Made available in DSpace on 2014-06-12T18:02:53Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo3912_1.pdf: 7973797 bytes, checksum: f14e9c702c0b67d22cd502a32b0c327b (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / A contaminação em metais pesados (MP) no estuário do rio Botafogo, Estado de Pernambuco, Nordeste do Brasil, é avaliada a partir de sedimentos de fundo e testemunhos de sondagens. Determinações geocronológicas 210Pb permitiram estudar a evolução do nível de contaminação sobre um intervalo de aproximadamente 150 anos. Mercúrio e arsênio são enfatizados em razão de indústria de soda-cloro e cultivos extensivos de cana-de-açúcar, existentes nesta bacia hidrográfica. Análises químicas (51 elementos), determinações C-N-HS e isotópicas (13C e δ 15N) sobre matéria orgânica, e análises estatísticas (matrizes de correlação, ACP), permitiram caracterizar a distribuição espacial e temporal de alguns MP desses sedimentos. O background de Hg (126 ppb) em sedimentos totais pelíticos (STP) foi determinado a partir de intervalos sedimentares anteriores a 1910. A produção de soda-cloro (desde 1963) coincide com um drástico aumento das concentrações de mercúrio até valores contemporâneos em torno de 6.000 ppb, sem indicações que permitam inferir interrupção no processo contaminante. A fixação de Hg está fortemente relacionada aos argilominerais (caulinita), cujas concentrações diminuem gradualmente para jusante do foco industrial contaminante. A dessorção foi observada em compartimento restrito do estuário, sob condições mais alcalinas, em presença de íons Cl-. Outros MP mostram-se levemente enriquecidos nos sedimentos, porém sem previsão de maiores efeitos tóxicos. Uma análise crítica dos fundamentos e critérios para avaliação do status de contaminação em sedimentos de ambientes aquáticos é feita com base no estudo do estuário investigado. Novos critérios de avaliação são propostos, utilizando-se STP e redefinições para estabelecimento de padrões background de MP

Zonas de prospecção mineral são áreas reconhecidas por sua capacidade de alteração na qualidade ambiental. Os recentes casos de degradação de recursos hídricos por rejeitos de mineração nas cidades de Brumadinho (MG), Mariana (MG), Santo Antônio do Grama (MG) e na cidade de Barcarena (PA) apontam para a dificuldade na abordagem desse tema. A presença de espécies químicas potencialmente deletérias nos rejeitos de mineração pode impactar negativamente os ambientes aquáticos, impossibilitando o uso da água para consumo e levando a extinção da vida local. Nesse sentido, avaliações ambientais nos rejeitos de mineração, águas e sedimentos de sistemas hídricos próximos a áreas de garimpo apresentamse como ferramenta para a identificação de alterações nas bacias hidrográficas que os suportam. Embora estudos apontem a influência das atividades de mineração sobre a qualidade de sedimentos de sistemas hídricos, raras são as contribuições sobre os riscos associados à qualidade ambiental de sedimentos em zonas de extrações minerais de rochas semipreciosas. Assim, este estudo caracterizou a influência das atividades de extração mineral (ametista, quartzo, ágata, calcita e gipsita) sobre o potencial risco associado à qualidade dos sedimentos do Rio da Várzea, sul do Brasil, região mundial de maior extração de rochas ametistas. Parâmetros físicos e químicos (OD, pH, EH, CE, NTU, STD e T) da coluna de água foram quantificados in situ. Também foram avaliadas precipitações diárias e mensais no ano da coleta e a série histórica (1976 - 2017) na estação 2753015, a fluviometria das vazões médias mensais e diárias e da série histórica de vazões (2008-2017) na estação 74270000, dados do Sistema Nacional de Informação sobre Recursos Hídricos. As classes granulométricas de sedimentos foram investigadas para frações grosseiras (de 2000 até 75 &#956;m) e para frações finas (< 75 &#956;m), determinaram-se seus valores de umidade % (métodos gravimétricos). As concentrações de espécies químicas foram quantificadas por Espectrometria de Raios-X por dispersão de Comprimento de Onda (WDXRF); Espectrometria de Emissão de Raios-X por Energia Dispersiva (EDXRF); Espectrometria de Emissão Ótica por Plasma Indutivo Acoplado (ICP OES). Demonstrou-se, por meio de Estratégias Background e Índices de Qualidade Ambiental, a contaminação moderada dos sedimentos do Rio da Várzea - RS. Estabeleceu-se, por estratégias geoquímicas distintas, a construção da linha de base (Background) da Bacia Hidrográfica do Rio da Várzea - RS, por meio do uso de solos locais de áreas de preservação ambiental e, finalmente, mostrou-se a implicação negativa do não uso de referências locais na avaliação da qualidade dos sedimentos. / Mineral prospection zones are known for their ability to alter environmental quality. The most recent cases of degradation of water resources in the cities of Brumadinho (MG), Mariana (MG) Santo Antônio do Grama (MG) and Barcarena (PA) show that this is a difficult theme to approach. The presence of potentially deleterious chemical species in mining tailings may negatively impact aquatic environments, making it impossible to use the contaminated water for consumption and leading to the extinction of local life. In this sense, environmental assessments in the mining, water and sediment tailings of water systems close to the mining areas present themselves as a tool to identify changes in the river basins that support them. Although studies point to the influence of mining activities on the quality of sediments of water systems, there are few contributions on the risks associated with the environmental quality of sediments in zones of mineral extraction of semiprecious rocks. Thus, this study characterized the influence of mineral extraction activities (amethyst, quartz, agate, calcite and gypsum) on the potential risk associated with the sediment quality of Rio de Várzea, southern Brazil, the world\'s largest region of ametetic rock extraction. Physical and chemical parameters (OD, pH, EH, CE, NTU, STD and T) of the water column were quantified in situ. Daily and monthly precipitations were also evaluated in the year of collection and the historical series (1976 - 2017) at the station 2753015, the fluviometry of the monthly and daily flows, and the historical flow series (2008-2017) at station 74270000, data from the National System Information on Water Resources. Sediment grading classes were investigated for coarse fractions (from 2000 to 75 &#956;m) and for fine fractions (< 75 &#956;m), their moisture content (gravimetric methods) was determined. Chemical species concentrations were quantified by Wavelength Scattering Spectrometry (WDXRF), Dispersive Energy X-ray Emission Spectrometry (EDXRF); Optical Emission Spectrometry by Coupled Inductive Plasma (ICP OES). It was demonstrated, through Background strategies and Environmental Quality Indexes, the moderate contamination of the sediments of Rio de Várzea - RS. It was established, by distinct geochemical strategies, the construction of the baseline (Background) of the Várzea River Watershed - RS, through the use of local soils of environmental preservation areas and, finally, the negative implication of the non use of local references in the evaluation of sediment quality.

Ao longo das últimas décadas, o reservatório de Barra Bonita vem sofrendo com a degradação da qualidade de suas águas, uma vez que os seus principais tributários (rios Piracicaba e Tietê) estão inseridos em regiões de alto desenvolvimento antrópico. O monitoramento da qualidade das águas vem sofrendo mudanças substanciais, ao considerar o sedimento como um sítio integrador dos processos ocorridos na coluna d\'água e uma fonte contínua de poluição, já que em algumas condições pode haver ressuspensão de poluentes e/ou contaminantes. Neste sentido, este trabalho teve por objetivo a avaliação qualitativa dos sedimentos dos principais compartimentos iniciais (rios Piracicaba e Tietê), sob aspectos físicos, químicos e biológicos, considerando a destinação da água para abastecimento público e produção de energia elétrica e a inserção destes compartimentos no ecossistema do reservatório. Foram coletadas amostras ao longo de cada tributário desde o início do represamento até a região de confluência, e analisadas as concentrações de metais totais e biodisponíveis, nutrientes, matéria orgânica, granulometria, efeito tóxico sobre organismos-teste, densidade de microrganismos de interesse público e levantamento do uso e ocupação dos solos da bacia, a partir de 1960. Verificou-se, a partir da implantação do reservatório, intensas mudanças no cenário urbano, resultante do êxodo rural, com acelerado processo de industrialização nas regiões de influência do reservatório. Os resultados indicam o rio Tietê como sendo o mais intensamente afetado por estas atividades, apresentando altas concentrações de nutrientes, alta densidades de indicadores de contaminação de origem fecal, alta poluição por metais (Mn, Cd, Pb e Ni) sendo grande parte deste de alta mobilidade, ou seja, fracamente aderidos as partículas de sedimento, representando toxicidade para os organismos teste utilizados (Daphnia similis e Chironomus xanthus). Desta forma, os sedimentos representam uma fonte contínua de degradação da qualidade das águas deste sistema, causando prejuízos de ordem social, econômica e ambiental. / Along the last decades, Barra Bonita reservoir has been suffering with its water quality degradation, once its major\'s tributaries (Piracicaba and Tietê rivers) are inserted in high anthropic development regions. The monitoring of the water quality has suffered substancial changes, when considering the sediment as an integrator site of the processes ocurred in the water column and as a continued form of polution, since in some conditions there may be polutents and/or contaminents ressuspension. In this way, the work had as an objective the sediments qualitative evaluation of the major initial compartments (Piracicaba and Tietê rivers), under physical, chemical and biological aspects, considering the destination of the water public supply and the electrical energy production and these compartments insertion into the reservoir\'s ecosystem. Samples were colected along each tributary from the begining of the restraining area until the confluence region, and analysed the total and bioavailable metals, nutrients, organic matter, granulating metry, toxicant effect over test-organisms, public interest microrganisms density and recognization of the basin soil\'s use and occupation, since 1960. It was found, that due to the reservoir implantation, intense changes in the urban scenery, resulting from rural exodus, with accelerated industrialization process in the reservoir influence regions. The results indicate river Tietê as being the most intensively affected by these activities, presenting high nutrients concentration, high density of fecal origem contaminators indicators, high polution by metals (Mn, Cd, Pb, Ni), being in the greater part of high mobility ones, so, weakly adhered to sediment particles, representing toxicity to the test-organisms used (Daphnia similis and Chironomus xanthus). This way, the sediments represent a continuous source of the system water quality degradation, causing damage to social, economical and enviromental orders.

Ao longo das últimas décadas, o reservatório de Barra Bonita vem sofrendo com a degradação da qualidade de suas águas, uma vez que os seus principais tributários (rios Piracicaba e Tietê) estão inseridos em regiões de alto desenvolvimento antrópico. O monitoramento da qualidade das águas vem sofrendo mudanças substanciais, ao considerar o sedimento como um sítio integrador dos processos ocorridos na coluna d\'água e uma fonte contínua de poluição, já que em algumas condições pode haver ressuspensão de poluentes e/ou contaminantes. Neste sentido, este trabalho teve por objetivo a avaliação qualitativa dos sedimentos dos principais compartimentos iniciais (rios Piracicaba e Tietê), sob aspectos físicos, químicos e biológicos, considerando a destinação da água para abastecimento público e produção de energia elétrica e a inserção destes compartimentos no ecossistema do reservatório. Foram coletadas amostras ao longo de cada tributário desde o início do represamento até a região de confluência, e analisadas as concentrações de metais totais e biodisponíveis, nutrientes, matéria orgânica, granulometria, efeito tóxico sobre organismos-teste, densidade de microrganismos de interesse público e levantamento do uso e ocupação dos solos da bacia, a partir de 1960. Verificou-se, a partir da implantação do reservatório, intensas mudanças no cenário urbano, resultante do êxodo rural, com acelerado processo de industrialização nas regiões de influência do reservatório. Os resultados indicam o rio Tietê como sendo o mais intensamente afetado por estas atividades, apresentando altas concentrações de nutrientes, alta densidades de indicadores de contaminação de origem fecal, alta poluição por metais (Mn, Cd, Pb e Ni) sendo grande parte deste de alta mobilidade, ou seja, fracamente aderidos as partículas de sedimento, representando toxicidade para os organismos teste utilizados (Daphnia similis e Chironomus xanthus). Desta forma, os sedimentos representam uma fonte contínua de degradação da qualidade das águas deste sistema, causando prejuízos de ordem social, econômica e ambiental. / Along the last decades, Barra Bonita reservoir has been suffering with its water quality degradation, once its major\'s tributaries (Piracicaba and Tietê rivers) are inserted in high anthropic development regions. The monitoring of the water quality has suffered substancial changes, when considering the sediment as an integrator site of the processes ocurred in the water column and as a continued form of polution, since in some conditions there may be polutents and/or contaminents ressuspension. In this way, the work had as an objective the sediments qualitative evaluation of the major initial compartments (Piracicaba and Tietê rivers), under physical, chemical and biological aspects, considering the destination of the water public supply and the electrical energy production and these compartments insertion into the reservoir\'s ecosystem. Samples were colected along each tributary from the begining of the restraining area until the confluence region, and analysed the total and bioavailable metals, nutrients, organic matter, granulating metry, toxicant effect over test-organisms, public interest microrganisms density and recognization of the basin soil\'s use and occupation, since 1960. It was found, that due to the reservoir implantation, intense changes in the urban scenery, resulting from rural exodus, with accelerated industrialization process in the reservoir influence regions. The results indicate river Tietê as being the most intensively affected by these activities, presenting high nutrients concentration, high density of fecal origem contaminators indicators, high polution by metals (Mn, Cd, Pb, Ni), being in the greater part of high mobility ones, so, weakly adhered to sediment particles, representing toxicity to the test-organisms used (Daphnia similis and Chironomus xanthus). This way, the sediments represent a continuous source of the system water quality degradation, causing damage to social, economical and enviromental orders.

O Complexo Billings é o maior reservatório de água da Região Metropolitana de São Paulo. Devido a sua importância estratégica e à degradação da qualidade de suas águas e sedimentos, a represa foi e continua sendo alvo de muitas pesquisas. No entanto, os valores-guia da qualidade de sedimentos (VGQS) adotados pelas normas nacionais vigentes, usualmente aplicados nestes estudos, baseiam-se na abordagem canadense Threshold Effect Level/Probable Effect Level (TEL/PEL), e sua interpretação quanto aos efeitos tóxicos podem divergir dos países que as originaram. O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial tóxico de contaminantes orgânicos e inorgânicos na água e nos sedimentos do reservatório Billings por meio da utilização de diferentes VGQS empíricos e teóricos e ensaios ecotoxicológicos. Uma abordagem multi-tarefas foi conduzida através de avaliações em campo e em laboratório envolvendo extensas caracterizações químicas, físicas e toxicológicas ao longo de dez pontos do reservatório. Em cada local, os parâmetros de qualidade da água superficial foram monitorados in situ. Amostras de sedimento integral, água intersticial e superficial foram coletadas para a avaliação das propriedades físicas e químicas nestes locais, como granulometria e carbono orgânico total (COT). Os teores de sulfetos volatilizáveis por acidificação (SVA) e os metais extraídos simultaneamente (MES) foram obtidos nas amostras de sedimento integral, assim como as concentrações totais de metais (Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb e Zn) e contaminantes orgânicos (pesticidas organoclorados e hidrocarbonetos aromáticos polinucleares). Os contaminantes foram então comparados a diferentes linhas de evidências (LDE), dentre elas VGQS empíricos (TEL/PEL, LEL/SEL e VRR), VGQS baseados na teoria do Equilíbrio de Partição (EqP) e ensaios ecotoxicológicos com as espécies Daphnia magna e Hyalella azteca em água superficial e sedimento integral, respectivamente. As concentrações de metais nas águas superficial e intersticial do reservatório foram relativamente baixas e ausentes de efeitos crônicos ou agudos pelos ensaios ecotoxicológicos. Os teores de SVA foram superiores aos de MES quando normatizados pela fração COT. Embora a LDE baseada em EqP tenha sugerido a ausência de toxicidade nos sedimentos do reservatório Billings, a mesma ocorreu nos pontos Braço do Rio Grande e Barragem de Pedreira. Os resultados dos ensaios ecotoxicológicos demonstraram efeitos agudos para Hyalella azteca, com sobrevivência dos organismos de 32,5 ± 6,57% e 45 ± 5,77% nos pontos Braço do Rio Grande e Barragem de Pedreira, respectivamente. Efeitos crônicos também foram observados para a espécie H. azteca em ambos os pontos. Os valores de biomassa individuais dos anfípodas foram afetadas quando comparadas ao Controle (0,072 ± 0,01 mg), com valores de 0,032 ± 0,01 mg e 0,031 ± 0,01 mg no Braço do Rio Grande e Barragem de Pedreira, respectivamente. A utilização dos VGQS empíricos TEL/PEL e os Valores de Referência Regionais demonstraram ser eficazes para predição de efeitos tóxicos, visto que as concentrações dos metais Cu, Cr, Ni, e Zn presentes nos sedimentos superaram o limiar PEL em vários pontos do reservatório, indicando uma alta probabilidade de efeitos adversos à biota, comprovada pelos ensaios ecotoxicológicos. As concentrações dos pesticidas organoclorados mirex e DDT encontram-se acima de TEL, enquanto o DDE, mais persistente, demonstrou uma alta probabilidade de ocorrência de efeitos tóxicos (acima de PEL). Embora o EqP não tenha sido eficaz na predição dos efeitos tóxicos, foi imprescindível para compreender a dinâmica dos metais no reservatório, visto que os elevados teores de sulfetos e COT demonstram ser os responsáveis pelo equilíbrio dos metais neste ambiente. Dessa forma, a combinação de VGQS empíricos e teóricos pode - de maneira não regulatória - ser considerada uma solução efetiva e de baixo-custo para a tomada de decisão sobre locais passivos de contaminação. / The Billings Complex is the largest water-storage facility in the São Paulo Metropolitan Region. Due to its strategic importance and the deterioration in its water quality over time, the Billings reservoir was and remains subject of many researches. However, the sediment quality guidelines (SQGs) adopted in Brazil and usually applied in these studies are based on the Canadian Threshold Effect Level/Probable Effect Level (TEL/PEL) and may not suitably predict ecotoxicological effects. The aim of this study was to evaluate the toxicity of organic and inorganic compounds in the overlying water, pore water and bedded sediments of the Billings reservoir through several SQGs and toxicological tests. A laboratory and field assessment was conducted involving extensive physical, chemical, and toxicological characterizations within ten stations of the Billings reservoir. At each sampling station, water quality parameters (pH, redox, DO, conductivity, turbidity, and temperature) were measured in depth (intervals of 1 meter). Bedded surface sediment, sediment pore water, and overlying water were collected to assess the physical and chemical properties at these sites, such as particle size and total organic carbon (TOC). Sediment samples were analyzed for acid volatile sulfides (AVS) and simultaneously extractable metals (SEM), total metals (Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, and Zn) and organic contaminants (organochlorine pesticides and semivolatile organic compounds). Empirical (TEL/PEL, RRV, and LEL/SEL) and mechanistic (AVS/SEM) SQGs approaches were applied and compared with 10-d toxicity tests with Daphnia magna and Hyalella azteca for overlying water and bedded sediment, respectively. Metals in the overlying and pore water were at a relatively low concentrations and absent of chronic or acute effects. AVS concentrations was greater then SEM in every station of the reservoir, therefore suggesting the absence of toxicity. However, Hyalella azteca post-exposure survival was affected in both Rio Grande branch and Pedreira Dam stations (32,5 ± 6,57% and 45 ± 5,77%, respectively). Relative growth rates were also affected in both Rio Grande branch and Pedreira Dam stations (0,032 ± 0,01 mg and 0,031 ± 0,01 mg) when compared to Control (0,072 ± 0,01 mg). Empirical (TEL/PEL, RRV, and LEL/SEL) guidelines were more suitable for toxicity prediction. Several stations exhibit metal concentrations for Cu, Cr, Ni, and Zn higher than the Canadian PEL adopted in Brazil. Organic compounds such as mirex and DDT were above TEL. Persistent DDT metabolite p,p\'-DDE were above PEL in both Rio Grande branch and Pedreira Dam stations. Although EqP was not suitable for toxicity prediction, it was important for understanding the role of sulfides and TOC for metal contamination in the reservoir. Therefore, the adoption of both empirically and mechanistic SQGs for sediment quality assessments can provide a more accurate and low cost alternative for sediment management decisions.

Portos e terminais portuÃrios sÃo importantes para a economia mundial, entretanto suas atividades de operaÃÃo tÃm sido consideradas altamente impactantes aos ecossistemas costeiros, em especial por representarem fontes significativas de contaminaÃÃo. Os sedimentos constituem o principal destino para os contaminantes, porÃm quando contaminados, passam a atuar como fonte secundÃria de contaminaÃÃo para o ambiente aquÃtico, prejudicando a saÃde dos ecossistemas e afetando algumas atividades econÃmicas, como a pesca e as dragagens. O objetivo do presente estudo foi avaliar a qualidade de sedimentos de trÃs Ãreas portuÃrias do litoral brasileiro, do ponto de vista ecotoxicolÃgico e ecolÃgico, atravÃs de testes de toxicidade e anÃlise da comunidade bentÃnica. Foram selecionados o Porto do Mucuripe e o Terminal PortuÃrio do PecÃm, ambos no litoral do estado do Cearà (CE), e o Porto de Santos, no estado de SÃo Paulo (SP). Os sedimentos foram caracterizados quanto à granulometria, teores de carbonatos, matÃria orgÃnica, carbono orgÃnico, nitrogÃnio e fÃsforo total. Os testes de toxicidade foram conduzidos com o anfÃpodo Tiburonella viscana, para sedimento integral, e embriÃes de ouriÃo do mar Lytechinus variegatus, para interface sedimento-Ãgua, e fases liquidas extraÃdas (Ãgua intersticial e elutriatos). A comunidade bentÃnica foi avaliada quanto à composiÃÃo taxonÃmica, sendo utilizados alguns descritores, como densidade (D - nÃmero de organismos), densidade de poliquetos, densidade de peracarida e os descritores ecolÃgicos: riqueza (S) e diversidade de Shannon-Weaner (Hâ). Os resultados mostraram toxicidade nos sedimentos das trÃs Ãreas estudadas, tanto sobre os anfÃpodos quanto sobre o desenvolvimento larval dos ouriÃos do mar. Os Ãndices de densidade de organismos, riqueza e diversidade foram considerados baixos, indicando que as comunidades bentÃnicas encontram-se sob stress. A integraÃÃo dos resultados apontou que tanto fatores naturais, como o hidrodinamismo, a presenÃa de diferentes massas dâÃgua e a composiÃÃo do sedimento, quanto a toxicidade, a qual à a expressÃo integrada da contaminaÃÃo, exercem influÃncia na composiÃÃo da fauna bentÃnica. Os resultados mostram que os mÃtodos aplicados podem ser usados como uma importante ferramenta para subsidiar a avaliaÃÃo da qualidade de sedimentos, sobretudo em Ãreas sujeitas à dragagem. / Ports are important for the world economy; however, the activities related to them are considered very harmful the coastal systems, in special due to the contaminant inputs to the aquatic environment. Sediments constitute the main fate for the contaminants, and when contaminated, they may become a secondary source of contamination to the environment, threatening the health of ecosystems and affecting some economic activities, as fishing and dredging and disposal of dredged material. The objective of this study was to evaluate the quality of sediments from 3 port areas influenced by ports, by the ecotoxicological and ecological perspectives. Three Brazilian ports were selected: Ports of Mucuripe PecÃm, both on the coast of Cearà State (Northeast of Brazil) and the Port of Santos, on the coast of SÃo Paulo State (Southeast of Brazil). Sediments were characterized as to grain size distribution, content of carbonates, organic matter, total organic carbon, nitrogen and total phosphorus. The ecotoxicity assays employed the amphipod Tiburonella viscana (for wholes sediment) and embryos of the sea urchin Lytechinus variegates, for sedimentwater interface and the liquid phases extracted from the sediments (porewater and elutriates). The benthic community was evaluated for taxonomic composition and for some ecological descriptors, as total density (D - number of organisms), density of polychaetes, and the density of peracarida, richness (S) and Shannon-Weaner diversity (Hâ). Toxicity was found in sediments of the three areas, as to the amphipods as to L. variegatus larval development. The density, richness, abundance and diversity indices were considered low, indicating that the benthic communities are under stress. The integrative analysis indicated that as the natural factors, such as hydrodynamic, different water masses, and sediment composition, as the toxicity of the sediments, which is the ultimate integrated expression of the contamination, influenced on the benthic fauna composition. The results showed that the applied methods may be used as a tool to subsidize the sediment quality assessment and the management of dredged materials.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2016-04-20T18:07:26Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Vinicius Souza - final.pdf: 2348046 bytes, checksum: 9b4626a41588e88629b01da7cf7712da (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-20T18:07:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação Vinicius Souza - final.pdf: 2348046 bytes, checksum: 9b4626a41588e88629b01da7cf7712da (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências-Geoquímica. Niterói, RJ / A poluição do meio ambiente por metais pesados é um problema global, porque esses metais não são biodegradáveis, podem apresentar grande dispersão em compartimentos ambientais e a maioria deles têm efeitos tóxicos sobre os organismos vivos. Como Juturnaíba é um ambiente protegido, acaba funcionando como uma barreira geoquímica de metais que entram no reservatório a partir da bacia de drenagem. Além disso, parte da paisagem foi inundada após a construção da barragem, o que favoreceu o desenvolvimento de condições anóxicas, com possível redução do potencial redox dentro dos sedimentos e consequente modificação das condições geoquímicas. A diversidade de usos do sistema hídrico para abastecimento de água, controle de inundações, irrigação agrícola, recreação e pesca, não só justifica o conhecimento sobre a dinâmica como torna urgente a análise do comportamento de alguns poluentes no Juturnaíba. Uma avaliação da distribuição dos metais Al, Pb, Cu, Mn, Fe e Zn e Hg, nos sedimentos superficiais do Reservatório Juturnaíba, foi objeto do trabalho aqui apresentado. Os mapas de distribuição das concentrações totais dos metais indicam que os maiores valores de Pb, Zn, Mn e Hg estão associados com o rio Bacaxá. Os outros metais Al, Fe e Cu tiveram maiores concentrações associadas com o aporte do Rio São João, próximo ao vertedouro da barragem. É necessário também destacar que as maiores concentrações Pb, Zn, Mn e Hg ocorrem em uma área de significativa produção de macrófitas, onde o processo de metilação pode ser mais significativo, o que constitui ameaça à saúde humana e a do meio ambiente. Mais estudos com foco na hidrodinâmica do reservatório são necessários para uma melhor compreensão dos processos que controlam as concentrações / The environmental pollution by heavy metals is a global problem because these metals are not biodegradable, they can present a great dispersion in environmental compartments and most of them have toxic effects on living organisms. Juturnaíba is a protected environment and functioning as a geochemistry metal barrier that entering in the reservoir from the watershed. Moreover, part of the landscape was flooded after the construction of the dam, which favored the development of anoxic conditions, with possible reduction in redox potential of the sediments and the consequent change in geochemical conditions. The variety of uses of the water system for water supply, flood control, agricultural irrigation, recreation and fishing, not only justifies the knowledge about the dynamics as it becomes urgent to analyze the behavior of some pollutants in Juturnaíba. An assessment of the distribution of the metals Al, Pb, Cu, Mn, Fe and Zn and Hg in surface sediments Juturnaíba Reservoir, was the object of the work presented here. The distribution maps of total concentrations of metals indicate that the highest values of Pb, Zn, Mn and Hg are associated with the river Bacaxá. The other metals Al, Cu and Fe concentrations were associated with higher intake of Rio San Juan, near the spillway of the dam. It is also necessary to highlight that the highest concentrations Pb, Zn, Mn and Hg occur in an area of significant production of macrophytes, where the methylation process can be more significant, which constitutes a threat to human health and the environment. Further studies focusing on the hydrodynamics of the reservoir are needed for a better understanding of the processes controlling concentrations

O Complexo Billings é o maior reservatório de água da Região Metropolitana de São Paulo. Devido a sua importância estratégica e à degradação da qualidade de suas águas e sedimentos, a represa foi e continua sendo alvo de muitas pesquisas. No entanto, os valores-guia da qualidade de sedimentos (VGQS) adotados pelas normas nacionais vigentes, usualmente aplicados nestes estudos, baseiam-se na abordagem canadense Threshold Effect Level/Probable Effect Level (TEL/PEL), e sua interpretação quanto aos efeitos tóxicos podem divergir dos países que as originaram. O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial tóxico de contaminantes orgânicos e inorgânicos na água e nos sedimentos do reservatório Billings por meio da utilização de diferentes VGQS empíricos e teóricos e ensaios ecotoxicológicos. Uma abordagem multi-tarefas foi conduzida através de avaliações em campo e em laboratório envolvendo extensas caracterizações químicas, físicas e toxicológicas ao longo de dez pontos do reservatório. Em cada local, os parâmetros de qualidade da água superficial foram monitorados in situ. Amostras de sedimento integral, água intersticial e superficial foram coletadas para a avaliação das propriedades físicas e químicas nestes locais, como granulometria e carbono orgânico total (COT). Os teores de sulfetos volatilizáveis por acidificação (SVA) e os metais extraídos simultaneamente (MES) foram obtidos nas amostras de sedimento integral, assim como as concentrações totais de metais (Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb e Zn) e contaminantes orgânicos (pesticidas organoclorados e hidrocarbonetos aromáticos polinucleares). Os contaminantes foram então comparados a diferentes linhas de evidências (LDE), dentre elas VGQS empíricos (TEL/PEL, LEL/SEL e VRR), VGQS baseados na teoria do Equilíbrio de Partição (EqP) e ensaios ecotoxicológicos com as espécies Daphnia magna e Hyalella azteca em água superficial e sedimento integral, respectivamente. As concentrações de metais nas águas superficial e intersticial do reservatório foram relativamente baixas e ausentes de efeitos crônicos ou agudos pelos ensaios ecotoxicológicos. Os teores de SVA foram superiores aos de MES quando normatizados pela fração COT. Embora a LDE baseada em EqP tenha sugerido a ausência de toxicidade nos sedimentos do reservatório Billings, a mesma ocorreu nos pontos Braço do Rio Grande e Barragem de Pedreira. Os resultados dos ensaios ecotoxicológicos demonstraram efeitos agudos para Hyalella azteca, com sobrevivência dos organismos de 32,5 ± 6,57% e 45 ± 5,77% nos pontos Braço do Rio Grande e Barragem de Pedreira, respectivamente. Efeitos crônicos também foram observados para a espécie H. azteca em ambos os pontos. Os valores de biomassa individuais dos anfípodas foram afetadas quando comparadas ao Controle (0,072 ± 0,01 mg), com valores de 0,032 ± 0,01 mg e 0,031 ± 0,01 mg no Braço do Rio Grande e Barragem de Pedreira, respectivamente. A utilização dos VGQS empíricos TEL/PEL e os Valores de Referência Regionais demonstraram ser eficazes para predição de efeitos tóxicos, visto que as concentrações dos metais Cu, Cr, Ni, e Zn presentes nos sedimentos superaram o limiar PEL em vários pontos do reservatório, indicando uma alta probabilidade de efeitos adversos à biota, comprovada pelos ensaios ecotoxicológicos. As concentrações dos pesticidas organoclorados mirex e DDT encontram-se acima de TEL, enquanto o DDE, mais persistente, demonstrou uma alta probabilidade de ocorrência de efeitos tóxicos (acima de PEL). Embora o EqP não tenha sido eficaz na predição dos efeitos tóxicos, foi imprescindível para compreender a dinâmica dos metais no reservatório, visto que os elevados teores de sulfetos e COT demonstram ser os responsáveis pelo equilíbrio dos metais neste ambiente. Dessa forma, a combinação de VGQS empíricos e teóricos pode - de maneira não regulatória - ser considerada uma solução efetiva e de baixo-custo para a tomada de decisão sobre locais passivos de contaminação. / The Billings Complex is the largest water-storage facility in the São Paulo Metropolitan Region. Due to its strategic importance and the deterioration in its water quality over time, the Billings reservoir was and remains subject of many researches. However, the sediment quality guidelines (SQGs) adopted in Brazil and usually applied in these studies are based on the Canadian Threshold Effect Level/Probable Effect Level (TEL/PEL) and may not suitably predict ecotoxicological effects. The aim of this study was to evaluate the toxicity of organic and inorganic compounds in the overlying water, pore water and bedded sediments of the Billings reservoir through several SQGs and toxicological tests. A laboratory and field assessment was conducted involving extensive physical, chemical, and toxicological characterizations within ten stations of the Billings reservoir. At each sampling station, water quality parameters (pH, redox, DO, conductivity, turbidity, and temperature) were measured in depth (intervals of 1 meter). Bedded surface sediment, sediment pore water, and overlying water were collected to assess the physical and chemical properties at these sites, such as particle size and total organic carbon (TOC). Sediment samples were analyzed for acid volatile sulfides (AVS) and simultaneously extractable metals (SEM), total metals (Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, and Zn) and organic contaminants (organochlorine pesticides and semivolatile organic compounds). Empirical (TEL/PEL, RRV, and LEL/SEL) and mechanistic (AVS/SEM) SQGs approaches were applied and compared with 10-d toxicity tests with Daphnia magna and Hyalella azteca for overlying water and bedded sediment, respectively. Metals in the overlying and pore water were at a relatively low concentrations and absent of chronic or acute effects. AVS concentrations was greater then SEM in every station of the reservoir, therefore suggesting the absence of toxicity. However, Hyalella azteca post-exposure survival was affected in both Rio Grande branch and Pedreira Dam stations (32,5 ± 6,57% and 45 ± 5,77%, respectively). Relative growth rates were also affected in both Rio Grande branch and Pedreira Dam stations (0,032 ± 0,01 mg and 0,031 ± 0,01 mg) when compared to Control (0,072 ± 0,01 mg). Empirical (TEL/PEL, RRV, and LEL/SEL) guidelines were more suitable for toxicity prediction. Several stations exhibit metal concentrations for Cu, Cr, Ni, and Zn higher than the Canadian PEL adopted in Brazil. Organic compounds such as mirex and DDT were above TEL. Persistent DDT metabolite p,p\'-DDE were above PEL in both Rio Grande branch and Pedreira Dam stations. Although EqP was not suitable for toxicity prediction, it was important for understanding the role of sulfides and TOC for metal contamination in the reservoir. Therefore, the adoption of both empirically and mechanistic SQGs for sediment quality assessments can provide a more accurate and low cost alternative for sediment management decisions.