Geoestatística aplicada à Geoquímica Ambiental no estudo da qualidade dos sedimentos do Rio Tatuoca, complexo industrial portuário de Suape

Texto

(1)UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCIÊNCIAS PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOCIÊNCIAS. Alex Souza Moraes GEOESTATÍSTICA APLICADA A GEOQUÍMICA AMBIENTAL NO ESTUDO DA QUALIDADE DOS SEDIMENTOS DO RIO TATUOCA, COMPLEXO INDUSTRIAL PORTUÁRIO DE SUAPE Dissertação de Mestrado 2009.

(2) ALEX SOUZA MORAES Químico, Universidade Federal de Pernambuco, 2006. GEOESTATÍSTICA APLICADA A GEOQUÍMICA AMBIENTAL NO ESTUDO DA QUALIDADE DOS SEDIMENTOS DO RIO TATUOCA, COMPLEXO INDUSTRIAL PORTUÁRIO DE SUAPE. Dissertação que apresentou à PósGraduação em Geociências do Centro de Tecnologia e Geociências da Universidade Federal de Pernambuco, orientada pelo Prof. Dr. Edmilson Santos de Lima em preenchimento parcial dos requisitos para obtenção do grau de Mestre em Geociências, área de concentração Geologia Sedimentar e Ambiental.. Recife-PE 2009.

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(5) “É apenas com o coração que se pode ver direito, o essencial é invisível aos olhos.” Antoine de Saint Exupéry.

(6) AGRADECIMENTOS. Ao Criador, pela oportunidade concedida em concluir este trabalho. Ao orientador Prof. Dr. Edmilson Santos de Lima que sempre mostrou elevado espírito de educador, norteando as ações que me conduziram a vencer com pertinácia os obstáculos naturais que se interpuseram ao longo deste trabalho, demonstrando sempre proficiência abrangente no conhecimento científico, por vezes intuindo e agindo com sabedoria e humildade, plasmando um exemplo de vida e um exemplo de mestre. Ao professor Dr. Virgínio Henrique Neumann que constituiu um misto de mestre, sábio conselheiro e companheiro de horas difíceis, ensinando-me a virtude da temperança e o verdadeiro significado de uma respeitosa amizade. Ao professor Dr. Jorge Cardoso (in memoriam) pelo acolhimento, incentivo e amizade que demonstrou nos meus primeiros passos nas geociências. A todos os professores do Departamento de Geologia que contribuíram com seus conhecimentos fazendo escola e modelando nossos corações. À Dra. Sônia Agostinho pelo companheirismo, conselhos e amizade proporcionada. Aos funcionários do departamento pela paciência, dedicação e amizade. Ao Dr. Enjôlras Medeiros Lima que possui doutorado na vida e na geologia, mas que poderia prontamente possuir livre docência em ambos, pela amizade, companheirismo e discussões calorosas em geoquímica que ajudaram em minha formação. À doutoranda Marta Rego Barros pela inequívoca demonstração de amizade em todas as horas, emprestando sempre seu incentivo e especial deferência nas questões da vida e da geoquímica. Ao Dr. Rogério Valença (Chico de Brito) pela amizade, apoio e companheirismo sempre presente em todas as horas. Ao doutorando Antenor Jorge por sua constante amizade e recomendações técnicas em quimiometria, que ajudaram a explicar a fenomenologia geoquímica envolvida no ecossistema estudado. Aos colegas Cristiano Aprígio, João Araújo, José Omena, Zenilda Vieira e Williams Guimarães pelo convívio, amizade e intercâmbio de vivências durante esta pós-graduação..

(7) A Danilo, Clayton, Giovan, Gustavo, Hugo, Humberto, Ítalo, Izalto, Leonardo, Luciano, Márcio, Newton, Renata e todos os demais amigos da UP, pela amizade e dedicação. Aos demais colegas, que talvez por distração não os consegui citar, mas que constituem parte essencial neste trabalho. A Márcia pelo amor, carinho e compreensão. A minha família pelo apoio incondicional em todas às horas. A Capes pelo apoio na concessão de bolsa durante o curso do mestrado..

(8) RESUMO O Complexo Industrial Portuário de Suape (CIPS), localizado no município de Ipojuca – PE apresenta uma variedade de atividades capazes de interferir na sanidade dos corpos aquáticos receptores e de seus sedimentos ativos. O monitoramento das atividades portuárias, industriais e de infra-estrutura pode ser elaborado através do estudo da qualidade dos sedimentos dos corpos aquáticos próximos, como o Rio Tatuoca, cuja bacia hidrográfica está incluída nos limites da zona industrial do CIPS, podendo desta forma indicar a distribuição dos metais ali depositados e seus eventuais impactos. Foram coletados quatro testemunhos sedimentares ao longo do Rio Tatuoca com auxílio de um amostrador à percussão, em seguida foram seccionados em intervalos de cinco centímetros compondo um total de 33 sub-amostras que foram analisadas em ICP/AES para determinação de 16 elementos químicos (Al, Ba, Ca, Cr, Fe, K, Li, Mg, Na, Ni, Pb, Sr, V, Y, Zn, Zr) além do teor de matéria orgânica e frações granulométricas. A análise estatística evidenciou que para cada testemunho, existe uma separação das amostras do topo em relação às da base, em função do comportamento geoquímico e da hidrodinâmica estuarina. O Fator de Enriquecimento (FE), normalizado pelo alumínio, apresentou-se enriquecido apenas para o chumbo (FE = 13) e cromo (FE = 5,5) indicando um provável aporte de origem antrópica. Apesar do enriquecimento observado, não há conseqüências toxicológicas previsíveis para o ecossistema, configurando um estuário impactado, porém não poluído.. Palavras-chave: Suape, Geoquímica ambiental, Fator de Enriquecimento..

(9) ABSTRACT. The Suape Industrial Port Complex (CIPS), located in the municipal district of Ipojuca – Pernambuco-Brazil, presents a variety of activities capable to interfere in the sanity of the receiving bodies and of their active sediments. The monitoring of the port and industrial activities and of infrastructure can be achieved through the study of the quality of the nearby water body sediments, like the Tatuoca River, whose basin is completely included within the limits of the industrial area of CIPS, therefore being able to indicate the distribution of the heavy metals deposited and their eventual impacts. Four sedimentary core samples were collected along Tatuoca River with the aid of a percussion sampling. Each core sample was split into subsamples of five centimeters height resulting in a total of 33 subsamples that were analyzed in ICP/AES for determination of 16 chemicals elements, organic matter content, silt and clay fractions. The statistical analysis evidenced that for each core sample, a separation of the subsamples at the top show some relation to the ones at the base, as a function of the geochemical behavior and estuarine hydrodynamics. The Enrichment Factor (EF), normalized by the aluminum to eliminate the matrix effect, showed enrichment just for the lead (EF = 13) and chrome (EF = 5,5) indicating a probable contribution of anthropic origin, nevertheless, these metals are below the values established toxicity thresholds for United States Environmental Protection Agency - USEPA. In spite of the small observed enrichment, there are no predictable toxicological consequences for the ecosystem, configuring an impacted estuary but not yet polluted.. Key-words: Suape Harbor, Environmental Geochemistry, Enrichment Factor.

(10) SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO 1.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS 1.2 CONTRIBUIÇÕES NATURAIS E ANTROPOGÊNICAS 1.3 OBJETIVOS 1.4 ÁREA DE ESTUDO 1.5 GEOLOGIA REGIONAL. 1 1 4 5 5 6. 2. MATERIAIS E MÉTODOS 2.1 TRABALHOS DE CAMPO 2.2 PREPARO E ANÁLISE DAS AMOSTRAS 2.3 ANÁLISE ESTATÍSTICA 2.4 FATOR DE ENRIQUECIMENTO 2.5 ASPECTOS TOXICOLÓGICOS DOS SEDIMENTOS. 8 8 9 10 10 12. 3.RESULTADOS 3.1 ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS 3.2 ANÁLISE DE COMPONENTES PRINCIPAIS 3.2.1 TESTEMUNHO 1 3.2.2 TESTEMUNHO 2 3.2.3 DIAGRAMA DOS TESTEMUNHOS 1 E 2 3.2.4 TESTEMUNHO 3 3.2.5 DIAGRAMA DO TESTEMUNHO 3 3.2.6 TESTEMUNHO 4 3.2.7 DIAGRAMA DO TESTEMUNHO 4 3.2.8 ANÁLISE CONJUNTAS DOS QUATRO TESTEMUNHOS 3.3 FATOR DE ENRIQUECIMENTO 3.3.1 CHUMBO 3.3.2 CROMO 3.3.3 NÍQUEL 3.3.4 ZINCO 3.4 ASPECTOS TOXICOLÓGICOS 3.5 DIAGNÓSTICO GEOQUÍMICO DOS SEDIMENTOS NO RIO TATUOCA. 13 15 16 16 20 24 25 29 30 33 34 36 37 41 45 49 53 55. 4. CONCLUSÕES. 57. 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS. 58.

(11) LISTA DE FIGURAS Figura 1.1 Figura 1.2 Figura 2.1 Figura 2.2 Figura 3 Figura 3.1 Figura 3.2 Figura 3.3 Figura 3.4 Figura 3.5 Figura 3.6 Figura 3.7 Figura 3.8 Figura 3.9 Figura 3.10 Figura 3.11 Figura 3.12 Figura 3.13 Figura 3.14 Figura 3.15 Figura 3.16 Figura 3.17 Figura 3.18 Figura 3.19 Figura 3.20 Figura 3.21 Figura 3.22 Figura 3.23 Figura 3.24 Figura 3.25 Figura 3.26 Figura 3.27 Figura 3.28 Figura 3.29 Figura 3.30 Figura 3.31 Figura 3.32 Figura 3.33 Figura 3.34 Figura 3.35 Figura 3.36 Figura 3.37 Figura 3.38 Figura 3.39. Mapa de localização da área (Fonte, CPRM 2001) Mapa Geológico da área (Fonte, CPRM 2001) Amostrador a percussão. Localização dos pontos amostrados. Teores de alumínio, chumbo, cromo, níquel, zinco, matéria orgânica e fração argila Gráfico dos escores em PC1 para o testemunho 1 Gráfico dos pesos em PC1 para o testemunho 1 Gráfico dos escores em PC2 para o testemunho 1 Gráfico dos pesos em PC2 para o testemunho 1 Gráfico da Razão Argila/Areia para o testemunho 1 Gráfico dos escores em PC1 para o testemunho 2 Gráfico dos pesos em PC1 para o testemunho 2 Gráfico da Razão Argila/Areia para o testemunho 2 Gráfico dos escores em PC2 para o testemunho 2 Gráfico dos pesos em PC2 para o testemunho 2 Diagrama dos perfis 1 e 2, contendo os agrupamentos descritos em PC1 (A) e PC2 (B) Gráfico dos escores em PC1 para o testemunho 3 Gráfico dos pesos em PC1 para o testemunho 3 Gráfico da Razão Argila/Areia para o testemunho 3 Gráfico dos escores em PC2 para o testemunho 3 Gráfico dos pesos em PC2 para o testemunho 3 Diagrama do testemunho 3, contendo os agrupamentos descritos em PC1 (A) e PC2 Gráfico dos escores em PC1 para o testemunho 4 Gráfico dos pesos em PC1 para o testemunho 4 Gráfico dos escores em PC2 para o testemunho 4 Gráfico dos pesos em PC2 para o testemunho 4 Gráfico da Razão Argila/Areia para o testemunho 4 Diagrama do testemunho 4, contendo os agrupamentos descritos em PC1 (A) e PC2 Gráfico dos escores para todos os perfis. Gráfico dos pesos para todos os perfis. Gráfico de correlação linear entre o alumínio e argila. Gráfico do Fator de Enriquecimento e teor de chumbo no testemunho 1 Gráfico do Fator de Enriquecimento e teor de chumbo no testemunho 2 Gráfico do Fator de Enriquecimento e teor de chumbo no testemunho 3 Gráfico do Fator de Enriquecimento e teor de chumbo no testemunho 4 Gráfico do Fator de Enriquecimento e teor de cromo no testemunho 1 Gráfico do Fator de Enriquecimento e teor de cromo no testemunho 2 Gráfico do Fator de Enriquecimento e teor de cromo no testemunho 3 Gráfico do Fator de Enriquecimento e teor de cromo no testemunho 4 Gráfico do Fator de Enriquecimento e teor de níquel no testemunho 1 Gráfico do Fator de Enriquecimento e teor de níquel no testemunho 2 Gráfico do Fator de Enriquecimento e teor de níquel no testemunho 3 Gráfico do Fator de Enriquecimento e teor de níquel no testemunho 4 Gráfico do Fator de Enriquecimento e teor de zinco no testemunho 1. 5 6 8 9 14 16 17 17 18 19 20 21 22 23 23 24 25 26 27 28 28 29 30 31 31 32 33 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49.

(12) Figura 3.40 Figura 3.41 Figura 3.42 Figura 3.43 Figura 3.44 Figura 3.45 Figura 3.46 Figura 3.47. Gráfico do Fator de Enriquecimento e teor de zinco no testemunho 2 Gráfico do Fator de Enriquecimento e teor de zinco no testemunho 3 Gráfico do Fator de Enriquecimento e teor de zinco no testemunho 4 Gráfico dos teores de chumbo e seu respectivo valor de ERL Gráfico dos teores de cromo e seu respectivo valor de ERL Gráfico dos teores de níquel e seu respectivo valor de ERL Gráfico dos teores de zinco e seu respectivo valor de ERL Diagrama triangular para o Pb, Y e Zn. 50 51 52 53 53 54 54 55.

(13) LISTA DE TABELAS Tabela 1.1 Tabela 1.2 Tabela 1.3 Tabela 2.1 Tabela 2.2 Tabela 2.3 Tabela 3.1. Valores das concentrações médias nos solos do CIPS (Teódulo et al, 2003) Concentrações médias dos metais traço em sedimentos do CIPS (Chagas, 2003) Produção primária global e emissões do Pb, Cr, Ni e Zn Identificação das amostras coletadas Valores de referência utilizados no Fator de enriquecimento Valores limites de contaminação estabelecidos pela USEPA Análise química e granulométrica das amostras dos testemunhos. 3 3 4 8 12 12 13.

(14) 1. INTRODUÇÃO. O estudo da qualidade dos sedimentos presentes em corpos aquáticos tropicais é de fundamental importância para um melhor diagnóstico da sanidade dos ecossistemas que compõem este estuário, pois objetiva a manutenção do ciclo da vida através e monitoramento dos níveis de toxicidade de sua cadeia alimentar. Diante deste cenário, a geoquímica ambiental desponta como uma ferramenta indispensável no estudo dos ecossistemas aquáticos, uma vez que fornece subsídios para um diagnóstico mais acurado da interdependência entre a biota e os sedimentos ali depositados. Traçando um melhor entendimento do caminho que cada espécie química desenvolve dentro do ecossistema, a geoquímica quando associada a ferramentas de interpretação estatística de dados ambientais, promove um meio para explanar de forma mais abrangente a problemática e as possíveis soluções desde acidentes ecológicos ao monitoramento do curso natural que o crescente desenvolvimento urbano fornece aos ecossistemas livres de ação antrópicas.. 1.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS. O Complexo Industrial e Portuário de Suape desponta como um completo pólo de negócios industriais e portuários da Região Nordeste onde concentra intensa atividade de importação e exportação. Desenvolvido pelo Governo do Estado de Pernambuco no início da década de 70, teve como meta inicial atrair indústrias de 1ª e 2ª geração, sem descartar a possibilidade de implantação de indústrias de 3ª geração. A partir de 1977, após a necessária desapropriação de cerca de 13.500 hectares de terras, começou o efetivo início das obras de infra-estrutura, sistema viário interno (rodoviário e ferroviário), sistemas de abastecimento d’água, de energia e de telecomunicações, centro administrativo e obras complementares (Suape, 2009). Essas atividades portuárias por estarem localizadas em regiões costeiras, promovem uma pressão sobre os recursos naturais nos ecossistemas estuarinos locais, apesar da capacidade de dispersão, diluição e autodepuração de poluentes dos sistemas estuarinos. Pode-se acrescentar que o desmatamento, a agricultura e a agropecuária aumentam o escoamento superficial das águas bem como o transporte de nutrientes, promovendo a eutrofização de águas costeiras e ambientes confinados, esse processo decorre de um desequilíbrio na concentração de nutrientes. Assim, as regiões costeiras e estuarinas sempre. 1.

(15) exerceram um papel preponderante para as civilizações, como porta de acesso para a colonização e desenvolvimento de uma área territorial, sobressaindo-se principalmente por agregar um grande número de atividades em espaços geográficos relativamente restritos (Lima, 2008). O estudo de ambientes estuarinos tem como finalidade estabelecer parâmetros de qualidade que permitam o planejamento e gestão de seus recursos naturais. Utilizando a geoquímica como ferramenta de monitoramento dos acontecimentos que ficaram registrados nos sedimentos pode-se interpretar os processos ocorridos e projetar um cenário futuro para área em função da pressão sofrida pelo ambiente e sua capacidade de absorção destes impactos. De modo a caracterizar a evolução temporal do aporte de elementos oriundos das atividades portuária e agrícola e verificar o grau de impacto ambiental sofrido pelo Rio Tatuoca, testemunhos de sedimentos de fundo foram coletados em 4 pontos ao longo do Rio Tatuoca. Estes pontos foram selecionados em função do uso e ocupação na bacia do rio Tatuoca para se verificar possíveis contrastes geoquímicos existentes em função destes usos. Desta forma, dois destes testemunhos foram coletados em uma região onde estão sendo implantados novos empreendimentos (testemunhos 1 e 2), outro coletado em um ponto de difícil acesso dentro do estuário (testemunho 3), aqui descrito como ponto mais afastado das atividades antrópicas do CIPS e o quarto testemunho (testemunho 4) coletado em área de influência direta das atividades de dragagem do porto interno do Complexo Industrial Portuário de Suape. O estudo comparativo das características geoquímicas das amostras coletadas em diversos níveis de profundidade nos 4 pontos selecionados forneceram subsídios para indicar onde o impacto ambiental em diversos momentos desde a construção e implementação das atividades portuárias. As associações dos elementos, sob condições naturais, agrupam-se segundo regras de comportamento e de afinidade geoquímica que possibilitam predizer a presença de um ou mais elementos quando é constatada a presença de outro. No entanto, tal conceituação pode não representar a realidade quando os processos geoquímicos sofrem interferência humana. Desta forma, podem ocorrer associações de elementos, totalmente improváveis e imprevisíveis, à luz das regras geoquímicas estabelecidas, em áreas poluídas, quer seja pela atividade agrícola, industrial, ou mesmo pelas modificações das condições naturais, impostas. 2.

(16) pela ação antrópica, aí incluída a aglomeração urbana e o lançamento dos diversos tipos de efluentes líquidos e sólidos (Licht, 2001). De acordo com Teódulo et al. (2003) as concentrações de metais pesados nos solos do CIPS e nos sedimentos de correntes dos Rios Massangana, Ipojuca e Tatuoca, indicam que a contribuição antrópica no estágio atual ainda é pequena. As concentrações de chumbo, cromo, níquel e zinco obtidas nos solos do CIPS (Tabela 1.1), aparentemente em pequena quantidade, não representam risco ambiental segundo os referidos autores. Tabela 1.1 – Valores das concentrações médias nos solos do CIPS (Teódulo et al, 2003) Metal Chumbo Cromo Níquel Zinco Teor (ppm) 10,5 21,9 5,15 23,97. Segundo Chagas (2003), as concentrações dos metais traço em amostras de sedimento superficial coletados em estações localizadas na Baia de Suape (Tabela 1.2), apresentam amplo intervalo em seus teores, e suas médias quando comparadas com outras áreas portuárias do mundo, sujeitos a impactos semelhantes, nota-se que as concentrações para o CIPS são consideradas relativamente baixas. Tabela 1.2 – Concentrações médias dos metais traço em sedimentos do CIPS (Chagas, 2003) Metal Chumbo Cromo Níquel Zinco Teor (ppm) 25,8 29,5 9,3 22,4 Na abordagem dos dados deste trabalho, foram utilizados padrões mundialmente reconhecidos para a averiguação da qualidade dos sedimentos pelo Fator de Enriquecimento, como a Crosta Superior (Li, 2000) e os Sedimentos Estuarinos (Alexander et al.,1993, Coakley and Poulton, 1993). Embora na tentativa de obter um padrão mais fidedigno da situação dos sedimentos em estudo, realizou-se neste trabalho a confecção do Fator de Enriquecimento normalizando por valores de referência retirados de trabalhos regionais, ou próximos à área de coleta. Assim, utilizaram-se também os valores obtidos no Rio Manguaba, região Norte de Alagoas (Lima, 2007) e no Rio Botafogo, litoral Norte de Pernambuco (Lima, 2008), com o uso e ocupação atuais bastante distintos, mas que constituem ecossistemas com características semelhantes e com razoável proximidade a área estudada.. 3.

(17) 1.2 CONTRIBUIÇÕES NATURAIS E ANTROPOGÊNICAS Espécies químicas como chumbo, cromo, níquel e zinco, compõem um subgrupo de elementos chamados de traço, pois ocorrem em baixa concentração na crosta da Terra. Estes elementos foram extensivamente explorados no último século pela indústria. Nriagu (1988) estimou que milhões de toneladas métricas foram extraídas e conseqüentemente depositadas na biosfera (Tabela 1.3). Tabela 1.3 – Produção primária global e emissões do Pb, Cr, Ni e Zn. Metal. Produção. Emissões para o ar. Emissões para o solo. Emissões para a água. 1970s. 1980s. 1970s. 1980s. 1980s. 1980s. Pb. 3400. 3100. 449. 332. 796. 138. Cr. 6000. 11250. 24. 30. 896. 142. Ni. 630. 760. 47. 56. 325. 113. Zn. 5500. 5200. 314. 132. 1372. 226. Todos os valores são expressos em milhares de toneladas métricas. Fonte: Nriagu (1980), Nriagu and Pacyna (1988). Em muitos casos a contribuição destes elementos de fontes antropogênicas excede por várias vezes a contribuição de fontes naturais (Adriano, 1986), sendo que a principal fonte natural destes elementos no meio ambiente é do material crustal intemperizado (dissolvido) ou erodido (particulado) da superfície da Terra, ou injetado na atmosfera por atividade vulcânica. No passado a taxa de emissão destes elementos na atmosfera sempre foi reduzida, porém, com o advento de uma ampla utilização destes elementos em motores a combustão, a taxa de emissão destes metais tem aumentado dramaticamente. Como a maioria destas emissões é liberada na atmosfera onde os mamíferos vivem e respiram, decorre de um grande aumento na ocorrência de problemas de saúde como envenenando por chumbo, carcinogênese provocado pelo níquel, além de emissões por lixiviação do zinco provenientes de rodovias (Callender, 2007). Existe um progressivo enriquecimento de elementos da superfície da Terra, além da migração natural da crosta superior, para os corpos aquáticos, sedimentos lacustres além de material particulado de rios. Este fato é especialmente corroborado para o zinco, e se for considerado padrões de sedimentos lacustres recentes (Alexander et al. 1993, Coakley and Poulton, 1993), então o chumbo, o zinco apresentam-se fortemente enriquecidos comparando com os padrões da crosta superior (Li, 2000). 4.

(18) 1.3 OBJETIVOS. Com o objetivo de melhor caracterizar o estado atual dos sedimentos e verificar a possibilidade de passivo ambiental dos corpos aquáticos inseridos no Complexo Industrial Portuário de Suape, foi realizado o estudo da qualidade dos sedimentos contidos em testemunhos coletados em quatro pontos ao longo do rio Tatuoca em locais com reconhecida influência antrópica e ambientes tipicamente isolados. Através da análise das espécies químicas constituintes destes sedimentos foi diagnosticado o seu comportamento temporal utilizando ferramentas como a geoestatística multivariada e o Fator de Enriquecimento.. 1.4 ÁREA DE ESTUDO. O município de Ipojuca localiza-se na porção sul da Região Metropolitana do Recife (RMR), distando cerca de 52 km da capital pernambucana. O acesso principal, a partir de Recife, é feito via rodovia BR-101-Sul, tomando depois a rodovia estadual PE-60, cortando os municípios de Jaboatão dos Guararapes e Cabo de Santo Agostinho (Figura 1.1).. Figura 1.1 – Mapa de localização da área (CPRM, 2001).. 5.

(19) 1.5 GEOLOGIA REGIONAL. No município de Ipojuca afloram rochas graníticas variadas e ortognaisses migmatíticos, de idade precambriana, sedimentos e vulcanitos da Bacia do Cabo, de idade cretácea e coberturas quaternárias (Figura 1.2).. Figura 1.2 – Mapa Geológico da área (Fonte, CPRM 2001). Sedimentos Cenozóicos. Observa-se a presença de sedimentos flúvio-lagunares que estão distribuídos por toda a área da planície costeira, sendo formados de areias finas, siltes, argilas e turfas, constituindo, em alguns locais, áreas inundáveis. Já os sedimentos aluviais, encontram-se ocupando os vales da maioria da rede de drenagem. Quando ocorrem nas áreas das rochas cristalinas formam, por vezes, depósitos pouco espessos ou quase ausentes, enquanto que nas áreas dos rios que drenam a parte sedimentar são mais representativos, podendo chegar a 10 m de espessura, como observado no vale do rio Ipojuca. A composição desses sedimentos é arenosa com intercalações de siltes e argilas nas áreas com substrato composto por rochas sedimentares, e mais argilo-arenosa e argilo-siltosa quando ocorrem no domínio das rochas pré-cambrianas (CPRM, 2001). As coberturas quaternárias são constituídas de materiais inconsolidados (areias, siltes e argilas) foram estudadas individualmente por se apresentarem como unidades litológicas com extensão expressiva no município.. 6.

(20) Sedimentos Mesozóicos. As principais formações mesozóicas observadas na área são:. Formação Cabo: Esta Formação tem a sua deposição regida pelo rifteamento da bacia. Em geral é formada por uma seqüência de conglomerados que variam até argilitos. Estudos faciológicos constataram que a Formação Cabo está associada a um sistema de leques aluviais sintectônicos progradantes para leste, com um subsistema fluvial superimposto que ocorre em áreas restritas (Brito, 1992).. Formação Estiva: Compreendem calcários de coloração creme e cinza, compactos e dolomíticos. Arcósios conglomeráticos ou não, folhelhos pretos, vermelhos, calcíferos, também fazem parte da formação. Os calcários aflorantes quase sempre estão alterados, gerando um solo argiloso cinza ou amarelo (Brito, 1992)... Formação Algodoais: Apresenta-se como um arcósio de granulação média a grosseira, contendo seixos dispersos de rochas vulcânicas (riolitos e traquitos), quartzo e feldspato. Ocorre também um arcósio médio a grosseiro, intercalado com camadas de argila, e um conglomerado oligomítico com seixos e calhaus de rochas vulcânicas. O tamanho dos seixos é variável, podendo atingir 15cm, em geral angulosos e subangulosos. A matriz é argilo-arenosa de coloração branca, amarela e vermelha (Lima Filho, 1996).. Formação Ipojuca: Representa os derrames que aconteceram durante o período cretáceo e que atingiram os sedimentos da Bacia Sedimentar do Cabo e pequenas áreas do embasamento cristalino. Esses vulcanitos são distinguidos pelos seguintes tipos: riolitos, traquitos e basaltos. Além de derrames, ocorrem ainda sob a forma de diques e plugs. Essas rochas, geralmente, encontram-se bastante alteradas, formando um solo argiloso marrom avermelhado.. 7.

(21) 2. MATERIAIS E MÉTODOS De modo a atingir os objetivos propostos foram efetuadas as seguintes etapas para conclusão da presente dissertação: trabalhos de escritório, de campo e de laboratório. As atividades de escritório foram divididas em três partes: escolha da área e revisão bibliográfica, tratamento dos dados e redação final da dissertação.. 2.1 TRABALHOS DE CAMPO O principal trabalho de campo foi a coleta de sedimentos ativos que foi realizada através de testemunhos de sedimentos ativos foram coletados em junho de 2006 com o auxílio de um amostrador à percussão confeccionado em tubos de PCV, que é capaz de retirar amostras indeformadas de aproximadamente 4,5 cm de diâmetro. O sedimento é armazenado em invólucro cilíndrico plástico previamente ajustado à seção interna do amostrador que tem a finalidade de isolar a amostra até a chegada ao laboratório (Figura 2.1).. Figura 2.1 – Amostrador a percussão.. Ao longo do Rio Tatuoca (Figura 2.2) foram coletados 4 (quatro) testemunhos situados em um determinada área de influência de efluentes industriais próximos, sendo o primeiro testemunho com 45 cm de comprimento, o segundo testemunho com 40 cm, o terceiro com 60 cm e o quarto com 45 cm. Assim, as amostras foram classificadas conforme seu testemunho de origem e nível, segundo a numeração Pij, onde i representa o ponto de coleta do testemunho, e j a profundidade a partir do topo (Tabela 2.1). Tabela 2.1 – Identificação das amostras coletadas Profund. (cm) Testemunho 1 Testemunho 2 Testemunho 3 Testemunho 4 P11 P21 P31 P41 0–5 P12 P22 P32 P42 5 – 10 P13 P23 P33 P43 10 – 15 P14 P24 P34 P44 15 – 20 P15 P25 P35 P45 20 – 25 P16 P26 P36 P46 25 – 30 P17 P37 P47 30 – 35 P18 P38 P48 35 – 40 P39 40 – 45 P310 45 – 50 P311 50 – 55 8.

(22) Figura 2.2 – Localização dos pontos amostrados.. 2.2 PREPARO E ANÁLISE DAS AMOSTRAS As amostras foram armazenados a 18oC e foram seccionados em intervalos de 5 cm de comprimento. Após o seccionamento do testemunho, as sub-amostras foram colocadas em estufa a 50oC para secagem. Depois de secas as amostras foram retiradas da estufa e colocadas em bancada até atingirem temperatura ambiente. Em seguida as amostras foram desagregadas e homogeneizadas em almofariz de porcelana. Uma alíquota de 1,0g de cada amostra foi solubilizada com água-régia em placa aquecedora a 100oC por 12 horas. Após este período as amostras foram deixadas em repouso até atingirem temperatura ambiente. Em seguida as amostras foram filtradas, colocadas em balão volumétrico de 50ml e o volume aferido com solução de HNO3 a 5%. As análises químicas foram efetuadas pela técnica de espectrometria de emissão atômica (IPC/AES), onde foram analisados os seguintes elementos: Al, Ba, Ca, Cr, Fe, K, Li, Mg, Na, Ni, Pb, Sr, V, Y, Zn, Zr. As análises químicas foram realizadas no Laboratório Geosol-Lakefield. A análise do conteúdo de matéria orgânica foi realizada em mufla à 400oC por 12 horas, e a análise granulométrica foi realizada pelo método do peneiramento úmido.. 9.

(23) 2.3 ANÁLISE ESTATÍSTICA. Com o auxílio da estatística, se constatou que existem associações geoquímicas entre os elementos analisados, e que estas associações configuram agrupamentos de características comuns em níveis distintos nos testemunhos coletados. Assim, através da técnica multivariada Análise de Componentes Principais (ACP) foi possível identificar a assinatura geoquímica existente para cada testemunho sedimentar, onde os elementos químicos analisados ao longo do testemunho foram agrupados de acordo com a maior afinidade geoquímica. Uma das principais razões para a utilização da ACP é o fato que ela oferece, em geral, representações gráficas de baixa dimensão, com razoável precisão para problemas multivariados (Silva, et al, 2005). Usando-se esta técnica foi possível observar os grupos compostos pelas amostras dos testemunhos que contêm informações da evolução geoquímica registrada nos sedimentos. A utilização da Análise de Componentes Principais reduziu o grande número de dados obtidos (16 elementos químicos em 33 amostras distribuídas em diferentes profundidades de 4 testemunhos) em um espaço bi-dimensional. Assim, a ACP foi elaborada a partir de uma matriz inicial formada com os dados supracitados composta por 16 variáveis (espécies químicas analisadas) e n = 33 escores (amostras de sedimento). Neste método é realizada uma rotação do sistema de eixos originais que tenta simultaneamente encontrar no espaço de dimensão 16 uma direção ao longo da qual os pontos se encontrem espalhados de forma máxima e no qual se espera encontrar algum tipo de padrão abrigando ao máximo a informação de partida. Para melhor visualização do comportamento das espécies químicas analisadas em cada testemunho, foi confeccionada uma ACP individual para cada testemunho objetivando verificar as assinaturas geoquímicas existentes ao longo de sua evolução sedimentar (Virgillito, 2006).. 2.4 FATOR DE ENRIQUECIMENTO. O Fator de Enriquecimento (FE) indica o quanto a concentração do metal contaminante está ou não enriquecida em relação aos valores considerados de background geoquímico. Um dos principais valores de nível de base utilizados são os valores médios dos sedimentos da Crosta Superficial segundo Wedephol (1961). Contudo, Acevedo-Figueroa et al. (2006) adotam o Fe como normalizador em estudos sobre sedimentos de lagunas estuarinas de Porto Rico, considerando para avaliação da contaminação o FE (Fator de. 10.

(24) Enriquecimento) formulado por Birch (2003), utilizando como padrão de nível de base a média das concentrações dos folhelhos indicadas por Krauskopf & Bird (1995). Thomas & Meybeck (1996) propuseram a normalização pelo Al, considerando a importância da fração argila. O Al, habitualmente inerte nos sistemas aquáticos, está principalmente associado aos argilominerais, ainda que possa fazer parte, eventualmente, da composição de outros aluminosilicatos. Esses autores assinalaram que essa correção somente é válida para elementos-traço que tenham forte correlação linear com o Al. A equação 1 foi utilizada por Thoma & Meybeck (1996): 𝑀𝑒 𝐴𝑙 𝑎𝑚𝑜𝑠𝑡𝑟𝑎 𝐹𝐸 = (𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 1) 𝑀𝑒 𝐴𝑙 𝑝𝑎𝑑𝑟 ã𝑜 Onde: FE=Fator de enriquecimento relativo Me=Concentração do elemento considerado Al=Concentração do alumínio Assim, foram indicados os seguintes intervalos de valores para avaliação do enriquecimento (FE) dos contaminantes: ≤ 1 = não enriquecimento 1 a 3 = pouco enriquecimento > 3 a 5 = moderado enriquecimento > 5 a 10 = enriquecimento moderadamente severo > 10 a 25 = enriquecimento severo > 25 a 50 = enriquecimento muito severo > 50 = enriquecimento extremamente severo. O teor de alumínio determinado nas amostras foi usado para normalizar a concentração dos elementos metálicos nos sedimentos, com o objetivo de comparar a resposta do valor absoluto do Fator de Enriquecimento quando confeccionado com diversos padrões locais e mundiais.. Desta forma, foram utilizados os 4 (quatro) valores de referencia. mostrados na tabela 2.2, onde o chumbo, cromo, níquel e zinco utilizados neste trabalho, configuram alguns dos elementos mais utilizados pela literatura como indicadores de poluição e toxicidade ambiental.. 11.

(25) Tabela 2.2 – Valores de referência utilizados no Fator de enriquecimento. Padrão. Alumínio Chumbo Cromo Níquel Zinco Referência (%) (ppm) (ppm) (ppm) (ppm). Crosta Superior Sedimentos Estuarinos Rio Botafogo Rio Manguaba. 7,83 8,8 6,16 4,8. 17 55 15,5 30. 69 94 75,2 51. 55 35 13,5 13. 67 136 37 65. A B C D. a) Li, 2000; b) Alexander et al. (1993), Coakley and Poulton (1993); c) Lima, 2008; d) Lima, 2007;. 2.5 ASPECTOS TOXICOLÓGICOS DOS SEDIMENTOS. Os padrões de contaminação utilizados neste trabalho foram os estabelecidos pela Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos da América – USEPA (1998), definidos por Long et al (1995), referentes à espécies químicas relacionadas à poluição antrópica, adotando-se os mesmos critérios para a definição dos limites ERL (Effects Range Low) que representa o valor mínimo para que se observe um efeito tóxico baixo, e ERM (Effects Range Mean) que corresponde a faixa de valores onde se observam efeitos tóxicos mais elevados (Tabela 2.3). Tabela 2.3 – Valores limites de contaminação estabelecidos pela USEPA Metal Chumbo Cromo Níquel Zinco. ERL* (ppm) 47 81 21 150. ERM** (ppm) 220 370 52 410. *Effects Range Low, ** Effects Range Mean. 12.

(26) 3. RESULTADOS. Os resultados obtidos e utilizados na confecção deste trabalho são apresentados na Tabela 3.1. A Figura 3 apresenta a variação com a profundidade da concentração da matéria orgânica, fração argila e os elementos chumbo, cromo, níquel e zinco. Tabela 3.1 – Análise química e granulométrica das amostras dos testemunhos.. P1. P2. P3. P4. Al. Ba. Ca. Cr. Fe. K. Li. Mg. Na. Ni. Pb. Sr. V. Y. Zn. Zr. M.O. argila. areia. %. ppm. %. ppm. %. %. ppm. %. %. ppm. ppm. ppm. ppm. PPM. ppm. ppm. %. %. %. P11. 0,73. 9,3. 0,05. 16. 0,92. 0,04. 5,7. 0,08. 0,26. 4,7. 8,1. 17. 22. 3,2. 7,2. 5,6. 5,4. 35,80. 64,20. P12. 0,65. 6,1. 0,04. 15. 0,8. 0,04. 3,8. 0,07. 0,29. 4,5. 4,3. 13. 21. 1,9. 5,3. 5,5. 6,2. 50,00. 50,00. P13. 0,63. 6,2. 0,03. 15. 0,83. 0,03. 2,9. 0,07. 0,27. 4,7. 6,1. 11. 23. 1,9. 5,6. 5,4. 9,3. 55,35. 44,65. P14. 0,67. 5,6. 0,03. 14. 0,76. 0,03. 1,5. 0,06. 0,27. 3,8. 5,4. 7,5. 23. 1,3. 3,2. 4,4. 8,1. 42,28. 57,73. P15. 0,64. 7,2. 0,03. 16. 0,82. 0,04. 1,3. 0,06. 0,26. 4,1. 6,5. 7,4. 25. 1,4. 3,9. 4,8. 8,2. 46,05. 53,95. P16. 0,53. 6,9. 0,03. 16. 0,75. 0,03. 1,5. 0,06. 0,22. 4,4. 4,3. 7. 21. 1,3. 4,3. 3,6. 8,7. 45,51. 54,49. P17. 0,41. 7,8. 0,03. 13. 0,49. 0,03. 1,2. 0,05. 0,18. 4,5. 4,7. 6,9. 12. 1. 4,1. 2,7. 7,2. 30,96. 69,04. P18. 0,55. 7,6. 0,04. 15. 0,64. 0,03. 1,3. 0,06. 0,24. 6,1. 5,7. 7,8. 16. 1,3. 4,1. 3,7. 6,1. 28,47. 71,53. P21. 0,72. 19. 0,11. 35. 1,2. 0,07. 4,7. 0,17. 0,52. 14. 9,5. 29. 34. 4,9. 18. 8,8. 5,8. 31,61. 68,39. P22. 0,55. 8,1. 0,04. 20. 0,77. 0,04. 3,1. 0,08. 0,3. 7,2. 6,6. 11. 22. 2,4. 8,7. 4,4. 6,6. 35,58. 64,42. P23. 0,65. 5,6. 0,04. 22. 1,7. 0,04. 4,1. 0,09. 0,37. 6,8. 4,1. 9,5. 34. 3,4. 12. 5,9. 6,8. 37,15. 62,85. P24. 0,53. 4,8. 0,03. 17. 1,1. 0,03. 2,9. 0,07. 0,32. 5,5. 4,8. 7,1. 25. 2,6. 8,6. 5,4. 6,6. 37,36. 62,64. P25. 0,51. 4,2. 0,04. 16. 1,2. 0,03. 2,9. 0,07. 0,33. 5,4. 3,4. 7,7. 27. 2,7. 8,5. 5,1. 6,0. 38,14. 61,86. P26. 0,43. 4,2. 0,03. 14. 1,1. 0,03. 2,5. 0,06. 0,28. 4,7. 3,5. 7,3. 23. 2,4. 9,8. 4,1. 7,5. 39,30. 60,70. P31. 1,6. 38. 0,35. 29. 1. 0,23. 14. 0,47. 1,2. 11. 15. 58. 28. 13. 21. 7,6. 19,0. 99,30. 0,70. P32. 1,2. 27. 0,19. 21. 0,57. 0,24. 8,8. 0,38. 1,5. 8,3. 11. 38. 23. 12. 15. 6,2. 21,2. 97,39. 2,61. P33. 1,4. 51. 0,19. 23. 0,79. 0,31. 7,6. 0,43. 1,6. 8,4. 11. 40. 28. 15. 17. 8,3. 16,2. 99,90. 0,10. P34. 1,5. 32. 0,28. 29. 1,4. 0,23. 17. 0,49. 1,8. 11. 15. 52. 31. 14. 31. 7,3. 22,1. 93,73. 6,27. P35. 1,3. 21. 0,32. 30. 1,8. 0,2. 18. 0,54. 2,1. 11. 14. 57. 33. 12. 36. 7,1. 20,1. 78,59. 21,41. P36. 1,2. 19. 0,32. 29. 2,2. 0,19. 16. 0,52. 2. 12. 11. 55. 36. 12. 43. 6,5. 26,4. 89,02. 10,98. P37. 1,1. 20. 0,63. 27. 2,4. 0,19. 14. 0,51. 2. 12. 11. 79. 36. 13. 49. 7,2. 30,3. 89,23. 10,77. P38. 1,1. 26. 4,3. 24. 1,9. 0,16. 14. 0,45. 1,7. 11. 9,1. 458. 30. 10. 40. 7,2. 28,8. 93,53. 6,47. P39. 1. 19. 0,61. 27. 2,4. 0,18. 13. 0,51. 1,9. 12. 11. 83. 35. 13. 55. 6. 32,5. 90,95. 9,05. P310. 1,1. 31. 0,38. 33. 2,4. 0,19. 13. 0,52. 2,1. 15. 10. 62. 35. 13. 53. 9,5. 72,1. 90,79. 9,21. P311. 0,92. 17. 0,36. 31. 2,2. 0,18. 12. 0,5. 1,9. 15. 14. 60. 33. 13. 53. 5,3. 28,4. 90,63. 9,37. P41. 0,79. 17. 0,13. 20. 0,73. 0,08. 13. 0,19. 0,71. 8,1. 8,2. 27. 15. 4,8. 17. 2,6. 8,7. 59,26. 40,74. P42. 0,55. 15. 0,1. 16. 0,58. 0,07. 7,8. 0,16. 0,74. 6,2. 8,9. 18. 11. 3,6. 12. 1,8. 8,5. 44,62. 55,38. P43. 0,42. 8,5. 0,09. 16. 0,69. 0,06. 6. 0,14. 0,63. 6,8. 12. 16. 9,9. 3. 11. 1,2. 7,7. 44,35. 55,65. P44. 0,43. 7. 0,09. 15. 0,72. 0,05. 6,5. 0,14. 0,55. 7,1. 3,9. 16. 10. 3. 10. 1,3. 8,4. 44,72. 55,28. P45. 0,52. 8,6. 0,12. 15. 1. 0,07. 8,2. 0,18. 0,69. 6,8. 9,8. 21. 13. 4,2. 15. 1,9. 10,5. 37,52. 62,48. P46. 0,68. 11. 0,15. 18. 1,3. 0,1. 11. 0,25. 1. 7,3. 10. 26. 15. 5,9. 16. 3,1. 7,8. 34,70. 65,30. P47. 0,6. 10. 0,14. 15. 0,91. 0,08. 9,3. 0,21. 0,82. 6,3. 5,1. 24. 13. 4,9. 15. 2,2. 8,4. 43,68. 56,32. P48. 0,63. 11. 0,14. 18. 0,94. 0,08. 9,9. 0,21. 0,83. 7,1. 11. 25. 13. 4,8. 18. 2,4. 18,6. 54,46. 45,54. 13.

(27) Figura 3 – Teores de alumínio, chumbo, cromo, níquel, zinco, matéria orgânica e fração argila. 14.

(28) 3.1 ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS. Os resultados estatísticos são apresentados utilizando gráficos obtidos através da Análise de Componentes Principais (ACP). O objetivo desta análise foi verificar os agrupamentos formados pelos elementos e suas respectivas afinidades geoquímicas nos diferentes níveis de sedimentos estudados. Assim, serão apresentados os resultados separados para um dos 4 testemunhos, e logo em seguida, o resultados dos 4 testemunhos um mesmo gráfico. Nestes gráficos de ACP, a abscissa representa a projeção da primeira componente principal (PC1), com informação capaz de explicar uma parcela do agrupamento formado, e na ordenada, encontra-se a segunda componente principal (PC2), onde em conjunto explicam uma quantidade considerável do sistema (variância), suficiente para uma explanação plausível do problema em apenas duas dimensões (PC1 e PC2). Para a interpretação destes gráficos, comparou-se os resultados obtidos pelas associações geoquímicas dos elementos analisados, denominada pesos, com os grupos formados pelas amostras respectivas ao mesmo testemunho, que são denominadas escores. Assim, para interpretação deste método, é analisado o gráfico projetando os escores e os pesos sobre o eixo PC1, seguindo-se a análise do mesmo gráfico projetando os pontos sobre o eixo PC2. O estudo da contribuição antrópica ou natural nos sedimentos foi realizado através do Fator de Enriquecimento para os elementos chumbo, cromo, níquel e zinco. Assim, utilizando-se o alumínio como elemento normalizador do Fator de Enriquecimento para eliminar o efeito matriz, padrões mundiais e locais foram empregados comparação dos resultados obtidos. Os teores dos elementos chumbo, cromo, níquel e zinco foram comparados aos seus respectivos teores limiares de toxicidade estabelecidos pela USEPA (United States Environmental Protection Agency). 15.

(29) 3.2 ANÁLISE DE COMPONENTES PRINCIPAIS. 3.2.1 TESTEMUNHO 1. No gráfico dos pesos (amostras) do testemunho 1, a primeira componente principal (PC1) possui 52% da informação, e mostra a disposição das amostras de sedimento localizadas em dois grupos distintos. O primeiro grupo é formado pela amostra P11 e encontra-se na porção mais positiva do eixo PC1. O segundo grupo que está situado em torno do eixo de PC1 e é formado pelas demais amostras do testemunho (P12, P13, P14, P15, P16, P17 e P18). Esta configuração destes grupos indica que para PC1, existe uma separação da amostra do topo do testemunho em relação às demais amostras (Figura 3.1).. Figura 3.1 – Gráfico dos pesos em PC1 para o testemunho 1.. O gráfico dos escores (análises químicas) mostra sob o eixo PC1 (Figura 3.2) um grupo em sua porção positiva composto pela fração argila e pelos elementos Ba, V, Na, Cr, K, Pb, Ca, Fe, Al, Zr, Mg, Li, Sr, Y e Zn. Observa-se também outro grupo no lado negativo do eixo PC1 formado pela fração areia, pela matéria orgânica e níquel.. 16.

(30) A separação da amostra P11 indica que existe um acúmulo de elementos químicos no topo do testemunho, indicando que existe uma sedimentação predominantemente pelítica, mas bastante diferenciada das demais amostras, ressaltando a presença, sobretudo dos elementos de origem marinha como Sr, Ba e Ca.. Figura 3.2 – Gráfico dos escores em PC1 para o testemunho 1.. Para a interpretação do gráfico dos pesos (amostras) agora observando a projeção sobre PC2, que contém 27% da informação, verifica-se que o grupo acima do eixo é formado pelas amostras P12, P13, P14, P15 e P16, e o outro grupo, localizado abaixo do abaixo do eixo PC2 é formado pelas amostras P11, P17 e P18 (Figura 3.3).. Figura 3.3 – Gráfico dos pesos em PC2 para o testemunho 1.. 17.

(31) No gráfico dos escores (análises químicas) para PC2 (Figura 3.4) é mostrado três grupos, sendo o primeiro localizado no lado positivo do eixo, formado pela fração argila, matéria orgânica e os elementos V, Na, Fe, Al e Zr. O segundo grupo localizado na porção negativa de PC2 é formado pela fração areia e pelos elementos Ba, Ni, Ca, Zn, Pb, Li, Sr e Y, e o terceiro grupo situado sobre o eixo, é composto pelos elementos Cr, K e Mg.. Figura 3.4 – Gráfico dos escores em PC2 para o testemunho 1.. A separação dos grupos maiores neste gráfico dos escores para PC2 é fortemente influenciada pela posição das duas frações granulométricas, pois ocupam posições praticamente eqüidistantes. Assim, o grupo que contém a fração argila, localizado na parte superior do eixo, indica que as amostras P12, P13, P14, P15 e P16 foram depositadas em condições de baixa energia e que os elementos V, Na, Fe, Al e Zr estão subordinados a essas condições hidrodinâmicas de sedimentação. O grupo abaixo do eixo, que contém a fração areia, caracteriza-se por um ambiente de mais alta energia, estando desta forma, as condições de deposição da amostra do topo (P11) semelhante as da base do testemunho (P17 e P18). Desta forma, a amostra P11, que se localiza no quarto quadrante do gráfico dos pesos, quando comparando com seu respectivo gráfico dos escores, contém os elementos Ca, Sr e Ba associados. Sabendo que a contribuição marinha nestes sedimentos é função de ambientes de maior energia, pode-se sugerir que a amostra do topo deste testemunho tem origem por uma alta hidrodinâmica, diferente das amostras logo abaixo (P12, P13, P14, P15 e P16). Em relação ao níquel, este se encontra próximo à fração areia no gráfico dos escores e associado aos níveis P17 e P18 no gráfico dos pesos, pode-se sugerir que sua presença é devido ao. 18.

(32) transporte de alta energia na base do testemunho. O terceiro grupo descrito no gráfico dos escores, contém elementos que são comuns a todas as condições de deposição do testemunho, uma vez que se encontram praticamente sobre o eixo PC2. De forma geral, a análise estatística evidenciou que em PC1 a amostra P11 possui características geoquímicas bastante diferenciadas das demais amostras do testemunho, uma vez que concentra a maioria dos elementos químicos coligados. Ainda na análise estatística, em PC2, ficou evidente que a disposição energética do sistema separou as amostras P11, P17 e P18 das demais amostras do testemunho. Assim, para observar a disposição das frações argila e areia na separação dos grupos descritos no gráfico dos escores (Figura 3.4), foi elaborado um gráfico da razão Argila/Areia para verificar os valores limites em cada amostra e assim delinear as zonas de maior energia. Desta forma, para valores maiores da razão Argila/Areia, temos uma hidrodinâmica mais baixa, e conseqüentemente, para valores da razão Argila/Areia menores, a energia do sistema tende a aumentar (Figura 3.5).. Figura 3.5 – Gráfico da Razão Argila/Areia para o testemunho 1.. Observando o gráfico da razão Argila/Areia, observa-se que a amostra P11 está localizada na zona descrita como alta energia devido ao seu baixo valor (0,56). Assim, ressaltando que a escala do gráfico mostra a ordem crescente da razão argila/areia, ou seja, ordem decrescente da energia do sistema, a amostra P11 possui características semelhantes as amostras P17 e P18.. 19.

(33) 3.2.2 TESTEMUNHO 2. Para o testemunho 2, o gráfico dos pesos (amostras) quando projetado sob o eixo de PC1, que contém 83% da informação, separa as amostras em dois grupos, sendo o primeiro formado pela amostra P21, localizado na porção mais positiva do eixo, e o segundo grupo, formado pelas amostras P22, P23, P24, P25 e P26, localizado sob o eixo (Figura 3.6). De modo análogo ao testemunho 1, esta disposição de amostras ao longo do eixo de PC1 evidencia que ocorreu uma separação da amostra (P21) das demais amostras do testemunho 2. É possível supor que, as características geoquímicas das amostras mais recentes se diferenciam das demais amostras do testemunho, como ficou registrado nos testemunhos 1 e 2.. Figura 3.6 – Gráfico dos pesos em PC1 para o testemunho 2.. De forma análoga ao testemunho 1, o testemunho 2 mantém a mesma disposição das amostras em relação a PC1, uma vez que as amostras do topo P11 e P21 se encontram separadas das demais amostras do testemunho. É sugestivo que essa semelhança deve-se a condições naturais mais recentes de deposição e acúmulo nos sedimentos de fundo do rio Tatuoca que pode ser observado na área em torno dos pontos de coleta dos testemunhos 1 e 2.. 20.

(34) Observa-se no gráfico dos pesos em PC1 que a amostra P26 encontra-se mais afastada da amostra P21, ou seja, possuem as características mais distintas do conjunto de amostras analisadas. O gráfico dos escores (análises químicas) quando observado em PC1, mostra a concentração de praticamente todos os elementos juntamente com a fração areia em um grupo localizado no lado direito do eixo, e um segundo grupo formado pela matéria orgânica e pela fração argila (Figura 3.7).. Figura 3.7 – Gráfico dos escores em PC1 para o testemunho 2.. Nesta o grupo da direita contém a maioria dos elementos químicos, sugerindo que a sedimentação é bastante diferenciada do segundo grupo, uma vez que as frações granulométricas são bem definidas para cada grupo. Assim, de acordo com a posição da amostra P21 no gráfico dos pesos (Figura 3.6), existe uma sedimentação diferenciada com alta energia no topo do testemunho 2. Para as demais amostras do testemunho 2, o gráfico dos pesos em PC1 (Figura 3.7) indica que foram depositadas sob condições de baixa energia, acumulando mas matéria orgânica do que na amostra do topo. Apesar de muitos elementos estarem adsorvidos à estrutura dos argilo-minerais em condições naturais de deposição, a mudança repentina nos teores e na hidrodinâmica recente, pode sugerir que a camada superior contém elementos de origem não geogênica que vêm carreados das drenagens locais e ainda não se encontram em equilíbrio às novas condições de sedimentação.. 21.

(35) Alguns elementos podem estar presentes devido às característicos da hidrodinâmica atual, como a associação Ca, Sr e Ba que possivelmente vem da influência marinha transportado em condições de alta energia, como observado no grupo da amostra P21. Observando o gráfico da razão Argila/Areia (Figura 3.8), observa-se que a amostra P21 está localizada na zona de maior energia pelo seu baixo valor (0,46). Desta forma, lembrando que a escala do gráfico mostra a ordem crescente da razão argila/areia, ou seja, ordem decrescente da energia do sistema, a amostra P21 possui características de maior energia do testemunho.. Figura 3.8 – Gráfico da Razão Argila/Areia para o testemunho 2.. Analisando o gráfico dos pesos (amostras) e projetando seus pontos sob o eixo PC2, que contém 11% da informação, pode-se observar a presença de três grupos, sendo o primeiro localizado na parte positiva de PC2 formado pela amostra P22, o segundo grupo situado em torno do eixo composto pelas amostras P21, P24, P25 e P26 e o terceiro grupo, localizado na porção negativa do eixo de PC2 composto pela amostra P23 (Figura 3.9). Observando o gráfico dos escores (análises químicas) do testemunho 2 para PC2 (Figura 3.10), verifica-se a existência de três grupos, onde o primeiro está localizado na porção positiva do eixo e é composto pela fração areia e pelos elementos Pb, Ba, Sr, Ca, Ni e K, o segundo grupo está situado na porção negativa de PC2 sendo composto pelos elementos Fe e V, e o terceiro grupo localizado em torno do eixo PC2 composto pela fração argila e pelos elementos Al, Li, Y, Zn, Na, Zr, Mg e Cr.. 22.

(36) Figura 3.9 – Gráfico dos pesos em PC2 para o testemunho 2.. Nesta disposição das amostras, existe uma separação da amostra P22 e P23 em grupos distintos no conjunto, podendo indicar que existe influência da hidrodinâmica recente em graus distintos sobre as amostras mais profundas do testemunho 2.. Figura 3.10 – Gráfico dos escores em PC2 para o testemunho 2.. 23.

(37) 3.2.3 DIAGRAMA DOS TESTEMUNHOS 1 E 2. De acordo com as interpretações identificadas pela Análise de Componentes Principais, foi elaborado um diagrama para os testemunhos 1 e 2 com o objetivo de uma melhor visualização do comportamento dos grupos de elementos analisados dispostos ao longo de cada testemunho (Figura 3.11 A e 3.11B).. Figura 3.11 – Diagrama dos testemunhos 1 e 2, contendo os grupamentos descritos em PC1 (A) e PC2 (B). O diagrama da figura 3.11A mostra o agrupamento das amostras em função da primeira componente principal PC1, onde as amostras do topo para ambos os testemunhos (P11 e P21) são separadas dos demais níveis do testemunho. Esta separação mostrada no gráfico dos escores em PC1 para os testemunhos 1 e 2 indica que existe diferenciações das características geoquímicas do topo destes testemunhos (Grupo 1). Este fato pode ser bem exemplificado considerando as recentes atividades de infra-estrutura portuária e industrial realizadas nas imediações do rio Tatuoca, onde ficou registrada a alteração das características naturais no topo dos testemunhos sedimentares (Figura 3.11A). A figura 3.11B representa dos resultados estatísticos em PC2 para os testemunhos 1 e 2, onde evidencia que as frações granulométricas e conseqüentemente a energia de deposição dos elementos são determinantes no agrupamento das amostras. Assim, as amostras P11, P17, P18 e P21 (Grupo 3) são semelhantes e resultantes de um ambiente de deposição de alta energia. Considerando que a evolução natural de um testemunho sedimentar siga de um ambiente de maior energia na base até uma sedimentação mais tranqüila no topo, as mudanças na hidrodinâmica recente são decorrentes de atividades antrópicas que podem ter contribuído para que o topo dos testemunhos 1 e 2 se apresentem alterados.. 24.

(38) 3.2.4 TESTEMUNHO 3. O gráfico dos pesos (amostras) projetado sob o eixo PC1 do testemunho 3 possui 47% da informação e mostra que existem três grupos formados, sendo o primeiro localizado na porção negativa do eixo composto pelas amostras P31, P32, P33 e P34, o segundo grupo, composto pelas amostras P35, P36, P37, P39, P310 e P311 está localizado na porção positiva de PC1, e o terceiro grupo formado pela amostras P38 situado em torno do eixo (Figura 3.12).. Figura 3.12 – Gráfico dos pesos em PC1 para o testemunho 3.. Para este testemunho, as amostras do topo constituem um pacote sedimentar com espessura maior em relação aos testemunhos 1 e 2, como mostrado pelo gráfico dos pesos que separou no primeiro grupo as amostras P31, P32, P33 e P34. Essa configuração indica que as características geoquímicas deste pacote são homogêneas sendo depositado sob condições hidrodinâmicas semelhantes por estarem agrupadas. De forma análoga, as demais amostras agrupam-se em função de suas características semelhantes, com exceção da amostra P38 que se diferenciou dos dois pacotes sedimentares observados no gráfico dos pesos indicando desta forma alguma característica geoquímica particular que a distingue das demais amostras do testemunho (Figura 3.12).. 25.

(39) Analisando agora o gráfico dos escores (análises químicas) para PC1, pode-se observar a formação de três grupos, sendo o primeiro situado na porção negativa do eixo composto pela fração argila e pelos elementos K, Ba, Al, Y, Pb e Zr, o segundo grupo localizado na porção positiva de PC1 composto pala fração areia, pela matéria orgânica e pelos elementos Li, Ni, Cr, Mg, V, Na, Fe e Zn, e o terceiro grupo situado em torno do eixo formado pelos elementos Ca e Sr (Figura 3.13).. Figura 3.13 – Gráfico dos escores em PC1 para o testemunho 3.. A formação do grupo do lado negativo do eixo PC1 é fortemente influenciada pela presença da fração argila o que corrobora que os elementos deste grupo foram transportados e depositados sob condições de baixa energia. Assim, as amostras P31, P32, P33 e P34 podem ser ditas como integrantes de um ambiente de deposição bastante tranqüilo e uniforme, uma vez que existe uma espessura considerável de um pacote sedimentar homogêneo. O segundo grupo localizado na porção positiva de PC1 contém a fração areia, indicando que as amostras ali presentes (P35, P36, P37, P39, P310 e P311) são provenientes de uma hidrodin6amica mais energética em relação às amostras do topo. A amostra P38 indicada no gráfico dos pesos (Figura 3.12) apresenta-se distinta das demais por se situar sobre o eixo, e como os outros grupos foram separados em função de suas características geoquímicas e granulométricas, esta amostra em questão contradiz a seqüência sedimentar do testemunho, é possível que possa representar um evento isolado, como uma contribuição marinha mais intensa nos sedimentos.. 26.

(40) No gráfico da razão Argila/Areia (Figura 3.14) para o testemunho 3, observa-se que as amostras P31, P32, P33 e P34 estão localizadas na zona de mais baixa energia devido aos seus altos valores que atingem cerca de 1000. Esses valores bastante elevados em relação aos encontrados nos testemunhos 1 e 2 corroboram a idéia de que este testemunho 3 encontra-se em uma zona de baixa hidrodinâmica. Ainda pode-se atribuir essa característica a um ambiente praticamente isolado das perturbações antrópicas, uma vez que seu menor valor da razão Argila/Areia, ou seja, de maior energia, encontra-se em torno de 2,5, e ainda supera qualquer valor de mais alto dos gráficos da razão Argila/Areia dos testemunhos 1 e 2. Assim, tem-se no testemunho 3 um ambiente de deposição bastante tranqüilo em toda sua extensão. Vale ressaltar que a amostra P38 indicada no gráfico dos pesos (Figura 3.12), aqui encontra-se localizada em uma zona de intersecção das duas faixas energéticas, sendo considerada atípica no processo de sedimentação deste testemunho, embora contenha valores bastante elevados da razão Argila/Areia, representando de toda forma, um ambiente bastante tranqüilo e relação aos testemunhos 1 e 2.. Figura 3.14 – Gráfico da Razão Argila/Areia para o testemunho 3.. Para os grupos formados no gráfico dos pesos (elementos analisados) em PC2 que contém 19% da informação, observa-se que em torno do eixo e no lado positivo do eixo encontram-se as amostras P31, P33, P34, P35, P36, P37, P39, P310 e P311, enquanto que na porção negativa do eixo PC2 encontra-se a amostra P38 (Figura 3.15).. 27.

(41) Figura 3.15 – Gráfico dos pesos em PC2 para o testemunho 3.. O gráfico dos escores (análises químicas) em PC2 mostra que a contribuição marinha mais intensa é responsável pela separação da amostra P38 do resto do testemunho (Figura 3.16).. Figura 3.16 – Gráfico dos escores em PC2 para o testemunho 3.. 28.

(42) 3.2.5 DIAGRAMA DO TESTEMUNHO 3. Através da interpretação estatística obtida pela Análise de Componentes Principais, foi confeccionado um diagrama com a disposição geoquímica dos elementos e granulometria do testemunho sedimentar (Figura 3.17).. Figura 3.17 – Diagrama do testemunho 3, contendo os agrupamentos descritos em PC1 (A) e PC2 (B). O diagrama da figura 3.17A foi confeccionando com o auxílio dos resultados estatísticos em PC1 para o testemunho 3, assim, está mostrado as amostras do topo deste testemunho constitui um pacote sedimentar uniforme (Grupo 1), que quando comparado com seus valores da razão Argila/Areia, pode-se concluir que se trata de um ambiente tranqüilo de deposição. As amostras logo abaixo, com maior energia (Grupo 2), ainda mantém características de ambiente com hidrodinâmica calma em relação aos testemunhos 1 e 2, assim, pode-se considerar que este testemunho sedimentar constitui um exemplo típico de uma zona do rio Tatuoca que não sofreu influências antrópicas. A Figura 3.17B mostra a configuração dos elementos segundo o gráfico dos escores em PC2, evidenciando que apenas a anomalia descrita como influencia marinha, pode ser separada ao longo do testemunho (Grupo 3). Assim, este fato reforça que a uniformidade desta sedimentação pode ser fragmentada apenas pela presença de eventuais anomalias.. 29.

(43) 3.2.6 TESTEMUNHO 4. Para o gráfico dos pesos (amostras) em PC1 que contém 60% da informação, observase a composição de dois grupos, sendo o primeiro localizado na porção negativa do eixo composto pelos níveis P42, P43, P44 e P45, e o segundo grupo localizado na parte positiva de PC1 contém as amostras P41, P46, P47 e P48 (Figura 3.18).. Figura 3.18 – Gráfico dos pesos em PC1 para o testemunho 4.. Neste gráfico, pode-se verificar que para PC1 ocorreu a união da amostra mais recente (P41) com as amostras da base (P46, P47 e P48) indicando a semelhança existente entre essas amostras. O outro grupo formado na projeção sob PC1 estão às amostras do meio do testemunho (P42, P43, P44 e P45), assim, pode-se sugerir que a deposição neste testemunho possui um intervalo diferenciado no processo de sedimentação. O gráfico dos escores (elementos analisados) para PC1 mostra um grupo formado por todos os elementos e a fração argila no lado positivo do eixo, e no lado negativo de PC1 a fração areia (Figura 3.19). Observando esta configuração apresentada pelo gráfico dos escores (Figura 3.19), pode-se notar que, com a totalidade dos elementos projetados na porção positiva de PC1, as características geoquímicas da sedimentação das amostras P41, P46, P47 e P48 constituem um depósito de material bastante heterogêneo e distinto das amostras do meio do testemunho (P42, P43, P44 e P45).. 30.

(44) Figura 3.19 – Gráfico dos escores em PC1 para o testemunho 4.. O gráfico dos pesos (amostras) para PC2, com 20% da informação, mostra que a amostra P41 e P48 se agrupam na porção positiva do eixo, e que outro grupo formado nas imediações de PC2 e na porção negativa do eixo, contém as amostras P42, P43, P44, P45, P46 e P47 (Figura 3.20).. Figura 3.20 – Gráfico dos pesos em PC2 para o testemunho 4.. 31.

(45) O gráfico dos escores para PC2 mostra a separação em dois grupos, o primeiro na parte superior do eixo PC2 contendo a fração argila a matéria orgânica e os elementos Ba, Ni, Cr, Al e Li, e o segundo grupo localizado na porção negativa e imediações do eixo é formado pela fração areia e os demais elementos analisados (Figura 3.21).. Figura 3.21 – Gráfico dos escores em PC2 para o testemunho 4.. A disposição das frações granulométricas são as circunstancias mais evidentes na separação dos grupos de amostras em PC2 para o testemunho 4. Assim, pode-se afirmar que as amostras P41 e P48 são constituídas de material proveniente de sedimentação de baixa energia, assim como as demais amostras (P42, P43, P44, P45, P46 e P47), são resultantes de um ambiente com hidrodinâmica mais forte. A presença de ambiente com menor energia na base deste testemunho (amostra P48) sugere a existência de alterações no processo de sedimentação natural, configurando assim um ambiente com histórico bastante agitado que depositou material recente capaz de compor um testemunho sedimentar embaralhado. No gráfico da razão Argila/Areia (Figura 3.22) para o testemunho 4, observa-se que as amostras P41 e P48 estão localizadas na zona de mais baixa energia devido aos seus altos valores entre 1,2 e 1,6. Apesar de estes valores serem bem elevados, e configurem um ambiente de baixa energia, neste gráfico não foram estabelecidas zonas energéticas, devido à característica turbulenta da sedimentação, pois apenas em um testemunho difuso, a amostra do topo teria características de energia deposicional semelhantes à amostra da base.. 32.

(46) Figura 3.22 – Gráfico da Razão Argila/Areia para o testemunho 4.. 3.2.7 DIAGRAMA DO TESTEMUNHO 4. Através da interpretação estatística obtida pela Análise de Componentes Principais, foi confeccionado um diagrama com a disposição geoquímica dos elementos e da granulometria no testemunho sedimentar (Figura 3.23).. Figura 3.23 – Diagrama para o testemunho 4, contendo os agrupamentos descritos em PC1 (A) e PC2 (B). 33.

(47) A Figura 3.23A mostra presença de material depositado com características geoquímicas semelhantes no topo (P41) e na base do testemunho 4 (P46, P47 e P48) indicam uma provável alteração na sedimentação natural, fato que pode ser corroborado pela presença de dragagens próximas a área onde foi coletada o referido testemunho. Ressaltando que o carreamento proveniente da superfície das drenagens locais para dentro do rio também promove material alóctone, perturbando a deposição natural, e assim, as sucessivas dragagens próximas, pode ter contribuído para a oscilação dos níveis do testemunho 4. Pode-se acrescentar que na figura 3.23B que representa a disposição granulométrica no testemunho em função da análise estatística em PC2 (Figura 3.20), o topo do testemunho (P41) se assemelha a base (P48), reforçando o conceito de que este testemunho encontra-se bastante alterado em toda sua extensão.. 3.2.8 ANÁLISE CONJUNTAS DOS QUATRO TESTEMUNHOS. A integração dos quatro testemunhos é mostrada no gráfico de ACP para os pesos em PC1, com 69% da informação, onde se verifica a distribuição em dois grupos, sendo o primeiro localizado na porção positiva do eixo e composto pelas amostras do testemunho 3, e o segundo grupo localizado no lado negativo de PC1, composto pelas amostras de todos os outros testemunhos (Figura 3.24).. Figura 3.24 – Gráfico dos pesos para todos os testemunhos.. 34.

(48) No gráfico dos escores, para todos o conjunto dos 4 testemunhos, observa-se que todos os elementos analisados encontram-se no grupo formado na porção positiva de PC1, enquanto que no lado negativo do eixo, encontra-se apenas a fração areia (Figura 3.25).. Figura 3.25 – Gráfico dos escores para todos os testemunhos.. A disposição das amostras de todos os testemunhos no gráfico de ACP mostra de forma evidente que o testemunho 3 possui características bastante distintas dos outros, sendo que os argumentos de melhor separação destes dois grupos formados no gráfico dos escores (Figura 3.25) são as frações granulométricas. Desta forma, corroborando com o conceito de que o testemunho 3 encontra-se em uma zona do rio Tatuoca de baixa energia e hidrodinâmica calma, pode-se rotular este testemunho como sendo um registro da sedimentação natural sem grande interferência antrópica. O agrupamento da fração areia associado aos testemunhos 1, 2 e 4 indica a contribuição de maior energia na deposição em relação ao testemunho 4, resultando em um testemunho com características geoquímicas e granulométricas bem distintos dos demais.. 35.

(49) 3.3 FATOR DE ENRIQUECIMENTO. A confecção do Fator de Enriquecimento requer a normalização de um padrão de valores mundiais de referência, como a Crosta Superior (Li, 2000) e os Sedimentos Estuarinos (Alexander et al., 1993, Coakley & Poulton , 1993). Mas, para efeito de comparação de seu valor, foi utilizada a normalização por padrões locais, como o Rio Botafogo (Lima, 2008) e o Rio Manguaba (Lima, 2007) (Tabela 2.2). Na tentativa de eliminação do efeito matriz, neste trabalho a normalização em ambos os casos descritos utilizou o alumínio como indicativo da adsorção do chumbo, cromo, níquel e zinco pela argila, conforme descrito na equação 1. Assim, para confirmar que o alumínio é um elemento que representa bem a argila no cálculo do Fator de Enriquecimento, foi realizado um gráfico de correlação linear entre o alumínio e a fração argila (Figura 3.26).. Figura 3.26 – Gráfico de correlação linear entre o alumínio e argila.. Apesar de se observar que existe alguma diferença no aspecto do gráfico, onde o testemunho 3 se destaca em relação aos outros testemunhos, de forma geral, diante do coeficiente de correlação linear obtido (r = 0,89745), é satisfatório afirmar que o alumínio representa o teor de argila nos sedimentos estudados.. 36.