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.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4248.pdf: 3654263 bytes, checksum: b6ca09bad78da4e11f90710ff570c7d0 (MD5) Previous issue date: 2012-02-16 / Financiadora de Estudos e Projetos / Frequent use of urban waters for public supply has been increased, due to reduction of water resources suitable for human consumption. These waters are exposed to point and non-point sources of pollution, such as, atmospheric deposition, vehicle emissions and different types of waste thrown into streets and sidewalks. With storm water events, various toxics compounds are carried by surface run-off, reaching finally, into water bodies within the city. The goal of this research was to evaluate the presence of total mercury, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), heavy metals potentially toxic and acid volatile sulfide (AVS) in the hydrographic basin of Stream Barnabé. Searching environmental impact indicators on an aquatic system located at urban area of Indaiatuba, this water is captured to supply about 40.000 persons. Three points of stream were monitored, close to source, to water intake and to outfall. Water samples were collected monthly and sediments samples quarterly, between april/2010 and junho/2011. The results showed that the highest concentrations of mercury in water were observed during periods when rain interrupted the drought, due to runoff of water containing the material deposited for non-point sources in urban areas during the dry. The point next to water intake presented the highest concentrations of total-HPAs and AVS. We found that the maximums concentrations of metals were reported in setembro/2010 and junho/2011 samples and also setembro/2011 samples it found high concentrations of low molecular weight PHAs (naphthalene, acenaphthene, acenaphthylene and _etrogen) of source _etrogenico. These values were due to superficial water s flux with material deposited by nonpoint sources, accumulated during the dry season. Even though the results have shown normal impact indicators evaluated, it was denoted a vulnerability in this type of supply option, this requires an appropriate consideration in water management, such as interruption of supply, especially in times of heavy rainfall after periods of drought. / Frente ao crescente quadro de escassez hídrica, tem sido freqüente o uso de águas do meio urbano para fins de abastecimento público. Tais águas são sujeitas às fontes localizadas de contaminações, e também a diversas fontes difusas, como deposição atmosférica de longa distância, emissões veiculares e diferentes tipos de resíduos lançados em quintais, ruas e calçadas, que acabam por ser arrastados pelo escoamento superficial até os corpos hídricos urbanos. Neste trabalho foi conduzida uma investigação acerca da presença de mercúrio total, hidrocarbonetos policíclicos aromáticos, metais potencialmente tóxicos e sulfetos volatilizáveis por acidificação na Bacia Hidrográfica do Córrego Barnabé, buscando indicadores de impactos em um corpo aquático localizado na zona urbana da cidade de Indaiatuba-SP, cujas águas são captadas para o abastecimento de cerca de 40.000 pessoas. Foram monitorados três pontos do córrego: início do contato com a zona urbana, região da captação de água e proximidades da foz. As amostras de água foram coletadas mensalmente, e as amostras de sedimento trimestralmente, no período compreendido entre Abril/2010 e Junho/2011. Os resultados mostram que as maiores concentrações de mercúrio na água foram observadas nos períodos em que as chuvas interromperam o período de estiagem, devido ao escoamento superficial das águas contendo o material depositado por fontes difusas no meio urbano durante o período seco. O ponto próximo à captação de água foi o que apresentou as maiores concentrações de SVA e HPAs total. As maiores concentrações de metais foram registradas nas amostras de setembro/10 e junho/11, também nas amostras de setembro/11 foram encontradas altas concentrações de HPAs de baixa massa molar (naftaleno, acenafteno, acenaftileno e fluoreno), de origem petrogênica. Tais valores são resultado do aporte do material trazido pelo escoamento superficial ocorrido no inicio do período chuvoso, que sucedeu a estação seca. Mesmo considerando que os resultados tenham mostrado, em geral, níveis normais nos indicadores de impacto avaliados, é denotada uma vulnerabilidade hídrica neste tipo de opção como abastecimento, sendo cabível uma consideração no gerenciamento hídrico, como a interrupção da captação principalmente em ocasiões de chuvas intensas após períodos de estiagem. xii

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.