Active biomonitoring of air quality: a case study in the city of Brumadinho - MG

Abstract

O setor de mineração possui extrema importância econômica na sociedade moderna. Porém, as atividades do setor acarretam sérios riscos à saúde ambiental, dentre eles a liberação de poluentes atmosféricos. A região do Quadrilátero Ferrífero, localizada na região sudeste do Brasil, em especial a cidade de Brumadinho (Minas Gerais), é um exemplo desse contexto. O monitoramento eficaz da qualidade do ar é, portanto, essencial para ações de mitigação e controle da poluição do ar. A integração do monitoramento convencional com as Soluções Baseadas na Natureza (SbN), como o biomonitoramento se torna uma estratégia para insights sobre os impactos ecológicos mais amplos da poluição do ar. Neste contexto, esta pesquisa visa conduzir o biomonitoramento da qualidade do ar na região de Brumadinho. O estudo abrange a avaliação da qualidade do ar por meio da (i) análise de dados históricos de monitoramento e avaliação da conformidade com a legislação; (ii) coleta e caracterização físico-química de material particulado fino (MP2.5); e (iii) execução do biomonitoramento ativo da qualidade utilizando Lolium multiflorum (azevém) durante as estações seca e chuvosa. A exposição das plantas bioindicadoras juntamente com a amostragem de MP2.5 foi implantada em quatro campanhas em três pontos de monitoramento e um local de referência, escolhidos com base na influência das fontes de emissão. Amostras de plantas e filtros do MP foram analisados para o teor de elementos inorgânicos e hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HPAs) usando digestão ácida e microextração em fase sólida (SPME), seguido de quantificação por espectrometria (ICP-OES e ICP-MS) ou cromatografia gasosa (GC-FID) para metais e HPAS, respectivamente. Além disso, ensaios in vitro com células pulmonares humanas foram realizados a fim de verificar a atividade mutagênica de MP2.5 seguindo a ISO 10993-5. A avaliação dos dados históricos de qualidade do ar na região indicou concentrações elevadas de poluentes atmosféricos, como MP10 e MP2.5, ambos não atendendo aos padrões nacionais e internacionais de qualidade do ar. Além disso, as falhas de monitoramento nas estações automáticas, podem promover a subestimação da qualidade do ar na região. Em relação ao monitoramento ativo, as concentrações de MP2.5 foram mais altas durante a campanha 4 realizada em agosto de 2024, um mês marcado por uma seca severa e inúmeros focos de incêndio na região. As concentrações de MP2.5 variaram de 15.4 a 68.4 µg/m3 na região de Brumadinho e 16.0 a 43.1 µg/m3 no ponto de referência. A análise de metais nas amostras do filtro e da planta detectou os elementos Al, As, Ba, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn, Ni, Pb, Se, Sr e Zn, com ênfase para Al, Fe e Zn. Locais próximos às atividades de mineração apresentaram maiores concentrações de metais em ambas as amostras de filtros de plantas, provavelmente advindos da ressuspensão de partículas da extração mineral. A análise de componentes principais utilizada na caracterização de metais no MP2.5, detectou o Hg e Zn como importantes indicadores na separação dos grupos associados a áreas urbanas. Embora HPAs cancerígenos tenham sido detectados em amostras de plantas, principalmente em locais urbanos, nenhum efeito mutagênico de MP2.5 foi detectado pelo ensaio de citotoxicidade in vitro. A abordagem de biomonitoramento usando azevém se provou como uma metodologia eficiente para detectar padrões da poluição atmosférica em Brumadinho, revelando a capacidade da planta de bioacumulação para elementos inorgânicos, porém com capacidade reduzida para bioacumulação de HPAs.