PR O
G
R
A
MA
DE PE
G EO
C
IÊ
N
C
IA
S
1996
Euclásio Be Al(SiO )(OH)
24
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOCIÊNCIAS
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
GEOQUÍMICA DE SEDIMENTOS DE FUNDO DOS RIOS TRAIRI E
ARARÍ E DA LAGUNA DE NÍSIA FLORESTA (RN).
Autor
Luis Ferreira de Lima
Orientador
UNIVERSIDADE FDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA
PROGRAMA DE PESQUISA E POS-GRADUAÇAO
EM GEOCENCIAS
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
GEOQUÍMICA DE SEDIMENTOS DE FUNDO DOS RIOS
TRAIRÍ, ARARÍ E DA LAGUNA NÍSIA FLORESTA (RN).
LUIS FERREIRA DE LIMA
Orientador
: Prof .Dr. HEITOR NEVES MAIAUNIVERSIDADE FDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA
PROGRAMA DE PESQUISA E POS-GRADUAÇAO
EM GEOCENCIAS
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
GEOQUÍMICA DE SEDIMENTOS DE FUNDO DOS RIOS TRAIRÍ E ARARÍ E DA
LAGUNA NÍSIA FLORESTA (RN)
BANCA EXAMINADORA
___________________________________________ Prof Dr Heitor Neves Maia
Presidente (UFRN)
_____________________________________
Prof. Dr. Laécio Cunha de Souza Examinador (UFRN)
____________________________________________ Prof.. Dra.Maria Marlúcia Santiago
“Os dias prósperos não nascem por acaso, nascem
de muita fadiga e muita persistência.”
AGRADECIMENTOS
Inicio agradecendo a Deus, rogando a ele que sempre ilumine todos os meus passos e que sempre esteja ao meu lado sem me faltar, pois sem ele nada sou e é em quem me refugio nos momentos mais delicados de minha vida.
Em memória de minha mãe Lucimar Galdino de Oliveira e meu avô João Ferreira de Lima a quem guardo com carinho e respeito por todos os bons momentos vividos enquanto Deus permitiu. Às minhas irmãs Luci, Luciana, Neide e aos meus irmãos, Naldo, Luceno. Ao meu cunhado Castelo. Às minhas avós, tios, tias, familiares e amigos de modo geral.
Ao meu irmão Lucinaldo pelo esforço sobre humano para viver feliz. Ao meu grande amigo Raniere, sua esposa Kátia e sua prole Raninho.
Ao meu orientador Heitor Neves Maia a quem devo todo o respeito enquanto pessoa e profissional. Aos Professores Laécio Cunha de Souza, meu eterno mestre e amigo e Raquel Franco a qual teve um papel muito importante na conclusão deste trabalho.
A todos os meus amigos residentes ou não da residência de pós-graduação sem exceção. Aos meus amigos Luiz Eduardo, Jochen e Alcides, Francisco, Zezé, Alcinéia e outros, pelas provas de amizade e companheirismo eternos.
A todos os meus professores e aos amigos de mestrado, Sallet, Geraldo, Petta, Josiel Alencar, Márvio, Silvana, Adriana, Cláudio, Ludmagna. Mais uma vez meu Deus, obrigado por tudo. Desejo neste momento externar meus agradecimentos aos diversos colaboradores, que tornaram possível esse trabalho.
SUMÁRIO
Lista de tabelas VI
Lista de quadro VII
Lista de figuras VII
Lista de siglas VIII
Resumo IX
Abstract X
Capítulo1 - Aspectos Gerais
1.1 - Introdução 1
1.2 - Objetivos 2
1.2.1 - Geral 2
1.2.2 - Específicos 2
1.3 - Localização da Área e Vias de Acesso 2
Capítulo 2 - Arcabouço Fisiográfico e Geológico
2.1- Clima 4
2.2 - Geomorfologia 4
2.3 - Vegetação 5
2.4 -Hidrografia 5
2.5 - Geologia 6
2.5.1 - Embasamento Cristalino 6
2.5.2 - Sedimentos Cenozóicos 7
2.5.2.1 - Grupo Barreiras 9
2.5.3 - Sedimentos Recentes 9
Capítulo 3 - Contexto Global da Poluição Ambiental
3.1 – Introdução 11
3.2 - Os Elementos Químicos do Grupo dos Metais e a Geoquímica de Sedimentos de Fundo
12
3.3 – Geoquímica dos Sedimentos de Fundo 17
Capítulo 4 - Metodologia e Materiais Utilizados
4.1 - Procedimentos em Campo 20
4.2 - Equipamentos e Materiais Utilizados em Campo e em Laboratório 24
4.2.1 – Equipamentos 24
4.2.2 - Materiais 24
4.3 - Procedimentos em Laboratório 24
Capítulo 5 - Apresentação e Avaliação dos Resultados Analíticos
5.1 – Resultados 26
5.2 – Avaliação dos Resultados Analíticos 26
5.3-Matrizes de Correlação 34
5.4 Representação Gráfica dos Resultados Analíticos 37
Capítulo 6 - Análise da Poluição Ambiental
6.1 – Análise da Poluição Ambiental na Bacia Hidrográfica Trairí 45
Capítulo 7 – Conclusões 52
Referências Bibliográficas 53
Lista de tabelas
Tabela 4.1- Localização dos Pontos de Amostragens (Datum, Sad 69). 22 Tabela 4.2- Metais Analisados em Sedimentos, Limites de Detecção e Metodologia 25 Tabela 5.1-Valores das Concentrações dos Metais Em ppm e %. 28
Tabela 5.2- Valores de Referências 29
Tabela 5.3 Avaliação dos Resultado Analítico das Duplicatas de Campo para Metais em Sedimentos de Fundo dos Rios Trairí , Ararí e Laguna Nísia Floresta.
30
Tabela 5.4- Matriz de Correlação 40
Tabela 6.1- Classificação da Qualidade dos Sedimentos em Função do Igeo 45 Tabela.6.2- Índice de Geoacumulação Calculados para os Sedimentos de Fundo
Estudados
Lista de Quadro
Quadro 3.1- Elementos Químicos(Metais) e seus Efeitos na Saúde e no Meio Ambiente
13
Lista de figuras
Figura 1.1 - Mapa De Localização da Área de Estudo 3
Figura 2.1 - Mapa Geológico da Área de Estudo 8
Figura 4.1 - Ponto de Amostragem P03 20
Figura 4.2 - Ponto de Amostragem P02 20
Figura 4.3 - Imagem de Satélite Obtida no Google Earth, Mostrando a
Intensa Atividade Agrícola na Região da Área de Estudo. 21
Figura 5.1 - Diagramas de Dispersão 31
Figura 5.1 - Continuação 32
Figura 5.1 - Continuação 33
Figura 5.2 - Gráficos de Distribuição dos Teores para Sedimentos de Fundos do
Rio Trairí e Laguna Nísia Floresta. 39
Figura 5.3 - Gráficos de Distribuição dos Teores para Sedimentos de Fundos do Rio
Trairí e Laguna Nísia Floresta. 40
Figura 5.4 - Gráficos de Distribuição dos Teores para Sedimentos de Fundos do Rio
Trairí e Laguna Nísia Floresta. 41
Figura 5.5 - Gráficos de Distribuição dos teores para Sedimentos de Fundos do Rio
Ararí e Laguna Nísia Floresta 42
Figura 5.6 - Gráficos de Distribuição dos teores para Sedimentos de Fundos do Rio
Ararí e Laguna Nísia Floresta 43
Figura 5.7 - Gráficos de Distribuição dos teores para Sedimentos de Fundos do Rio
Ararí e Laguna Nísia Floresta 44
Figura 6.1 - Mapa de Distribuição Geográfica dos Locais de Amostragem, Dentro da
Área de Estudo (Bacia Hidrográfica do Trairi) Onde a classe do Igeo
Calculado foi igual a 0”.
48
Figura 6.2 - Mapa Mostrando a Localização Geográfica do Ponto de Amostragem
(P21) em Que o Sedimento Analisado Revelou para o Cádmio (Cd)
Figura 6.3 - Mapa Mostrando a Localização Geográfica do Ponto de Amostragem em
que o sedimento Analisado Revelou uma classe do Igeo Calculado igual
a “Não Poluído a Moderadamente Poluído” com base na Concentração
de Manganês (Mn)
50
Figura 6.4 - Mapa Mostrando a Localização Geográfica dos Pontos de Amostragem
(P02, P03, P10, P12, P14) em que o Sedimento Analisado Revelou para o Fósforo (P) um valor onde a classe do Igeo Calculado foi igual a 1 Classificando o Sedimento como “Não Poluído a Moderadamente Poluído”.
51
LISTA DE SIGLAS
AS´ - CLIMA TROPICAL CHUVOSO COM VERÃO SECO E ESTAÇÃO CHUVOSA ALD – ABAIXO DO LIMITE DE DETECÇÃO
BSS´H´- CLIMA MUITO QUENTE E SEMI-ÁRIDO, COM ESTAÇÃO CHUVOSA QUE SE ADIANTA PARA OUTONO.
CETESB - COMPANHIA DE TECNOLOGIA E SANEAMENTO AMBIENTAL GPS – SISTEMA DE POSICIONAMENTO GLOBAL
ICPMS – ESPECTRÔMETRO DE MASSA COM PLASMA INDUTIVAMENTE ACOPLADO IGEO – ÍNDICE DE GEOACUMULAÇÃO
IDEMA – INSTITUTO DE DESENVOLVIMENTO E MEIO AMBIENTE SERHID – SECRETARIA DE RECURSOS HÍDRICOS
SUDENE - SUPERINTENDÊNCIA DE DESENVOLVIMENTO DONORDESTE
RESUMO
Foram determinadas as concentrações dos metais (Al, Ba, Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn ) e do fosfóro (P) analisadas através de Espectrômetro de Massa com Plasma Indutivamente Acoplado para fração fina, < 0,063 mm, em 22 amostras. A preparação das amostras para análise foi realizada nos Laboratórios de Geologia da UFRN e consistiu em cadastrar, secar, peneirar e enviar para análise em laboratório externo (LAKEFIELD GEOSOL), em Belo Horizonte (MG). A área estudada corresponde aos rios Traíri, Ararí e lagoa Nísia Floresta, que deságuam no mar, situados no Estado do Rio Grande do Norte. Os objetos de estudo (Rios Trairí, Ararí e lagoa Nísia Floresta) recebem influências de lixos urbano, agrotóxicos e adubos, viveiros de camarões e pastoril; com isto, as concentrações destes metais em alguns pontos da área de estudo ficaram acima do valor de referência classificando-os como não poluídos a moderadamente poluídos, conforme o Igeo calculado. Diante dos dados obtidos conclui-se que os problemas ambientais encontrados nos rios Traíri, Ararí e lagoa Nísia Floresta são ainda de pequena escala, mesmo quando se considera que na área estudada a atividade humana é intensa.
ABSTRACT
The metal concentrations (Al, Ba, Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn ) and phosforus(P) had been determined analyzed through Plasma Inductively Coupled Plasme Mass Spectrometer for fine fraction, < 0,63 mm in 22 samples. The sample preparation for analysis had been make in the laboratories of geology of the UFRN. This samples procedures consists in register, dry, bolt and send to analysis in external laboratory (LAKEFIELD GEOSOL) in Belo Horizonte (MG, Brazil). The studied area involves the rivers Trairi, Ararí and Nísia Floresta lagoon, that empties in the sea, situated in the Rio Grande do Norte State. The study objects (Rivers Trairí, Ararí and Nísia Floresta lagoon) receive influences from urban dumpies, agrotoxics and fertilizer, shrimps tank, pastoral, with this, the concentrations of metals (Al, Ba, Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, P, Zn) (except phosforus) in some points of the study area had been above of the value of reference what it leads to classify them as not polluted to moderately polluted, as the calculated Igeo. In front of discussed, can say about the environmental problems found in Trairi, Ararí and Nísia Floresta Lagoon are still in small scale, since when regard the studied área is over human activity effects.
Capítulo - 1
CAPÍTULO 1
ASPECTOS GERAIS
1.1 - Introdução
O aumento da população global somado ao avanço tecnológico, origina na maioria das vezes, efeitos adversos prejudiciais ao meio ambiente, como por exemplo, a poluição de um corpo de água (p.ex., rio ou lago). As cidades, locais atualmente de concentrações populacionais, estão crescendo a cada dia, e assim os ambientes aquáticos próximos às mesmas, que em geral são fontes de alimentos e de consumo de água, vêm sofrendo agressões, como conseqüência das atividades humanas junto aos mesmos, causando muitas vezes, mudanças em seu regime hidráulico, composição química da água e níveis de assoreamento (Borrego et al. 2002). Os rios urbanos são os que mais sofrem agressões, através de lançamento de esgotos “in natura” ou de lixo de natureza diversa como por exemplo lixos doméstico, hospitalar e industrial (Sin et al. 2001).
A água, como principal componente necessário á vida, está cada dia mais escassa e em certas situações revelam preocupantes níveis de contaminação por metais. Em pequenas quantidades, os metais são essenciais aos organismos, mais quando em excesso, desencadeiam diversos problemas (Manaham 1994). Uma vez que atingem o corpo de água, esses metais depositam-se nos sedimentos e sofrem processos complexos de adsorção. No ambiente aquático, o compartimento considerado mais significativo na concentração de metais é representado pelos sedimentos de fundo (Axtmann & Luoma 1991; Bahena-Manjarrez & Carranza-Edwards 2002; Casas et al. 2003) e, por esse motivo, estes são considerados como materiais de amostragem, tanto em pesquisa de prospecção mineral como em estudos ambientais (El-Hasan & Jiries 2001). Ao refletirem a qualidade do sistema e o desenvolvimento histórico de parâmetros hidrológicos e químicos (Salomons & Förstner 1984), os sedimentos de fundo são particularmente úteis na identificação, no monitoramento e no controle de fontes de poluição.
Neste contexto, o estudo dos sedimentos de fundo dos rios Trairi e Ararí e da laguna de Nísia Floresta, que fazem parte da bacia hidrográfica do Trairi (região E do estado do Rio Grande do Norte), torna-se importante para se conhecer as condições destes meios aquáticos.
1.2 - Objetivos
Este trabalho foi realizado no âmbito de um levantamento feito na região para avaliar as concentrações de metais pesados, e dejetos oriundos de viveiros de camarões em sedimentos de correntes dos rios Trairi e Ararí e da lagoa de Nísia Floresta para subsidiar e dar suporte à demanda das condições de infra-estruturas necessárias ao desenvolvimento sócio-econômico da região.
1.2.1 - Geral
O objetivo do mesmo é diagnosticar o estado atual da concentração de metais em sedimentos de fundo dos rios Trairi e Ararí e da lagoa de Nísia Floresta.
1.2.2 - Específicos
a) Analisar metais e fósforo em amostras de sedimentos de correntes dos rios Trairi, Arari e da lagoa Nísia Floresta;
b) Integrar os dados analíticos a informações relativas ao uso e ocupação do solo na área estudada.
c) Avaliar os aspectos geogênicos e/ou antropogênicos contaminantes da área de estudo
1.3 - Localização da área e vias de acesso
A área deste trabalho (Figura 1.1), faz parte das folhas topográficas SB.25-Y-C-V (Natal) e SB.25-Y-A-II (São José de Mipibú) e está inserida dentro dos limites da Bacia Hidrográfica do Trairi. Engloba parte ou a totalidade dos municípios de São José de Mipibú, Senador Georgino Avelino, Nísia Floresta, Vera Cruz, Lagoa Salgada, Lagoa de Pedras, Brejinho, Boa Saúde e Tangará, todos situados na porção sudeste do estado do Rio Grande do Norte.
Capítulo - 2
ARCABOUÇO
FISIOGRÁFICO E
CAPÍTULO 2
ARCABOUÇO FISIOGRÁFICO E GEOLÓGICO
2.1 – Clima
Segundo a classificação de Köppen (in SERHID 2001), a região estudada possui um clima do tipo “As” - quente e úmido. Este tipo climático é caracterizado por uma precipitação pluviométrica anual alta, atingindo a média de 1.600 mm, verificando-se uma maior concentração de chuvas nos meses de março e julho. Na metade leste da bacia há uma predominância do tipo As´ - clima tropical chuvoso com verão seco e estação chuvosa se adiantando para o outono, enquanto que na porção oeste, predomina o tipo BSs´h´- clima muito quente e semi-árido, com estação chuvosa que se adianta para o outono. De um modo geral, as chuvas anuais médias de longo período decrescem do litoral para o interior, passando de cerca de 1.300 mm na foz para 500 mm na região de Santa Cruz, e voltando a crescer, chegando a 700 mm nas cabeceiras. Os ventos apresentam uma constância no quadrante sudeste. A temperatura média anual é em torno de 26,2°C com uma insolação média de 2.954 horas (SUDENE 1971). A umidade relativa do ar normalmente apresenta-se constante e em torno de 80% (SERHID 2001).
2.2 – Geomorfologia
O relevo na região possui dois domínios bem distintos caracterizados por um relevo litorâneo e um relevo de baixos platôs. A área litorânea envolve as praias, dunas, mangues, várzeas e terraços aluviais. As praias são cordões arenosos, planos e estreitos, interrompidos, apenas pelas desembocaduras dos rios e pelas falésias. As dunas são deposições eólicas que ocorrem em todo o litoral do estado, apresentando um relevo suave e ondulado, com altitudes atingindo até 40 ou 50 metros. Os mangues, várzeas e terraços aluviais ocorrem predominantemente nas depressões costeiras, sendo os dois últimos ótimos terrenos para a agricultura quando bem drenados, visto que os mangues estão sendo ocupados pela carcinicultura.
até o mar, por vezes terminando abruptamente formando falésias. A superfície destes tabuleiros apresenta um relevo predominantemente plano ou até suavemente ondulado com declives entre zero e 5%, exceto próximo às linhas principais de drenagem onde estes podem ser maiores (SERHID 2001).
2.3 – Vegetação
A formação vegetal da região compreende, principalmente, os tipos: floresta tropical úmida (mata atlântica), vegetação de várzea, cerrado e formações litorâneas.
A floresta úmida representa, atualmente, apenas algumas manchas isoladas dentro dos grandes conjuntos fitográficos regionais. A mata atlântica é uma faixa paralela ao litoral oriental, apresentando formações descontínuas, porém densas, de médio porte e bem menos exuberante do que os existentes nos baixos platôs dos estados vizinhos (PB, PE, etc.).
A mata de várzeas tem cedido lugar às culturas de subsistência diversificadas. As pequenas ocorrências vegetais ainda existentes aparecem numa faixa paralela à mata atlântica, sendo os tipos mais conhecidos: os ingás, o mandacaru e o camaçari.
A vegetação do cerrado possui o aspecto de savanas arborizadas, sendo compostas por elementos arbóreos herbáceos. É caracterizada por árvores e arbustos tortuosos, com folhas coriáceas e ásperas, como as espécies Anacardium occidentale(cajueiro), Hancornia speciosa (mangabeira), Byrsonima cydonizafolia (murici do tabuleiro), entre outros.
A faixa litorânea apresenta uma vegetação bastante pobre e que pode ser classificada de acordo com o local de ocorrência: praias, restingas, dunas e manguezais. A vegetação das praias e dunas é de pequeno porte e arbustiva, destacando-se Ipomoea pescrapea (salsa de praia), Remirea maritica (espécie fixadora de dunas), Cocas nucifera (coqueiro) e
Anacardium occidentale (cajueiro), sendo as duas últimas espécies arbóreas. Os Manguezais
(Rlizophora mangle) aparecem nas desembocaduras dos principais rios, em locais da ação das marés, estando perfeitamente adaptados à salinidade do mar e não sobrevivendo em outro meio (SERHID 2001).
2.4 – Hidrografia
cursos. A bacia ocupa uma superfície de 2.867,4 km2, correspondendo a cerca de 5,4% do território estadual (SERIHD 2001).
2.5 – Geologia
A geologia da região onde está inserida a área de trabalho (Figura 2.1) é definida por um embasamento cristalino pré-cambriano formado predominantemente por rochas ganáissicas e migmatíticas do maciço São José de Campestre (Complexo Caicó), intrudidas por corpos graníticos indiscriminados. Esse embasamento cristalino, na sua porção mais a este da área, encontra-se recobertos por sedimentos cenozóicos do Grupo Barreiras do tipo Arenitos, Arenitos Conglomeráticos e Argilitos arenosos. Por fim, recobrindo os sedimentos cenozóicos, encontram-se dos sedimentos recentes formados por paleodunas, depósitos aluvionares, coluvio-eluviais, fluvio-lagunares e depósitos litorâneos.
2.5.1 - Embasamento Cristalino
Pertencente ao Complexo Caicó, o maciço São José de Campestre (domínio leste da Faixa Seridó), está localizado no extremo nordeste da Província Borborema (Dantas et al. 1998) o qual é limitado a leste pela bacia Pernambuco-Paraíba, a norte pelas rochas meso-cenozóicas da bacia Potiguar, a sul pela zona de cisalhamento Remígio-Pocinhos e a oeste pela zona de cisalhamento Picuí - João Câmara.
2.5.2 - Sedimentos Cenozóicos
2.5.2.1 - Grupo Barreiras
Relatado por Andrade (1968) como “seqüência Barreiras”, compondo um complexo de eventos sedimentares, a qual pode corresponder a mais de um ciclo erosivo originado pelas mudanças de nível de base sobre diferentes condições climáticas, o Grupo Barreiras é constituído de sedimentos clásticos de cor variada com rochas da composição variável, de argilitos a conglomerados. Uma subdivisão para o Grupo Barreiras foi proposta por Mabesoone et al. (1972), que o individualizou em três formações a saber: Serra do Martins (na base), Guararapes (intermediária) e Macaíba (no topo), com todo o pacote repousando, discordantemente sobre sedimentos Mesozóicos. Falcão & Mabesoone (1975) sugeriram ainda, a ocorrência de capas intempéricas para cada uma dessas formações, sendo estas definidas como unidades edafro-estratigráflcas.
Na Formação Serra do Martins predominam rochas areno-argilosas com cores variadas de esbranquiçadas até avermelhadas. Na porção basal encontram-se arenitos cauliníticos, sendo comum também os níveis conglomeráticos com seixos subangulosos. Podem ocorrer zonas silicificadas nos arenitos grosseiros do topo das chapadas e bancos sílticos de cores variando de creme até marrom-escuro, com intercalações de folhelhos e conglomerados (Campos Silva 1969). A Formação Guararapes aflorar na área em estudo, ocorrendo nos “tabuleiros” e formando as falésias costeiras. Compreende desde sedimentos argilo-arenosos até arenitos grosseiros a conglomeráticos, de coloração variegada. Leitos de seixos quartzosos assinalando pequenas discordâncias de erosão local são comumente observados. Tal formação foi depositada em ambiente fluvial, às vezes torrencial, devido a sua natureza litológica e localidade de ocorrência. A Formação Macaíba é caracterizada por sedimentos areno-argilosos e argilo-arenosos, cauliníticos com alguns seixos na base. Mostram colorações tipicamente esbranquiçadas (Campos Silva & Coutinho 1971).
2.5 3 - Sedimentos Recentes
São definidos pelo material sedimentar que recobre o Grupo Barreiras na região litorânea. Compreende as diversas gerações de Dunas, Coberturas Arenosas, Aluviões, e
Sedimentos de Mangues (Nogueira 1982; Cunha 1985).
arenosos de coloração avermelhada (Cunha 1985). Representam, ainda hoje, motivo de discussão por parte dos que a denominaram de Formação Potengi. As paleodunas, formadas pela ação dos ventos alísios, compreendem depósitos de coloração esbranquiçada até avermelhada e, atualmente, acham-se fixadas por vegetação (Nogueira 1982). Apresentam cotas altimétricas predominantes entre 40 e 60 metros e algumas drenagens geralmente concordantes segundo a direção noroeste-sudeste. É marcante a diferença na textura e na tonalidade entre as paleodunas e as dunas recentes, tanto em imagens de radar, quanto em imagens de satélite e fotos aéreas. Sob a denominação de dunas recentes, agrupa-se todo o cinturão de dunas móveis quaternárias do litoral, estando desta forma, intimamente relacionadas com desenvolvimento deste (Cunha 1985). Estão dispostas segundo uma direção preferencial noroeste-sudeste (idêntica às paleodunas) e, devido à ausência de vegetação mostram uma tonalidade clara em fotografias aéreas.
As Coberturas Arenosas correspondem a depósitos de areias quartzosas de granulometria media a grossa com coloração esbranquiçada a acinzentada, sendo esta última em função do teor de matéria orgânica presente (Nogueira 1982).
Os Aluviões são sedimentos quaternários associados aos leitos das principais drenagens da região, inclusive alguns, riachos de dimensões reduzidas, estando diretamente relacionados ao desenvolvimento da morfologia atual. Litologicamente, as aluviões são formadas por areias finas a grossas, até cascalhos e matacões (Nogueira 1982; Cunha 1985).
Capítulo - 3
CONTEXTO GLOBAL
DA POLUIÇÃO
CAPÍTULO 3
CONTEXTO GLOBAL DA POLUIÇÃO AMBIENTAL
3.1 - Introdução
A poluição torna-se um problema mais sério com o crescimento populacional, bem como com a intensidade da industrialização. O homem primitivo, vivendo em grupos limitados produzia pequeno efeito negativo ao seu meio ambiente. Com o crescimento populacional, a urbanização e o desenvolvimento industrial, os resíduos (domésticos, industriais, agrícolas, etc.), em muitas situações, passaram a causar efeitos negativos, poluindo as águas, o ar e o solo.
O grande receio está em, futuramente, não podermos mais controlar a poluição do nosso planeta. A população está crescendo e imagina-se que por volta do ano 2010 a população do planeta venha a dobrar. A poluição urbana (lixo urbano) é responsável pela maioria das agressividades aos rios que por sua vez passam próximos a centros urbanos, carreando seus efluentes e lixos para os leitos dos mesmos. O mau uso do solo, como é o caso das práticas agrícolas erradas (queimadas, aragens, aduções sem uma análise de solo) e aplicações de defensivos agrícolas causam, em grande escala, poluição dos corpos de águas próximos a estas áreas, pela lixiviação das partículas do solo para dentro dos rios, e conseqüentemente a poluição da água.
processo de tal mudança ambiental. Amostras de sedimentos da Lagoa de Piratininga no Rio de Janeiro (Brasil), foram analisadas a fim de examinar as características geoquímicas e o ambiente deposicional. Os resultados demonstraram um enriquecimento de Pb, Cu e Zn de acordo com o aumento do fluxo antropogênico (poluição) da região. Singh et al (1997) estudando os sedimentos do rio Gomati, encontraram concentrações elevadas de vários metais (p. ex. Cd, Cu, Ni, Pb, e ZN), ao longo da extensão urbana de Lucknow, mostrando assim, um progressivo aumento à jusante, devido a adições de quatro redes de drenagem principais que descarregam os efluentes urbanos no rio. Ntekim et al. (1993) estudaram as concentrações de alguns metais selecionados (Pb, Zn, Cu, Cd, Ni, Fe, e Cr) nos sedimentos do rio Calabar, com o objetivo de se determinar a extensão da contribuição antropogênica e calcular os efeitos do desperdício de materiais industriais despejados dentro do rio. Os resultados mostraram que as concentrações de Pb, Zn e Cu indicam uma poluição relativamente moderada, enquanto que para os outros metais abalizados, altos índices foram determinados particularmente próximo dos estabelecimentos industriais e assim, atestando que os aumentos das concentrações destes metais estão relacionados ao esgoto industrial e aos metais que se acumulam através do lixo e do desperdício de entulho sólido. Guimarães Segundo (2002) constatou no rio Pitimbú (RN) que alguns pontos ao longo do rio apresentaram poluição por metais oriundos de fábricas, produtos agrícolas, efluentes e lixo urbano jogado diretamente no leito do rio. Mendes (2002), estudando três açudes no município de Currais Novos com respeito aos parâmetros físico-químico, pesticidas e metais pesados em água, e pesticidas e metais pesados em sedimentos de fundo, diagnosticou que os açudes Gargalheiras e Dourados apresentaram índices de poluição com metais proveniente de minas de scheeilta da região, enquanto que o açude Currais Novos apresentou fortes índices de poluição por efluentes domésticos.
3.2 - Os Elementos Químicos do Grupo dos Metais e a Geoquímica de
Sedimentos de Fundo
3.2.1 – Os Elementos Químicos do Grupo dos Metais
Quadro 3.1 - Elementos químicos metálicos e seus efeitos na saúde e no meio ambiente
Elementos Efeitos na Saúde Efeitos no Meio Ambiente
Al Pode ser tóxico ou mesmo
carcinogênico aos mamíferos.
O alumínio pode causar quebra na produtividade de culturas agrícolas em solos ácidos, com pH de 5,5.
Ba
O seu excesso causa bloqueio nervoso e/ou aumento de pressão sangüínea por vasoconstricção.
A contaminação do meio ambiente pelo bário. Pode ser fatal.
Cd
Pressão sanguínea alta, destruição do tecido testicular e das células vermelhas do sangue, além de danos nos rins.
Em suma o cádmio é altamente tóxico também às plantas e aos animais. É um metal de particular interesse, pois pode se acumular na cadeia alimentar.
Cu
A intoxicação por cobre em animais e no homem é, difícil de ocorrer.
A contaminação dos solos por cobre é rara, exceto quando se faz a disposição de efluentes de atividades agrícolas. Cr
O cromo na forma hexavalente (+6) é tóxico e carcinogênico.
Tóxicos geraram problemas de saúde permanentes, tanto para seres humanos como para o ecossistema.
Fe
A sua carência pode causar anemia e seu excesso pode aumentar a incidência de problemas cardíacos e diabetes .
Coloração avermelhada a água, manchas em roupas, gosto metálico a água e favorecem o desenvolvimento de ferrobactérias que causam maus odores. Mn
O Mn é um metal potencialmente tóxico aos seres humanos podendo até causar câncer nos mesmos.
Confere sabor, turbidez, além de formar depósitos nas tubulações.
Ni
Concentrações elevadas de níquel, absorvidas pelo ser humano, podem causar problemas de pele e até afetar nervos cardíacos e respiratórios.
O níquel apresenta níveis tóxicos para algumas plantas já a partir de 0,5 mg/L de concentração.
Pb
A intoxicação no ser humano, é caracterizada por deficiências neurológicas, disfunção renal e anemia.
Este elemento entra na atmosfera, contaminando o ar, o solo e, muitas vezes o sistema de águas naturais.
Zn
Este metal é comprovadamente teratogênico e suspeito de ser carcinogênico no ser humano e em outros mamíferos.
O Zn é bioacumulativo e extremamente tóxico.
causando diversos males entre eles disfunções nas células sanguíneas (Smith & Huyck 1999). A seguir faremos uma breve descrição de algumas características de vários elementos químicos do grupo dos metais, que em geral são analisados quando se realiza estudos de avaliações geoquímicas ambiental.
a) Alumínio (Al): Por ser um metal pouco solúvel, este elemento raramente ocorre em águas naturais numa concentração maior do que 10 a 100 mg/L. O alumínio tem como principal representante na natureza o minério de bauxita que contém de 30 a 35% de Al2O3
(Manahan 1994), mas também pode ser encontrado em feldspatos, micas e anfibólios (Fenzl 1988). A contaminação do meio ambiente pelo alumínio se dá principalmente por efluentes de indústrias químicas e metalúrgicas (Cooper & Thornton 1994). O alumínio pode causar quebra na produtividade de culturas agrícolas em solos ácidos, com pH de 5,5, porém em solos mais alcalinos, com pH acima de 7,0, o íon alumínio poderá precipitar-se e eliminar a toxidez (Paganine, 1997). O Al em condições especiais (formas complexadas) pode ser tóxico ou mesmo carcinogênico aos mamíferos (Smith & Huyck 1999).
b) Bário (Ba): É um elemento com baixas concentrações nas águas naturais, pois, têm como mineral de maior representatividade à barita (BaSO4) que possui uma baixa solubilidade
em meio aquoso e além do mais, o bário é facilmente adsorvido pelos hidróxidos e óxidos metálicos (Fenzl 1988). Como minério é empregado na indústria petrolífera e nos seus derivados (borracha, plástico, asfalto, etc.), assim como no papel, em pigmentos, entre outras (Dardenne 1997). A contaminação do meio ambiente pelo bário pode ser originada de rejeitos de indústrias de fabricação do vidro, concreto, asfalto e as atividades mineiras com seus efluentes (Cooper & Thornton 1994). O consumo de 550 a 600 mg de bário pelo homem é fatal. O seu excesso causa bloqueio nervoso e/ou aumento de pressão sangüínea por vasoconstricção (Santos 2000).
c) Cádmio (Cd): Em termos químicos o cádmio é muito similar ao zinco, mas o Cd é muito menos abundante. Estes dois metais freqüentemente sofrem processos geoquímicos juntos. O cádmio na água e no meio ambiente, pode ser originário de rejeitos de minas, de descargas industriais do tipo produtora de combustíveis fósseis, metalúrgica, química e eletroeletrônica, de papel, de tinta, etc. (Cooper & Thornton 1994, Manahan 1994); além do transporte via escoamento superficial de águas em meio urbano e dos fertilizantes utilizados na agricultura (Cooper & Thornton 1994). Os efeitos agudos da contaminação por cádmio em humanos são muito sérios provocando pressão sanguínea alta, destruição do tecido testicular e das células vermelhas do sangue, além de causar danos nos rins.
(combustíveis fósseis, metalúrgicas, química, vidros, inseticidas utilizados na agricultura e na indústria eletroeletrônica), de rejeitos de minas e do escoamento superficial de águas em meio urbano (Cooper & Thornton 1994). Uma das maiores fontes de contaminação por chumbo em atividades antrópicas é a combustão da gasolina aditivada com esse metal. Este elemento entra na atmosfera, contaminando o ar, o solo e, muitas vezes o sistema de águas naturais. E ainda existem as contaminações de origem geogênica via minerais de calcário (Cerussita) e galena os quais contribuem com chumbo nas águas naturais (Manahan 1994). A intoxicação pelo chumbo no ser humano, é caracterizada por deficiências neurológicas, disfunção renal e anemia (Paganine 1997).
e) Cobre (Cu): O cobre faz parte de minerais sulfetados, óxidos e hidróxidos (Fenzl 1988). Por exemplo, CuOH, Cu(OH)2 e o CuCO3.. A contaminação do meio ambiente por
cobre se dá via rejeitos industriais (combustíveis fósseis, metalúrgicas, química, vidros, inseticidas utilizados na agricultura e eletroeletrônica), por rejeitos de minas e do escoamento superficial de águas em meio urbano (Cooper & Thornton 1994). A intoxicação por cobre em animais e no homem é, particularmente, difícil de ocorrer e complexa, dada a grande diversificação na tolerância a esse metal, e pela profunda interação metabólica do cobre com outros metais e nutrientes que afeta a sua absorção, excreção e retenção nos tecidos. O cobre não é tóxico aos animais monogástricos, mas pode vir a sê-lo aos ruminantes. A tolerância ao cobre aumenta quando a concentração disponível de alguns metais, notadamente o molibdênio, aumenta proporcionalmente. Por outro lado, o molibdênio pode tornar-se tóxico quando disponível na ausência de cobre (Paganine 1997).
f) Cromo (Cr): O cromo é um metal normalmente pouco encontrado em águas naturais doces. Um dos minerais em que o cromo está contido é a cromita (FeCr2O4),o mesmo sendo
altamente resistente ao intemperismo. O Cromo na água e no meio ambiente, pode ser originário de descargas industriais do tipo: combustível fóssil, metalúrgica, química, etc (Cooper & Thornton 1994; Manahan 1994), além do transporte via escoamento superficial de águas em meio urbano e dos fertilizantes utilizados na agricultura (Cooper & Thornton 1994). O cromo na forma trivalente (+3) é essencial ao metabolismo humano e a sua falta pode gerar doenças (CETESB 2004).
águas para consumo humano é feita em função das suas propriedades organolépticas. A intoxicação por ferro (hemocromatose), pode ser originada por distúrbios genéticos, e agravada pela ingestão de compostos de ferro (Santos 2000).
h) Manganês (Mn): O manganês se assemelha ao ferro quimicamente, mas é menos abundante que o ferro nas rochas, conseqüentemente sua presença nas águas naturais é menos comum e a sua concentração, em geral é muito menor que a do ferro (< 0,2 mg/l) (Santos 2000). As concentrações de manganês no solo e na água podem ser originárias de produtos e descargas industriais (metalúrgicas, química e eletroeletrônica), rejeitos de minas, fertilizantes utilizados na agricultura e determinados tipos de desinfetantes (Cooper & Thornton 1994). O manganês contido em efluentes industriais despejados em corpos d'água, causará coloração amarronzada na água, manchas em roupas e gosto metálico à água. O Mn é um metal potencialmente tóxico aos seres humanos podendo até causar câncer nos mesmos (Smith & Huyck 1999).
i) Níquel (Ni): O níquel ocorre na crosta terrestre principalmente em minerais na forma de sulfetos e arsenietos (Sharpe 1992). A contaminação do meio ambiente por níquel se dá por origens tanto industriais (fundição, alimentos, etc.) como mineira, assim como pela queima de combustíveis fósseis (Cooper & Thornton 1994). Concentrações elevadas de níquel, absorvidas pelo ser humano, podem causar problemas de pele e até afetar nervos cardíacos e respiratórios (CETESB 2004). Este elemento é comprovadamente carcinogênico (Smith & Huyck 1999). O níquel apresenta níveis tóxicos para algumas plantas já a partir de 0,5 mg/L de concentração. Os efeitos da toxidez, pelos níveis elevados da concentração do níquel, mostram-se nas plantas por dois sintomas distintos, um específico que apresenta listras longitudinais nas folhas, e o outro uma severa clorose das áreas interveniais, características da deficiência de ferro (Paganine 1997).
3.3 – Geoquímica dos Sedimentos de Fundo
Os sedimentos são camadas de partículas orgânicas e minerais, freqüentemente possuem granulometria fina, sendo encontrados no fundo de corpos d`água semelhantes aos lagos, rios, oceanos (Baird 1998), estuários, baías e reservatórios (Manahan 1994).
Vastas áreas de terra, bem como lagos e sedimentos de corrente, são formados por materiais sedimentares, cujas propriedades dependem acentuadamente da origem e do transporte sofrido pelos mesmos. Estes materiais sedimentares podem ser carreados pelo fluxo d'água em correntezas da seguinte forma (Manahan 1994):
Carga dissolvida para sedimentos na forma de minerais em solução, como por exemplo, o bicarbonato de cálcio que torna a água mais básica;
Carga em suspensão para material sedimentar sólido carreado em suspensão; Carga do leito (rios, mares, etc.) dragado ao longo do fundo do canal da corrente. As correntezas mobilizam materiais sedimentares através de erosão, transporte de materiais pelo fluxo da correnteza, liberando-os em uma forma sólida durante a deposição. Os depósitos de sedimentos carreados por correntezas são chamados de aluvionares. Como condição tem-se que as correntes com velocidades baixas propiciam o inicio da deposição, onde as partículas maiores e mais pesadas são depositadas primeiro. A maior parte do sedimento é depositada em planícies de inundação onde as correntezas formam os bancos de areia (Manahan 1994).
A proporção de minerais com relação à matéria orgânica em sedimentos varia substancialmente, dependendo de sua área de localização. Os sedimentos são de grande importância ambiental, devido à entrada de muitas espécies químicas (elementos-traços, compostos organoclorados e organofosforados, etc.) sobre os mesmos, ao quais podem ser transferidos para os mais diversos organismos. Deste modo, a proteção da qualidade do sedimento é um componente do gerenciamento da água (Baird 1998).
Os sedimentos podem ser formados por processos simples de reações de precipitação, as quais temos alguns exemplos discutidos. Quando águas residuais ricas em fosfato entram em um corpo d'água, onde está contida uma grande concentração de íons cálcio, ocorre uma reação química formando hidroxiapatita sólida (Manahan 1994):
5Ca2+ + H2O + 3HPO42-→ Ca5OH(PO4)3 (sólido) + 4H+
devido à perda do dióxido de carbono para atmosfera (Manahan 1994), Ca2+ + 2HCO3- →
CaCO3 (sólido) + CO2 (gasoso) + H2O ou quando o pH é elevado por uma reação fotossintética
(Manahan 1994):
Ca2+ + 2HCO3- + hν→ {CH2O} + CaCO3 (sólido) + O2 (gasoso)
A oxidação de formas reduzidas de um elemento pode resultar em sua transformação em uma espécie insolúvel, como acontece quando o Fe+2 é oxidado para Fe+3 que tem como produto um precipitado insolúvel de hidróxido Fe+3, como descreve a fórmula a seguir (Manahan 1994):
4Fe2+ + 10H2O + O2→ 4Fe(OH)3 (sólido) + 8H+
As atividades biológicas são responsáveis pela formação de alguns sedimentos aquáticos. Algumas espécies de bactérias produzem grandes quantidades de Fe+3 como parte da extração de energia mediada pela oxidação do Fe+2 para Fe+3. Nas regiões anaeróbicas do fundo de corpos d'água, algumas bactérias usam os íons sulfato como um receptor de elétrons, SO42-→ H2S
Entretanto outras bactérias reduzem o Fe+3 a Fe+2 (Manahan 1994): Fe(OH)3 (sólido)→ Fe2+
O resultado é a reação de precipitação produzindo uma camada negra sedimentada de sulfeto de Fe+2 (Manahan 1994):
Fe2+ + H2S → FeS(sólido) + 2H+
Isto ocorre freqüentemente durante o inverno, alternando com a produção de carbonato de cálcio co-produzido da fotossíntese durante o verão. Seguindo estas condições o sedimento de fundo é produzido e composto por camadas alternadas de FeS e CaCO3
(Manahan 1994).
Os exemplos citados acima são algumas das reações que resultam na formação de sedimentos de fundo de corpos d'água. Eventualmente esses sedimentos podem ser recobertos e formarem rochas sedimentares (Manahan 1994).
1994; Baird 1998).
Diferentes sedimentos têm uma ação diferenciada de concentração total dos íons de elementos-traço, podendo variar por um fator de no mínimo dez vezes em termos de toxicidade para determinados organismos (Baird 1998). Esta variação ocorre principalmente por causa dos sulfetos nos sedimentos, os quais controlam a disponibilidade dos metais que podem estar presentes em fases detríticas naturais ou artificiais em uma amplitude extensa de tamanho de grãos, absorvidos ou co-precipitados com fases de hidróxidos, podendo também, estarem ligados com a matéria orgânica (Mantei et al 1993). Como exemplo, temos os sais de sulfetos insolúveis: PbS, CdS, HgS, etc. Se a concentração de íons sulfeto exceder a concentração total de metais presentes na solução, na prática todos os íons metálicos reagirão com os íons sulfeto, produzindo um sal insolúvel que não será bio-disponível em valores de pH normais (Baird 1998). Entretanto, se as concentrações de sulfeto são menores do que às dos metais, a diferença é bio-disponível. O íon sulfeto que está disponível para complexar com metais pode ser dissolvido em soluções aquosas ácidas frias e a terminologia utilizada é Sulfeto de Ácido Volátil (SAV). Os sedimentos poluídos industrialmente podem conter concentrações de SAV em torno de cem micromoles de enxofre por grama, enquanto que sedimentos não contaminados por ambientes oxidados podem ter valores menores que 0,01 micromoles por grama (Baird 1998).
Os reservatórios de água (oceanos, rios, lagunas, lagos e lençol freático) a cada dia que passa vem sofrendo agressões de diversas formas, através de atividades antropogênicas que surte efeitos negativos na saúde humana e na vida aquática.
Geralmente as cidades são construídas a margens ou próximo a fontes de água para um contato imediato, pois a preocupação com os dejetos produzidos pela população é mínima e os rios ou corpos d’água que cortam essas cidades ou comunidade sofrem agressões pela falta de estrutura de saneamento básico para não deixar os efluentes migrarem para dentro das fontes de água, como também o lixo urbano, industrial e comercial.
Capítulo - 4
METODOLOGIA E
MATERIAIS
CAPÍTULO 4
METODOLOGIA E MATERIAIS UTILIZADOS
4.1 - Procedimentos de amostragem em Campo
Nos pontos de amostragem (Figuras 4.1 e 4.2), foram registradas as coordenadas de localização em UTM (Datum SAD69) através de um GPS modelo Garmin e feita uma descrição das características locais amostrados (Tabela 4.1). Os sedimentos foram amostrados na parte central das drenagens, com um transplantador e coletor de plástico e em seguida depositados em recipientes de vidro com capacidade para 3 litros. Para a amostragem na lagoa Nísia Floresta usou-se um equipamento de amostragem do tipo van Veen.
Figura 4.1- Local de amostragem P03
A área se destaca pela intensa atividade agrícola como mostra a Figura 4.3.
Tabela 4.1 – Localização dos pontos de amostragens (Datum, SAD 69). RT: Rio Trairí, RA: Rio Ararí, LNF: Laguna Nísia Floresta.
Rios Pontos Localização Coordenadas
RT 01
Há uma distancia de 400m da ponte que liga São José do Campestre a Tangará, a vegetação desta área pouco foi
explorada Afloram no local, gnaisses e migmatitos do embasamento Pré-cambriano. E= 858016, N= 9314100
RT 02
Cerca de 500m da cidade de Januário Cico. Rio Trairi. A jusante da ponte sobre o rio Trairi. Aflorando gnaisses e migmatitos do embasamento Pré-cambriano. Caracterizada como área de atividade agropecuária e não
apresentando vestígio de efluentes in natura. E= 883466, N= 9324590
RT 03
Cerca de 500m da ponte sobre o Rio Trairi, entre Monte Alegre e Lagoa de Pedra. A jusante da ponte, na
comunidade de Fonte, sendo caracterizada como área de atividade agropecuária. E= 896315, N= 9326204
RT 04
(Rio Pituba). Próximo a estrada que dar acesso a Fazenda Santo Antonio, onde foi encontrado plantações de milho, batata doce, banana e utiliza-se esta água para lavagens de roupas. esta área fica oeste da cidade São José
de Mipibú. Área de atividade agropecuária. E= 901157, N= 9328873
RT 05
Próximoa antiga (ponte velha), localizado a leste da cidade de Nísia Floresta, área caracterizada por apresentar
atividade agropecuária. E= 905813, N= 9329990
RT 06
Na Ponte na BR 101 (Numa “Bueira”). Riacho Peroba, cruzando a BR 101 na cidade de São José de Mipibú, a
montante da fábrica de água sanitária. Este ponto recebe influência de águas fluviais e efluentes doméstico. E= 908420, N= 9328997
RT 07 Rio Mipibú cerca de 500m a cidade de São José de Mipibú, presença de lixo urbano e agricultura familiar. E= 910034, N= 9327632
RT 08
Fazenda Engenho Mipibú. No sentido Nísia Floresta/ São José de Mipibú. Riacho Mipibú a jusante da ponte, do
lado esquerdo, área com exploração agropecuária. E= 911772, N= 9326638
RT 09 Rio Mipibú. Ponte velha. Localizado a Sul da cidade de Nísia Floresta. E= 913137, N= 9325459
RT 10
Fazenda Ilha, entre o Sitio Currais e Nísia Floresta, presença de atividade pastoril e a montante cerca de 1 km
Continuação 4.1
RT 12
Confluência do Rio Trai ri com um canal que vem do Porto (Nísia Floresta), sedimentos argiloso com matéria
orgânica. E= 918972, N= 9323659
RT 13 Córrego do Porto. Local com barcos pequenos, via de acesso à lagoa Nísia Floresta. E= 921952, N= 9322976
RT 14
Rio Ararí. Sob a ponte que liga o Sítio Currais a Nísia Floresta, estrada carroçável, área ocupada com
agropecuária e a montante possui instalações de viveiros de camarões. E= 921967, N= 9322497
RA 15 Cerca de 1 km da comunidade de Lagoa dos Cosmos, aflorando arenito conglomerático do grupo Barreiras. E= 919730, N= 9322136
RA 16
Aproximadamente a 100 m á jusante da ponte no sentido São José de Mipibú/ Goianinha-RN. Ponte sobre o rio
Ararí, área utilizada com a agropecuária. E= 917421, N= 9323002
RA 17 Próximo a bifurcação do rio Acare com o rio Trairí, presença de plantação de cana de açúcar E= 913453, N= 9323651
RA 18 Amostra coletada há 200m do centro de treinamento da EMATER a jusante do sítio Curral Novo. Rio Ararí. E= 910423, N= 9323940
RA 19
Próximo ao distrito de Laranjeira do Abdias, do lado direito da rodovia que dar acesso a esta comunidade, onde
há plantação de culturas irrigadas como feijão, milho,batata doce, e atividade pastoril. E= 909052, N= 9320549
RA 20 Cerca de 1Km da nascente do rio Ararí, a montante do distrito de Laranjeira do Abdias. E= 907176, N= 9316725
RA 21
Nascente do Rio Ararí, localizado a leste da cidade de Brejinho, apresentando plantações de capim em suas
margens e a sudeste plantação de cana de açúcar. E= 907176, N= 9312179
LNF 22
Mais a jusante dentro da lagoa Nísia Floresta, cerca de 800m da margem da laguna, sedimentos argilosos de
4.2 - Equipamentos e Materiais Utilizados no Campo e em
Laboratório
4.2.1 - Equipamentos
►Balança analítica ►Peneirador ►Estufa
►Draga van-veen para coleta de sedimento em profundidade ►Espectrômetro de Massa com Plasma Indutivamente Acoplado ►Compressor para secar as peneiras
►Aparelho GPS ►Máquina fotográfica
4.2.2 - Materiais
►Coletores de vidro (com tampa) com capacidade para 3L ►Transplantadores de plástica
►sacos plásticos de 3 kg, 500 g e 200 g ►Peneiras de Inox
►Luvas cirúrgicas ►Cadernetas e canetas ►Pincel permanente ►Botas
4.3 - Procedimentos em laboratório
Foram analisadas as concentrações dos elementos químicos, alumínio (Al), bário (Ba), cádmio (Cd), chumbo (Pb), cromo (Cr), cobre (Cu), ferro (Fe), manganês (Mn), níquel (Ni), zinco (Zn) e fósforo (P), onde se utilizou uma alíquota de 1g de cada amostra de sedimento, inicialmente pulverizada, homogeneizada e em seguida, pesada em tubo de ensaio calibrado. Adicionou-se 5 ml de água régia nestas frações das amostras as quais foram aquecidas durante uma hora, em um banho de areia a 90oC. As amostras após resfriadas, avolumadas para 25 ml com água deionizada e homogeneizadas foram submetidas a análises por Espectrometria de Plasma Indutivamente Acoplado ICPMS. Os limites de detecções, superiores, inferiores e metodologias para os respectivos elementos estão relacionados na Tabela 4.2.
Tabela 4.2 – Elementos Químicos analisados, seus limites de detecção inferiores e superiores e método analítico.
Elementos
Limite de Detecção
Inferior Superior
Método Analítico
Alumínio 0.01% 15% ICPMS
Bário 1ppm 10000ppm ICPMS
Cádmio 1ppm 10000ppm ICPMS
Chumbo 3ppm 10000ppm ICPMS
Cobre 1ppm 10000ppm ICPMS
Cromo 1ppm 10000ppm ICPMS
Ferro 0.01% 15% ICPMS
Manganês 0.01% 15% ICPMS
Níquel 1ppm 10000ppm ICPMS
Zinco 1ppm 10000ppm ICPMS
Capítulo - 5
APRESENTAÇÃO E
AVALIAÇÃO DOS
RESULTADOS
CAPÍTULO
5
APRESENTAÇÃO E AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS ANALÍTICOS
5.1 – Resultados
Os resultados analíticos dos 22 pontos amostrados de sedimentos de fundo dos rios Trairi e Ararí e da laguna Nísia Floresta, pertencentes a bacia hidrográfica do Trairi, para os elementos químicos Al, Ba, Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn e P, são mostrados na Tabela 5.1. Como valor de referência para fazer comparações com os resultados obtidos, foram usados os valores de Cunha de Souza (1996) e os de Turekian e Wedepohl (1961) mostrados na Tabela 5.2.. A Tabela 5.3 apresenta os valores de cinco amostras com suas respectivas duplicatas, como também a média (µd), o desvio padrão (sd), teste de Student ( t ) : tcalc (t
calculado no teste) e o ttab (t tabelado no teste).
5.2 – Avaliação dos Resultados Analíticos
Para avaliar a precisão e qualidade dos resultados analíticos utilizou-se do teste de comparação entre diferenças das médias dos pares analíticos (teste estatístico para amostras coletadas em duplicatas) e diagramas de dispersão. Das 22 estações de amostragem, em 5 foram coletadas amostras duplicatas, totalizando um conjuntos de 27 amostras pra as análises das espécies químicas (Al, Ba, Cd, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Zn e P) na fração < 0,063 mm em sedimentos de fundo. As estações duplicatas produziram cinco pares de resultados analíticos (amostra principal e amostra duplicata) através dos quais foi possível avaliar a precisão dos procedimentos de amostragem e laboratoriais, comparando a diferença das médias dos pares dos resultados analíticos, segundo o seguinte procedimento: a) elaboração de diagramas de dispersão; b) cálculo da diferença da média e desvio padrão e c) aplicação de um teste de hipótese.
Tabela 5.1 – Valores de concentração de metais e de fósforo em amostras de sedimentos fundo analisadas para a área de estudo. (ALD = Abaixo do Nível de Detecção)
Al Ba Cd Cr Cu Fe Mn Ni P Pb Zn
PONTOS (ppm) (ppm) (%) (ppm) (ppm) (ppm) (%) (ppm) (%) (ppm) (ppm)
P-1 10000,00 122,00 ALD 33,00 7,90 15000,00 0,07 19,00 0,03 10,00 21,00
P-2 14000,00
195,00 ALD 28,00 7,60 17000,00 0,14 19,00 0,08 10,00 31,00
P-3 9400,00 350,00 ALD 24,00 2,90 16000,00 0,58 14,00 0,13 9,40 16,00
P-4 7900,00 51,00 ALD 16,00 ALD 11000,00 ALD 4,60 0,04 18,00 16,00
P-5 11000,00 248,00 ALD 16,00 8,40 13000,00 ALD 6,00 0,05 15,00 38,00
P-6 9800,00 154,00 ALD 13,00 9,70 14000,00 ALD 3,80 0,06 20,00 25,00
P-7 11000,00 228,00 ALD 19,00 4,60 11000,00 ALD 5,10 0,02 32,00 17,00
P-8 6400,00 151,00 ALD 12,00 ALD 9600,00 ALD 3,60 0,02 13,00 16,00
P-9 8300,00 260,00 ALD 14,00 9,70 13000,00 ALD 4,40 0,05 19,00 33,00
P-10 21000,00 274,00 ALD 38,00 28,00 28000,00 0,08 23,00 0,08 14,00 63,00
P-11 8300,00 86,00 ALD 12,00 3,00 5800,00 ALD 6,70 0,02 14,00 32,00
P-12 21000,00 90,00 ALD 35,00 19,00 30000,00 0,04 21,00 0,10 15,00 62,00
P-13 5600,00 36,00 ALD 10,00 ALD 4600,00 ALD 3,60 0,02 12,00 7,80
P-14 17000,00 219,00 ALD 30,00 17,00 23000,00 0,11 20,00 0,07 13,00 43,00
P-15 19000,00 224,00 ALD 39,00 26,00 26000,00 0,05 24,00 0,06 15,00 64,00
P-16 10000,00 105,00 ALD 17,00 2,10 11000,00 0,06 10,00 0,04 7,40 16,00
P-17 11000,00 140,00 ALD 19,00 3,30 12000,00 0,03 13,00 0,04 9,80 17,00
P-18 13000,00 259,00 ALD 27,00 3,30 17000,00 0,05 18,00 0,01 19,00 9,60
P-19 7900,00 156,00 ALD 25,00 ALD 11000,00 0,02 16,00 0,02 12,00 17,00
P-20 3900,00 57,00 ALD 9,10 ALD 7300,00 ALD 3,80 ALD 9,10 ALD
P-21 9200,00 77,00 2,10 13,00 ALD 49000,00 0,03 3,20 0,02 15,00 8,30
Tabela 5.2 – Valores de Referências para elementos do grupo dos metais e fósforo em filitos da Formação Seridó (Cunha de Souza 1996) e em folhelho (Turekian & Wedepohl 1961). na = não analisado.
ELEMENTOS
Al Ba Cd Cr Cu Fe Mn Ni P Pb Zn
(ppm) (ppm) (%) (ppm) (ppm) (ppm) (%) (ppm) (%) (ppm) (ppm) Cunha de Souza
(1996) 78378 547 na 138 40 36100 0,08 53 na na 104
Turekian & Wedepohl (1961)
Tabela 5.3 - Concentrações de metais e fósforo em amostras de sedimentos de fundo analisadas na área. Para os Elementos Químicos Al, Ba, Cr, Cu, Fe, Ni, Pb e Zn, os valores são em ppm. Para os Elementos Químicos Cd, Mn e P, os valores são em %. ALD = Não Detectado
Elemento
Al Ba Cd Cr Cu Fe Mn Ni P Pb Zn
Amostras P-10
21000,00 274,00 ALD 38,00 28,00 28000,00 0,08 23,00 0,08 14,00 63,00
P-12 21000,00 90,00 ALD 35,00 19,00 30000,00 0,04 21,00 0,10 15,00 62,00 P-16 10000,00 105,00 ALD 17,00 2,10 11000,00 0,06 10,00 0,04 7,40 16,00 P-20 3900,00 57,00 ALD 9,10 ALD 7300,00 ALD 3,80 ALD 9,10 ALD
P-22 21000,00 87,00 ALD 40,00 24,00 34000,00 0,10 26,00 0,04 13,00 63,00
Média 15380,00 122,60 27,82 18,28 22060,00 0,07 16,76 0,07 11,70 51,00 Desvio Padrão 8396,94 86,41 13,88 12,81 12052,72 0,04 9,43 0,04 3,28 30,47
Elemento
Al
Ba Cd Cr Cu Fe Mn Ni P Pb Zn
Amostras P-10ª 23000,00 281,00 ALD 38,00 28,00 28000,00 0,08 22,00 0,08 16,00 63,00
Duplicatas P-12ª 21000,00 92,00 ALD 35,00 19,00 30000,00 0,04 20,00 0,10 17,00 61,00
P-16ª 11000,00 99,00 ALD 17,00 1,90 11000,00 0,06 11,00 0,04 6,80 15,00
P-20ª 4300,00 61,00 ALD 9,60 ALD 7400,00 ALD 3,50 ALD 9,50 ALD
P-22ª 23000,00 86,00 ALD 41,00 25,00 34000,00 0,10 24,00 0,04 13,00 63,00
Média 16460,00 123,80 28,12 18,48 22080,00 0,07 16,10 0,07 12,46 50,50
Desvio Padrão 8423,66 89,04 13,94 13,05 12022,15 0,04 8,62 0,04 4,31 30,51
Elemento
Al
Ba Cd Cr Cu Fe Mn Ni P Pb Zn
DF10 -2000,00 -7,00 - 0,00 0,00 0,00 0,00 1,00 0,00 -2,00 0,00 Diferença DF12 0,00 -2,00 - 0,00 0,00 0,00 0,00 1,00 0,00 -2,00 1,00 Amostra DF16 -1000,00 6,00 - 0,00 0,20 0,00 0,00 -1,00 0,00 0,60 1,00 e DF20 -400,00 -4,00 - -0,50 - -100,00 - 0,30 - -0,40 0,00 Duplicata DF22 -2000,00 1,00 - -1,00 -1,00 0,00 0,00 2,00 0,00 0,00 0,00 Média (µd) -1080,00 -1,20 - -0,30 -0,16 -20,00 0,00 0,66 0,00 -0,76 0,40 Desvio Padrão (sd) 912,14 4,97 - 0,45 0,48 44,72 0,00 1,11 0,00 1,19 0,55
tcalc (t calculado) -2,37 -0,48 - -1,34 -0,67 -0,89 0,00 1,19 0,00 -1,28 1,46
AL(ppm)
y = 1,051x + 316,82
R2 = 0,9899
0 5000 10000 15000 20000 25000
0 5000 10000 15000 20000 25000
Amostras Principais
Ba(ppm)
y = 1,0292x - 2,3854
R2 = 0,9977
0 50 100 150 200 250 300
0 100 200 300
Amostras Principais
Fe(ppm)
y = 0,9975x + 76,035
R2 = 1
0 10000 20000 30000 40000
0 10000 20000 30000 40000
Amostras Principais
Mn(%)
y = x
R2 = 1
0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12
0,00 0,05 0,10 0,15
Amostras Principais
Ni(ppm)
y = 0,9106x + 0,8388
R2 = 0,9931
0 5 10 15 20 25 30
0 10 20
Amostras Principais
30
P(%)
y = x
R2 = 1
0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12
0,00 0,05 0,10 0,15
Amostras Principais
Pb(ppm)
y = 1,2955x - 2,6968
R2 = 0,9748
0 5 10 15 20
0 5 10 15 20
Amostras Principais
Figura 5.1. Continuação
Um outro método para avaliar a qualidade dos resultados analíticos foi a aplicação de
um teste de hipóteses (teste de Student), o qual compara um valor de tcalc com um valor de t
tabelado (Barros Neto et al. 2001). Para a avaliação dos resultados da Tabela 5.3, foi usada a
aplicação do teste de Student, com duas hipóteses H0 e H1, com o objetivo de verificar a
diferença dos pares analíticos. Esta diferença deverá ser mínima e diferente de zero. Ou seja,
H0 : µd = 0 (Hipótese 0: média das diferenças igual à zero)
H1 : µd ≠ 0(Hipótese 1: média das diferenças diferente de zero)
Onde
µd = média das diferenças das amostras principais e respectivas duplicatas
Para o cálculo deste teste a partir dos resultados analíticos, foram usadas as seguintes
equações de determinação do parâmetro t:
a) tcalc = µd/ (sd/n 1/2), onde
tcalc = t calculado no teste
sd = desvio padrão das diferenças
n = números de pares = 5
b) ttab = t (α/2;n-1), onde
ttab = t tabelado no teste
α = nível de significância
n = números de pares analíticos = 5
A hipótese admissível é aquela em que H0 é aceita, ou seja, a diferença das médias
entre os pares analíticos é mínima, estatisticamente desprezível, ou seja, a hipótese H0 é
aceita como verdadeira quando –ttab < tcal < +ttab. Ao ser escolhido um intervalo de confiança
de 95%, pode-se afirmar com 95% de probabilidade que a média da população está incluída no intervalo estimado. Nos testes de hipótese, trabalha-se com um erro tolerado α, denominado como nível de significância, que está relacionado com o coeficiente de confiança pela expressão 1-α =1-0,95
Como base no apresentado acima tem-se que ttab = <t (α/2;n-1) = t (0,05/2;n-1) = t
(0,025; 4) = 2,77 (barros Neto et al.2001 )
Não foi possível efetuar o cálculo para o elemento químico Cádmio (Cd), porque as concentrações deste elemento (a exceção do um ponto P21 de amostragem) estiveram abaixo do limite de detecção do método analítico usado. Para os elementos químicos analisados nas amostras de sedimentos de fundo, as cinco amostras principais (P10, P12, P16, P20, P22), com suas respectivas duplicatas (P10A, P12A, P16A, P20A e P22A), estão dentro do padrão de aceitação do referido teste. A hipótese H0 é aceita levando-se em conta que os valores
determinados, satisfazem a expressão –ttab
<
tcalc< +
ttab, ou seja, –2,77 < tcalc< + 2,77(Tabela 5.1.3) sendo mínima a diferença entre os pares de resultados analíticos, logo, desprezível.
O resultado da aplicação do teste de Student de comparação entre a diferença da média dos pares analíticos, mostra que a precisão nas análises das amostras e de suas duplicatas é satisfatória, assegurando a validade dos procedimentos de amostragens em campo e os trabalhos desenvolvidos no laboratório realizado durante o trabalho.
5.3 -
Matrizes de Correlação
Para o par de amostras de sedimentos de fundo, nas quais foram determinadas as concentrações dos vários elementos químicos, foi calculado o valor do coeficiente de correlação crítico (rcrit
),
a partir de um (tcrit)
e correlacionados esses valores com oscoeficientes da matriz de correlação (Tabela 5.4), segundo as equações abaixo:
a) Cálculo do tcrit = t(n-2;α/2), onde
α= nível de significância n = número de amostra = 22 n-2 = grau de liberdade =20
Logo, tcrit = t(n-2;α/2), = t(n-2; 0,01/2) = t(20, 0,005) = 2,84.
b) Cálculo do rcrit = tcrit /(f + tcrit2),1/2 onde
tcrit = ttabelado no teste
f = n-2 = grau de liberdade = 20
Logo, rcrit = tcrit /(f + tcrit2),1/2 = 2,84/(20+2,842 )1/2 = 2,84/5,29 = 0,53
Tabela 5.4 - Matriz de correlação (alta correlação positiva) para valores obtidos nos elementos químicos analisados. Os valores em negrito na tabela são os aceitos dentro dos limites da correlação.
Al Ba Cr Cu Fe Mn Ni P Pb Zn
Al 1,00
Ba 0,27 1,00
Cr 0,88 0,31 1,00
Cu 0,91 0,29 0,80 1,00
Fé 0,63 0,03 0,52 0,52 1,00
Mn 0,13 0,52 0,28 0,06 0,13 1,00
Ni 0,84 0,28 0,97 0,73 0,44 0,32 1,00
P 0,52 0,51 0,47 0,49 0,28 0,70 0,44 1,00
Pb 0,06 0,22 -0,09 0,06 0,02 -0,32 -0,26 -0,16 1,00
5.4 – Representação Gráfica dos Resultados Analíticos
Para a elaboração dos gráficos mostrando a distribuição dos valores de concentrações dos elementos químicos analisados nos vários pontos de amostragem, utilizou-se, para efeito de comparação, os valores de referência de Cunha de Sousa (1996) e Turekian & Wedepohl (1961), mostrados anteriormente na Tabela 5.2. Estes gráficos mostrando as concentrações para cada elemento nos diversos pontos de amostragens dos rios Trairi e Ararí e a laguna de Nísia Floresta podem ser visualizados nas Figuras 5.1 a 5.6. Nestas Figuras, o eixo das abscissas mostra os pontos de amostragens, enquanto o eixo das ordenadas representa as concentrações medidas para cada ponto como também os valores de referencia do filito e do folhelho.
Não foi elaborado gráfico para o elemento Cádmio (Cd), uma vez que sua concentração ficou abaixo do limite de detecção, a exceção do ponto P-21 que apresentou um valor de concentração de 2,1%.
O alumínio (Al) apresentou todos os valores abaixo dos valores de referência (Figuras 5.1 e 5.4). Os valores mantiveram uma pequena oscilação em todo percurso com suas concentrações abaixo dos valores de referência, tendo uma pequena variação de concentrações em um ou outro ponto. Os maiores valores de concentração foram registrados nos pontos P10, P12, P15 e P22, ficando em torno de 21,000 ppm e o menor valor foi detectado no ponto P20, ficando em torno de com 3,900 ppm.
O bário (Ba) não apresentou valores de concentrações acima do valor de referência (Figuras 5.1 e 5.4) nos vários pontos amostrados. O ponto de concentração mais elevado (P03) registrou concentrações em torno de 350 ppm, enquanto que seu ponto de concentração mínima de 36 ppm foi registrado no ponto P13.
O cromo (Cr) apresentou em todos os pontos de amostragem valores inferiores aos seus valores de referência (próximos de 138 ppm), ficando seu menor valor de concentração no P20 (9,1ppm ) e seu maior valor no P22 (40 ppm). Houve uma variação considerável na concentração de Cr no sentido nascente-foz (Figuras 5.1 e 5.4).
Para o cobre (Cu), todos seus teores ficaram distribuídos com valores abaixo dos seus
valores de referência (próximos 40 ppm). Os valores de concentração mais significativos
(Figuras 5.1 e 5.4) para este elemento foram observados nos pontos P10, como ponto de máximo, e pontos P16, P12, P14, P15 e P22.
valores de concentração ficaram abaixo dos valores de referência (36100 ppm). Os valores de concentração (Figuras 5.2 e 5.5) mais significativos forma observados nos pontos P10, P12, P14, P21 e P22.
O manganês (Mn) registrou quatro valores acima dos valores de referência (0,08 %) localizados nos pontos P02, P03, P14, P22 (Figuras 5.2 e 5.5).
O níquel (Ni) não apresentou teores acima dos valores de referência (53 ppm), nos vários pontos de amostragem dos rios Trairi, Ararí e na laguna Nísia Floresta (Figuras 5.4.2 e 5.4.5). Seu valor máximo de concentração seu deu no ponto P22.
O fósforo (P) apresentou nove pontos acima de seus valores de referência que é de 0,04 %, sendo estes pontos P02, P03, P05, P06, P09, P10, P12, P14 e P15 (Figuras 5.2 e 5.5).
Quanto ao chumbo (Pb), a exceção do ponto P07, o mesmo apresentou seus valores de concentração abaixo dos valores de referência (Figuras 5.43 e 5.4.6).
Al 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000 P-1 P-2 P-3 P-4 P-5 P-6 P-7 P-8 P-9 P-1 0 P-1 1 P-1 2 P-1 3 P-1 4 P-2 2 pp m Ba 0 100 200 300 400 500 600 700 P-1 P-2 P-3 P-4 P-5 P-6 P-7 P-8 P-9 P-1 0 P-1 1 P-1 2 P-1 3 P-1 4 P-2 2 pp m Cr 0 20 40 60 80 100 120 140 160 P-1 P-2 P-3 P-4 P-5 P-6 P-7 P-8 P-9 P-1 0 P-1 1 P-1 2 P-1 3 P-1 4 P-2 2 ppm Cu 0 10 20 30 40 50 P-1 P-2 P-3 P-4 P-5 P-6 P-7 P-8 P-9 P-1 0 P-1 1 P-1 2 P-1 3 P-1 4 P-2 2 ppm
Figura 5.2 - Trairí, de P-1 a P-14 e Laguna Nísia Floresta, P-22. Losango preto
representa a concentração da amostra da área estudada, linha tracejada o valor de
referência do filito (Cunha de Sousa 1996) e linha contínua valor de referência do
Fe 0 10000 20000 30000 40000 50000 P-1 P-2 P-3 P-4 P-5 P-6 P-7 P-8 P-9 P-10 P-11 P-12 P-13 P-14 P-22 pp m M n 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70
P-1 P-2 P-3 P-4 P-5 P-6 P-7 P-8 P-9 0P-1 P-11 P-12 P-13 P-14 P-22 % Ni 0 10 20 30 40 50 60 70 80 P-1 P-2 P-3 P-4 P-5 P-6 P-7 P-8 P-9 P-10 P-11 P-12 P-13 P-14 P-22 ppm P(%) 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 P-1 P-2 P-3 P-4 P-5 P-6 P-7 P-8 P-9 P-10 P-11 P-12 P-13 P-14 P-22 %
Pb 0 5 10 15 20 25 30 35 P-1 P-2 P-3 P-4 P-5 P-6 P-7 P-8 P-9 P-10 P-11 P-12 P-13 P-14 P-22 pp m Zn 0 20 40 60 80 100 120 P-1 P-2 P-3 P-4 P-5 P-6 P-7 P-8 P-9 P-10 P-11 P-12 P-13 P-14 P-22 ppm
Figura 5.4 - Trairí, de P-1 a P-14 e Laguna Nísia Floresta, P-22. Losango preto
representa a concentração da amostra da área estudada, linha tracejada o valor de
referência do filito (Cunha de Sousa 1996) e linha contínua valor de referência do
