caracterização química dos sedimentos superficiais de fundo do
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
INSTITUTO TECNOLÓGICO PROGRAMA DE PÓS GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL – PPGEC/UFPA
ROSIANE DO ROSÁRIO DE SOUSA
CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA DOS SEDIMENTOS SUPERFICIAIS DE
FUNDO DO RESERVATÓRIO ÁGUA PRETA (BELÉM – PA)
BELÉM, PARÁ Novembro/2010
ROSIANE DO ROSÁRIO DE SOUSA
CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA DOS SEDIMENTOS SUPERFICIAIS DE
FUNDO DO RESERVATÓRIO ÁGUA PRETA (BELÉM – PA)
BELÉM, PARÁ Novembro/2010
Dissertação apresentada ao Programa de
Pós Graduação em Engenharia Civil da
Universidade Federal do Pará –
PPGEC/UFPA para obtenção do título de
mestre em Saneamento Ambiental e
Infraestrutura Urbana.
Área de concentração: Recursos Hídricos
e Saneamento Ambiental.
Orientadora: Profa. Dra. Maria de
Lourdes Souza Santos.
ROSIANE DO ROSÁRIO DE SOUSA
BANCA EXAMINADORA:
- Orientadora Maria de Lourdes Souza Santos Dra. em Oceanografia pela Universidade Federal de Pernambuco Universidade Federal Rural da Amazônia - UFRA José Almir Rodrigues Pereira Doutor em Engenharia Hidráulica e Saneamento pela Universidade de São Carlos Universidade Federal do Pará - UFPA Rui Guilherme Cavaleiro Macêdo Doutor em Engenharia Ambiental pela Universidade Federal de Santa Catarina
Universidade Federal do Pará - UFPA
José Francisco Berrêdo Reis da Silva Doutor em Geologia e Geoquímica pela Universidade Federal do Pará
Museu Paraense Emílio Goeldi
JULGADO EM ___/___/_____
CONCEITO: _________________________
Dissertação apresentada ao Programa
de Pós Graduação em Engenharia
Civil da Universidade Federal do
Pará – PPGEC/UFPA para obtenção
do título de mestre em Saneamento
Ambiental e Infraestrutura Urbana.
Área de concentração: Recursos
Hídricos e Saneamento Ambiental.
Orientadora: Profa. Dra. Maria de
Lourdes Souza Santos.
Dedico este trabalho à grande incentivadora desta conquista, Profa. Dra. Maria de Lourdes Souza Santos.
”[...], a natureza não nos mostra
quaisquer elementos básicos isolados, mas
apresenta-se como uma teia complexa de
relações entre as várias partes de um
todo” (CAPRA, 1982, p.75).
AGRADECIMENTO
A Deus pela força e determinação que sempre me concedeu e por ter colocado pessoas importantes nesta caminhada.
À Profa. Dra. Maria de Lourdes que, incansavelmente, esteve sempre disponível para orientar, e foi quem me incentivou a fazer o curso de
mestrado. É a pessoa que me faz tomar boas e importantes decisões na vida.
Á minha família de Belém que sempre me deu apoio e incentivo (Raimundo Pereira, Maria do Rosário, Andreza Pereira e Tessa Lúcia).
Aos colegas do Laboratório de Controle de Resíduos - LCR (Igor Charles, André Saraiva, Jaqueline Portal, Luciano Louzada, Rodrigo Rodrigues,
Rodrigo Sá, Silvana Veloso, Marcus Miranda e Aldenor Junior) e a todos do Grupo de Pesquisa Hidráulica e Saneamento - GPHS pela amizade no
período em que estive com todos.
Ao Coordenador do GPHS, Professor Dr. José Almir Rodrigues Pereira, pelos incentivos financeiros que sempre oportuniza aos estudantes.
A CAPES pela concessão de bolsa durante parte do curso de mestrado.
Aos colegas: Antonia, Augusto Rêgo, Francisco Cacela, Francisco Carlos, Jacques Martins, Luciana, Mariane Furtado e Patrícia Holanda pela
amizade.
Aos queridos professores: Ana Rosa, Claudio Blanco, Lindembergue Fernandes e Rui Macedo que estiveram sempre disponíveis para ajudar.
À Dona Cleide (secretaria do mestrado) pela atenção e carinho com que atende a todos os discentes do Programa.
Muito obrigada !
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS
LISTA DE SIGLAS
1 INTRODUÇÃO -------------------------------------------------------------------------------- 14
2 OBJETIVOS ------------------------------------------------------------------------------------- 19
2.1 GERAL-------------------------------------------------------------------------------------------- 19
2.2 ESPECÍFICOS ---------------------------------------------------------------------------------- 19
3 SEDIMENTOS-----------------------------------------------------------------------------------
20
3.1 GRANULOMETRIA------------------------------------------------------------------------- 20
3.2 MATÉRIA ORGÂNICA---------------------------------------------------------------------- 23
3.3 VALORES GUIAS DE QUALIDADE DOS SEDIMENTOS ------------------------ 25
4 FÓSFORO-----------------------------------------------------------------------------------------
26
5 ELEMENTOS TRAÇOS----------------------------------------------------------------------
28
6 MATERIAL E MÉTODOS----------------- --------------------------------------------------
35
6.1 LOCALIZAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO -------------- 35
6.1.1 Rio Guamá----------------------------------------------------------------------------------- 35
6.1.2 Reservatório Água Preta ----------------------------------------------------------------- 36
6.1.3 Clima ------------------------------------------------------------------------------------------ 37
6.1.4 Precipitação Pluviométrica -------------------------------------------------------------- 37
6.1.5 Geologia -------------------------------------------------------------------------------------- 39
6.1.6 Geomorfologia ------------------------------------------------------------------------------ 40
6.1.7 Solos ------------------------------------------------------------------------------------------- 41
6.1.8 Vegetação ------------------------------------------------------------------------------------ 42
6.2 METODOLOGIA DE CAMPO ------------------------------------------------------------ 42
6.3 ANÁLISES EM LABORATÓRIO ---------------------------------------------------------- 43
6.4 TRATAMENTO DOS DADOS ------------------------------------------------------------- 45
7 RESULTADOS E DISCUSSÕES----------------------------------------------------------- 46
7.1 GRANULOMETRIA -------------------------------------------------------------------------- 46
7.2 MATÉRIA ORGÂNICA -------------------------------------------------------------------- 47
7.3 FORMAS DE FÓSFORO-------------------------------------------------------------------- 48
7.4 ELEMENTOS TRAÇOS-------------------------------------------------------------------- 51
7.5 ANÁLISE DE COMPONENTES PRINCIPAIS---------------------------------------- 60
8 CONCLUSÕES ---------------------------------------------------------------------------------- 62
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS-------------------------------------------------------- 64
LISTA DE FIGURAS
Figura 01:
Igarapés formadores do sistema hídrico do Utinga. Fonte: Jesus e Paranhos apud Lima, 2008.
16
Figura 02: Adsorção de elementos traços em sedimentos. Fonte: Teixeira, Toledo, Fairchild & Taioli apud Silva, 200? (adaptado).
22
Figura 03: Ciclo do fósforo.Fonte: Silva apud Alves, 2007.
15
Figura 04: Localização dos pontos de coleta no reservatório Água Preta (Belém-PA) (alterado do Google Earth, 2008).
22
Figura 05: Média das precipitações pluviométricas de 2005 a 2008.
Fonte: http://www.para30graus.gov.br 38
Figura 06: Geologia da Região de Belém e Ananindeua.Fonte: Matta (2002).
39
Figura 07: Solos da bacia hidrográfica do Utinga e vizinhanças.
Fonte: Imbiriba (2003).
28
Figura 08: Amostrador pontual do tipo “Van Veen”. 30
Figura 09: Distribuição das frações granulométricas (areia, argila e silte) nos sedimentos de fundo do reservatório Água Preta.
33
Figura 10: Distribuição da matéria orgânica (%) nos sedimentos de fundo do
reservatório Água Preta.
34
Figura 11: Distribuição de fósforo total (µg.g-1) nos sedimentos de fundo do reservatório Água Preta.
49
Figura 12: Distribuição de fósforo orgânico (µg.g-1) nos sedimentos de fundo
do reservatório Água Preta.
49
Figura 13: Distribuição de fósforo inorgânico (µg.g-1) nos sedimentos de
fundo do reservatório Água Preta.
50
Figura 14: Distribuição superficial de Ni (mg.kg-1) nos sedimentos de fundo do reservatório Água Preta.
52
Figura 15: Distribuição superficial de Cu (mg.kg-1) nos sedimentos de fundo
do reservatório Água Preta.
53
Figura 16: Distribuição superficial de Pb (mg.kg-1) nos sedimentos de fundo
do reservatório Água Preta.
54
Figuura 17: Distribuição superficial de Cr (mg.kg-1) nos sedimentos de fundo
do reservatório Água Preta.
55
Figura 18: Distribuição superficial de Fe (%) nos sedimentos de fundo do reservatório Água Preta.
56
Figura 19: Distribuição superficial de Cd (mg.kg-1) nos sedimentos de fundo do reservatório Água Preta.
57
Figura 20: Distribuição superficial de Zn (mg.kg-1) nos sedimentos de fundo do reservatório Água Preta.
58
Figura 21: Figura 21: Pesos das variáveis das componentes principais da distribuição das formas de fósforo (PT, PO, PI), das frações granulométricas (argila, areia), da matéria orgânica (MO), e dos elementos traços (Ni, Cu, Pb, Cr, Fe, Cd e Zn).
61
LISTA DE SIGLAS
COSANPA Companhia de Saneamento do Pará
RMB Região Metropolitana de Belém
ETA Estação de Tratamento de Água
CONAMA Conselho Nacional de Meio Ambiente
APA Área de Proteção Ambiental
SEMA Secretaria Estadual de Meio Ambiente
GPS Sistema de Posicionamento Global
COHAB Conjunto Habitacional
CODEM Companhia de Desenvolvimento e Administração da Área
Metropolitana de Belém/PA
FUNASA Fundação Nacional de Saúde
PEUt Parque Estadual do Utinga
PEL “Probable Effect Level”
SNUC Sistema Nacional de Unidade de Conservação da Natureza
TEL “Threshold Effect Level”
RESUMO
Os sedimentos desempenham um papel importante para a avaliação da
intensidade e formas de impactos de um ambiente aquático, pois podem funcionar
como indicadores do nível de poluição desses ambientes, tornando-se ainda mais
relevantes quando são considerados os processos antropogênicos. Os lagos Bolonha e
Água Preta estão localizado no Parque Ambiental de Belém no Estado do Pará,
região Norte do Brasil, que são utilizados para o abastecimento de água da Região
Metropolitana – RMB. Esses ecossistemas lacustres aos poucos vêm sofrendo
problemas ambientais devido ao avanço urbanístico desordenado, provocando o
surgimento de bairros, favelas e conjuntos residenciais próximos às principais
nascentes dos lagos Água Preta e Bolonha que ficam, portanto, sujeitos à degradação
ambiental. Com o intuito de avaliar o grau de contaminação dos sedimentos do lago
Água Preta, foram realizadas análises granulométricas e químicas em sedimentos
superficiais de fundo, que totalizaram 10 pontos de amostragens dos sedimentos, no
mês de novembro de 2007. As análises foram feitas no Laboratório de Controle de
Resíduos da Universidade Federal do Pará – LCR/UFPA. Os dados obtidos
indicaram um reservatório com sedimentação não uniforme, e com a maior fração
granulométrica o silte. As porcentagens de matéria orgânica foram favoráveis aos
valores da granulometria dos sedimentos, pois mostra ser um ambiente de baixa
energia, assim como sua relação positiva com o fósforo, mostrada nas Componentes
Principais (PC). As PC também mostraram relação positiva entre os elementos traço e
a argila. As concentrações de elementos traços estão próximas as encontradas na
região.
PALAVRAS-CHAVE: Sedimento. Meio Ambiente. Reservatório Água Preta.
ABSTRACT
The sediments play an important role, because they can work as indicators of
the level of pollution of these environments, becoming still more relevant when
anthropic processes are considered. The lakes are located at Parque Ambiental de
Belém in Pará, northern Brazil, and are used for water supply in the Metropolitan
Region – RMB. These gradually lake ecosystems have suffered environmental
problems due to uncontrolled urbanization advancement. With the objective to
evaluate the degree of contamination of the sediments from the Água Preta lake,
sedimentological and chemical analyses were carried out from bottom surface
sediments. Samples of surface sediments were collected in 10 points in that lake, in
November of 2007. Analyses were made in the Waste Control Laboratory of Federal
University of Pará - LCR / UFPA. The data indicated a non-uniform, sedimentation
with the smallest particle size fraction for sand. The predominance is for the silt
siltstone. The bottom sediment was of the type mineral. The percentages of organic
matter were favorable to the values of sediment grain size, because it shows to be an
environment of low energy, as well as its positive relationship with the match, shown
in the Principal Component (PC). The PC also showed a positive relationship
between trace elements and clay. The concentrations of trace elements are close to
those found in the region.
KEY WORDS: Sediment. Environment. Água Preta Reservoir.
14
1 INTRODUÇÃO
O crescimento urbano nos países em desenvolvimento tem sido realizado de
forma insustentável, com deterioração da qualidade de vida e do meio ambiente. O
processo ainda é mais significativo na América Latina, onde a população urbana é de
77% do total (47,2% no globo) de habitantes. Existem 44 cidades com população
superior a 1 milhão de habitantes (de um total de 388 cidades do mundo), onde cerca
de 16 megacidades (acima de 10 milhões de habitantes) formaram-se no final do
século XX, representando 4% da população mundial, das quais pelo menos quatro
estão na America Latina, representando mais de 10% da população da região
(BRASIL, 2006).
O desenvolvimento urbano aumentou na segunda metade do século XX, com
concentração da população em pequenos espaços, ocasionando impacto nos
ecossistemas terrestres, os quais se refletem na própria população por meio de
inundações, doenças e perda da qualidade de vida.
O crescimento urbano no Brasil intensificou-se na década de 60 e 80. Neste
cenário, a região Norte apresentou populações de 544.028 e 1.781.611 habitantes,
respectivamente. Estes números expressam um significativo crescimento
populacional para a região. O Estado do Pará, por exemplo, cresceu intensamente na
década de 60. A cidade de Belém teve crescimento populacional nas décadas de 50 e
60, devido à implementação dos Planos de Metas do Governo Federal e à construção
da rodovia Belém-Brasília (SANTOS, 2003).
O acelerado processo de adensamento populacional, serviços, indústrias,
assim como o desenvolvimento urbano sem planejamento ambiental é um dos
responsáveis pelo aumento gradativo das agressões ao meio ambiente, tais como a
contaminação dos cursos d’água, rios, lagos, reservatórios e igarapés por meio de
despejos de esgotos domésticos, industriais entre outras formas de poluição.
15
Santos (2003) afirma que a região Norte, mas especificamente a cidade de
Belém, é banhada por grandes massas hídricas, mas que é observada certa
despreocupação social pela falta de água (água de qualidade), conforme o que se
segue.
É habitual, na região norte (Belém), o uso direto da água,
quase sempre próxima e com grande fartura, o que leva à
população a certo descaso com a possibilidade de
esgotamento e comprometimento deste recurso, e faz
pensar que a conservação não seja fundamental.
Um exemplo disso são os reservatórios Bolonha e Água Preta. A especulação
imobiliária1, a expansão da rede urbana e mesmo a ocupação habitacional
desordenada torna a proteção das nascentes uma tarefa de moderado controle.
Barreto (2009) diz que a bacia hidrográfica do Murutucu, onde fica inserido
esse complexo (reservatórios Bolonha e Água Preta), em 2000 o contingente
populacional era de 60.624 habitantes. Em 2008 passou a 71.676 e a estimativa para
2030 é que chegue a 108.841 habitantes. Ou seja, a bacia do Murutucu nos próximos
20 anos receberá um grande contingente populacional que deveria crescer de forma
ordenada e dentro de uma configuração equilibrada das ações de saneamento a fim
de não alterar profundamente a qualidade desses mananciais e, consequentemente,
os substratos dos mesmos.
O maior dos reservatórios é o Água Preta com área de 7. 1995 x 10 16 m2 e
10.000 m3 de volume de água (CENSA/COSANPA, 1983). Os reservatórios foram
criados na década de 1930. Foi necessário o represamento de alguns rios e Igarapés
para a formação dos mesmos. O primeiro rio a ser represado foi o rio Catu e os
igarapés Buiussuquara e Utinga, seguido do represamento do igarapé Água Preta
(figura 01) e, a partir daí, criado um canal com o objetivo de ligar os reservatórios que
hoje encontramse na Área de Proteção Ambiental (RIBEIRO, 1992).
___________________________________ 1 Compra ou venda de bens imóveis com a finalidade de vendê-los ou alugá-los posteriormente,
na expectativa de que seu valor de mercado aumente durante um lapso de um tempo decorrido.
16
Figura 01: Igarapés formadores do sistema hídrico do Utinga. Fonte: Jesus e Paranhos apud Lima, 2008.
Segundo Ribeiro (1992), com o crescimento demográfico da cidade de Belém,
os rios e igarapés que drenavam os reservatórios já não atendiam mais a demanda
por água, devido àquele volume ser insuficiente, então entrou em cena o rio Guamá
que começou, também, a abastecê-los por meio de adutora. Este rio possui 700 km de
Legenda: Limite da bacia do Murutucu Igarapé Limite do bairro
Igarapé Água Preta
17
extensão. Na foz (Baía da Guajará) ele atinge 900 km de largura, o que faz com que o
mesmo ganhe destaque por sua grande contribuição de água para os reservatórios.
Os reservatórios, no atual cenário, tendem ao processo de eutrofização,
conforme estudos desenvolvidos por Cunha (2003), Sousa (2006) e Alves (2007), onde
veificaram um aumento na concentração do elemento fósforo (elemento limitante no
fenômeno da eutrofização) na coluna d’água, o qual, dependendo das suas
características físico-químicas, poderá depositar-se nos sedimentos.
São muitos os trabalhos de pesquisa desenvolvidos nesses reservatórios
(Bolonha e Água Preta) (COSANPA, 1982 e 1983; BRAZ, 1985; CODEM, 1987; DIAS,
1991; MAZZEO, 1991; RIBEIRO, 1992; NASCIMENTO, 1995; CONCEIÇÃO, 1995;
PARÁ/SECTAM, 1992 e 1996; COHAB, 1997; OLIVEIRA, 1997; MENEZES, 1985 e
1999; GERALDO & CARNEIRO, 2000; CARVALHO, 2001; MOREIRA, 2001; LIMA &
SOUZA, 2003; IMBIRIBA & COSTA, 2003; MATNI, 2003; BAHIA, 2003; AGUIAR,
2004; MELO, 2005; SANTOS, PEREIRA & OLIVEIRA, 2005; SARAIVA, 2005; SOUSA,
2006; ALVES, 2007; SODRÉ, 2007; PEREIRA, 2007; LIMA, 2008; LIMA et al, 2008),
mas são poucos os estudos que abordam aspectos relacionados aos sedimentos
(RIBEIRO, 1992; DIAS, 1991 & CARVALHO, 2001). Essas informações precisam ser
atualizadas e outros estudos devem ser realizados. Estudo feito por Dias (1991)
revela, para o conjunto dos reservatórios, granulometria arenosa, hoje a configuração
para este substrato toma forma diferente daquela. Daí a importância da atualização e
dos estudos constantes, pois os sedimentos apesar de revelar fatos históricos por
conta de reter informação passadas, algumas características são passiveis de
mudanças levando em consideração as condições climáticas, a cobertura vegetal
entre outros fatores (forma e orientação da bacia) que influenciam.
Além disso, os sedimentos desempenham um papel importante com relação
ao destino de xenobióticos (compostos químicos estranhos a um organismo ou
sistema biológico) em ambientes aquáticos, pois refletem a quantidade corrente do
sistema aquático e podem ser usados para detectar a presença de contaminantes que
18
não permanecem solúveis após seu lançamento em águas superficiais (FROENHER
& MARTINS, 2008).
Os sedimentos são considerados de grande importância na avaliação do nível
de contaminação dos ecossistemas aquáticos, devido não só a sua capacidade em
acumular elementos traços, mas por serem reconhecidos como transportadores e
possíveis fontes de contaminação, já que podem liberar espécies contaminantes 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, levando a bioacumulação por meio da transferência na
cadeia trófica (FROENHER & MARTINS, 2008).
A geoquímica do sedimento neste estudo mostra uma versão atual desse
substrato, no que se refere a sua granulometria, distribuição da matéria orgânica,
formas de fósforo e elementos traços (Ni, Cu, Pb, Cr, Fe, Cd e Zn).
Na história do reservatório Água Preta muitos estudos foram desenvolvidos
para caracterizar a qualidade da água, mas poucos são os voltados aos sedimentos
superficiais de fundo dentro do enfoque abordado por este trabalho. Portanto, ele
acrescenta informações importantes e que deve fazer parte das tomadas de decisões
dentro das questões que envolvem a gestão de saneamento ambiental. Daí sua
importância para a cidade de Belém, sendo o reservatório Água Preta, um dos
fornecedores de água bruta para a Estação de Tratamento de Água – ETA, onde é
tratada e distribuída para parte da Região Metropolitana de Belém – RMB2.
___________________________________ 2 A RMB é formada pelos municípios de Belém, Santa Barbara, Benevides, Ananindeua e
Marituba.
2 OBJETIVOS
19
2.1 GERAL
Avaliar a qualidade dos sedimentos superficiais de fundo com ênfase na
distribuição das formas fósforo (fósforo total, fósforo orgânico e fósforo inorgânico),
da granulometria, da matéria orgânica e dos elementos traços (níquel (Ni), cobre
(Cu), chumbo (Pb), cromo (Cr), ferro (Fe), cádmio (Cd) e zinco (Zn)).
2.2 ESPECÍFICOS
Avaliar a granulometria dos sedimentos e o teor de matéria orgânica nos
sedimentos do lago Água Preta;
Determinar a concentração dos elementos traços (Ni, Cu, Pb, Cr, Fe, Cd e Zn);
Estudar a distribuição das formas de fósforo (fósforo total, fósforo orgânico e
fósforo inorgânico) nos sedimentos do lago Água Preta;
Comparar os valores encontrados com índices de qualidade de sedimento
(PEL e TEL);
Fornecer subsídios básicos para futuros estudos de monitoramento ambiental
na área de estudo.
3 SEDIMENTOS
20
Os sedimentos podem ser definidos como uma fina, média ou grosseira (ou a
mistura dos três) conjunto de partículas minerais e orgânicas que são encontrados no
fundo de lago, rios, baias, reservatórios, estuários e oceanos. Os sedimentos se
configuram como um componente essencial dos ecossistemas aquáticos em função de
sua importância no nicho ecológico de organismos bentônicos (MOREIRA, 2008).
É um compartimento importante para a avaliação da intensidade e formas de
impactos de um ambiente aquático, pois realiza troca de nutrientes com a coluna de
água. Ele pode ser considerado como o resultado da integração de todos os processos
que ocorrem em um meio aquático (ESTEVES, 1998).
De acordo com Esteves (1998) do ponto de vista de ciclagem de matéria e fluxo
de energia, é um compartimento mais importante dos ecossistemas. Nele ocorrem
processos biológicos, físicos e/ou químicos, que influenciam o metabolismo de todo
o sistema. Além disso, é importante na avaliação da intensidade e formas de
impactos a que os ecossistemas aquáticos estão ou estiveram submetidos.
3.1 GRANULOMETRIA
De acordo com Salomons & Förstner (1980) a fração fina (silte e argila)
apresenta níveis relativamente maiores de elementos traços, devido a sua maior área
superficial de contato.
Brigante et al (2003) em seus estudos, também confirmam essa assertiva
quando dizem que as frações granulométricas mais importantes nas discussões sobre
contaminação de sedimentos por substâncias químicas são argila e silte. Essas
partículas apresentam maior potencial de adsorção.
Kato e Piveli (2005) afirmam que quanto menor o tamanho de uma partícula,
maior é a relação área superficial/volume. No estudo de contaminação por
elementos traços em sedimentos, a argila ganha destaque por possuir características
específicas de um “agregado”.
21
A argila é toda partícula mineral com diâmetro inferior a 0,0004 mm. Como
dificilmente a maioria dos minerais consegue ser reduzida a esse tamanho, a maior
parte das denominadas argilas é constituídas por argilominerais. Contudo, o
material, em geral, designado genericamente por argila raramente é composto
apenas por minerais argilosos. De modo geral, é constituído por misturas, em
proporções variadas, de argilominerais, hidróxidos (de Fe, Al, Mn etc.), partículas
coloidais orgânicas e inorgânicas, areia e silte (GOMERS, 1988).
Para Vianna (1997), no que se refere às Estações de Tratamento de Água –
ETA, o termo argila compreende grande variedade de compostos. Em geral, refere-se
à terra fina, às vezes colorida, que adquire plasticidade ao misturar-se com
quantidades limitadas de água.
Para esse autor, do ponto de vista químico, a argila é um silicato de alumínio,
que forma cristais, os quais possuem grande superfície específica. Quanto maior a
superfície específica das partículas, maior será a probabilidade de sucesso de reações.
Além disso, as argilas apresentam a propriedade de interagir com o meio aquoso que
as cercam, substituindo íons metálicos de seus cristais por outros, também metálicos,
mas de cargas elétricas diferentes, o que faz com que suas partículas se tornem
eletricamente carregadas. É por meio desse desequilíbrio de carga que a cor pode ser
removida nas ETA’s com utilização do processo de remoção de turbidez.
O tratamento convencional (captação, adução, tratamento, reservação,
elevação e rede de distribuição) das ETA’s não retira elementos traços da água
(FUNASA, 2004).
Os traços são elementos que possuem grande afinidade de absorção com as
argilas. A importância das argilas pode ser medida pelo fato de que os solos são, em
sua maior parte, constituídos por esses minerais. São eles que permitem a fixação de
22
vida vegetal no planeta e proporcionam as trocas de nutrientes de que as plantas
necessitam (GOMERS, 1988).
Segundo Esteves (1988) as argilas têm capacidade de adsorver fosfato por
meio de processos realizados através de ligação química da carga negativa (do
fosfato) com a positiva das bordas das argilas, e isso ocorre em pH ácido ou
ligeiramente ácido. Em pH elevado, a taxa de adsorção se reduz, visto que nessas
condições, o fosfato como a maioria dos demais ânions, exceção de silicato, concorre
com íons OH- que aumentam em concentração de pH elevado.
Os sedimentos têm a propriedade de incorporar na sua variada rede cristalina
certos elementos que estão presentes na água do ambiente de deposição. Estes
elementos geralmente, sob a forma de traço (figura 02), podem ser determinados
qualitativa e quantitativamente em análises químicas (POPP, 1998).
Figura 02: Adsorção de elementos traços em sedimentos Fonte: Teixeira, Toledo, Fairchild & Taioli apud Silva, 200? (adaptado).
Determinar a mobilidade de um elemento nos sedimentos e sua
disponibilidade na água depende fortemente de sua forma química, de sua
disposição granulométrica (tendo em vista que os elementos não ocorrem de forma
23
homogênea), da composição argilomineral presente (QUEVAUVILLER, 1997;
MOLISANI, 1999).
Segundo esses autores, quando se trata de água para abastecimento público a
determinação das formas químicas mais biodisponíveis dos elementos traços é um
ponto importante para uma abordagem completa dos efeitos da toxidade desses
elementos para os organismos.
Segundo Delfino (2006), o material particulado, tanto em suspensão como no
sedimento de fundo, representa importante parâmetro na análise da dinâmica e
distribuição desses elementos, haja vista que parte deles está associada às partículas
do substrato.
3.2 MATÉRIA ORGÂNICA
A matéria orgânica é um dos componentes do sedimento que desempenha um
importante papel nos processos físicos, químicos e biológicos atuantes nos
sedimentos. Ela é geralmente dividida em dois grupos: as substâncias não-húmicas e
húmicas. Sendo uma das mais importantes propriedades das substâncias húmicas é a
capacidade de interagir com íons metálicos para formar complexos de diferentes
estabilidades e características estruturais. As substâncias húmicas são formadas por
reações de síntese secundária (humificação), durante os processos de degradação e
transformação de biomoléculas originadas de organismos mortos e de atividade
microbiana (SCHNITZER & KHAN, 1978).
A determinação do carbono orgânico em amostra de sedimento permite
estimar os processos de mineralização e de imobilização da matéria orgânica e, com
isso, avaliar o grau que estes processos ocorrem. Conhecendo-se os níveis de carbono
em sedimentos, podem-se estabelecer importantes correlações, como matéria
orgânica e sua interação com elementos traços (BEVILACQUA apud DELFINO,
2006).
24
O carbono orgânico é formado pelo carbono orgânico detrítico e o carbono
orgânico da biota, sendo o primeiro relacionado ao estudo dos sedimentos, onde ele é
composto pelo carbono orgânico dissolvido e pelo carbono orgânico particulado. O
carbono orgânico dissolvido (COD) origina-se da decomposição de plantas e animais
e os principais componentes são proteínas, carboidratos, lipídios e compostos
húmicos. Ele atua como importante captador de metais, formando complexos que
são arrastados e distribuídos em sedimentos de fundo ou em suspensão. O carbono
orgânico particulado é o material orgânico em suspensão e é de fundamental
importância para os ecossistemas limnicos (ESTEVES, 1998).
Segundo Santos (2006) a matéria orgânica tem grande influência sobre a
capacidade de troca de íons, uma vez que 100g de matéria orgânica apresenta uma
capacidade de 150 a 200 miliequivalente, ou seja, grande capacidade de troca iônica.
Uma importante propriedade física da matéria orgânica está associada à
textura fina dos sedimentos, que contém geralmente uma porcentagem natural de
material húmico derivado de transformações biológicas de plantas e detritos de
animais. O material húmico pode está presente como uma discreta partícula ou como
uma camada em partículas de argila, aumentando a afinidade do sedimento com os
elementos traços (FÖRSTNER & WITTMANN apud DELFINO, 2006).
3.3 VALORES GUIAS DE QUALIDADE DOS SEDIMENTOS
Pelo fato dos sedimentos agirem como um reservatório de contaminantes para
o ambiente e para os organismos que vivem sob contato ou estão em contato direto
com estes metais, os sedimentos contaminados representam um grande risco para a
biota. Por isso uma avaliação eficaz desse risco requer o entendimento das relações
25
entre concentrações dos contaminantes nos sedimentos e a ocorrência dos efeitos
adversos à biota. Nesse intento, valores guias de qualidade dos sedimentos têm sido
usados em várias partes do mundo (BIRCH; TAYLOR, 2002; MORA et al., 2004;
NASCIMENTO,2003, SILVÉRIO, 2003, entre outros) para avaliar o risco de
contaminação de sedimentos.
Esses valores guias de qualidade dos sedimentos propiciam uma base
científica, ou um dado de referência, baseado em critérios químicos e/ou biológicos,
podendo avaliar o potencial de efeitos adversos às comunidades biológicas de um
sistema aquático (SARAIVA, 2007).
Os valores guias de qualidade dos sedimentos utilizados pela Agência
Ambiental do Canadá (AAC) foram gerados a partir de inúmeros estudos
desenvolvidos nos Estados Unidos e Canadá que reúnem dados químicos e
biológicos (dados de co-ocorrência) para estabelecer uma associação entre a
concentração de cada medida química no sedimento e o efeito biológico observado
(SARAIVA, 2007).
Os dados de co-ocorrência são compilados em um banco de dados, a partir do
qual foi calculado dois valores de avaliação. O valor mais baixo refere-se ao nível de
efeito limiar (do inglês: “threshold effect level” ou TEL), que define um nível, abaixo
do qual os efeitos biológicos adversos ocorrem raramente, e um valor superior, nível
de efeitos prováveis (do inglês: “probable effect level” ou o PEL), que define um
nível acima do qual efeitos adversos ocorrem frequentemente (NASCIMENTO,
2003).
4 FÓSFORO
Segundo Esteves (1998) a dinâmica do fósforo em microbacias hidrográficas
ajuda a estimar os impactos e suas consequências nos ecossistemas aquáticos.
26
Nesses ecossistemas o fósforo ocorre em três formas principais: fosfato
orgânico, ortofosfato e polifosfato. Os fosfatos orgânicos são a forma em que o
fósforo compõe moléculas orgânicas. Os ortofosfatos, por outro lado, são
representados pelos radicais PO4-3, HPO4-2. Os ortofosfatos ou fosfatos condensados
são polímeros de ortofosfatos. Esta última forma não é muito estudada na qualidade
da água devido à mesma sofrer hidrolise em água convertendo-se rapidamente em
ortofosfatos nas águas naturais (PIVELI E KATO, 2005).
As fontes de fósforo podem ser várias, dentre elas sedimentos erodidos;
escoamento de água sobre camadas superficiais de solo de áreas agrícolas durante
eventos pluviométricos; escavações para edificações de instalações; lançamento de
efluentes domésticos e/ou industriais (PELLEGRINI, 2005).
Existe uma relação inversa entre a biodisponibilidade de fósforo particulado e
a concentração de sedimentos. O fósforo particulado pode diminuir com o aumento
de tamanho das partículas, as quais apresentam baixa capacidade de adsorver os íons
fosfatos, devido à baixa área superficial específica (SHARPLEY et al, 1992).
Os íons fosfatos são assimilados pelas algas e bactérias; o fósforo orgânico
particulado, excretado na forma de fosfato ou como fósforo orgânico dissolvido e
pode ser decomposto pela ação da bactéria. (DAY et al. apud SANTOS, 2004).
A disponibilidade do fósforo na água depende da interação qualitativa e
quantitativa com os sedimentos. O transporte deste pelos cursos d’água ocorre de
maneira complexa e sua eficiência está relacionada com a energia cinética
(velocidade) da corrente. A ressuspensão das partículas depositadas no fundo dos
corpos d’água é provocada pela turbulência e pela velocidade da água
(PELLEGRINI, 2005).
27
Koski-vähälä & Hartikainen (2001) consideram a turbulência e velocidade da
água os principais mecanismos que influenciam na dinâmica da disponibilidade de
fósforo entre o sedimento e a coluna d’água.
Para Esteves (1998), a importância do sedimento como fonte ou depósito de
fósforo está relacionado à qualidade e a quantidade desse nutriente no sedimento e
aos processos que afetam o seu equilíbrio na interface água/sedimento.
A avaliação entre este compartimento e o fosfato a ele ligado mostra o
potencial do sedimento em liberar fósforo para a fase aquosa (PROTÁZIO et al.,
2004).
Para esse autor a quantidade de fosfato liberado do sedimento para a coluna
d’água ocorre mais facilmente em condições de baixas concentrações de oxigênio e,
sobretudo em anaerobiose. Estas condições são frequentemente encontradas na parte
inferior da coluna d’água. Essa transferência (de fósforo para a coluna d’água) pode
ser vista por meio do ciclo do fósforo.
A figura 03 representa o ciclo do fósforo sem a interferência da cadeia
alimentar, conforme descreve Silva apud Alves (2007), onde o processo é realizado
por meio da absorção: (1- nutrientes inorgânicos dissolvidos são utilizados pelos
produtores primários para formação de sua biomassa); da adsorção (2- fósforo
dissolvido adsorvido pelos sólidos suspensos); da excreção (3 - processo de excreção
pelo fitoplâncton); morte [4- nutrientes tornam-se disponíveis após morte dos
produtores primários (autólise e decomposição da matéria orgânica morta)]; da
decomposição [5- a decomposição da matéria orgânica morta (particulada e
dissolvida) libera nutriente inorgânico dissolvido]; da sedimentação (6 - matéria
orgânica particulada e sólidos suspensos podem sedimentar) e, por fim, da
ressuspensão (7 - retorno do fósforo do sedimento para a coluna de água).
28
Figura 03: Ciclo do fósforo. Fonte: Silva apud Alves, 2007.
5 ELEMENTOS TRAÇOS
Esteves (1988) diz que a definição aceita é a de elementos traços e não metais
pesados, devido não fazer distinção entre metal e não-metal, assim como sua
ocorrência ser em baixas concentrações. O termo “metal pesado”, embora muito
utilizado, não possui fundamento químico visto que alguns elementos considerados
como tal, não são metais, como é o caso do arsênio.
Segundo Delfino (2006) os elementos traços derivam de um considerável
número de fontes e são transportados dinamicamente através da atmosfera, solos e
águas, podendo permanecer no ambiente por longos períodos.
Para Melo et al apud Delfino (2006), esses elementos podem ser definidos
como qualquer elemento que está associado a problemas de poluição e contaminação
devido a sua toxicidade e propriedade de acumulação em organismos.
29
Daí sua importância para o estudo da caracterização dos sedimentos,
considerando que o substrato desempenha papel de “acumulador” de contaminantes
em sistemas aquáticos (MURRAY; BIRCH et al., 2001).
O Brasil ainda não possui uma lei especifica que orienta os critérios de
contaminação de sedimentos por elementos traços. O que se tem é um instrumento
que norteia as questões relativas à contaminação por elemento traço de material
dragado, a Resolução CONAMA de nº 344 de 2004, o que não impede de considerar
a peculiaridade de cada região no que se refere principalmente à bacia hidrográfica
(ZAGATTO & BERTOLETTI, 2006).
Níquel (Ni)
Não existem muitas referências bibliográficas quanto à toxicidade do níquel,
todavia, assim como para outros íons metálicos, é possível mencionar que, em
soluções diluídas, estes elementos podem precipitar a secreção da mucosa produzida
pelas brânquias dos peixes. Assim, o espaço inter - lamelar é obstruído e o
movimento normal dos filamentos branquiais é bloqueado. O peixe, impedido de
realizar as trocas gasosas entre a água e os tecidos branquiais, morre por asfixia. Por
outro lado, o níquel complexado (niquelcianeto) é tóxico quando em baixos valores
de pH. Concentrações de 1,0 mg.L-1 desse complexo são tóxicas aos organismos de
água doce (PIVELI E KATO, 2005). A Portaria 344/2005 do CONAMA fixa valor de
18 mg. Kg -1 para este elemento.
Cobre (Cu)
É amplamente distribuído na natureza sendo um dos elementos essenciais. A
ingestão de sulfato de cobre provoca intoxicação aguda.
O sulfato de cobre pode ser encontrado em algicidas aplicados aos
reservatórios de águas, piscinas, corantes industriais de várias cores, na conservação
de alimentos, inseticidas, germicidas, na indústria para preservação de madeiras,
30
tinturas de cabelo, etc. ou outros sais de cobre, sendo a necrose hepática uma
característica da intoxicação pelo cobre (CAMPOS, 2003).
Para Campos (2003) o cobre é um cofator comum para muitas enzimas,
incluindo as oxidases e oxigenases e, semelhante ao ferro, o cobre age como um
catalisador na formação de espécies reativas tóxicas do oxigênio desencadeando a
peroxidação lipídica da membrana, estudos realizados in vitro e in vivo
demonstraram a habilidade do cobre em reagir com diversas substâncias indutoras
da lesão do DNA por citotoxicidade. O déficit de cobre altera o metabolismo do
colesterol e da enzima colesterol- hidroxilase, aumentado o nível do colesterol sérico.
Contribui para as doenças cardíacas, com a diminuição da elastina, favorecendo a
aterosclerose e problemas neuro vasculares. Favorece o aparecimento da
osteoporose, favorece a depressão, pois diminui a produção de serotonina,
principalmente em mulheres usuárias de anticoncepcional.
Chumbo (Pb)
O chumbo está presente no ar, no tabaco, nas bebidas e nos alimentos, nestes
últimos, naturalmente, por contaminação e na embalagem. Está presente na água
devido às descargas de efluentes industriais como, por exemplo, os efluentes das
industrias de acumuladores (baterias), bem como devido ao uso indevido de tintas e
tubulações e acessórios à base de chumbo. Constitui veneno cumulativo, provocando
envenenamento crônico denominado saturnismo, que consiste em efeito sobre o
sistema nervoso central com conseqüências bastante sérias (PIVELI E KATO, 2005).
As doses fatais para os peixes, no geral, variam de 0,1 a 0,4 mg.L-1, embora, em
condições experimentais, alguns resistam até 10 mg.L-1. Outros organismos
(moluscos, crustáceos, sanguessugas e insetos tricópteros) desaparecem após a morte
dos peixes, em concentrações superiores a 0,3 mg.L-1, em águas. Em sedimentos esses
valores são definidos pela Portaria 344/2005 do CONAMA que fixa valor de 35 mg.
Kg -1.
31
Cromo (Cr)
O cromo é largamente empregado nas indústrias, especialmente em
galvanoplastia, onde a cromeação é um dos revestimentos de peças mais comuns.
Pode ocorrer como contaminante de águas sujeitas a lançamentos de efluentes de
curtumes e de circulação de águas de refrigeração, onde é utilizado para o controle
de corrosão. A forma hexavalente é a mais tóxica do que a trivalente. Produz efeitos
corrosivos no aparelho digestivo (PIVELI E KATO, 2005). A Portaria 344/2005 do
CONAMA fixa valor de 37,3 mg. Kg -1 para este elemento.
Segundo Braile e Cavalcanti (1993) os sais de cromo hexavalente são
largamente utilizados nas operações de corantes, explosivos, cerâmica, papel, etc.
Não é conhecida ainda a quantidade de íon cromato que pode ser ingerida em longo
prazo sem conseqüências adversas. Todavia, é conhecido o caso de Long Island, New
York, cuja água bebida por uma família de quatro pessoas durante três anos, tinha
um teor de 1mg/ de cromo, chegando certa vez a 25 mg/l. A família, um casal e duas
crianças, não apresentou anormalidades e recusou-se a abandonar a fonte que era
poluída por despejos de galvanoplastia. Luczynski (2009) explica que o elemento não
fez efeito devido ele estar relacionada com as características do hospedeiro
(condições nutricionais) e com a toxicocinética no organismo (mobilidade que a
substancia tem no organismo que vai desde a absorção até a eliminação).
O cromo hexavalente pode ser reduzido para cromo trivalente com a adição
de bissulfito de sódio em pH situado entre 2,5 e 3,0, com o uso de acido sulfúrico,
conforme Nunes (2003). O bissulfito de sódio ( o mais utilizado para remoção do
cromo) pode ser usado o metabissulfito de sódio, o sulfato ferroso ou dióxido de
enxofre (LUCZYNSKI, 2009).
Ferro (Fe)
O ferro ocorre de duas formas na água Fe+2 e Fe+3. O íon ferroso (Fe+2) é mais
solúvel do que o férrico (Fe+3). Portanto, os inconvenientes que o ferro traz às águas
32
devem ser atribuídos principalmente ao ferro “ferroso”, que, por sem mais solúvel, é
mais freqüente.
Segundo Esteves (1988) existem vários fatores físicos, químicos e físico-
químicos que interferem na precipitação para os sedimentos dos íons fosfatos no
ambiente aquático, entre estes está a concentração de íons ferro, sendo este de maior
importância comparado com os demais. O íon Fe+3 em águas continentais e em
condições de pH pouco superior a 3,0, a maior parte dos íons ferro encontra-se
precipitado ou complexado na forma de hidróxido de ferro hidratado, podendo
adsorver espécies fosfatadas em sua superfície, precipitando-as principalmente no
sedimento.
No tratamento de águas para abastecimento, deve-se destacar a influência da
presença de ferro na etapa de coagulação e floculação. As águas que contêm ferro
caracterizam-se por apresentar cor elevada e turbidez baixa. Os flocos formados
geralmente são pequenos, ditos “pontuais”, com velocidade de sedimentação muito
baixa. Em muitas estações de tratamento de água este problema só é resolvido
mediante a aplicação de cloro. Os flocos tornam-se maiores e a estação passa a
apresentar um funcionamento aceitável. No entanto, é conceito clássico que, por
outro lado, a pré-cloração de águas deve ser evitada, pois, em caso de existência de
certos compostos orgânicos chamados precursores, o cloro reage com eles formando
trihalometanos, associados ao desenvolvimento do câncer no organismo humano
(PIVELI E KATO, 2005).
Segundo os autores, em Estações de Tratamento de Água, os processos mais
comuns de remoção de ferro em águas baseiam-se na oxidação de Fe+2 Fe+3,
seguida da precipitação do Fe+3. O processo de oxidação mais simples é realizada
através de aeração, empregando-se aeradores de cascata, de tabuleiro ou bocais que
lançam jatos de água para a atmosfera. Muitas vezes a aeração não é suficiente para
produzir bons resultados, dessa forma, necessita empregar um oxidante químico
forte, normalmente o hipoclorito de sódio ou outro composto clorado.
33
Cádmio (Cd)
Esse elemento tem efeito agudo, sendo que uma única dose de 9,0 gramas
pode levar a morte e efeito crônico, pois concentra-se nos rins, no fígado, no pâncreas
e na tireóide. O cádmio não apresenta nenhuma qualidade, pelo menos conhecido até
o presente, que o torne benéfico ou essencial para os seres vivos. Estudos feitos com
animais demonstram a possibilidade de causar anemia, retardamento do crescimento
e morte (KATO & PIVELI, 2005). A Portaria 344/2005 do CONAMA fixa valor de 0,6
mg. Kg -1.
É um elemento que se encontra disponível no ambiente em condições naturais
(liberado pelas plantas), em traços mínimos. De acordo com Braile e Cavalcanti
(1993), o cádmio é considerado um elemento potencialmente tóxico, é irritante
gastrointestinal, poderoso emético e, sob forma de sais solúveis, tem causado
intoxicação aguda.
Zinco (Zn)
O zinco em quantidades adequadas é um elemento essencial e benéfico para o
metabolismo humano, sendo que atividade da insulina e diversos compostos
enzimáticos dependem da sua presença. A deficiência do zinco nos animais pode
conduzir ao atraso no crescimento (KATO E PIVELI, 2005).
A Resolução 344 de 2004 do Conselho Nacional de Meio Ambiente –
CONAMA fixa, para este elemento, valor de 123 mg. Kg -1 (ZAGATTO &
BERTOLETTI, 2006).
As maiores concentrações são decorrentes do lançamento de efluentes
industriais, fábricas de papel e tintas. Em concentrações elevadas podem causar
problemas pulmonares ao organismo humano (NASCIMENTO apud SOUZA &
LIMA, 2003).
34
Em águas ricas em oxigênio, o zinco é transferido para os sedimentos por meio
da adsorção a hidróxido de Fe, óxidos de Mn, argilominerais e matéria orgânica. A
eficiência desses materiais na remoção do zinco na água varia de acordo com a
concentração do pH, potencial redox (Eh), salinidade, capacidade de troca catiônica,
concentração natural de complexos ligantes e a concentração do próprio Zn. A
precipitação de compostos de Zn é importante somente sob condições redutoras em
águas altamente poluídas. Geralmente baixos valores de pH, o zinco fica na forma de
íon livre. O íon livre (Zn+2) tende a ser adsorvido e transportado pelo material em
suspensão em águas não poluídas (DELFINO, 2006).
O transporte de zinco no ambiente aquático é controlado por espécies
aniônicas. Nas águas naturais, agentes complexantes, assim como ácidos húmicos,
podem ligar-se ao zinco, e a estabilidade destes complexos é dependente do pH e da
natureza do complexo. A dissociação do complexo pode determinar o total do íon
zinco livre na solução. Os complexos de zinco com ácidos húmicos pode ser de 50%
dissociado de pH 5,5 e a taxa de dissociação pode ser maior com uma diminuição no
pH. Dessa forma, a medida que o pH diminui, a concentração de íons zinco aumenta
na água, na mesma proporção em que o zinco liberado do sedimento (GUY &
CHAKRABARTI apud DELFINO, 2006).
Nos solos e sedimentos, em condições de pH igual a 7,7, o zinco se hidrolisa e
é facilmente adsorvido pela argila, carbonatos ou óxidos. Em condições aeróbias o
Zn+2 é predominante em pH ácido (QUINÁGLIA, 2001).
6 MATERIAL E MÉTODOS
6.1 LOCALIZAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO
35
As amostras de sedimentos superficiais foram coletadas em 10 pontos
georeferenciados em coordenadas, com o auxilio do GPS (Sistema de Posicionamento
Global) da arca GARMIN PLUS, do fundo do reservatório Água Preta (figura 04).
Figura 04: Localização dos pontos de coleta no reservatório Água Preta (Belém-PA) (alterado do Google Earth, 2008).
6.1.1 Rio Guamá
Localizado no nordeste desse estado, sua bacia hidrográfica drena uma área
de 87.389,54 km2. A navegabilidade é viável nos últimos 160 km, do município de são
Miguel do Guamá à Baía do Guajará. Entre seus afluentes, destacam-se os rios Acará,
Capim e Mojú (MENEZES, 1999).
O rio Guamá é parte integrante da área de estudo, porque tem relação direta
com o reservatório Água Preta. Do rio sai uma adutora que “alimenta” o reservatório
(criada na gestão de Alacídes Nunes 1966/1971 – PEUt) quando este já não era mais
36
suficiente para abastecer a cidade de Belém. A partir daí ele passou a fazer parte da
“história” dos mananciais (Bolonha e Água Preta) do Utinga.
Em período de vazante o rio recebe da Baía do Guajará águas de característica
salobra, as quais estão carregadas de material em suspensão. Seu volume de água
funciona como um “dissipador”, pois consegue diluir os efluentes que lhe são
desaguados em toda sua extensão, de efluentes industriais aos domésticos, e ainda
águas vindas de braços de igarapés (Tucunduba).
Segundo Menezes (1985), as margens do Rio Guamá são formadas por planície
de acumulação fluvial holocênico-pleistocenico. Ao longo das margens do rio Guamá
e da baía do Guajará, é baixa, formada por camadas de argila aluvionais, com 18 e 20
m de espessura. Alarga-se ao longo do rio Guamá e da Baía do Guajará. A autora diz
que esse rio, assim como seu afluente, rio Capim, traz de sua cabeceira, pequena
quantidade de material em suspensões.
O rio Guamá nasce à leste da cidade de Aurora do Pará, descreve um arco de
círculo pelo norte e desliza por formações rochosas aflorantes de origens basálticas e
graníticas, precipita-se na direção do sul em busca da depressão do delta amazônico,
encontrando o rio Capim no seu terço médio (BRASIL, 2008).
6.1.2 Reservatório Água Preta
O reservatório Água Preta possui uma área total de 7.1995 x 10 16 m2, encontra-
se em grande parte com 6.331.850 m2 nas terras do Utinga, as quais pertencem a
COSANPA, e em terras da EMBRAPA, e o restante de 867.650 m2 em áreas
pertencentes a terceiros (CENSA/COSANPA, 1983).
Localizado na latitude 1º24’7’’ sul e longitude 48º27’10’’oeste, é considerado
como principal reservatório que serve como fonte de abastecimento para a cidade de
Belém/PA. Existe no reservatório um sistema de comportas com função de controlar
37
a saída de suas águas por gravidade até o lago Bolonha (IMBIRIBA, 2003; COSTA,
2003).
A cidade de Belém está inserida na micro-região Guajarina no Estado do Pará,
com uma área territorial de 736 km2. Limita-se pela baia de Marajó até o extremo
oriental da ilha de Mosqueiro; ao sul, pelo rio Guamá, até a confluência com o rio
Mojú; a oeste, pelas baías do Guajará, Santo Antônio e Marajó. A Grande Belém
abrange os municípios de Belém, que tem como principais distritos Icoaraci e
Mosqueiro, Ananindeua e parte de Benevides. O município de Ananindeua é
contíguo ao de Belém e possui uma área aproximada de 485 km2 (BAHIA, 2003).
6.1.3 Clima
O clima é classificado como equatorial úmido, com períodos mais chuvosos de
janeiro até março e com precipitação média anual de 3.000 mm, apresentando as
seguintes características:
1- Precipitações copiosas e freqüentes, oscilando entre 1.500 a 3.000 mm/ano;
2-Ventos fracos e moderados, devido a baixa variação barométrica.
O regime térmico é expresso por valores de temperatura elevada em todos os
meses do ano, resultando uma média anual de 26,3°C, com uma amplitude térmica
que alcança 8,2°C, registrando-se a mínima em 22,8°C e a máxima em 31°C. A
umidade do ar, no transcorrer do ano, acompanha de perto o regime pluviométrico,
ocorrendo os maiores valores no período de dezembro a junho, atingindo marcas de
até 90%, os valores médios anuais atingem 70% (KOPPEN apud DIAS, 1991).
6.1.4 Precipitação Pluviométrica
Os problemas de engenharia relacionados com a hidrologia são em sua grande
maioria conseqüência de chuvas de grande intensidade ou volume e da ausência de
chuva em longos períodos de estiagem. Chuvas de grande intensidade podem causar
danos à agricultura e a estrutura de barragens. A ausência de chuvas por longos
períodos reduz a vazão dos rios, causando a diminuição do nível dos reservatórios.
Vazões reduzidas devido à falta de chuva trazem danos ao ambiente do curso
38
d’água, além de reduzir a água disponível para diluição de poluentes. A diminuição
do nível dos lagos e reservatórios reduz a disponibilidade da água para usos como:
abastecimento, irrigação e geração de energia (SODRÉ, 2007).
A determinação da intensidade da precipitação é importante para o controle
de inundação e a erosão do solo. Por sua capacidade para produzir escoamento, a
chuva é o tipo de precipitação mais importante para a hidrologia. As características
principais da precipitação são o seu total, duração e distribuições temporal e espacial
(SODRÉ, 2007).
No ano de 2007 a precipitação teve um comportamento previsto para a estação
anual (figura 05).
Figura 05: Média das precipitações pluviométricas de 2005 a 2008. Fonte: http://www.para30graus.gov.br
6.1.5 Geologia
A figura 06 mostra a geologia da cidade de Belém e Ananindeua. Os
reservatórios estão assentados integralmente sobre sedimentos do Quaternário
Antigo e Recente, provenientes do Grupo Barreiras, subjacentes. Os sedimentos que
39
representam o Quaternário antigo remontam ao Pleistoceno e constituem-se
predominantemente de argilas e areias de variada granulometria, arenito ferruginoso
sob forma de blocos soltos irregulares e vários tamanhos de seixos finos (DIAS, 1991).
Ainda segundo Dias (1991), os sedimentos que representam o Quaternário
Recente, correspondente ao Holoceno, estão representados por sedimentos
inconsolidados atuais e sub-atuais, constituídos por areias siltes e argilas.
Figura 06: Geologia da Região de Belém e Ananindeua.
Fonte: Matta (2002).
6.1.6 Geomorfologia
Segundo Dias (1991) os reservatórios do Utinga estão inseridos numa grande
região morfológica, a dos “baixos platôs amazônicos e planícies litorâneas”, que
abrange a orla marítima do Terreno Federal do Amapá e dos Estados do Pará e
40
Maranhão. O “baixo platô amazônico”, no qual está situado o conjunto dos lagos,
caracteriza-se pelas suas cotas altimétricas mais baixas, variando de 3 a 8 metros. No
conjunto dos lagos, podem-se distinguir vários elementos que participam da
estrutura morfológica da região dos baixos platôs, como as plataformas
intermediárias, os níveis de terraço e as baixadas inundáveis, conforme descritos
abaixo:
I. Plataformas intermediárias correspondem ao nível altimétrico de 10 a 15 metros do
patamar terciário, representando os rebordos das cabeceiras dos cursos de água.
Contornadas por encostas e escarpas, tem cimo aplainado tabuliforme e solos
predominantemente arenosos e concrecionários característicos da Formação
Barreiras. Apresentam pontos de estrangulamento, provenientes do processo de
erosão, remontando às nascentes dos aqüíferos, de superfície.
II. Níveis de terraços escalonados em altitudes inferiores com cotas variando de 5 a
10 metros.
III. Baixadas inundáveis correspondentes ao 4º nível geral do terraceamento,
apresentando-se esculpidas sobre terrenos recentes, em sedimentos do quaternário.
6.1.7 Solos
Conforme trabalho elaborado em cumprimento ao Convênio nº 008/79 –
Seplan/Codem/Idesp, existem quatro manchas de solo, compondo associações, nas
áreas circunvizinhas aos aqüíferos do Utinga (figura 07), que são:
41
Figura 07: Solos da bacia hidrográfica do Utinga e vizinhanças. Fonte: Imbiriba (2003).
• Latossolo Amarelo: distingue-se por apresentar um horizontal B latossolo (B
óxido), caracterizado pelo avançado grau de intemperismo do material originário.
Compõe- se este material, de uma mistura de óxidos hidratado de ferro e alumínio,
com variável proporção de argila e minerais acessórios altamente resistentes como o
quartzo.
• Concrecionário Laterítico: é a denominação da unidade pedológica de espessura
mediana, composta de uma mistura de partículas mineralogicamente finas e
concreções ferruginosas de vários diâmetros que na maioria dos casos representam o
maior volume de massa do solo.
• Hidromórficos gleizado: solos originados de sedimentos recentes do Quaternário
de textura argilosa.
• Podzolo Hidromórfico: é um solo caracterizado por possuir textura arenosa em
todo o perfil. A profundidade média desses solos é de 150 cm.
6.1.8 Vegetação
42
A tipologia vegetal dominante é a Floresta Tropical úmida Perenifólia que
apresenta alta heterogeneidade na composição de espécies dicotiledôneas de porte
médio e alto, e grande variações na densidade. A variação do porte e da freqüência
de determinadas espécies em ocorrências localizadas vem em função das inundações
de áreas florestais, provocadas pelos barramentos dos cursos de água do Bolonha e
Água Preta e pelo desmatamento para ocupação agrícola e urbana (DIAS, 1991).
Entre as mais conhecidas está a espécie Eichhornia crassipes, vulgarmente denominada
de Aguapé, que se caracteriza por ser uma planta herbácea da classe das liliopsidas,
pertencente à família Pontedereaceae e a ordem Pontenderiales (MATNI, 2003).
6.2 METODOLOGIA DE CAMPO
Amostras de sedimentos foram coletadas do fundo do reservatório Água
Preta, com intuito de identificar variações nas concentrações dos elementos
estudados, foi utilizado um amostrador pontual do tipo “Van Veen” (figura 08), no
mês de novembro de 2007 e foram armazenadas em potes de polietileno com tampas
e levados para o Laboratório de Controle de Resíduos – LCR da UFPA, onde foram
mantidos congelados em freezer à temperatura de -4°C.
Figura 08: Amostrador pontual do tipo “Van Veen”.
43
6.3 ANÁLISES EM LABORATÓRIO
Todas as análises laboratoriais foram realizadas em duplicata.
Determinação Granulométrica no Sedimento
Das amostras de sedimentos superficiais de fundo foram separadas as frações
<2 mm, 2 – 62 mm e > 62 mm, correspondentes à argila, silte e a areia. Antes do
procedimento granulométrico, as amostras foram secas à temperatura de 50°C,
quarteadas e pesados 20 g de cada amostra. A fração areia foi obtida por
peneiramento a úmido utilizando-se peneira de 4 phi, enquanto o silte foi separado
da argila por centrifugação a 1000 rpm durante 2 minutos (FOLK, 1974).
Matéria Orgânica (MO)
Para análise do percentual de MO dos sedimentos superficiais de fundo foi
pesado uma massa de 0,5g da fração fina (silte-argila) do sedimento. O CO foi
determinado segundo o método proposto por Loring e Rantala (1992), cujo princípio
baseia-se na oxidação do carbono orgânico com dicromato de potássio em meio ácido
(H2SO4 concentrado + K2CrO7). O excesso de dicromato (mistura oxidante) após
oxidação foi titulado com solução padrão de sulfato amoniacal.
E o cálculo da matéria orgânica foi feito de acordo com EMBAPA (1997):
MO (%) = CO (%) x 1,724 (EMBRAPA, 1997).
Formas de Fósforo
A metodologia adotada para análise das formas de fósforo foi de acordo com
exposto em Protazio et al. (2004), para fósforo total e fósforo orgânico os métodos
foram o de Andersen e de Williams, respectivamente. A concentração de fósforo
inorgânico foi obtida por diferença entre a concentração de fósforo total e a de
fósforo orgânico.
Para fósforo total pesou-se 0,50g da amostra de sedimento juntamente com
0,50g de Na2CO3 anidro, em cadinho, para posterior calcinação em forno mulfla à
44
temperatura de 500° C, por um período de uma hora. Em seguida, as amostras foram
colocadas em um dessecador até atingir a temperatura ambiente. Posteriormente, as
mesmas foram individualmente transferidas para béqueres de 100 mL, nos quais
foram adicionadas 25 mL da solução de HCl mol -1 seguida de aquecimento até
ebulição, por 15 minutos, completando-se o volume para 50 mL. Em seguida, faz-se a
leitura em um espectrofotômetro da marca HACH, modelo DR2800 (ANDERSEN
apud PROTAZIO et al., 2004).
No procedimento da análise de fósforo orgânico também foi pesada 0,50g da
amostra e adicionou-se 20,0ml de HCl 1mol -1 , permanecendo sob agitação por 16
horas. A amostra foi centrifugada (cinco minutos a 3.000 rpm), rejeitando-se o
sobrenadante. Ao resíduo, foram adicionados 12,0ml de água destilada, agitando-se
por cinco minutos e posterior centrifugação por igual tempo e rotação. Este foi
levado para estufa à temperatura de 105°C e calcinado a 550°C por uma hora em
forno mufla. O resíduo foi então colocado sob agitação em 20,0ml de HCl 1mol -1, por
16 horas e finalmente centrifugado por cinco minutos a 3.000 rpm para posterior
análise de ortofosfato, em um espectrofotômetro da marca HACH, modelo DR 2800
(WILLIAMS apud PROTAZIO et al., 2004).
Elementos traços
Para análise química dos sedimentos superficiais de fundo e dos testemunhos,
as amostras foram peneiradas em meio úmido com água deionizada em uma malha
de aço-inox 62mm. Em seguida, a fração fina (silte e argila) foram secas na estufa a
50°C e desagregadas em gral de ágata. Estas amostras (cerca de 10g cada) foram
enviadas para o laboratório comercial ACMEBRASIL, para determinação de metais
pesados, as quais passaram por uma digestão ácida com HCLO4-HNO3-HCL-HF
para 10 ml, e determinados por espectrometria de massa com plasma indutivamente
acoplado (ICPMS).
6.4 TRATAMENTO DOS DADOS
45
No tratamento de dados foi utilizado o método estatístico da análise de
componentes principais, onde as variáveis foram linearmente correlacionadas.
Na análise de componentes principais as variáveis originais são linearmente
combinadas com o objetivo de projetar o máximo de informação no menor número
de dimensões. A informação total contida no conjunto de dados de partida é
quantificada pela matriz de covariância. A primeira componente principal (PC1) é a
direção de máxima variância e, portanto, de máxima informação no espaço
multidimensional original. A segunda componente (PC2) é ortogonal a PC1 e
corresponde ao eixo que explica o máximo possível da informação que não pôde ser
representada pela primeira componente. Juntas, PC1 e PC2 definem o plano de
máxima informação no espaço multidimensional. Se as variáveis apresentarem
muitas correlações significativas, é possível que esse plano já contenha informação
suficiente para permitir inferir os padrões de associação existentes nos dados de
partida (MASSART et al., 1998).
7 RESULTADOS E DISCUSSÕES
7.1 GRANULOMETRIA Em todos os pontos o silte foi à fração com os maiores valores (mínimo de 67%
no ponto 10; máximo de 95,8% no ponto 5; média de 83,5 ± 7,9%). Enquanto os
menores valores encontrados foram os de areia (mínimo de 0,10 % no ponto 5;
máximo de 20,8% no ponto 10; média de 4,6 ± 6,5%). Para a fração argila, considerada
a fração de maior importância no que se refere ao processo de adsorção de metais, o
valor mínimo encontrado foi de 4,1% no ponto 5, o máximo foi de 16,7 % no ponto 8
e média de 11,9 ± 3,8%. No sedimento superficial de fundo do lago Água Preta
ocorreu o predomínio da fração silte, conforme figura 09.
46
Figura 09: Distribuição das frações granulométricas (areia, argila e silte) nos
sedimentos de fundo do reservatório Água Preta.
Os sedimentos superficiais de fundo demonstraram coesos nas frações
silte+argila, e menor predominância da fração areia, o que caracterizou o reservatório
Água Preta como um ambiente de baixa energia.
Ribeiro (1992) também detectou quantidade pouco significativa de areia nesse
reservatório e no rio Guamá, que abastece diretamente o reservatório, e demonstra
inter-relações dos sistemas.
7.2 MATÉRIA ORGÂNICA
O valor mínimo encontrado para matéria orgânica (MO) foi de 1,07% no ponto
5, e máximo valor foi de 6,25% no ponto 2, média de 3,35± 1,52% (figura 10). Esses
valores foram próximos aos encontrados por Ribeiro (1992), que obteve mínimo de
0,44% e máximo de 6,59%, e no rio Guamá o valor de 0,59%.
0%
20%
40%
60%
80%
100%
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Pontos de coleta
Areia Silte Argila
47
Figura 10: Distribuição da matéria orgânica (%) nos sedimentos de fundo do reservatório Água Preta.
Na Baia do Guajará, Saraiva (2007) detectou média de 1,90%. Carvalho (2002),
na orla de Belém/PA, próximo ao Distrito de Icoaraci/Belém-PA, detectou média de
2,6%. Ainda na mesma região, no estuário do rio Maracanã-PA, Delfino (2006)
obteve média de 5,4%. Leite (2008) encontrou nos sedimentos de fundo da Baía do
Marajó/PA, média de 1,69%.
Estudos realizados por Vidal e Becker (2006) nos sedimentos do rio Piranji-
Ceará, encontraram valor médio de 1,96% de matéria orgânica. Pereira et al (2006)
em estudo realizado nos sedimentos lacustres de Paripueira e do Sal no município de
Beberibe-Ceará, obtiveram valores, respectivos, de 2,26 e 1,19%. Calijuri e Cunha
(2008) em estudo de comparação entre os teores de matéria orgânica e as
concentrações de nutrientes e metais pesados nos sedimentos de dois sistemas do
Vale do Ribeira de Iguapé – SP, encontraram teores de matéria orgânica variando de
0,8 – 5,4% e 0,6 – 6,6%, respectivamente.
Os resultados da matéria orgânica no reservatório Água Preta estão dentro
dos teores da média (< 10%) da região e de outras regiões do Brasil.
48
Teores de matéria orgânica menor que 10% permitem classificar o sedimento
como sendo do tipo mineral, conforme descreve Esteves (1998). Portanto, o
reservatório Água Preta tem um sedimento do tipo mineral, levando-se em
consideração esta classificação.
7.3 FORMAS DE FÓSFORO
Em relação às formas de fósforo (total, orgânico e inorgânico) nos sedimentos
de fundo do reservatório Água Preta, foi verificado um aumento na concentração de
fósforo total (média de 172, 08 ± 37, 33 µg.g-1), ao comparar com os valores detectados
por Ribeiro (1992) de 34 µg.g-1, nos mesmos pontos de coleta do presente trabalho.
Esse aumento pode estar associado à entrada de compostos de fósforos neste sistema,
como consequência do desordenamento do uso e ocupação do solo.
A distribuição de fósforo total (figura 11) mostrou o menor valor (90, 58 µg.g-1)
no ponto 5, onde foi detectado o menor teor de argila. Conforme a análise de
componentes principais, a PC1 demonstrou a relação positiva entre esses
componentes do sedimento.
A distribuição de fósforo orgânico (figura 12) teve o menor valor (7,93 µg.g-1)
no ponto 9, e o maior (174,60 µg.g-1) no ponto 7 (média de 71,02 ± 51,64 µg.g-1). A
distribuição de fósforo inorgânico (figura 13) teve o mínimo de 19,80 µg.g-1 no ponto 7
e o máximo valor de 212,81 µg.g-1 no ponto 9 (média de 101,06 ± 53 µg.g-1). O ponto 9
destacou-se por apresentar a maior concentração de fósforo total, a menor de fósforo
orgânico e a maior de fósforo inorgânico. Essa relação inversa entre essas formas de
fósforo foi observada na análise de componentes principais ao longo da PC2.
49
Figura 11: Distribuição de fósforo total (µg.g-1) nos sedimentos de fundo do reservatório Água Preta.
Figura 12: Distribuição de fósforo orgânico (µg.g-1) nos sedimentos de fundo do reservatório Água Preta.
50
Figura 13: Distribuição de fósforo inorgânico (µg.g-1) nos sedimentos de fundo do reservatório Água Preta.
Ambientes com influência antrópica como a Baía do Marajó/PA (470,81 µg.g-1)
e o rio Bacanga/MA (438,55 µg.g-1), a concentração média de fósforo total foi descrita
por Leite (2008) e Protázio et al. (2004), respectivamente, com valores acima da média
detectada no reservatório água Preta (172,08 µg.g-1).
Em estudos realizados nos sedimentos de fundo do reservatório de Salto
Grande (Americana, SP), foram encontrados valores de fósforo total variando entre
200 a 600 µg.g-1, superiores ao encontrado neste trabalho. O valor elevado, segundo o
estudo, pode ser explicado pela contribuição do uso e ocupação do solo no entorno
desse reservatório, onde seus esgotos (industrial e doméstico) são lançados in natura
no sistema aquático fazendo com que haja a redução da qualidade ambiental.
Nos pontos 2, 3, 4, 5, 8 e 9 a forma predominante de fósforo foi a inorgânica.
Nestes pontos é possível que tenha ocorrido maior taxa de remineralização da
matéria orgânica.
De acordo com SCHAFER (1985) o hidróxido de ferro tem grande capacidade
de adsorver o fosfato da coluna d’água e fazer o processo de precipitação para os
sedimentos de fundo. Além dos íons de ferro outros fatores físico-químicos
51
interferem na precipitação do íon fosfato no ambiente aquático, como a adsorção de
fosfato às argilas.
Nos pontos 1, 6 e 7 a forma orgânica foi a forma dominante, o que denota uma
menor taxa de remineralização da matéria orgânica e remobilização de fósforo.
Conforme verificado na análise de componentes principais, a matéria orgânica foi
relacionada de forma positiva com o fósforo orgânico.
7.4 ELEMENTOS TRAÇOS
Em relação aos elementos traços, foi realizado estudo em sete elementos (Ni,
Co, Pb, Cr, Fe, Cd e Zn) importantes para a qualidade ambiental de ecossistemas
aquáticos.
As concentrações de Ni presentes nos sedimentos de fundo oscilaram de 20,7
mg.kg-1 (ponto 5) a 37,1 mg.kg-1 (ponto 9), com média de 30,03 ± 5,02 mg.kg-1 (figura
14). Esses valores estão abaixo do valor de referência (70 mg.kg-1) para sedimentos da
época pré-industrial para lagos da Europa, Estados Unidos e Canadá (HAKANSON,
1980) e também menor que o índice PEL (36 mg.kg-1), porém, ultrapassam o índice TEL
(18 mg.kg-1), o que sugere influência antropogência deste elemento.
Ao comparar com outros ambientes amazônicos as concentrações ficaram
concentrações próximas aos valores encontrados no reservatório Água Preta,
conforme estudos realizados por Pereira (2001) na orla de Belém-PA, onde obteve
valor de 38,8 ppm; Carvalho (2002) na margem próxima ao Distrito de
Icoaraci/Belém-PA, obteve 24 ppm e Delfino (2006) no estuário do rio Maracanã –
PA, obteve valor médio de 48,77 ppm.
52
Figura 14: Distribuição superficial de Ni (mg.kg-1) nos sedimentos de fundo do reservatório Água Preta.
Em relação ao cobre, o mínimo e o máximo da concentração foram detectados
nos mesmos pontos da variação de níquel. O menor valor de Cu foi de 13,1 mg.kg-1
(ponto 5), e o máximo valor de 26,90 mg.kg-1 (ponto 9), com média de 22,83 ± 4,29
mg.kg-1 (figura 15). Valores inferiores ao valor de referência (50 mg.kg-1) para
sedimentos da época pré-industrial para lagos da Europa, Estados Unidos e Canadá
(HAKANSON, 1980) e também ao índice PEL (197 mg.kg-1) e TEL (35,7 mg.kg-1), o que
sugere não haver influência antropogência deste elemento.
No Estado do Pará outros trabalhos detectaram valores de cobre próximos aos
encontrados neste trabalho: Pereira (2001), na orla de Belém-PA, encontrou valor de
16,25 ppm para o cobre; Carvalho (2002) na margem próxima ao Distrito de
Icoaraci/Belém-PA, de 16 ppm e Delfino (2006) no estuário do rio Maracanã – PA,
valor médio de 18,97 ppm.
53
Figura 15: Distribuição superficial de Cu (mg.kg-1) nos sedimentos de fundo do reservatório Água Preta.
Os valores de cobre foram elevados ao encontrado por Ribeiro (1992), que
detectou concentração de 2,85 ppm no Água Preta e de 0,72 ppm no rio Guamá. As
concentrações de cobre detectadas estão dentro do limite da Resolução CONAMA nº
344/2004, onde estipula valor limite de 197 ppm.
Conforme verificado para o níquel e cobre, o chumbo também teve o valor
mínimo e o valor máximo nos pontos 5 e 9, respectivamente, sendo o mínimo do
chumbo de 20 mg.kg-1 , e o máximo de 44 mg.kg-1 , média de 36,67 ± 7,14 mg.kg-1
(figura 16). Os valores obtidos para o Pb também ficaram abaixo ao valor de
referência (70 mg.kg-1) encontrado em amostras de sedimentos da época pré-
industrial de lagos da Europa, Estados Unidos e Canadá (HAKANSON,1980), assim
como aos valores médios das concentrações naturais obtidas para os sedimentos das
represas de Ponta Nova (64±5 mg.kg-1) e de Ribeirão do Campo (58±6 mg.kg-1)
localizadas em área de proteção ambiental no estado de São Paulo (NASCIMENTO,
2003).
Ao comparar os valores de Pb do reservatório Água Preta com os índices PEL
(91,3 mg.kg-1) e TEL (35 mg.kg-1) desse elemento, observa-se que os teores de Pb na
54
estão abaixo do índice PEL, mas alguns valores ultrapassam o índice TEL, o que
sugere influência antropogênica.
Figura 16: Distribuição superficial de Pb (mg.kg-1) nos sedimentos de fundo do reservatório Água Preta.
A média encontrada para o chumbo foi de 36,67 ppm, maior ao detectado por
Ribeiro (1992) de 1,23 ppm no Água Preta e no rio Guamá de 0,42 ppm. Os valores de
chumbo estão dentro do limite (91,3 ppm) da Resolução CONAMA nº 344/2004.
Ao comparar com resultados de outros locais da região Norte observa-se que a
média do reservatório Água Preta ficou abaixo: Pereira (2001), na orla de Belém-PA,
obteve média de 38,3 ppm, Carvalho (2002), próximo ao Distrito de Icoaraci/Belém-
PA, de 59 ppm e Delfino (2006), no estuário do rio Maracanã – PA, de 45,63 ppm.
De acordo com os limites da Resolução CONAMA nº 344/2004 (90 ppm), os
resultados de cromo, no reservatório, estão dentro dos valores permitidos (mínimo
de 47 mg.kg-1, máximo de 107 mg.kg-1, média de 85,7 ± 16,29 mg.kg-1, (figura 17) pela
Resolução, contudo, estão superiores aos encontrados por Ribeiro (1992) 1,40-8,10
ppm no Água Preta e próximos aos descritos por Saraiva (2007) na baía do Guajará
55
(média de 59,7 ppm); Pereira (2001) na margem próxima ao Distrito de
Icoaraci/Belém-PA (65,5 ppm) e no estuário do rio Maracanã – PA.
Figura 17: Distribuição superficial de Cr (mg.kg-1) nos sedimentos de fundo do reservatório Água Preta.
A média da concentração de Cr (85,7 ± 16,29 mg.kg-1) ficou abaixo ao valor de
referência (90 mg.kg-1) para sedimentos da época pré-industrial para lagos da
Europa, Estados Unidos e Canadá (HAKANSON, 1980), porém, o valor máximo
ficou acima. Ao comparar com os índices TEL (37,3 mg.kg-1) e PEL (90 mg.kg-1),
nota-se que a média desse elemento ficou inferior ao índice PEL e ao TEL, o que
sugere influência antropogênica.
O Fe obteve o valor mínimo de 2,73% (ponto 5) e máximo de 5,31% (ponto 10),
média de 4,67 ± 0,78%. O ponto onde foi detectada a menor concentração de ferro,
novamente coincidiu com os demais elementos (figura 18).
56
Figura 18: Distribuição superficial de Fe (%) nos sedimentos de fundo do reservatório
Água Preta.
Em relação ao elemento Fe, a média do teor foi de 4,67% ppm, valor próximo
ao encontrado por Delfino (2006) no estuário do rio Maracanã, onde detectou valor
médio de 4,14%. Saraiva (2007) na Baía do Guajará obteve média de 3,6%, Pereira
(2001) na orla de Belém-PA, de 3,2%, Carvalho (2002) na margem próxima ao Distrito
de Icoaraci/Belém-PA, valor de 3,7%.
Ao comparar com estudos realizados em outras regiões do Brasil, os valores
encontrados de Fe no reservatório Água Preta são assimilares, como o estudo
realizado, por exemplo, por Vidal e Becker (2006) nos sedimentos do rio Piranji-
Ceará, onde foi encontrado valor médio de 2,86%; Pereira et al (2006) nos sedimentos
lacustres de Paripueira e do Sul no município de Beberibe-Ceará, obtiveram valores
que não ultrapassaram 0,3% para este elemento. As regiões possuem características
peculiares, levando em consideração a geologia, o clima, a vegetação entre outras
características geomorfológicas de cada região.
57
A variação da concentração de Cd foi similar ao elemento Cr, tendo o menor
valor abaixo de 0,1 mg.kg--1 no ponto 5, e maior valor de 0,4 mg.kg-1 no ponto 1, com
média de 0,21 ± 0,1 mg.kg-1 (figura 19).
Figura 19: Distribuição superficial de Cd (mg.kg-1) nos sedimentos de fundo do reservatório Água Preta.
Dentre os elementos traço estudados, o cádmio foi o que apresentou os
menores valores neste estudo (<0,1 ppm). Com valores bem abaixo ao estipulado
pela Resolução CONAMA nº 344/2004, cujo valor máximo é de 3,5 ppm. Este fato
pode ser explicado pela não correlação positiva entre este elemento e a argila,
conforme verificado na análise de componentes principais.
Os valores corroboram com os encontrados por Delfino (2006) no estuário do
rio Maracanã (0,009 ppm) e com os encontrado por Cunha, Calijuri & Miwa (2006)
nos sedimentos do rio Jacupiranguinha no Estado de São Paulo (<0,2 ppm).
Ao contrário do elemento cádmio, o zinco obteve os maiores valores (média de
97,80 ppm). Ribeiro (1992) encontrou concentração de 98,23 ppm e no rio Guamá
valor de 3,61 ppm; Saraiva (2007) detectou na Baía do Guajará valor médio de 73,7
ppm; Pereira (2001) na orla de Belém-PA obteve a média de 73,8 ppm; Carvalho
58
(2002) na margem próxima ao Distrito de Icoaraci/Belém-PA valor de 70 ppm, e
Delfino (2006) no estuário do rio Maracanã média de 78,83 ppm. Estas concentrações
foram próximas aos valores encontrados no reservatório Água Preta.
Assim como os demais elementos, o zinco teve o menor valor no ponto 5 (62
mg.kg-1), porém , o máximo (126 mg.kg-1) não coincidiu com nenhum elemento, fato
similar ao verificado para Fe. A média de zinco foi de 97,8 ± 20,5 mg.kg-1 (figura 20)
foi inferior ao valor da média de referência (175 mg.kg-1) para sedimentos da época
pré-industrial para lagos da Europa, dos Estados Unidos e Canadá (HAKANSON,
1980) e ao índice PEL (315 mg.kg-1) e TEL (123 mg.kg-1).
Figura 20: Distribuição superficial de Zn (mg.kg-1) nos sedimentos de fundo do reservatório Água Preta.
De um modo geral, no ponto 5 foram encontradas as menores concentrações
de todos os elementos, o que provavelmente está relacionado a presença da água do
59
rio Guamá. Enquanto, no ponto 9 foram observadas as maiores concentrações para
maioria dos elementos estudados, o que pode ser relacionado a ocupação urbana
como fonte desses elementos.
Fato verificado por Carvalho (2001) que coletou amostras de sedimentos de
fundo do lago Água Preta, desde as ramificações próximas à rodovia BR316 até as
imediações da barragem, para reconhecimento da distribuição das razões isotópicas
do chumbo (206Pb/207Pb) e da concentração de metais pesados (Ni, Fe, Co, Cu, Cr, Cd,
Mn, Zn, Pb, Al) biodisponíveis; e amostras de água no ponto de captação de água do
rio Guamá pela adutora da COSANPA para determinar a composição isotópica do
chumbo nos sedimentos em suspensão. Os resultados permitiram verificar a
contribuição das rochas da região, a influência do material em suspensão do rio
Guamá e o efeito da ação antrópica, na distribuição desses elementos no referido
lago.
Todos os elementos traços apresentaram valores esperados para a região
Amazônica. Foi verificada uma relação positiva desses elementos com a fração argila,
confirmado na PC1 e na PC2 (tabela 1), o que mostra a afinidade desses traços com as
frações de forte adsorção (argila).
Em relação à matéria orgânica foi possível observar uma relação positiva com
o níquel, cobre, chumbo, zinco e ferro (tabela 01). De acordo com Förstner &
Wittmann (1983) a matéria orgânica também tem uma comprovada capacidade de
adsorção para metais pesados. Esta afinidade pode tanto concentrar metais no
ambiente, quanto pode ser empregada na remoção de metais em ambientes
impactados. Uma importante propriedade física da matéria orgânica está associada à
textura fina dos sedimentos, contendo geralmente uma porcentagem natural de
material húmico derivado de transformações biológicas de plantas e detritos de
animais. O material húmico pode estar presente como uma discreta partícula ou
como uma camada em partículas de argila, pois o material húmico aumenta a
afinidade do sedimento com metais.
60
Os elementos traços estudados constituem contaminantes químicos nas águas,
pois mesmo em pequenas concentrações trazem efeitos adversos à saúde. Desta
forma podem inviabilizar os sistemas públicos de água, uma vez que as estações de
tratamento convencionais não os removem eficientemente e os tratamentos especiais
necessários são muito caros.
7.5 ANÁLISE DE COMPONENTES PRINCIPAIS
A análise de componentes principais explicou 92% da variância original
(tabela 01), com 70% para a primeira componente (PC1), onde foi observada relação
positiva entre matéria orgânica (0,46), argila (0,86), níquel (0,91), cobre (0,89), chumbo
(0,94), zinco (0,89), ferro (0,91), fósforo total (0,85) e fósforo orgânico (0,42) (figura 21).
A correlação positiva entre os elementos traços, o fósforo total e a argila, indica a
capacidade de adsorção dessa fração granulométrica. Em relação à correlação
positiva do fósforo orgânico com a matéria orgânica, sugere que o fósforo é uma
parte significativa da matéria orgânica do sedimento do fundo do reservatório Água
Preta.
A segunda componente principal (PC2) explicou 22% da variância total, e
mostrou o fósforo inorgânico (0,79) em contraste com a matéria orgânica (-0,54), o
cádmio (-0,78) e o fósforo orgânico (-0,62) (figura 21). A correlação negativa entre o
fósforo inorgânico e o orgânico, indica o processo de transformação que ocorre
dentro do ciclo desse elemento. O cádmio não teve destaque na PC1, porém, foi
relacionado de forma positiva com a matéria orgânica e o fósforo orgânico, o que
sugere uma possível fonte desse traço no reservatório, mesmo em concentração
pouco significativa.
Tabela 01: Pesos e variância explicada pelas duas componentes principais (PC1 e PC2)
da análise dos dados de sedimento (MO, argila, Ni, Cu, Pb, Cr, Fe, Cd, Zn, PT, PO e
PI), os valores mais significativos estão em negrito.
Variável PC1 PC2
61
Matéria Orgânica (MO) 0,46 -0,54
Argila 0,86 0,15 Níquel (Ni) 0,91 0,25 Cobre (Cu) 0,98 0,04 Chumbo (Pb) 0,94 -0,03 Cromo (Cr) 0,89 -0,29 Ferro (Fe) 0,91 0,05 Cádmio (Cd) 0,18 -0,78
Zinco (Zn) 0,89 0,14 Fósforo Total (PT) 0,85 0,26 Fósforo Orgânico (PO) 0,42 -0,62
Fósforo Inorgânico (PI) 0,19 0,79
Variância Explicada 70% 22%
Figura 21: Pesos das variáveis das componentes principais da distribuição das formas de fósforo (PT, PO, PI), das frações granulométricas (argila, areia), da matéria orgânica (MO), e dos elementos traços (Ni, Cu, Pb, Cr, Fe, Cd e Zn).
8 CONCLUSÕES
Os sedimentos do reservatório Água Preta é do tipo mineral, apesar da grande
produção primária existente no Lago, parcela significante da matéria orgânica tem
rápida decomposição na coluna d’água.
62
A matéria orgânica e o fósforo orgânico tiveram correlações positivas
confirmadas pelas componentes principais (PC1 e PC2), sugere que o fósforo é uma
parte significativa da matéria orgânica do sedimento do fundo do reservatório Água
Preta.
Os resultados granulométricos mostraram a predominância de silte, porém,
com a fração argila considerada de maior importância no que se refere ao processo
de adsorção dos elementos traços, esteve presente em todas as amostras. A menor
predominância foi da fração areia, o que caracterizou o reservatório Água Preta como
um ambiente de baixa energia.
O sedimento de fundo do reservatório Água Preta teve como forma
predominante a fração do fósforo inorgânico em detrimento ao orgânico. O aumento
detectado para fósforo total pode estar associado à entrada de compostos contendo este
elemento no reservatório, como consequência do desordenamento do uso e ocupação do
solo.
As concentrações obtidas para o níquel, cobre, chumbo, cromo e zinco nos
sedimentos superficiais de fundo estão abaixo dos índices PEL. Com relação ao TEL,
apenas o níquel e o chumbo apresentam valores máximos superiores a esse índice, o
que e sugere influência antropogênica.
Todos os elementos traços apresentaram valores esperados para a região
Amazônica. Foi verificada uma relação positiva desses elementos com a fração argila,
confirmado na PC1 e na PC2, o que mostra a afinidade desses traços com as frações de
forte adsorção (argila).
O estudo mostra uma versão atual desse substrato, o qual poderá auxiliar na
atualização e/ou formação de banco de dados para orientar estudos de gestão de
saneamento voltado para esse ecossistema.
63
A investigação das formas de fósforo e de elementos traços nos sedimentos do
reservatório poderá ser utilizada como complemento decisivo na tomada de decisão
sobre a qualidade dos sedimentos deste ambiente aquático face à sua importância
social (utilizado como fonte de abastecimento de água para o consumo humano).
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