traço faz parte,
embora em pequeníssimas concentrações, tanto da constituição da crosta
terrestre como dos organismos. No entanto, com a industrialização do
mundo moderno, a concentração destes elementos tem aumentado de
maneira surpreendente, deixando de ser inofensivos ao homem, para se
tornar uma das mais graves e temidas formas de poluição ambiental que se
tem conhecimento.
Os metais traço são causadores de muitos efeitos negativos para
saúde humana, principalmente através da contaminação ambiental, onde a
Introdução – p. 21
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remediação da poluição por metais se torna difícil devido à sua alta
persistência e sua baixa degradabilidade no ambiente (Yuan, 2004).
Vários estudos têm demonstrado que a forma lábil ou biodisponível
desses metais possui maior toxicidade, do que a forma complexada por
ligantes orgânicos, ou adsorvida no material particulado (Kennish, 1992). A
maior preocupação com os metais é a bioacumulação destes pela flora e
fauna aquática que acaba atingindo o homem, produzindo efeitos subletais e
letais, decorrentes de disfunções metabólicas.
As investigações toxicológicas indicam que metais traço tais como Pb,
Cd, Hg e Ag, em suas várias formas iônicas e/ou moleculares, não são
essenciais aos organismos vivos, nem mesmo nos níveis considerados
como extremamente baixos de concentração (Nurnberg, 1984). No entanto,
existem alguns metais, tais como Ni, Cu, Zn, Mn, dentre outros, que podem
apresentar propriedades nutritivas aos organismos vivos dentro de certos
limites, os quais ultrapassados, passam a exibir toxidez (Schwars, 1978).
Um outro agravante na questão dos metais traço está no fato de que
algumas dessas espécies químicas são cumulativas a certos organismos
vivos e, portanto, o problema deve ser considerado de natureza prioritária
nos assuntos ligados à saúde e à qualidade de vida do ser humano.
Os metais ocorrem naturalmente no meio ambiente através da
desagregação das rochas. No entanto, a introdução destes elementos
através das atividades antropogênicas pode alterar enormemente os ciclos
biogeoquímicos naturais dos mesmos em corpos hídricos (Salomons et al.,
1995). Com relação às fontes antropogênicas, vários estudos têm registrado
elevada concentração de metais nos sedimentos dos rios, causada por
fontes industriais (Ramamoorth; Rust, 1978; Rule et al., 1986). Além dessas,
os esgotos domésticos são importantes fontes de metais. O crescimento
industrial desordenado gera como conseqüência uma grande liberação de
compostos indesejáveis ao meio ambiente, causando danos à vida animal e
vegetal. Desta forma, apesar dos bens minerais contribuírem para o
desenvolvimento industrial, são também, fontes poluidoras quando lançados
em grande quantidade no meio ambiente.
Introdução – p. 22
__________________________________________________________
A água é a principal via de transporte de metais traço, podendo
transportá-los como espécies dissolvidas ou como espécies associadas a
partículas sólidas (Forstner; Wittmann, 1981). Os locais de fixação final dos
metais traço são os solos e sedimentos, e assim, esses devem ser utilizados
em estudos ambientais. Dependendo das características físico-químicas e
biológicas
do
sedimento
e
do
meio
aquático
circundante,
esse
compartimento funciona tanto como reservatório quanto como fonte de
metais traço (Förstner; Wittmann 1981, Salomons et al.; 1995). Este
compartimento é considerado por vários autores (Laybauer 1995) um dos
melhores meios concentradores de metais e pode fornecer um registro
histórico da evolução do condicionamento ambiental, tanto natural quanto
antropogênicos, do ecossistema aquático como também o desenvolvimento
da influência das fontes poluidoras.
Os sedimentos são formados por camadas de partículas minerais e
orgânicas com granulometria muito fina que cobrem o fundo dos rios, lagos,
reservatórios, estuários e oceanos, onde a proporção dos minerais para a
matéria orgânica varia em função do local (Manahan, 1994; Baird, 2002).
Atualmente, já se reconhece que os sedimentos desempenham um papel
fundamental na biodisponibilidade de vários compostos químicos devido a
sua importância nos ecossitemas aquáticos. Este compartimento serve como
substrato para uma variedade de organismos que vivem no seu interior ou
na interface (sedimento/água) e, portanto, a proteção da qualidade dos
sedimentos já é vista como uma extensão necessária para a proteção da
qualidade aquática.
Considerando o sedimento como o compartimento que reflete todos
os processos que ocorrem em um ecossistema aquático, a sua composição
também deve dar indicação do seu estado trófico. Segundo Naumann
(1930), em lagos oligotróficos de regiões temperadas, o sedimento
caracteriza-se pelo baixo teor de matéria orgânica (que lhe confere cor clara)
e baixa concentração de nutrientes. Por outro lado, em lagos mesotróficos e,
especialmente em lagos eutróficos, o teor de matéria orgânica e a
concentração de nutrientes aumentam consideravelmente. Nos sedimentos
a concentração de metais traço pode variar de acordo com a razão de
Introdução – p. 23
__________________________________________________________
deposição dos metais, razão de sedimentação das partículas, natureza e
tamanho das partículas e presença de matéria orgânica e espécies
complexantes.
Na fração argila (2 – 4 µm), os poluentes se agregam com maior
facilidade por existir uma maior área superficial e existirem diferentes grupos
argilominerais com capacidades de troca iônica distintas. Portanto, amostras
de sedimento podem ser um guia útil para a avaliação da história da
poluição de um corpo d’água. Amostragem e análise de sedimento de rios e
riachos tem provado ser uma ferramenta muito útil no estudo da poluição
(Brady, 1989).
Os sedimentos desempenham um papel importante no tocante ao
destino de xenobióticos em ambientes aquáticos, pois refletem a quantidade
corrente do sistema aquático e podem ser usados para detectar a presença
de contaminantes que não permanecem solúveis após seu lançamento em
águas superficiais (Mozeto, 2003). Os sedimentos são considerados de
grande
importância
na
avaliação
do
nível
de
contaminação
dos
ecossistemas aquáticos, devido não só a sua capacidade em acumular
metais traço, mas também por serem reconhecidos como transportadores e
possíveis fontes de contaminação, já que tal compartimento ambiental pode
liberar espécies contaminantes (Jesus et al., 2004). Tais espécies são
geralmente liberadas do leito do sedimento devido a alterações nas
condições ambientais e físico-químicas (pH, potencial redox e ação
microbiana, entre outras), podendo contaminar a água e outros sistemas
ambientais, afetando a qualidade da água, levando à bioacumulação e
transferência na cadeia trófica .
Os fenômenos de acúmulo e de redisposição de espécies nos
sedimentos os qualificam como de extrema importância em estudos de
impacto ambiental, pois registram em caráter mais permanente os efeitos de
contaminação (Mozeto, 2003). Assim sendo, a determinação de metais traço
em sedimentos permite detectar o grau de contaminação a que a água e os
organismos bentônicos estão sujeitos.
Os metais distribuem-se em diferentes frações do solo ou sedimento,
alterando seu comportamento e regulando a variação do risco ambiental,
Introdução – p. 24
__________________________________________________________
onde sua periculosidade é governada pela forma como é encontrado. A
entrada na cadeia alimentar através de sua absorção pelas plantas só é
possível se estiverem dissolvidos ou na forma trocável, em solução, nas
frações do sedimento ou do solo. Metais precipitados, oclusos, complexados
ou residuais (presentes na estrutura mineral) oferecem menor risco
ambiental (Monteiro, 2006).
Podem ocorrer sob diferentes formas químicas na natureza, e
conseqüentemente podem aumentar ou reduzir suas características tóxicas
para com os diversos organismos e suas características biológicas, de
acordo com suas concentrações no ecossistema. Quando introduzidos no
meio hídrico, vários fatores podem influenciar a sua mobilidade e
conseqüentemente sua potenciabilidade tóxica, como por exemplo, o pH e o
potencial redox (Eh) do meio (Foster; Charlesworth, 1996). Outros fatores
como adsorção a sítios de troca catiônica, floculação, precipitação, coprecipitação e complexação com moléculas orgânicas são também
importantes mecanismos que regulam a disponibilidade destes elementos
metálicos em ambientes aquáticos (Gibbs, 1977). Em condições de pH
ácido, de modo geral, prevalecem as formas solúveis, enquanto que, em pH
neutro ou básico, prevalecem as insolúveis que, do ponto de vista da
contaminação, são a forma mais interessante de se apresentarem.
Os metais traço podem também reagir com outros compostos como
carbonatos e sulfatos, formando novos compostos de baixa solubilidade que,
conseqüentemente, precipitarão. Dessa maneira, tem-se a redução da
disponibilidade dos metais traço para o ambiente, diminuindo o potencial de
poluição. Para incorporação à cadeia alimentar no sistema aquático, os
metais podem ser classificados de acordo com sua disponibilidade. Eles
podem estar disponíveis, potencialmente disponíveis ou então não
disponíveis. Estão disponíveis quando dissolvidos em águas superficiais e
intersticiais ou adsorvidos à fase sólida mineral ou orgânica, potencialmente
disponíveis quando estão complexados com a matéria orgânica na forma de
sulfetos, co-precipitados com óxidos de ferro e manganês na forma de
carbonatos ou hidróxidos e não disponíveis quando estão na forma de
Introdução – p. 25
__________________________________________________________
silicatos ou então constituindo a estrutura cristalina de minerais primários e
secundários (Grambell, 1976 apud Malm, 1986).
Quanto à mobilidade, Pb, Cr e Cu são menos móveis e acumulam-se
na superfície do solo. O Zn, Mg, Ni e Cd são mais móveis apresentando
maior risco de contaminação (Monteiro, 2006). A mobilidade dos metais está
relacionada ao raio iônico hidratado (espessura da camada de hidratação do
íon) e à densidade de carga do cátion. Os cátions com maior densidade de
carga são mais fortemente retidos nas cargas negativas do solo. A diferença
na retenção de cátions com carga semelhante se deve à diferença existente
entre os raios iônicos hidratados.
Um aspecto bastante relevante que tem de ser observado ao lidar
com contaminação por metais pesados é o fato de esses elementos
ocorrerem naturalmente em alguns ambientes, de forma que o grau de
contaminação é um grau relativo, determinado pela taxa de crescimento da
sua concentração em relação aos valores já existentes na área – valores de
referência (background).
Objetivos – p. 26
__________________________________________________________
2. OBJETIVOS
2.1. Geral
Determinar as concentrações dos metais traço em sedimentos
superficiais do Rio São Francisco na região da Represa de Três Marias –
MG a fim de avaliar possíveis impactos urbanos e industriais.
2.2. Específicos
Determinar as concentrações de Cd, Zn, Cu, Ni, Cr, Li, Fe, Al,
Ca e Carbono Orgânico Total (COT)
nas amostras de sedimentos
superficiais do Rio São Francisco;
Comparar as variações das concentrações entre os períodos
seco e chuvoso;
Identificar os impactos antropogênicos em relação aos metais
traço e suas possíveis origens;
Avaliar a possibilidade de ocorrência de toxidade em relação
aos metais traço utilizando os Valores Guia de Qualidade de Sedimentos.
Materiais e Métodos – p. 27
__________________________________________________________
3. MATERIAIS E MÉTODOS
3.1. Equipamentos
Aparelho GPS Marca GARMIN, modelo E- Trex;
Draga tipo Van Veen;
Estufa com circulação forçada de ar, marca Marconi, modelo MA 035;
Balança analítica digital marca Mettler, modelo Toledo AB 204-5;
Forno Mufla, marca Lavoisier, modelo 402 O;
Bloco digestor (com controle de temperatura) com frascos de
politetrafluoretileno (PTFE), marca Techal, modelo TE007 A;
Ultra purificador de água, marca Milipore, modelo Milli-Qplus;
Espectrômetro de Absorção Atômica (EAA) marca Shimadzu, modelo
AA-6800, equipado com atomizador por chama e forno de grafite e corretor
de background BGC-D2;
Analisador Elementar de NCHS-O, marca Thermo Finnigan, modelo
Flash EA 1112;
Aparelho verificador da qualidade da água (sonda Horiba modelo U-10);
Lâmpadas de cátodo oco de Cd, Zn, Cu, Ni, Cr, Li, Ca, Fe e Al.
3.2. Reagentes e soluções
Todos os reagentes usados foram de grau analítico e as soluções
preparadas com água ultra-pura.
Ácido clorídrico concentrado, HCl 37%, marca Merck;
Ácido nítrico concentrado, HNO3 65%, marca Merck;
Materiais e Métodos – p. 28
__________________________________________________________
Solução de HNO3 (1:1), diluindo 500 mL do ácido concentrado em
água ultra-pura e o volume completado a 1L;
Solução HCl (1:5), diluindo 200 mL do ácido concentrado em água
ultra-pura e volume completado a 1L;
Solução multielemento padrão estoque de 1000 mg L-1 , marca Spec
Sol de código MICPGG-125. As soluções diluídas usadas na preparação da
curva analítica foram preparadas no momento da análise a partir da solução
estoque, nas concentrações de 0,1; 0,2; 0,4; 0,5; 1,0 e 2,0 mg L-1;
Material certificado de lago LKSD-1/ (CCNRP/Canadá).
3.3. Materiais
Balões volumétricos 50, 1000 mL;
Funil de vidro;
Cápsulas, cadinhos, almofariz e pistilo de porcelana;
Pesa-filtros 25 mL;
Pipetas plásticas 10 mL;
Provetas plásticas 50 mL;
Micropipetas automáticas 50, 100, 250 e 1000 µL;
Bandejas plásticas;
Frascos de polietileno 100 mL;
Papel de filtro quantitativo.
3.4. Descrição da área de estudo
O município de Três Marias engloba uma área de aproximadamente
2.680 km2, com uma população estimada de 25.000 habitantes. A região
possui clima tropical chuvoso, quente e úmido, com inverno seco e verão
chuvoso (Menezes et al., 1978). Segundo Bezerra (1987), o período chuvoso
vai de outubro a abril, sendo o trimestre junho-agosto praticamente seco. O
relevo da região é caracterizado como plano e com algumas áreas
dissecadas resultantes de processos morfoclimáticos associados ao
condicionamento geológico. Assim, a área está inserida na Depressão São
Materiais e Métodos – p. 29
__________________________________________________________
Franciscana (Euclydes; Ferreira, 2001). A vegetação nativa da região é
constituída predominantemente pelo cerrado, constituindo-se principalmente
de gramíneas, arbustos e árvores de médio porte. São comuns na região as
ocorrências de veredas. Atualmente nas regiões mais planas, o cerrado vem
sendo substituído por pastagens e áreas de cultivo mecanizado, ou mesmo
devastadas para a prática de silvicultura.
A área de estudo foi escolhida levando-se em conta o impacto
ambiental provocado pelas descargas constantes de rejeitos industriais e
sanitários, além dos efeitos deletérios ao ecossistema decorrentes do
represamento do Rio São Francisco. A área de estudo selecionada está
situada no Alto São Francisco, entre a montante da Represa de Três Marias
e um ponto localizado após a foz do Rio Abaeté, trecho este, que possui
aproximadamente 60 km de extensão, caracterizada pela existência da usina
hidrelétrica de Três Marias pertencente à Companhia Energética de Minas
Gerais (UHTM-CEMIG), além da Companhia Mineira de Metais (CMM), e da
descarga de esgotos domésticos in natura do município.
Os sete sítios de coleta estão localizados: um à montante da Represa
de Três Marias (P1-sítio de referência), e seis à jusante (P2 a P7), estando o
P2 próximo à descarga de efluente da mineradora, e o P5 na foz do Rio
Abaeté. Os sítios foram escolhidos estrategicamente para mostrar possíveis
impactos sofridos na área estudada. Desta forma o P1 é o sítio considerado
livre da interferência da mineradora e da descarga de esgoto doméstico da
cidade. O P2 é o sítio mais próximo à descarga de efluente da mineradora, e
localizado na foz do córrego Consciência, local impactado de acordo com
alguns órgãos ambientais, devido ao transbordo da antiga barragem de
contenção de rejeitos. O sítio P3 está localizado entre os córregos
Consciência e da Tolda, também chamado Córrego Espírito Santo. O P4
localiza-se após a jusante do córrego da Tolda, local distante da descarga
de efluente, porém também impactado devido à proximidade com as
barragens de contenção. O P5 serve como controle, pois está localizado no
Rio Abaeté, que é afluente do Rio São Francisco. Os sítios P6 e P7 estão
localizados no Rio São Francisco, mas como estão após a foz do Rio
Abaeté, sofre deste, interferências devido à mistura de suas águas.
Materiais e Métodos – p. 30
__________________________________________________________
Os sítios de coleta (Figura 9) foram marcados com o auxílio de um
GPS (Global Positioning System) e tem as seguintes coordenadas
geográficas:
P1 : 18º 12’ 2,1” S e 45º 15’ 30,2” W – Montante do Reservatório de
Três Marias – próximo às turbinas;
P2 : 18º 10' 40,6" S, 45º 14' 15,7" W – Rio São Francisco – margem
direita da foz do córrego Consciência;
P3 : 18º 8’ 12,5” S, 45º 14’ 24,4” W – Rio São Francisco – margem
direita, logo após a Cachoeira Grande;
P4 : 18º 7’ 40,9” S, 45º 11’ 25,9” W – Rio São Francisco – margem
direita, próximo ao córrego da Tolda;
P5 : 18º 2’ 10,1” S, 45º 11’ 24,8” W – Rio Abaeté – meio, próximo a
foz com o Rio São Francisco;
P6 : 17º 59’ 30,2” S, 45º 11’ 42,3” W – Rio São Francisco – margem
direita da Ilha das Barreiras;
P7 : 17º 57’ 15,9” S, 45º 9’ 47,4” W – Rio São Francisco – margem
direita da Ilha do Noberto.
Materiais e Métodos – p. 31
__________________________________________________________
Figura 9. Mapa mostrando os sítios de coleta. Fonte: Estação de
Hidrobiologia e Piscicultura de Três Marias/CODEVASF
3.5. Amostragem
As coletas ocorreram nos meses de dezembro de 2006 e junho de
2007, durante o período chuvoso e seco respectivamente, em sete sítios de
amostragem. Amostras compostas de 5 cm de sedimento superficial foram
Materiais e Métodos – p. 32
__________________________________________________________
coletadas em triplicata, utilizando uma mini-draga de van Veen (Figura 10),
acondicionadas em sacos plásticos previamente descontaminados, e
armazenados em freezer (-180C) até processamento. Os procedimentos de
coleta, estocagem, preservação e transporte das amostras dos sedimentos,
foram realizados conforme as recomendações do Manual Técnico
desenvolvido pela EPA (US EPA, 2001).
Figura 10. Coleta de sedimento superficial. Fonte: Marcos Vinícius Teles
Gomes, dezembro de 2006.
3.6. Determinação da concentração de metais em sedimento
Após remover restos de plantas e fragmentos de rochas utilizando
pinças plásticas, as amostras de sedimento foram secas em estufa com
circulação de ar a 50°C por aproximadamente 72 horas (até massa
constante). Após a secagem, o sedimento foi desagregado suavemente,
usando almofariz e pistilo de porcelana para melhor homogeneização da
amostra. O método utilizado foi o US EPA 200.8, onde foram pesadas em
triplicata aproximadamente 1 g de cada amostra e colocadas em bombas de
PTFE. Em seguida foram adicionados 4 mL de solução de ácido nítrico (1:1)
Materiais e Métodos – p. 33
__________________________________________________________
e 10 mL de solução de ácido clorídrico (1:5). As bombas foram aquecidas a
950C durante 30 minutos (Figura 11), e depois as soluções foram resfriadas
e filtradas em papel filtro quantitativo (Figura 12), completando o volume a
50 mL com água ultra-pura. Os extratos foram transferidos e mantidos em
frascos de polietileno previamente descontaminados, para posterior
determinação dos metais (US EPA, 1999c). Para controle de qualidade das
análises foi analisado o material de referência certificado para sedimento de
lago (LKSD-1), juntamente com o branco, onde se verificou a isenção de
contaminações aleatórias durante a análise. As medidas dos metais Cd, Zn,
Cu, Ni, Cr, Li, Ca, Fe e Al foram realizadas em um espectrômetro de
absorção atômica, modelo Shimadzu AA-6800 (Figura 13) equipado com
corretor de background BGC-D2. Todos os ajustes instrumentais seguiram
as recomendações do manual do fabricante.
Toda vidraria e recipientes, para armazenamento de soluções,
utilizados durante os experimentos foram lavados com água destilada,
solução de ácido nítrico 30% (v/v) e enxaguados exaustivamente com água
ultra-pura.
Figura 11: Digestão das amostras em bombas de PTFE. Fonte: Marcos
Vinícius Teles Gomes, maio de 2007.
Materiais e Métodos – p. 34
__________________________________________________________
Figura 12: Filtração em papel filtro quantitativo, das amostras digeridas.
Fonte: Marcos Vinícius Teles Gomes, maio de 2007.
Figura 13: Medidas dos metais com espectrômetro de absorção atômica.
Fonte: Marcos Vinícius Teles Gomes, maio de 2007.
Materiais e Métodos – p. 35
__________________________________________________________
3.7. Determinação do teor de matéria orgânica e inorgânica
A medida do teor de Carbono Total (CT) nas amostras foi realizada
num Analisador Elementar de NCHS-O, marca Flash, modelo EA 1112
(Figura 14), com combustão a 900oC. O carbono orgânico total (COT) foi
calculado pela diferença entre o carbono medido antes e depois da
calcinação das amostras a 550o C por 1 hora.
Alíquotas de aproximadamente 0,5 g das amostras foram calcinadas
em mufla a 550ºC por 1 hora, em cadinhos de porcelana previamente
tarados. O teor de COT foi obtido pela diferença de massa após a
calcinação, considerando a média entre três determinações.
Figura 14: Utilização do Analisador Elementar para determinação do COT.
Fonte: Marcos Vinícius Teles Gomes, maio de 2007.
3.8. Determinações de variáveis limnológicas
Durante a coleta dos sedimentos, foram realizadas medições in-situ
de parâmetros físicos e químicos de água a uma profundidade de
aproximadamente 10 cm da superfície (Figura 15), para avaliação
limnológica à montante da Represa de Três Marias (P1) e à jusante, no Rio
São Francisco (P2) e na foz do Rio Abaeté (P5). Em cada amostra de água
foram determinados os parâmetros temperatura, pH, condutividade elétrica e
oxigênio dissolvido. As determinações foram realizadas com aparelho
verificador de qualidade da água, de marca Horiba, modelo U-10. O aparelho
Materiais e Métodos – p. 36
__________________________________________________________
foi calibrado toda vez que houve necessidade de deslocamento aos sítios de
coleta.
Figura 15: Utilização da sonda multiparâmetros Horiba U-10. Fonte: Marcos
Vinícius Teles Gomes, junho de 2007.
3.9. Tratamento estatístico dos dados
A análise estatística dos dados foi realizada por Análise Multivariada
de Componentes Principais e matriz com Coeficiente de Correlação de
Pearson, utilizando o programa BioEstat 3.0 for Windows.
Para a elaboração da análise de similaridade, entre os locais de
estudo foi utilizado o programa NTSYS-PC (v. 1.5). Com isso, as amostras
semelhantes são agrupadas entre si, produzindo uma figura (dendograma)
que facilita a visualização de padrões de agrupamentos e formação de
grupos entre as amostras apresentadas. A distância entre os pontos
determinou a semelhança entre os mesmos, de modo que quanto mais
próximo se apresentarem, mais similares serão as características das
amostras. O método aproximou os pares de pontos entre si e os substituiu
por um novo ponto situado na distância média entre os dois pontos. O
procedimento foi repetido até que todos os pontos estivessem agrupados em
um único ponto (Metz; Monard, 2005).
Resultados e Discussões – p. 37
__________________________________________________________
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES
4.1. Variáveis limnológicas
Na Tabela 1 são apresentados os resultados limnológicos da coluna
de água no sítio P1, localizado à montante do reservatório, em dezembro de
2006 (período chuvoso) e junho de 2007 (período seco). Durante o período
chuvoso o pH variou entre 6,0 e 6,8; a condutividade de 49 a 52 µS cm-1 ; o
oxigênio dissolvido de 2,1 a 7,6 mg L-1, e a temperatura de 21,0 a 27,2 ºC.
Durante o período seco (estiagem) o pH variou entre 5,7 e 7,2; a
condutividade de 46 a 49 µS cm-1 ; o oxigênio dissolvido de 4,2 a 6,0 mg L-1,
e a temperatura de 24,2 a 24,7 ºC.
As Figuras 16 e 17 mostram os perfis de temperatura e oxigênio
dissolvido, obtidos no sítio P1, em dezembro de 2006 (verão) durante o
período de estratificação, e em junho de 2007 (inverno) durante o período de
isotermia. Durante o inverno a coluna d’água estava sob período de
desestratificação , com pequenas variações de temperatura e concentração
de oxigênio dissolvido em toda coluna d’água do reservatório, enquanto que
durante o início do verão, a coluna estava estratificada, apresentando
grandes variações destes mesmos parâmetros, com acentuada redução da
concentração de oxigênio dissolvido e da temperatura. Este período coincide
com o início do período de piracema, que é quando algumas espécies de
peixes sobem o rio para desovar. Devido à baixa qualidade da água que sai
da represa para o rio, algumas espécies de peixes procuram as águas do
Rio Abaeté (P5) que possuem maiores O.D. e temperaturas, como mostra a
Tabela
3.
Monitoramentos
em
Biologia
pesqueira
realizados
pela
Resultados e Discussões – p. 38
__________________________________________________________
CODEVASF (1999d), mostraram que grande parte das espécies capturadas
entre a foz do Abaeté e a jusante da represa, não se encontravam em
estado de maturação gonadal suficiente para a reprodução, provavelmente
devido à baixa temperatura e à reduzida concentração de oxigênio
dissolvido.
Tabela 1. Valores de pH, condutividade elétrica, concentração de oxigênio
dissolvido (OD) e temperatura da água, obtidos no sítio P1 (à montante da
Represa de Três Marias), durante os períodos chuvoso (dezembro de 2006)
e seco (junho de 2007).
Profundidade
Condutividade
O.D.
Temperatura
(µS cm-1)
(mg L-1)
(ºC)
6,5
6,6
6,8
6,3
6,1
6,1
6,0
6.1
52
52
52
50
49
49
49
54
7,6
7,4
5,7
4,7
3,9
3,3
3,2
2,1
27,2
27,2
26,7
25,0
23,1
21,9
21,6
21,0
5,7
5,7
5,8
5,9
6,3
7,2
7,1
6,3
6,2
47
47
47
47
46
46
46
48
49
5,8
5,7
6,0
6,0
5,6
5.4
5,2
4,6
4,2
24,4
24,5
24,6
24,6
24,6
24,7
24,7
24,5
24,2
pH
(m)
Dezembro de 2006
0,1
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
40,0
Junho de 2007
0,1
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
40,0
50,0
Resultados e Discussões – p. 39
__________________________________________________________
superfície
5m
5m
Verão
Inverno
10m
Profundidade (m)
10m
Profundidade (m)
Perfil de Temperatura
em junho de 2007
superfície
Perfil de Temperatura
em dezembro de 2006
15m
20m
15m
20m
25m
25m
30m
30m
40m
40m
50m
20
21
22
23
24
25
26
27
28
20
21
22
23
24
25
26
27
28
Temperatura (ºC)
Temperatura (ºC)
Figura 16. Perfis de temperatura obtidos no sítio P1 (à montante da Represa
de Três Marias), em dezembro de 2006 durante o período de estratificação
(verão), e em junho de 2007 durante o período de isotermia (inverno).
superfície
superfície
Perfil de OD
em dezembro de 2006
5m
Verão
10m
Profundidade (m)
10m
Profundidade (m)
Perfil de OD
em junho de 2007
5m
15m
20m
Inverno
15m
20m
25m
25m
30m
30m
40m
40m
50m
0
1
2
3
4
5
Oxigênio dissolvido (mg L-1)
6
7
8
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Oxigênio dissolvido (mg L-1)
Figura 17. Perfis de oxigênio dissolvido obtidos no sítio P1 (à montante da
Represa de Três Marias), em dezembro de 2006 durante o período de
estratificação (verão), e em junho de 2007 durante o período de isotermia
(inverno).
A estratificação térmica pode ser observada em reservatórios, onde,
com suas grandes profundidades, formam-se camadas de água com
Resultados e Discussões – p. 40
__________________________________________________________
diferentes temperaturas e também camadas com diferentes concentrações
de oxigênio.
Ramirez; Díaz (1995) realizaram estudos visando descrever o
comportamento diário da temperatura da água e a resistência térmica
relativa às épocas do ano: chuvosa e seca, na Laguna do Parque Norte,
Colômbia. Observaram mudanças diurnas na condutividade, pH, OD e
alcalinidade. As variações de pH, alcalinidade e condutividade não foram
significativas entre a superfície e o fundo devido à instabilidade da coluna
d’água que não permitia a formação de uma estratificação química definida.
A estratificação térmica mostrou um ciclo definido de 24 h, tanto no verão
quanto no inverno, devido principalmente à baixa profundidade da coluna de
água.
Melack; Fisher (1990) observaram, ao estudar um lago de várzea
tropical (Lago Calado – Amazonas, Brasil), que a estratificação térmica e de
oxigênio dissolvido só ocorre quando a profundidade excede 5m. Também
foi observado que quando o lago está termicamente estratificado, as
concentrações de nutrientes são baixas na zona eufótica e mais elevadas no
hipolímnio anóxido.
Bozelli et al. (1990) estudou as lagoas Imboacica e Iodada, situadas
no Estado do Rio de Janeiro. Verificaram que a disponibilidade de nutrientes
depende dos fatores externos e internos. Os primeiros são os ventos,
precipitação e radiação incidente e como exemplo de fatores internos temos
turbulência, estratificação e desestratificação da coluna d’água e taxa de
decomposição. A distribuição dos nutrientes em lagos é controlada
principalmente pela estratificação térmica da coluna d’água que gera
diferentes densidades. Nos lagos tropicais, como a temperatura é alta,
temos uma taxa alta de decomposição dos detritos orgânicos, tornando-os
disponíveis ao meio. Assim, a baixa concentração de nutrientes pode ser
compensada pela reciclagem dos nutrientes liberados.
Em ecossistemas aquáticos de pequena profundidade, os ventos são
a principal fonte de energia externa responsável pela desestratificação da
massa d’água, podendo interferir no processo de deposição de nutrientes
para os sedimentos, bem como promover a ressuspensão do material
Resultados e Discussões – p. 41
__________________________________________________________
depositado no fundo, aumentando o aporte dos nutrientes na coluna d’água
e diminuindo a penetração da luz pelo aumento da turbidez. O padrão dos
ventos, assim como a pluviosidade são os fatores climáticos mais influentes
no comportamento dos corpos d’água na zona tropical (Ramirez, 2000).
Para minimizar o efeito da redução de oxigênio dissolvido, deve-se
estudar a altura, na coluna de água do reservatório, onde será feita a
tomada d’água para a geração de energia elétrica, evitando uma depleção
ainda maior do oxigênio. Também se pode construir pequenas quedas
d'água artificiais para a oxigenação da água. A anoxia no hipolímnio é uma
das consequências importantes da estratificação hidráulica (Tundisi, 1988).
A tomada d’água da Represa de Três Marias é realizada no hipolímnio a
uma profundidade tal, que durante a estratificação térmica que ocorre
durante o verão, a água possui baixa concentração de oxigênio dissolvido
além também de baixas temperaturas.
Na Tabela 2 são apresentados os resultados limnológicos das águas
superficiais (10 cm de profundidade) do sítio P2 (Rio São Francisco) próximo
à descarga de efluente da mineradora, em dezembro de 2006 (período
chuvoso) e junho de 2007 (período seco). Durante o período chuvoso o pH
variou entre 5,9 e 6,3; a condutividade de 50 a 100 µS cm-1 ; o oxigênio
dissolvido de 3,4 a 4,2 mg L-1, e a temperatura de 22,2 a 22,8 ºC. Durante o
período seco (estiagem) o pH variou entre 6,7 e 7,2; a condutividade de 45 a
142 µS cm-1 ; o oxigênio dissolvido de 6,4 a 7,3 mg L-1, e a temperatura de
26,7 a 27,3 ºC.
A Tabela 2 revela que houve um aumento considerável da
condutividade elétrica na margem direita do sítio P2, mostrando alteração na
quantidade total de íons, possivelmente devido à descarga de efluente da
mineradora que ocorre na mesma margem, evidenciando as interferências
antropogênicas na área estudada. Outros estudos na mesma região também
encontraram valores de condutividade elétrica mais altos na margem direita
do rio São Francisco, sob a influência da CMM (Oliveira, 2007).
A Tabela 2 também mostra que no sítio P2, a condutividade na
margem direita é maior no período seco comparado ao período chuvoso.
Isso mostra que possivelmente durante o período chuvoso, onde a vazão do
Resultados e Discussões – p. 42
__________________________________________________________
rio São Francisco é maior, ocorreu uma maior diluição dos íons presentes no
efluente da mineradora.
Tabela 2. Valores médios (n=5) de pH, condutividade elétrica, concentração
de oxigênio dissolvido e temperatura da água superficial (10 cm de
profundidade), determinados no sítio P2 (Rio São Francisco) em dezembro
de 2006 (período chuvoso) e junho de 2007 (período seco).
Período
Local
pH
Condutividade
-1
(m)
(µS cm )
MD
6,1 ± 0,2
89 ± 11
Dezembro
Meio
6,0
±
0,1
51
± 0,3
de
ME
6,1 ± 0,1
51 ± 1
2006
MD
7,0 ± 0,2
117 ± 25
Junho
Meio
6,9 ± 0,1
46 ± 0,3
de
ME
6,9
±
0,2
46 ± 1
2007
ME - margem esquerda; Meio - região central; MD -
O.D.
Temperatura
-1
(mg L )
(ºC)
3,9 ± 0,3
22,5 ± 0,1
3,6 ± 0,2
22,3 ± 0,1
3,8 ± 0,2
22,6 ± 0,2
6,9 ± 0,5
26,9 ± 0,2
6,8 ± 0,1
26,8 ± 0,1
7,1 ± 0,2
27,0 ± 0,3
margem direita.
Na Tabela 3 são apresentados os resultados limnológicos das águas
(10 cm de profundidade) do sítio P5 (Rio Abaeté, próximo à foz com o Rio
São Francisco), em dezembro de 2006 (período chuvoso) e junho de 2007
(período seco). Durante o período chuvoso o pH variou entre 6,0 e 6,6; a
condutividade de 66 a 68 µS cm-1 ; o oxigênio dissolvido de 7,9 a 8,8 mg L-1,
e a temperatura de 28,2 a 29,1 ºC. Durante o período seco (estiagem) o pH
variou entre 6,4 e 7,2; a condutividade de 63 a 65 µS cm-1 ; o oxigênio
dissolvido de 4,8 a 5,9 mg L-1, e a temperatura de 23,0 a 23,4 ºC.
A Tabela 3 mostra que as águas do rio Abaeté apresentaram pouca
variação de pH e condutividade elétrica, quando comparados os períodos
chuvoso e seco. O mesmo não aconteceu para a temperatura e oxigênio
dissolvido, que foram maiores no período chuvoso, onde no mesmo período,
as águas do Rio São Francisco estavam com menores temperaturas e
oxigênio dissolvido, como mostra a Tabela 2.
A Figura 18 mostra o encontro entre as águas dos rios São Francisco
e Abaeté, onde se percebe a diferença na coloração, provocada pela grande
quantidade de material em suspensão. Através da avaliação dos dados das
Resultados e Discussões – p. 43
__________________________________________________________
tabelas 2 e 3, percebemos que as diferenças se estendem também aos
parâmetros limnológicos.
Tabela 3. Valores médios (n =5) de pH, condutividade elétrica, concentração
de oxigênio dissolvido e temperatura da água superficial (10 cm de
profundidade), determinados no sítio P5 (Rio Abaeté) em dezembro de 2006
(período chuvoso) e junho de 2007 (período seco).
Período
Local
pH
Condutividade
-1
(m)
(µS cm )
MD
6,5 ± 0,1
67 ± 1
Dezembro
Meio
6,2 ± 0,2
67 ± 0,3
de
ME
6,3
±
0,3
67 ± 0,3
2006
MD
6,5 ± 0,1
64 ± 1
Junho
Meio
6,5 ± 0,1
64 ± 0,3
de
ME
6,9 ± 0,3
64 ± 1
2007
ME - margem esquerda; Meio - região central; MD -
O.D.
Temperatura
-1
(mg L )
(ºC)
8,2 ± 0,3
28,4 ± 0,1
8,6 ± 0,1
28,3 ± 0,1
8,4 ± 0,4
28,7 ± 0,4
5,1 ± 0,3
23,2 ± 0,1
5,7 ± 0,2
23,2 ± 0,2
5,5 ± 0,3
23,3 ± 0,1
margem direita.
Figura 18. Águas do rio Abaeté (mais turvas) na margem esquerda do rio
São Francisco (dezembro de 2006). Fonte: Estação de Hidrobiologia e
Piscicultura de Três Marias/CODEVASF.
Resultados e Discussões – p. 44
__________________________________________________________
4.2. Metais nos sedimentos
Para certificação do método analítico adotado para realização das
extrações de metais em sedimentos, utilizou-se material de referência
certificado para sedimento de lago, LKSD-1 (CCNRP/Canadá). Os
resultados de recuperação obtidos para os sedimentos são mostrados na
Tabela 4, e como pode ser observada, a boa concordância entre os
resultados garante a eficiência do método e a adequada exatidão dos
resultados.
Tabela 4: Recuperação dos metais no material de referência certificado para
sedimento de lago, LKSD-1 (CCNRP/Canadá).
Metais
Valor Certificado
Valor obtido
Recuperação
(µg/g)
(µg/g)
(%)
Cd
1,20
1,24 ± 0,05
103,3
Cu
44,0
46,8 ± 3,2
106,4
Fe (%)
1,80
1,75 ± 0,06
97,2
Ni
12,0
11,3 ± 0,8
94,2
Zn
335
324 ± 8
96,7
*nc
1,31
±
0,05
Li
*nc
47326 ± 286
Ca
*nc
31698 ± 123
Al
*nc
11,20 ± 0,42
Cr
*nc – valor não certificado para extração parcial do LKSD-1.
4.2.1. Metais traço e Toxidade
No Brasil, a Companhia de Tecnologia e Saneamento Ambiental CETESB e diversos trabalhos de mestrado e doutorado vêm adotando o
critério canadense e seus valores numéricos como padrões de referência de
contaminação para sedimentos. O grau de contaminação química do
sedimento, com vistas à proteção da vida aquática, foi classificado segundo
os valores estabelecidos pelo “Canadian Council of Ministers of the
Environment” (CCME, 2001) para arsênio, metais pesados e compostos
orgânicos. Os mesmos critérios foram adotados pela Resolução CONAMA
344/04 que estabelecem diretrizes e procedimentos mínimos para a
Resultados e Discussões – p. 45
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avaliação do material dragado. A avaliação da qualidade dos sedimentos
muitas vezes é feita através da comparação dos resultados obtidos com
diferentes VGQS (Valores Guias de Qualidade de Sedimento), disponíveis
na literatura (Smith et al., 1996; Long et al., 1990).
Para avaliação da qualidade de sedimentos adotaram-se, então, os
VGQS internacionais que são valores numéricos de concentração de
contaminantes
individuais
estatisticamente
definidos
com
base
em
associações de valores de concentração desses contaminantes nos
sedimentos, a resultados de testes de toxicidade ou bioensaios (toxicidade
aguda e crônica) realizados com um grande número de diferentes
organismos-teste. Esses VGQS têm sido utilizados por várias agências
federais, estaduais e províncias na América do Norte para água doce e
ecossistemas costeiros e marinhos. Silvério, (2003) apresenta uma revisão
dos vários VGQS encontrados na literatura e suas diferentes abordagens:
•
Equilíbrio de partição (AVS);
•
Concentrações em níveis basais SEL (Severe Effect Level) e LEL
(Lowest Effect Level);
•
Intervalo de efeito baixo ERL (Effect Range-Low) e intervalo de efeito
médio ERM (Effect Range-Median);
•
Nível limiar de efeitos TEL (Threshold Effect Level) e nível provável
de efeito PEL (Probable Effect Level);
•
Limiar de efeitos aparentes AET (Apparent Effect Level);
•
Concentração de efeito limiar TEC (Threshold Effect Concentration) e
concentração de efeito provável PEC (Probable Effect Concentration);
•
Modelo de regressão logística LRM (Linear Regression Model).
As várias metodologias para se estabelecer um critério de qualidade
de sedimentos, podem ser mecanísticas e teóricas, ou baseadas em
observações empíricas:
VGQS mecanísticos - são baseados no equilíbrio de partição
(derivado pela USEPA e visam proteger organismos bentônicos) e são em
número de dois: (a) o VGQS dos sulfetos volatilizáveis por acidificação
(SVA) (ou da fase sólida), que é baseado na concentração de metais
simultaneamente extraídos (MES) (definidos, apenas, para cinco metais: Cd,
Resultados e Discussões – p. 46
__________________________________________________________
Cu, Ni, Pb e Zn) e o SVA; e (b) o VGQS das águas intersticiais (também
chamado de critério de unidades tóxicas das águas intersticiais).
VGQS empíricos - são valores numéricos embasados em amplos
bancos de dados de concentração individuais de contaminantes inorgânicos
e orgânicos, a partir dos quais, são estabelecidas relações de causa
(concentração de contaminantes) e efeito (resposta biológica de organismos
bentônicos). Para ambientes de água doce o principal VGQS é TEL/PEL
(‘threshold effects level/probable effects level’).
Em geral os estudos estatísticos definem dois valores de referência
que dividem a faixa de concentração dos contaminantes em três partes:
nenhum ou pouco efeito adverso, provável ou pequeno efeito adverso e
significativo ou severo efeito adverso sobre espécies sensíveis de
organismos bentônicos.
Devido à falta de informações a respeito do uso dos vários VGQS
publicados, torna-se difícil a seleção mais apropriada para uma aplicação
específica. Além disso, os VGQS numéricos podem variar muito para a
mesma substância, dependendo do banco de dados e abordagens utilizadas
na sua derivação. Outros fatores que dificultam também na escolha do
VGQS são as incertezas em relação a biodisponibilidade dos contaminantes
nos sedimentos, os efeitos das misturas de poluentes, e a relevância
ecológica dos valores guias de orientação (MacDonald et al., 2000). Assim
os VGQS devem ser usados como ferramentas de auxílio na interpretação
das concentrações de contaminantes nos sedimentos, pois não são
definitivos
nem
apropriados
se
aplicados
sozinhos
para
fins
de
regulamentação, pois dentre outras coisas, não há definição de VGQS para
todas as substâncias, o uso de diferentes VGQS pode gerar resultados
diversos.
Os valores Guias Canadenses TEL e PEL foram calculados a partir de
tratamento estatístico de dados pré-existentes. Para a definição de TEL e
PEL foram levados em consideração, além de dois valores de efeito, os
valores de não-efeito. O valor mais baixo se refere ao nível de efeito limiar
(do inglês: “threshold effect level” ou o TEL), que representa a concentração
abaixo da qual os efeitos biológicos adversos ocorrem raramente, e um valor
Resultados e Discussões – p. 47
__________________________________________________________
superior, nível de efeitos prováveis (do inglês: “probable effect level”), que
define um nível acima do qual os efeitos adversos ocorrem frequentemente.
No cálculo de TEL e PEL, três intervalos de concentrações são definidos: (1)
intervalo de efeito mínimo, dentro do qual efeitos adversos raramente
ocorrem (abaixo de TEL); (2) intervalo de possível efeito, dentro do qual
efeitos adversos ocorrem ocasionalmente (entre TEL e PEL) e (3) intervalo
de provável efeito, dentro do qual efeitos biológicos adversos ocorrem
freqüentemente (acima de PEL). A Tabela 5 mostra os valores de PEL e TEL
estabelecidos pelo “Canadian Council of Ministers of the Environment”.
Tabela 5 – Valores de PEL e TEL estabelecidos pelo “Canadian Council of
Ministers of the Environment” (CCME, 2001).
Metais e Metalóides
Unidade
TELa
PELb
Arsênio
µg g-1
5,9
17
Cádmio
µg g-1
0,6
3,5
Chumbo
µg g-1
35
91,3
Cobre
µg g-1
35,7
197
-1
Cromo
µg g
37,3
90
Mercúrio
µg g-1
0,17
0,486
Níquel
µg g-1
18
35,9
Zinco
µg g-1
123
315
a: TEL “Threshold Effect Level” - concentrações abaixo deste valor são
raramente associadas a efeitos biológicos adversos.
b: PEL “Probable Effect Level” - concentrações acima deste valor são
freqüentemente associadas a efeitos biológicos adversos.
Da Figura 19 a 28, são apresentados os perfis de distribuição dos
sítios de amostragem, com as concentrações médias dos metais analisados
e do carbono orgânico total (COT) nos sedimentos superficiais coletados em
sete sítios, à montante e à jusante da Represa de Três Marias - MG, durante
os períodos chuvoso (dezembro de 2006) e seco (junho de 2007).
A Figura 19 mostra que as maiores concentrações de Cd ocorreram
nos sedimentos dos sítios P2 (19,90 µg g-1) e P4 (10,68 µg g-1), no período
chuvoso. Comparando os dois períodos observa-se nos sítios P2, P4 e P6
concentrações mais elevadas no período chuvoso e nos demais sítios
concentrações maiores no período seco. As concentrações ultrapassaram o
Resultados e Discussões – p. 48
__________________________________________________________
valor do PEL nos sítios P2, P4 e P3 (período seco), apresentaram valores
intermediários entre o TEL e PEL em P6 (período chuvoso) e em P7
(período seco) e valores inferiores ao TEL nos demais sitos. Portanto, os
resultados evidenciam que em relação ao Cd, os sedimentos da região
diretamente influenciada pelo aporte industrial (P2 a P4) podem apresentar
com freqüência, efeitos adversos à biota aquática.
Variação Sazonal de Cádmio
20.00
18.00
Concentração em µg g-1
16.00
14.00
12.00
10.00
8.00
6.00
4.00
2.00
0.00
P1
P2
P3
P4
P5
P6
P7
Sítios de coleta
Período Chuvoso
Período Seco
Figura 19. Distribuição e variação sazonal das concentrações (µg g-1) de Cd
nos sedimentos superficiais do Rio São Francisco na região da barragem de
Três Marias – MG.
O Cu apresentou uma distribuição (Figura 20) com as concentrações
mais elevadas nos sítios P2 (93,87 µg g-1), P3 (16,29 µg g-1) e P4 (16,11 µg
g-1), tendo os valores maiores ocorrido no período chuvoso. Nos demais
sítios as concentrações foram superiores no período seco em P1 e P7. Em
geral as concentrações de Cu ficaram abaixo do TEL , somente no sitio P2 e
no período seco, a concentração foi superior ao TEL mas inferior ao PEL.
Desse modo é pouco provável ocorrer efeito biológico adverso em relação
ao Cu.
Resultados e Discussões – p. 49
__________________________________________________________
Variação Sazonal de Cobre
Concentração em µg g-1
90.00
80.00
70.00
60.00
50.00
40.00
30.00
20.00
10.00
0.00
P1
P2
P3
P4
P5
P6
P7
Sítios de coleta
Período Chuvoso
Período Seco
Figura 20. Distribuição e variação sazonal das concentrações (µg g-1) de Cu
nos sedimentos superficiais do Rio São Francisco na região da barragem de
Três Marias – MG.
A Figura 21 mostra que o Li apresentou um perfil de distribuição
diferente dos anteriormente citados, pois sua concentração aumenta no
período seco a medida que se distancia do P2, com maior concentração
durante o período chuvoso no P3 (1,05 µg g-1), e no período seco no P7
(2,76 µg g-1).
Variação Sazonal de Lítio
Concentração em µg g-1
2.50
2.00
1.50
1.00
0.50
0.00
P1
P2
P3
P4
P5
P6
P7
Sítios de coleta
Período Chuvoso
Período Seco
Figura 21. Distribuição e variação sazonal das concentrações (µg g-1) de Li
nos sedimentos superficiais do Rio São Francisco na região da barragem de
Três Marias – MG.
Resultados e Discussões – p. 50
__________________________________________________________
O Zn (Figura 22) apresentou uma distribuição semelhante ao Cd, com
as mais elevadas concentrações tendo ocorrido nos sítios P2 (10780 µg g-1)
e P4 (1706 µg g-1) no período chuvoso. Nos sítios P2, P4 e P6 as
concentrações foram maiores no período chuvoso e nos demais sítios foram
mais elevadas no período seco. Os resultados evidenciam que os
sedimentos dos sítios P2, P3 (período seco), P4 e P6 (período chuvoso)
podem apresentar com frequência toxicidade em relação ao Zn, pois as
concentrações foram muito superiores ao PEL. Nos demais sítios as
concentrações foram inferiores ao TEL.
Variação Sazonal de Zinco
2000.00
Concentração em µg g-1
1800.00
1600.00
1400.00
1200.00
1000.00
800.00
600.00
400.00
200.00
0.00
P1
P2
P3
P4
P5
P6
P7
Sítios de coleta
Período Chuvoso
Período Seco
Figura 22. Distribuição e variação sazonal das concentrações (µg g-1) de Zn
nos sedimentos superficiais do Rio São Francisco na região da barragem de
Três Marias – MG.
A Figura 23 mostra que dentre os sete sítios, o Ca apresentou
maiores concentrações no sítio P2 durante os períodos chuvoso (486,90 µg
g-1) e seco (221,38 µg g-1).
Resultados e Discussões – p. 51
__________________________________________________________
Variação Sazonal de Cálcio
70.00
C oncentração em µg g-1
60.00
50.00
40.00
30.00
20.00
10.00
0.00
P1
P2
P3
P4
P5
P6
P7
Sítios de coleta
Período Chuvoso
Período Seco
Figura 23. Distribuição e variação sazonal das concentrações (µg g-1) de Ca
nos sedimentos superficiais do Rio São Francisco na região da barragem de
Três Marias – MG.
O Ni ( Figura 24) apresentou um perfil de distribuição no período seco,
com concentrações crescentes de P1 a P7 e no período chuvoso mostrou
concentrações maiores em P3 e P4. As maiores concentrações foram
registradas em P6 e P7 no período seco e as menores em P1.
Variação Sazonal de Níquel
Concentração em µg g-1
20.00
15.00
10.00
5.00
0.00
P1
P2
P3
P4
P5
P6
P7
Sítios de coleta
Período Chuvoso
Período Seco
Figura 24. Distribuição e variação sazonal das concentrações (µg g-1) de Ni
nos sedimentos superficiais do Rio São Francisco na região da barragem de
Três Marias – MG.
Resultados e Discussões – p. 52
__________________________________________________________
O Cr (Figura 25) mostrou um perfil semelhante ao Ni, diferenciando
pela concentração bem mais elevada no sitio P3 no período chuvoso em
relação ao período seco. As menores concentrações ocorreram no sitio P2
tanto no período seco quanto no chuvoso.
Em todas as amostras de sedimento as concentrações de Ni e Cr
foram muito inferiores ao TEL e por isso, raramente esses metais deverão
estar associados a efeitos biológicos adversos.
Variação Sazonal de Cromo
40.00
Concentração em µg g-1
35.00
30.00
25.00
20.00
15.00
10.00
5.00
0.00
P1
P2
P3
P4
P5
P6
P7
Sítios de coleta
Período Chuvoso
Período Seco
Figura 25. Distribuição e variação sazonal das concentrações (µg g-1) de Cr
nos sedimentos superficiais do Rio São Francisco na região da barragem de
Três Marias – MG.
Os dados da Tabela 6 mostram que o sítio P2 apresentou as maiores
concentrações de Cd e Zn, com valores mais elevados no período chuvoso
(Cd 19,90 µg g-1, e Zn 10780 µg g-1), provavelmente devido à lavagem pelas
chuvas das áreas contaminadas da barragem de contenção, carreando
grande quantidade de lama residuária para o Rio São Francisco. Também
durante o período chuvoso, ocorreram as maiores concentrações de Cd
(10,68 µg g-1) e Zn (1706 µg g-1) no sitio P4. Esses dois sítios correspondem
à foz dos córregos da Consciência e da Tolda, localizados nas proximidades
de uma das barragens de contenção de rejeito da mineradora.
Estudos realizados por Lundhamer (1991) mostraram que as
concentrações de cádmio e zinco em sedimentos do Córrego Consciência
foram de 132 µg g-1 e 16.455 µg g-1, respectivamente. Nas mesmas
Resultados e Discussões – p. 53
__________________________________________________________
proximidades, segundo Oliveira (2007), também foram encontrados valores
elevados para Cd (23 µg g-1) e Zn (5000 µg g-1).
No Relatório SISEMA (2005) estão registradas concentrações de
cádmio e zinco para sedimentos do Córrego Consciência, de 19,70 µg g-1 e
17750 µg g-1, respectivamente. Observou-se nesse mesmo estudo, que não
foram encontrados valores significativos para metais pesados no sedimento
da represa de Três Marias e nem em sedimentos do rio São Francisco, a
montante do córrego Barreiro Grande. Entretanto, em seis pontos do rio São
Francisco, desde a jusante do córrego Barreiro Grande até o rio Abaeté
foram encontrados elevados teores de zinco e cádmio nos sedimentos. Os
valores de zinco e cádmio no ponto amostrado a jusante do Espírito Santo,
embora abaixo do PEL, mostrou-se expressivo como valor de alerta. O maior
valor obtido para o zinco e cádmio foi encontrado, respectivamente, no rio
São Francisco, logo a jusante do córrego Consciência e a montante da
Cachoeira Grande.
O zinco é um elemento de grande importância na saúde humana, pois
possibilita diversas funções bioquímicas, sendo componente de inúmeras
enzimas e nutriente essencial ao metabolismo celular. Entretanto, existem
relatos sobre a toxicidade do zinco na literatura, provocada pela ingestão em
altas concentrações de seus sais solúveis, que incluem sintomas de
náuseas e vômitos, além de induzir à deficiência do cobre e à diminuição da
função imune. Possui efeitos adversos na relação do colesterol LDL/HDL
(Formire, 1990; Mafra, Cozzolino, 2004), e o excesso deste metal
bioacumulado pode causar mudanças adversas na morfologia e fisiologia
dos peixes. Quando em concentrações demasiadamente altas pode resultar
no enfraquecimento geral e alterações histológicas amplas em muitos
órgãos.
A exposição
ao
cádmio
causa
sintomas
parecidos
aos
de
envenenamento por alimentos. A acumulação deste metal no homem resulta
na doença Itai- Itai, que produz problemas de metabolismo do cálcio,
acompanhado de descalcificação, reumatismo, nevralgias e problemas
cardiovasculares (Train, 1979). Altas concentrações acumuladas nos
Resultados e Discussões – p. 54
__________________________________________________________
organismos destroem o tecido testicular e as hemácias sanguíneas e podem
levar a efeitos mutagênicos (Manaham, 1994).
A concentração de Cu no período chuvoso foi maior que no período
seco, com um valor (93,87) superior ao TEL(35,70), mostrando que este
metal já se encontra em condições de exercer possível efeito adverso à biota
aquática (organismos bentônicos e peixes). Concentrações elevadas de
cobre representam uma ameaça para a biota aquática, pois tem uma grande
capacidade de bioacumular em determinados tecidos vivos, magnificando
suas concentrações ao longo da cadeia trófica e atingindo o homem. Além
disso, pode desestruturar algumas proteínas enzimáticas essenciais ao ser
vivo. De modo geral, a toxicidade do cobre aumenta com a sua solubilidade,
a adsorção do cobre é influenciada pelas variações de temperatura,
salinidade, pH e dureza da água que modificam a permeabilidade dos
tecidos agindo sobre a velocidade do metabolismo e, da sua excreção
(Coelho, 1990).
Resultados e Discussões – p. 55
_______________________________________________________________________________________________
Talela 6: Concentração média (n=3) dos metais e COT (n=1) nos sedimentos superficiais coletados à montante e à jusante da
Represa de Três Marias - MG, durante os períodos chuvoso (dezembro de 2006) e seco (junho de 2007).
Período
Ca (µg g-1)
Cr (µg g-1)
Fe (µg g-1)
Ni (µg g-1)
Al (µg g-1)
COT
(%)
8,59 ± 1,25
5,51 ± 0,45
8,62 ± 0,71
2821 ± 120
0,25 ± 0,02
6660 ± 528
*< 0,01
7610 ± 531
Sítios de coleta Cd (µg g-1) Cu (µg g-1) Li (µg g-1) Zn (µg g-1)
C
P1
0,020 ± 0,003 0,28 ± 0,03
0,69 ± 0,08
H
P2
19,90 ± 0,38
93,87 ± 7,26 0,08 ± 0,01 10780 ± 940
486,9 ± 36,4
6,32 ± 0,45
1,45 ± 0,11 22629 ± 4560
0,22
U
P3
0,08 ± 0,01
16,29 ± 0,95 1,05 ± 0,15 78,64 ± 5,05
38,01 ± 4,63
23,70 ± 4,01 24594 ± 1894 3,99 ± 0,31 91390 ± 8540
0,97
V
P4
10,68 ± 0,21
16,11 ± 1,08 0,29 ± 0,04
1706 ± 121
2,54 ± 0,18
14,58 ± 2,54
14816 ± 960
4,41 ± 0,81 49097 ± 7850
1,50
O
P5
0,020 ± 0,003 1,82 ± 0,20
6,09 ± 0,56
22,51 ± 3,08
11,77 ± 0,94
4905 ± 356
3,03 ± 0,25 14652 ± 2742
0,16
S
P6
1,32 ± 0,08
2,94 ± 0,15
0,38 ± 0,02 393,87 ± 56
11,83 ± 0,82
14,27 ± 1,21
4671 ± 248
0,97 ± 0,11 15017 ± 2634
0,24
O
P7
0,16 ± 0,01
0,71 ± 0,05
0,29 ± 0,05 36,19 ± 2,58
12,64 ± 0,95
11,88 ± 0,98
5260 ± 785
3,26 ± 0,28 17087 ± 1256 *< 0,01
P1
0,30 ± 0,02
4,43 ± 0,28
0,40 ± 0,03 44,37 ± 3,82
4,42 ± 0,70
7,55 ± 0,82
9805 ± 865
0,40 ± 0,03 37000 ± 5890
0,24
P2
6,91 ± 0,19
34,30 ± 3,65 0,17 ± 0,02
7872 ± 652
221,38 ± 45,24
7,52 ± 0,98
5008 ± 396
1,74 ± 0,12 16151 ± 2580
0,09
S
P3
3,94 ± 0,26
8,17 ± 0,45
0,31 ± 0,05
1076 ± 85
21,56 ± 3,01
9,52 ± 0,78
6434 ± 456
2,12 ± 0,18 16019 ± 1574
0,47
E
P4
3,60 ± 0,18
12,59 ± 2,01 0,79 ± 0,09
1076 ± 124
24,99 ± 1,96
11,26 ± 2,02
6980 ± 785
2,50 ± 0,36 23257 ± 4692
1,13
C
P5
0,31 ± 0,02
1,41 ± 0,08
1,20 ± 0,18
9,94 ± 0,86
17,40 ± 3,12
8,99 ± 0,74
4656 ± 341
2,87 ± 0,31 15081 ± 1187
0,06
O
P6
0,52 ± 0,05
1,86 ± 0,12
1,98 ± 0,32 17,74 ± 2,88
24,65 ± 2,01
14,45 ± 0,85
7113 ± 458
6,08 ± 0,81 17622 ± 2025 *< 0,01
P7
0,86 ± 0,05
3,75 ± 0,27
2,76 ± 0,45 88,95 ± 5,92
5,97 ± 0,65
23,10 ± 4,58
9874 ± 726
7,29 ± 0,71
11819 ± 951
0,06
TEL ( µg g-1 )
0,60
35,70
**
123,00
**
37,30
**
18,00
**
**
PEL ( µg g-1 )
3,53
197,00
**
315,00
**
90,00
**
35,90
**
**
0,30 ± 0,04
TEL “Threshold Effect Level” - concentrações abaixo deste valor são raramente associadas a efeitos biológicos adversos;
PEL “Probable Effect Level” - concentrações acima deste valor são freqüentemente associadas a efeitos biológicos adversos;
* valores que estão abaixo do limite de quantificação do método;
** Não disponível.
Resultados e Discussões – p. 56
__________________________________________________________
4.2.2. Análise estatística dos dados
A análise estatística dos dados foi realizada utilizando a matriz de
correlação de Pearson e a analise de similaridade entre os sítios de
amostragem.
A análise de correlação foi utilizada para identificar os fatores
potenciais que controlam a distribuição e mobilidade dos metais nos
sedimentos.
Como carreadores foram usados o alumínio, ferro, lítio,
carbono orgânico e cálcio. O alumínio, ferro e lítio são os principais
carreadores geoquímicos de metais para os sedimentos, pois suas
concentrações
não
são
significativamente
afetadas
pelos
aportes
antropogênicos (Aloupi; Angelidis, 2001; Shumilin et al., 2001). O carbono
orgânico e o cálcio foram introduzidos pelas suas relações com os aportes
antropogênicos que ocorrem na região – o carbono associado aos despejos
de esgoto e o cálcio aos efluentes industriais. A matriz de correlação de
Pearson é mostrada na Tabela 7.
Alumínio, ferro e carbono orgânico mostraram uma distribuição
semelhante com concentrações maiores nos sítios P3 e P4 (Figuras 26, 27 e
28). Foi observada uma forte correlação entre o alumínio, ferro e carbono
orgânico somente no período chuvoso, evidenciando a contribuição de um
aporte orgânico diferenciado nesse período.
Resultados e Discussões – p. 57
_______________________________________________________________________________________________
Tabela 7. Matriz de correlação de PEARSON entre os parâmetros analisados para avaliação do comportamento da
distribuição dos metais durante os períodos chuvoso e seco. N=7.
Cd
Cu
Li
Zn
Ca
Cr
Fe
Ni
Al
Corg
Período Variáveis
Cd
1
------------------C
Cu
0,9145
1
----------------H
Li
-0,2569
1
---------------0,4025
U
Zn
0,9341
0,9862
-0,3834
1
------------V
Ca
0,8525
0,9805
0,9814
-0,3142
1
----------O
Cr
0,7874
-0,1739
-0,1394
-0,2606
-0,2417
1
--------S
Fe
0,6673
0,8380
0,1428
0,1763
0,0296
0,0254
1
------O
Ni
0,7314
0,7490
-0,0093
0,3189
-0,0943
-0,1326
1
----0,0936
Al
0,6855
0,8387
0,9971
0,7291
0,0871
0,1374
-0,0135
-0,0092
1
--Corg
0,6138
0,8055
0,7271
0,7803
0,2932
0,0860
0,3220
0,0054
-0,1076
1
Período Variáveis
Cd
Cu
Li
Zn
Ca
Cr
Fe
Ni
Al
Corg
Cd
1
------------------Cu
0,9337
1
----------------Li
-0,3574
1
---------------0,3818
S
Zn
0,9755
0,8806
-0,3712
1
------------E
Ca
0,9496
0,9896
0,8291
-0,3030
1
----------C
Cr
0,9079
-0,0919
-0,1645
-0,1357
1
---------0,0595
O
Fe
0,7553
-0,0149
-0,0086
0,5445
-0,1358
-0,1322
1
------Ni
0,9598
0,9229
0,5083
-0,1660
-0,1891
-0,2016
-0,1374
1
----Al
0,7253
0,0665
0,1234
-0,0532
-0,0091
-0,0095
0,1410
-0,1182
1
--Corg
0,1800
-0,2135
-0,0223
-0,1067
0,0280
0,2110
-0,1742
0,3782
1
0,3658
P<0,050, Conteúdos: Correlação= coeficiente de correlação linear (PEARSON) e p-Value= probabilidade de significância.
Resultados e Discussões – p. 58
__________________________________________________________
O Al (Figura 26) mostrou um perfil de distribuição semelhante ao Fe
(Figura 27), onde as maiores concentrações ocorreram durante o período
chuvoso nos sítios P3 e P4, e as menores em P1. No período seco as
maiores concentrações para o Fe ocorreram em P1, e para o Al, em P1 e
P2.
O COT (Figura 28) apresentou um perfil de distribuição semelhante
tanto no período seco como no chuvoso, onde as maiores concentrações
ocorreram nos sítios P3 e P4.
Variação Sazonal de Alumínio
Concentração em µg g-1
90000.00
75000.00
60000.00
45000.00
30000.00
15000.00
0.00
P1
P2
P3
P4
P5
P6
P7
Sítios de coleta
Período Chuvoso
Período Seco
Figura 26. Distribuição e variação sazonal das concentrações (µg g-1) de Al
nos sedimentos superficiais do Rio São Francisco na região da barragem de
Três Marias – MG.
Variação Sazonal de Ferro
Concentração em µg g-1
25000.00
20000.00
15000.00
10000.00
5000.00
0.00
P1
P2
P3
P4
P5
P6
P7
Sítios de coleta
Período Chuvoso
Período Seco
Figura 27. Distribuição e variação sazonal das concentrações (µg g-1) de Fe
nos sedimentos superficiais do Rio São Francisco na região da barragem de
Três Marias – MG.
Resultados e Discussões – p. 59
__________________________________________________________
Variação Sazonal de COT
1.60
Concentração em %
1.40
1.20
1.00
0.80
0.60
0.40
0.20
0.00
P1
P2
P3
P4
P5
P6
P7
Sítios de coleta
Período Chuvoso
Período Seco
Figura 28. Distribuição e variação sazonal das concentrações (%) de COT
nos sedimentos superficiais do Rio São Francisco na região da barragem de
Três Marias – MG.
De acordo com a análise estatística dos resultados, o zinco, cádmio,
cobre e cálcio, tiveram entre si, correlações altas e positivas nos dois
períodos de amostragem, e levando-se em conta que tais metais mostraram
as maiores concentrações no sítio P2, pode-se então considerá-lo como
fonte pontual destes metais. Isso evidencia o impacto antropogênico devido
ao aporte da mineradora como a principal fonte desses metais, onde o CaO
utilizado no tratamento dos efluentes, é possivelmente o carreador principal
do zinco, cádmio e cobre para o sedimento do Rio São Francisco à jusante
da Represa de Três Marias.
Os metais traço não apresentaram uma correlação com carbono
orgânico, indicando uma fraca associação ou não associação desses
elementos com a matéria orgânica do sedimento. Isso confirma a
observação de que em sedimentos não marinhos, o carbono orgânico não é
um carreador tão forte como são as argilas e os óxidos metálicos (Liaghati et
al., 2003). Durante o período chuvoso o níquel e cromo apresentaram fortes
correlações positivas com o carbono orgânico, o que não ocorreu durante o
período seco, evidenciando que uma fração significativa desses metais no
sedimento, durante o período chuvoso, deve ser originaria de áreas
adjacentes lixiviadas pelas chuvas, sendo a matéria orgânica o seu principal
carreador.
Resultados e Discussões – p. 60
__________________________________________________________
Observou-se uma forte correlação do níquel e cromo com o alumínio,
ferro e lítio, indicando que os carreadores inorgânicos foram os fatores
predominantes no controle da distribuição desses metais nos sedimentos. A
forte correlação entre o ferro e o alumínio e entre o ferro e os dois metais
demonstram ser os óxidos hidratados de ferro, os principais carreadores de
níquel e cromo para os sedimentos.
Com o objetivo de classificar as amostras dos sedimentos de acordo
com a similaridade da composição química, foi aplicada a analise de
agrupamento hierárquico utilizando como variáveis as concentrações dos
metais, carbono orgânico e os sítios de amostragem. Para sua construção
não houve necessidade de pré-tratamento dos dados. Utilizou-se como
medida de similaridade o quadrado da distância euclidiana e, para
delimitação dos grupos foi utilizado o método da distância média entre
grupos após transformação em um padrão de similaridade que varia de zero
a um.
Os resultados da análise para o período chuvoso e seco estão
expressos na forma de dendograma nas Figuras 29 e 30. Observa-se que no
período chuvoso as amostras foram separadas em dois grupos: grupo 1
formado pelo sedimento do sítio P2 e o grupo 2 composto pelos sedimentos
dos sítios P1, P3, P4, P5, P6 e P7. Já no período seco observa-se a
classificação das amostras em três grupos principais: grupo 1 formado pelo
sedimento do sítio P2; grupo 2 formado pelo sedimento do sitio P7 e o grupo
3 composto pelos sedimentos dos sítios P1, P3, P4, P5 e P6. Em todos os
dois casos, os sedimentos do sitio P2 são separados dos demais pela
elevada concentração de metais (maior distancia de ligação), confirmando a
região de P2 como a mais impactada. No período seco, diferentemente do
que ocorreu no período chuvoso, o sitio P7 foi separado do grupo formado
pelos sítios P1, P3, P4, P5 e P6, por apresentar sedimentos com
concentrações mais elevadas de lítio, cromo e níquel. A matriz de Pearson
(Tabela 7) mostra no período seco, uma correlação muito forte do níquel e
cromo com o lítio, sugerindo que esses metais estão associados aos
mesmos componentes mineralógicos que o lítio, tais como as micas
primárias e os minerais de argilas secundárias, desse modo é provável que
Resultados e Discussões – p. 61
__________________________________________________________
o sedimento do sitio P7 seja diferenciado dos demais pela sua própria
mineralogia natural, que no período chuvoso é mascarada pelo material
lixiviado pela chuva.
Figura 29. Dendrograma de similaridade quantitativa entre os locais à
montante e à jusante da Represa de Três Marias - MG, em relação às
concentrações dos metais e carbono orgânico nos sedimentos superficiais,
durante o período chuvoso (dezembro de 2006).
Resultados e Discussões – p. 62
__________________________________________________________
Figura 30. Dendrograma de similaridade quantitativa entre os locais à
montante e à jusante da Represa de Três Marias - MG, em relação às
concentrações dos metais e carbono orgânico nos sedimentos superficiais,
durante o período seco (junho de 2007).
Conclusões – p. 63
__________________________________________________________
5. CONCLUSÕES
A análise dos perfis verticais de temperatura e oxigênio dissolvido na
água, durante os períodos chuvoso (verão) e seco (inverno) para o sítio P1
(montante do reservatório) mostraram uma estratificação térmica bem definida
ao longo da coluna de água, com baixas temperaturas e reduzidas
concentrações de oxigênio dissolvido, no hipolímnio durante o verão.
Os resultados dos parâmetros físicos e químicos da água do Rio São
Francisco mostraram que próximo à descarga do efluente da mineradora a
condutividade
elétrica
aumentou
sensivelmente,
sugerindo
uma
alta
concentração de íons, evidenciando o impacto antropogênico da região.
Nos sedimentos da área de estudo, zinco e cádmio foram os metais que
mais violaram os valores do PEL em pontos localizados no Rio São Francisco,
próximo
ao
Córrego
Consciência.
As
maiores
concentrações
foram
encontradas no período chuvoso, onde os valores superiores ao PEL podem
frequentemente estar associados a efeitos adversos à biota aquática.
A análise de correlação mostrou que a distribuição do zinco, cádmio e
cobre nos sedimentos foram controladas principalmente pelos aportes
antropogênicos, enquanto os carreadores inorgânicos, principalmente os
óxidos hidratados de ferro, devem controlar a distribuição do níquel e cromo.
Os dendogramas dos períodos chuvoso e seco mostraram que o sítio
P2 se distanciou dos demais e não se agrupou com nenhum outro,
confirmando os sedimentos da região P2 com os mais impactados pelas
elevadas concentrações de cádmio, zinco e cobre.
Propostas futuras – p. 64
__________________________________________________________
6. PROPOSTAS FUTURAS
Realizar a caracterização ecotoxicológica, em complementação à
caracterização química e física, com a finalidade de avaliar os impactos
potenciais à vida aquática no local. Testes de ecotoxicidade são ensaios
laboratoriais,
realizados
sob
condições
experimentais
específicas
e
controlados, utilizados para estimar a toxicidade de substâncias, efluentes
industriais e amostras ambientais tais como sedimentos ou águas. Nesses
ensaios, organismos-testes são expostos a diferentes concentrações de
amostra e os efeitos tóxicos produzidos sobre eles são observados e
quantificados. Os testes de toxicidade não permitem obter uma resposta
absoluta sobre o risco que uma determinada amostra apresenta para a
população humana, uma vez que é muito difícil extrapolar para os seres
humanos os resultados de toxicidade obtidos para os organismos em
laboratório e até mesmo correlacionar os resultados de toxicidade entre
organismos de diferentes espécies e ecossistemas. Os testes de
ecotoxicidade aplicam-se, principalmente, na avaliação do grau de
contaminação crônica e sistemática de cursos d'água por substâncias
tóxicas de alto grau de impacto ambiental. No ensaio de toxicidade crônica o
organismo aquático normalmente utilizado é o microcrustáceo Ceriodaphnia
dubia (NBR13373). No teste de toxicidade aguda o organismo teste poderá
ser o microcrustáceo Daphnia similis (NBR12713).
Referências Bibliográficas – p. 65
__________________________________________________________
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ABNT, NBR 12713, Assoc. Bras. de Normas Técnicas – Ecotoxicologia
aquática – toxicidade aguda – método de ensaio com Daphnia spp.
(Cladocera, Crustacea). Rio de Janeiro, 2004. 21p.
ABNT, NBR 13373, Assoc. Bras. de Normas Técnicas – Ecotoxicologia
aquática – toxicidade crônica – método de ensaio com Ceriodaphnia spp.
(Crustacea, Cladocera). Rio de Janeiro, 2005. 15p.
Aloupi, M.; Angelidis, M.O. Normalization of lithium for the assessment of
metal contamination in coastal sediment cores from the AegeanSea, Greece.
Marine Environmental Reserch, v.52, p.1-12, 2001.
Ashton, P. J.; Love, D.; Mahachi, H.; Dirkis, P. An overview of the impact of
mining and mineral processing operations on water resources and water
quality in Zambezi, limpopo and olifants catchments in the Southern África.
Zimbabwe: University of Zimbabwe, 2001. 362p.
Referências Bibliográficas – p. 66
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Baird, C. Química Ambiental. Trad. de Maria Angeles Lobo Receio e
Luiz Carlos Marques Carrera. 2.ed. Porto Alegre, Bookman, 2002.
622p.
Babosa, F. A. R. Variações diurnas (24 horas) de parâmetros limnológicos
básicos e da produtividade primária de fitoplâncton na Lagoa Carioca –
Parque Florestal do Rio Doce – MG – Basil. São Carlos, 1981. 206p. Tese
(Livre Docência), Departamento de Ciências Biológicas, UFSCar.
Benetti, A.; Bidone, F. O. Meio ambiente e os recursos hidricos. In: Tucci, C.
E. M. Hidrologia: ciência e aplicação. Porto Alegre: ed. da ABRH/UFRGS,
1995. 669p.
Bernardo, S. Manual de irrigação. 6ª ed. Viçosa-MG. UFV, 1995. 657p.
Bezerra, M. A. O. Contribuição ao estudo limnológico da represa de
Três Marias (MG) com ênfase no ciclo do nitrogênio. São Carlos, 1987.
128p. Dissertação (Mestrado em Ecologia e Recursos Naturais) Departamento de Ciências Biológicas, Universidade Federal de São
Carlos.
Borghetti, J. R.; Canzi, C. The effect of water temperature and feeding rate
on the growth rate of pacu (Piaractus mesopotamicus) raised in cages.
Aquaculture, v.114, p.93-101, 1993.
Referências Bibliográficas – p. 67
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Printers, Inc., 1979. 359p.
Bozelli, R. L.; Esteves, F. A.; Camargo, A. F. M.; Roland, F.; Thomaz, S. M.
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duas lagoas costeiras fluminenses. Acta Limnologica Brasiliensia, São
Carlos: SBL, v.3, n.1, p.319-347, 1990.
Branco, S. M. Hidrologia aplicada à engenharia sanitária. 3ª ed. São Paulo.
CETESB/ACATESB, 1986. 640p.
Brady, N. C., Natureza e propriedades do Solo. Livraria Freitas Bastos, São
Paulo, 1989. 898p.
Carmouze, J. P. O Metabolismo dos ecossistemas aquáticos: fundamentos
teóricos, métodos de estudo e análises químicas. São Paulo - Editora
Edgard Blücher – FAPESP, 1994. 253p.
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Área do Reservatório de Três Marias. Energia Elétrica. Rio de janeiro, v.32,
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Foto de peixe (Surubim) encontrado morto no Rio São Francisco, durante a
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