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Previous issue date: 2014-09-26 / The present study aims to determine trace elements concentration, adsorbed by sediments in waterproofed areas of the city limits as well as sediments that are deposited in the main rivers beds, which are responsible to perform drainage in Toledo city, Paraná. In order to study the sediment enrichment by trace elements, initially, there was some need to know the basal contents of these elements at the researched site. Therefore, and according to the scientific guidelines for this procedure, the chosen soil samples were taken from legal reserve areas located in the nearby rural farms, since these areas meet the requirements of preserving the natural characteristics of the soil in this region. Thus, five (5) sites were selected for sampling sediments on the streets as well as five (5) sites from the main rivers that have received sediments carried from the urban area by natural and anthropogenic processes. There were monthly collections in the studied rivers from April 2012 to March 2013 as well as fortnightly monitoring concerning the main physical parameters of river water (pH, dissolved oxygen, oxide reduction potential, conductivity, total dissolved solids, temperature and turbidity) in order to determine how these conditions can interfere on trace elements adsorbed by sediments deposited in the water environment. The applied analytical techniques were inductively coupled argon plasma-atomic emission spectroscopy (ICP-OES), total organic carbon (COT), laser granulometry and mineralogy by diffraction. The background showed the following concentrations: Fe (105,956), Al (102,372) Mg (2,303.2), Mn (916.4), Na (493.1), Cu (212.3), Zn (82.14 ), Ba (62.51), Cr (52.4), Ni (30.36), Pb (17.46), Sb (4.58) and Cd (0.69) in mg kg-1. The statistical analysis of the main components is summarized in three components that explained 96% variability of the background results, thus, it shows that there is no source of geogenic or anthropogenic contamination on the legal reserves. The sediments were classified as having an average particle size greater than 0.09 mm. The average clay fraction varied from 2 to 6% of the total mass of sediment samples. Mineralogical presences in the urban and aquatic environments were equivalent; they presented the following decreasing sequence number of the following minerals: quartz> hematite> andesite> kaolinite. They were compared to the background levels previously determined, the sediments of streets and rivers were enriched by trace elements in the following percentage rates: Ba (45.4 to 39.3%), Cu (48.6 to 44.3%), Cr (37.2 to 56.3%), Mn (81.6 - 0%), Ni (0 - 18.6%), Pb (40 - 0%), Zn (283.7 to 140.2 %), Mg (34.3 to 18.4%) and Na (250.2 to 295%), while TOC percentages showed an average distribution of 1% in all sites where samples were analyzed. The highest geo-accumulation rates were obtained where there was great enrichment by Zn as a trace element and according to the main guidelines, the maximum values obtained by trace elements such as Cd, Cr, Cu, Ni and Zn can produce adverse effects in this watershed. Finally, the monitoring methodology using control charts associated with the scores of the main components has demonstrated that among the monitored physicochemical parameters, electrical conductivity was retained in all the first components of the analyzed rivers. Thus, this parameter showed the highest correlations that interfere in the processes of adsorption and desorption of trace elements from sediments to water environment. At last, it was concluded that rural and urban anthropogenic contributions are responsible for the enrichment of sediments by trace elements in this area of study and also that scientific data are important for future environmental management processes of this municipality. / Este estudo teve como objetivo determinar a concentração de elementos-traço adsorvidos pelos sedimentos nas áreas impermeabilizadas do perímetro urbano e também dos sedimentos que se depositam nos leitos dos principais rios que realizam a drenagem do município de Toledo-PR. Para os estudos de enriquecimento dos sedimentos por elementos-traço, houve inicialmente a necessidade de que se conhecessem os níveis basais desses elementos no local de estudo. Portanto, e conforme as orientações científicas para este procedimento, este estudo optou por amostras de solo retiradas de áreas denominadas de reserva legal, situadas em propriedades rurais próximas do município, uma vez que estas áreas atendem aos requisitos de preservação das características naturais do solo da região. Para amostragens de sedimentos, foram selecionados cinco locais situados em ruas de alto tráfego de automóveis do município e também cinco locais nos principais rios que recebem os sedimentos carreados da área urbana por processos naturais e antrópicos. Nos rios, além das coletas mensais de sedimentos, realizadas entre abril de 2012 e março de 2013, foi realizado quinzenalmente o monitoramento dos principais parâmetros físicos da água (pH, oxigênio dissolvido, potencial de oxido redução, condutividade, sólidos totais dissolvidos, temperatura e turbidez) a fim de verificar como essas condições podem interferir na concentração dos elementos-traço adsorvidos pelos sedimentos que são depositados nesses locais. As técnicas analíticas utilizadas foram as de espectrometria de emissão óptica com plasma acoplado indutivamente (ICP-OES), carbono orgânico total (COT), granulometria a laser e mineralogia por difração. O background apresentou a seguinte concentração: Fe (105.956), Al (102.372), Mg (2.303,2), Mn (916,4), Na (493,1),Cu (212,3), Zn (82,14), Ba (62,51), Cr (52,4), Ni (30,36), Pb (17,46), Sb (4,58) e Cd (0,69) em mg Kg-1. A análise estatística de componentes principais se resumiu em apenas três componentes que explicaram 96% da variabilidade dos resultados do background, mostrando assim que as reservas legais não possuem qualquer fonte de contaminação geogênica ou antropogênica. Os sedimentos foram classificados com granulometria média superior a 0,09 mm. A fração argila foi determinada entre 2 a 6% em média da massa total das amostras dos sedimentos. As presenças mineralógicas no ambiente urbano e aquático foram equivalentes; apresentaram a seguinte série sequencial decrescente dos seguintes minerais: quartzo > hematita > andesito > caulinita. Comparados aos níveis do background determinado anteriormente, os sedimentos de ruas e de rios foram enriquecidos por elementos-traço nas seguintes proporções percentuais respectivas: Ba (45,4 - 39,3%), Cu (48,6 - 44,3%), Cr (37,2 56,3%), Mn (81,6 - 0%), Ni (0 - 18,6%), Pb (40 - 0%), Zn (283,7 - 140,2%), Mg (34,3 - 18,4%) e Na (250,2 - 295%) e os percentuais de COT apresentaram distribuição média de 1% em todos os locais de amostragens analisados. Os maiores índices de geoacumulação foram atingidos nos locais de amostragens onde ocorreu grande enriquecimento pelo elemento-traço Zn e segundo os principais guidelines, os valores máximos obtidos pelos elementos-traço Cd, Cr, Cu, Ni e Zn são capazes de produzir efeitos adversos nesta bacia hidrográfica. Por fim, a metodologia de monitoramento que utiliza gráficos de controle, associados aos escores das componentes principais, permitiu demonstrar que dentre os parâmetros físico-químicos monitorados, a condutividade elétrica foi retida em todas as primeiras componentes dos rios analisados. Portanto, foi o parâmetro que apresentou maiores correlações que interferem nos processos de adsorção e dessorção de elementos-traços dos sedimentos para o meio hídrico. Concluiu-se que as contribuições antropogênicas rurais e urbanas são responsáveis pelo enriquecimento dos sedimentos por elementos-traço nesta área de estudo e também que os dados científicos obtidos são importantes para futuros processos de gestão ambiental deste município
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede.unioeste.br:tede/198 |
| Date | 26 September 2014 |
| Creators | Juchen, Carlos Roberto |
| Contributors | Boas, Marcio Antonio Vilas, Poleto, Cristiano, Pletsch, Adelmo Lowe, Mello, Eloy Lemos de, Tavares, Maria Hermínia Ferreira |
| Publisher | Universidade Estadual do Oeste do Parana, Programa de Pós-Graduação "Stricto Sensu" em Engenharia Agrícola, UNIOESTE, BR, Engenharia |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UNIOESTE, instname:Universidade Estadual do Oeste do Paraná, instacron:UNIOESTE |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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