Avaliação sazonal de contaminantes inorgânicos em águas superficiais e sedimentos na Bacia do Rio Doce empregando ferramentas quimiométrias
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tese de doutorado
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Primeiro orientador
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Gisele Simone Lopes
Patrícia Sueli de Rezende
Clésia Cristina Nascentes
Fernando Barboza Egreja Filho
Patrícia Sueli de Rezende
Clésia Cristina Nascentes
Fernando Barboza Egreja Filho
Resumo
As barragens, principais estruturas de contenção de rejeitos, têm apresentado falhas graves, como nos desastres de Mariana (2015) liberando 45 milhões de m³ de rejeitos tóxicos, causando mortes, destruição e poluição ao longo de todo o rio Doce. Com o objetivo de determinar a concentração de metais e metaloides em amostras de águas superficiais e sedimentos, empregando os limites estabelecidos nas resoluções CONAMA 357/05 e 454/12 como diretrizes ambientais, além da sua avaliação sazonal por meio de ferramentas quimiométricas realizou-se coletas trimestrais e semestrais para águas superficiais e sedimentos, respectivamente. Após a coleta e análise das amostras de águas superficiais observou-se que dentre os 23 analitos analisados apenas as concentrações determinadas para Al (100 μg L-1), As (10 μg L-1), Fe (300 μg L-1), Cr (50 μg L-1 ), Mn (100 μg L-1), Ni (25 μg L-1), P (100 μg L-1) e Pb (10 μg L-1) apresentaram valores acima dos limites máximos estabelecidos pela Resolução CONAMA 357/05 para as águas doces de classe 2. Enquanto para sedimentos determinou-se 20 analitos, na qual apenas as concentrações de As (nível 1 = 5,9 mg/kg e nível 2 = 17 mg/kg), Cr (nível 1 = 37,3 mg/kg e nível 2 = 90 mg/kg), e Pb (nível 1 = 35 mg/kg e nível 2 = 91,3 mg/kg), apresentaram valores superiores aos estabelecidos pela resolução CONAMA 454/12. De modo a tentar verificar uma correlação entre os dados obtidos empregou-se a análise de componentes principais para ambas as amostras. Em seguida as concentrações determinadas para as amostras de águas superficiais e sedimentos foram comparadas com os mapas de uso dos solos e a partir deles identificou-se algumas possíveis fontes de contaminação, como por exemplo liberação de efluentes domésticos não tratados no leito do rio (área urbana), agropecuária (pastagem e mosaico de usos), silvicultura, mineração, dentre outros usos do solo. O grau de contaminação, o índice de geoacumulação e o fator de enriquecimento, métricas empregadas para avaliar a contaminação por metais em sedimentos e/ou águas superficiais, calculados cada analito em cada um dos pontos de coleta, exceto para o cálculo do grau de contaminação, demonstraram valores preocupantes para alguns elementos. Avaliando-se os dados obtidos neste trabalho com os da literatura, passados 10 anos do rompimento da barragem de Fundão em novembro de 2015, pode-se observar os efeitos do rompimento da barragem de Fundão nas águas superficiais e nos sedimentos coletados no rio Doce até o presente momento.
Abstract
The dams, main waste containment structures, have presented serious failures, as in the disasters of Mariana (2015) releasing 45 million m3 of toxic waste, causing deaths, destruction and pollution along the entire Doce river. To determine the concentration of metals and metalloids in samples of surface waters and sediments, using the limits established in CONAMA resolutions 357/2005 and 454/2012 as environmental guidelines, in addition to its seasonal evaluation by means of chemometric if quarterly and biannual collections for surface waters and sediments, respectively. After the collection and analysis of surface water samples, it was observed that among the 23 analytes analyzed only the concentrations determined for Al (100 μg L-1), As (10 μg L-1), Fe (300 μg L-1), Cr (50 μg L-1), Mn (100 μg L-1), Ni (25 μg L-1), P (100 μg L-1) and Pb (10 μg L-1) showed values above the maximum limits established by CONAMA Resolution 357/05 for freshwater class 2. While for sediments were determined 20 analytes, in which only the concentrations of As (level 1 = 5.9 mg/kg and level 2 = 17 mg/kg), Cr (level 1 = 37.3 mg/kg and level 2 = 90 mg/kg), and Pb (level 1 = 35 mg/kg and level 2 = 91.3 mg/kg), showed values higher than those established by CONAMA resolution 454/12. To verify a correlation between the data obtained, the analysis of main components for both samples was used. Then the concentrations determined for the samples of surface water and sediment were compared with the land use maps and from them some possible sources of contamination were identified, such as release of untreated domestic effluents in the river bed (urban area), agriculture (pasture and mosaic of uses), forestry, mining, among other land uses. The degree of contamination, the geoaccumulation index and the enrichment factor, metrics used to evaluate metal contamination in sediments and/or surface waters, calculated each analyte at each of the collection points, except for the calculation of the degree of contamination, showed worrying values for some elements. Evaluating the data obtained in this work with those of the literature, 10 years after the rupture of the Fundão dam in November 2015, it is possible to observe the effects of the rupture of the Fundão dam on surface waters and sediments collected in the Doce river until now.
Assunto
Quimica analítica, Quimiometria, Água — Análise, Sedimentos fluviais, Residuos de metal, Rio Doce, Bacia, Fundão, Barragem de (MG), Analise de componentes principais, Espectrometria de massa, Geoprocessamento
Palavras-chave
Fundão, Contaminantes inorgânicos, PCA, Fator de enriquecimento.
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