Mayra di matteo

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Em parceria com a Professora Helena Abascal, publicamos os relatórios das pesquisas realizados por alunos da fau-Mackenzie, bolsistas PIBIC e PIVIC. O Projeto ARQUITETURA TAMBÉM É CIÊNCIA difunde trabalhos e os modos de produção científica no Mackenzie, visando fortalecer a cultura da pesquisa acadêmica. Assim é justo parabenizar os professores e colegas envolvidos e permitir que mais alunos vejam o que já se produziu e as muitas portas que ainda estão adiante no mundo da ciência, para os alunos da Arquitetura - mostrando que ARQUITETURA TAMBÉM É CIÊNCIA.

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Mayra di matteo

  1. 1. Universidade Presbiteriana MackenzieDIAGNÓSTICO DA QUALIDADE DO SEDIMENTO NA AVALIAÇÃO DEIMPACTOS ANTRÓPICOS EM BACIAS HIDROGRÁFICASMayra Di Matteo Campos (IC) e Paola Lupianhes Dall´Occo (Orientadora)Apoio: PIBIC Mackenzie/MackPesquisaResumoCada vez mais, se faz preciso o desenvolvimento e selecionamento de metodologias analíticas quesejam capazes de avaliar a degradação crescente dos recursos naturais renováveis. A baciahidrográfica é reconhecida mundialmente como a melhor unidade para o manejo dos recursosnaturais, assim metodologias para o diagnóstico da situação real de seus recursos hídricos passam aser instrumentos necessários para sua preservação e gerenciamento. Para realizar esse diagnóstico,a análise da qualidade do sedimento vem ganhando destaque nos últimos anos, pois essecompartimento tem papel fundamental no armazenamento e disponibilização de contaminantes paraa água e consequentemente para os organismos que dela dependem. Este estudo, através derevisão bibliográfica, tem como finalidade caracterizar o conhecimento já desenvolvido sobre aanálise da qualidade dos sedimentos em bacias hidrográficas, identificando as principais técnicasutilizadas, as variáveis analisadas (físicas, químicas, hidrobiológicas e toxicológicas), a importância eeficácia do estabelecimento de valores orientadores, bem como a atuação e atualização das políticasnormativas em relação às preocupações ambientais. Constata-se que muitos aspectos ainda sãopouco compreendidos como os fatores que afetam a biodisponibilidade de elementos da colunasedimentar para a água, a relação de muitos compostos entre si e o efeito de muitos contaminantessobre a biota, o que fomenta a necessidade de mais estudos e estímulos legais para uma devidaavaliação da qualidade dos sedimentos que irá auxiliar na identificação do estado real da baciahidrográfica, permitindo o desenvolvimento de ações efetivas de prevenção e mitigação dacontaminação de ecossistemas aquáticos.Palavras-chave: sedimento, bacia hidrográfica, avaliação da qualidadeAbstractMore and more, it has become necessary to develop and select analytical methodologies that arecapable of evaluating the expanding degradation of renewable natural resources. The watershed isworldly recognized as the best handling of natural resources unit, therefore methodologies to diagnosethe real situation of hydric resources turn into essential instruments of preservation and management.In order to perform this diagnose, the analysis of the sediment has gained the spotlight in the last fewyears, due to the fact that this compartment has a key role in the storing and availability ofcontaminants to the water and as a result, it is also important for the life forms that depend on water.This study, throughout bibliographic review, has as its purpose to portray the knowledge alreadydeveloped about the analysis of sediment quality in watersheds, identifying the main techniques used,the analyzed variables (physical, chemical, hydro biological and toxicological), the importance andefficacy of guidelines that were established, such as the usage and upgrade of regulatory politicsregards to environmental concerns. It is verified that many aspects are still not so well comprehended,such as the elements that affect the bioavailability of elements from the sedimentary column to the 1
  2. 2. VII Jornada de Iniciação Científica - 2011water, the connection between compounds and the effect of many contaminants upon the biota, whatbrings up the need for deeper studies and legal aids to develop a proper evaluation of sedimentquality that will help in identifying the real state of the watersheds, allowing the development ofeffective prevention and mitigation actions of contamination in aquatic ecosystems.Key-words: sediment, watershed, quality evaluation 2
  3. 3. Universidade Presbiteriana MackenzieIntroduçãoTodas as atividades humanas se desenvolvem sobre o território da bacia hidrográfica. Suaságuas são a fonte para manter a vida dos organismos e o funcionamento das indústrias,mas ao mesmo tempo, são também o destino final de lixo tóxico e esgotos. Para utilizar estaágua, portanto, é necessária uma rigorosa avaliação de qualidade que possa identificar,quantificar e prevenir o efeito de substâncias sobre o meio ambiente e a saúde dos sereshumanos. As relações da água com o sedimento fazem deste compartimento um dosprincipais alvos de análise, dada a sua importância na ciclagem da matéria e nabiodisponibilidade de diversos compostos químicos para o ambiente aquático.Este estudo tem como objetivo a caracterização do conhecimento já desenvolvido sobre aanálise da qualidade dos sedimentos em bacias hidrográficas, através da revisãobibliográfica, identificando as principais técnicas utilizadas, as variáveis analisadas (físicas,químicas, hidrobiológicas e toxicológicas), a importância e eficácia do estabelecimento devalores orientadores, bem como a atuação e atualização das políticas normativas emrelação às preocupações ambientais.Assim a possibilidade de expor a situação atual da avaliação da qualidade do sedimento embacias hidrográficas no Brasil, visa estimular o desenvolvimento de novas técnicas deidentificação e quantificação dos contaminantes, bem como de mensuração de seus efeitosnocivos, necessários ao planejamento de ações efetivas de prevenção e mitigação dacontaminação desse importante recurso hídrico.Referencial TeóricoBacia hidrográfica é uma área de captação natural da água de precipitação, composta porum conjunto de superfícies vertentes e de uma rede de drenagem formada por cursos deágua, que convergem o escoamento para um único ponto de saída (TUCCI, 1997). A baciahidrográfica pode ser então considerada um ente sistêmico. É onde se realizam os balançosde entrada proveniente da chuva e saída de água através do exutório, permitindo que sejamdelineadas bacias e sub-bacias, cuja interconexão se dá pelos sistemas hídricos (PORTO;PORTO, 2008).As regiões hidrográficas nacionais sofreram uma divisão definida pela Resolução doConselho Nacional de Recursos Hídricos, CNRH 32/03 (fig. 1). A configuração física e acaracterística local, conforme a necessidade de gestão dos recursos hídricos, definiram adivisão das bacias hidrográficas. Essas regiões têm sua divisão justificada pelas diferençasexistentes no país, tanto no que se refere aos ecossistemas como também diferenças decaráter cultural, social e econômico (PORTO; PORTO, 2008). 3
  4. 4. VII Jornada de Iniciação Científica - 2011 Figura 1. Regiões hidrográficas brasileiras (CNRH, 2003).Todas as atividades humanas se desenvolvem sobre o território definido como baciahidrográfica, assim, todas as áreas urbanas, industriais, agrícolas ou de preservação fazemparte de alguma bacia hidrográfica. Pode-se dizer então, que no seu exutório, estarãorepresentados todos os processos que fazem parte do seu sistema, pois o que ocorre ali éconsequência das formas de ocupação do território e da utilização das águas que para aliconvergem (PORTO; PORTO, 2008).O estabelecimento da qualidade do manancial para fins de abastecimento público, durantemais de vinte anos, foi feita com a avaliação da qualidade da água (ARAÚJO, 2005). Entreas várias técnicas usadas para elaboração de índices de qualidade de água, a maisempregada é aquela desenvolvida pela National Sanitation Foundation Institution e usadaem países como EUA, Brasil e Inglaterra (TOLEDO; NICOLELLA, 2002).O uso de indicadores de qualidade de água consiste no emprego de variáveis que secorrelacionam com as alterações ocorridas na bacia, sejam estas de origens antrópicas ounaturais. Cada sistema hídrico possui características próprias, o que torna difícil estabeleceruma única variável como um indicador padrão. Neste sentido, a busca é a obtenção deíndices de qualidade de água que reflitam resumidamente e objetivamente as alterações,com ênfase para as intervenções humanas, como o uso agrícola, urbano e industrial(TOLEDO; NICOLELLA, 2002).É preciso compreender que o termo "qualidade de água” se refere às característicasquímicas, físicas e biológicas conforme são estipuladas diferentes finalidades para a água enão necessariamente se refere a um estado de pureza. Assim, segundo Merten (2002), apolítica normativa nacional de uso da água, como consta na Resolução do Conselho 4
  5. 5. Universidade Presbiteriana MackenzieNacional do Meio Ambiente, CONAMA 20/86, procurou estabelecer parâmetros que definemlimites aceitáveis para cada substância, considerando os diferentes destinos da água(abastecimento para consumo humano, proteção das comunidades aquáticas, irrigação,recreação de contato primário ou secundário, pesca, navegação, harmonia paisagística,entre outros).Ainda de acordo com esta resolução, os efluentes líquidos não devem conferircaracterísticas em desacordo com as metas progressivas e intermediárias do seuenquadramento e nem ultrapassar os limites permissíveis para o seu lançamento,considerando que as eventuais interações não devem causar efeitos tóxicos (ARAÚJO,2005).A Resolução CONAMA 20/86 foi revogada pela Resolução CONAMA 357/05, em resposta àevolução nos métodos de controle da qualidade das águas e dos padrões de lançamento deresíduos químicos e tóxicos. A nova resolução estabelece que é necessário realizar 112análises diferentes na água, enquanto antigamente eram realizadas periodicamente apenas74 análises. Entre os novos parâmetros incluídos está a quantificação da densidade decianobactérias e da concentração de alguns compostos orgânicos e da clorofila-a.Segundo Mozeto et al. (2003), ao longo dos últimos anos, mudanças substanciais nosestudos de avaliação da qualidade da água afetaram, direta e indiretamente, a concepçãodos programas de monitoramento ambiental. A qualidade dos sedimentos, que eraconsiderado até pouco tempo um compartimento apenas acumulador de nutrientes e deuma variedade de contaminantes, passa a ser analisada nesta nova abordagem, dada suaimportância nas relações de interação com a coluna d’água e com a biota residente.O sedimento é um dos compartimentos mais importantes dos ecossistemas aquáticoscontinentais, do ponto de vista de ciclagem de matéria e fluxo de energia. Nele ocorremprocessos biológicos, físicos e/ ou químicos, que influenciam o metabolismo de todo osistema, por isso, o sedimento pode ser considerado o resultado da integração de todos osprocessos que ocorrem em um ecossistema aquático. Atualmente, já se reconhece que ossedimentos desempenham um papel fundamental na biodisponibilidade de várioscompostos químicos (SILVÉRIO, 2003).O sedimento de fundo é definido por Bostelmann (2006) como todo material nãoconsolidado, constituído por partículas de diferentes tamanhos, formas e composiçãoquímica, transportadas por água, ar ou gelo, distribuído ao longo dos vales do sistema dedrenagem e orientado a partir da interação constante dos processos de intemperismo eerosão que atuam sobre diversos tipos de rochas e/ou seus produtos de intemperização. 5
  6. 6. VII Jornada de Iniciação Científica - 2011De acordo com Esteves (1998), o sedimento aquático pode ser de dois tipos: orgânico emineral.Para um sedimento ser considerado orgânico deve apresentar concentração de matériaorgânica superior a 10% do peso seco. O sedimento orgânico pode ser distinguido entre“gyttja” e “dy”. O sedimento “gyttja” é formado a partir de matéria orgânica autóctone, ouseja, de detritos formados no próprio corpo hídrico. “Dy” caracteriza sedimento com matériaorgânica de origem alóctone, ou seja, que provém principalmente de vegetais superioresterrestres. No Brasil, a maioria dos corpos hídricos recebe efluentes que podem transportarpara o seu interior grande quantidade de matéria orgânica de diferentes origens. Além disso,a maior parte deles sofre grande variação de nível d’água e recebem o aporte de matériaorgânica de florestas ribeirinhas. Desta maneira, os sedimentos brasileiros podem ter tantocaracterísticas de “gyttja” como de “dy”. A predominância de um ou de outro tipo depende,em primeiro lugar, do grau de influência a que estão submetidos.O sedimento mineral é caracterizado pelo baixo teor de matéria orgânica e ocorreprincipalmente em ambientes aquáticos oligotróficos de regiões temperadas. Na suacomposição predomina sílica, argila, e compostos de cálcio, ferro, manganês, entre outros.No Brasil, este tipo de sedimento é encontrado principalmente em lagunas e represas.Esteves (1998) também distingue o sedimento em duas camadas: a recente ou biológica e apermanente.A camada recente apresenta maior concentração de matéria orgânica por estar em contatodireto com a coluna d’água e corresponde à parte do sedimento biologicamente mais ativa,pois nela os microorganismos e organismos bentônicos encontram condições ambientaismais favoráveis para seu desenvolvimento.A camada permanente localiza-se abaixo da camada recente e é caracterizada pelo baixoteor de matéria orgânica e pelo fato de apresentar-se, geralmente, em anaerobiose. Atextura mais rígida também faz com que poucos organismos, além das bactérias,desenvolvam-se nessa região do sedimento. Embora a atividade biológica na camadapermanente seja reduzida, do ponto de vista químico pode apresentar intensa atividade,especialmente no que diz respeito à solubilização de íons.Entre a matéria particulada das duas camadas existe a água intersticial, de fundamentalimportância para a produtividade do ecossistema aquático, isto porque a coluna d’água sofreum processo constante de enriquecimento de nutrientes, que se difundem a partir da águaintersticial, onde se encontram em concentrações mais elevadas (ESTEVES, 1998).Silvério (2003) classifica a concentração de metais presentes na água intersticial como aconcentração resultante do equilíbrio entre as fases do sedimento, frente a processos físicos, 6
  7. 7. Universidade Presbiteriana Mackenziequímicos e biológicos que ali se desenvolveram. Os sedimentos anóxidos e sulfídricos, cujaformação de sulfetos metálicos de baixa solubilidade retém os metais na fase sólidaapresentam concentração de metais na água intersticial relativamente baixa. Esta águaonde se encontram metais dissolvidos, porém, é filtrada por macro invertebrados bentônicose um novo equilíbrio é estabelecido na medida que os contaminantes vão sendo depuradosdo sedimento pelos organismos bentônicos. Em seguida mais metais sofrem dissolução dosedimento para a água intersticial, repondo as substâncias consumidas pelos organismos efavorecendo a bioacumulação neste processo (SARAIVA, 2007).As trocas efetuadas através da interface dos sedimentos são reguladas por mecanismosrelacionados com o equilíbrio entre os minerais e a água, processos de adsorção(principalmente troca iônica), interações do tipo redox, dependentes do oxigênio e atividadede bactérias, fungos, plâncton e invertebrados (WETZEL, 1993).Considerando o sedimento como o compartimento que reflete todos os processos queocorrem em um ecossistema aquático, a sua composição também deve dar indicação doestado trófico. Na grande maioria dos ecossistemas aquáticos de regiões temperadas, aconcentração de matéria orgânica é considerada a mais apropriada para indicar o nível deprodução do sistema. Já em ecossistemas aquáticos tropicais, como os brasileiros,raramente a concentração de matéria orgânica e nutrientes do sedimento reflete o nível deprodução do sistema porque a rapidez do processo de reciclagem da matéria orgânica nãopermite o acúmulo da mesma no sedimento. Esta alta decomposição decorre das altastemperaturas, turbulências e pouca profundidade, que permitem que a maior parte damatéria orgânica seja decomposta na coluna d’água antes mesmo de alcançar o sedimento(ESTEVES, 1998).A capacidade do sedimento em acumular compostos faz deste compartimento um dos maisimportantes na avaliação do nível de contaminação de ecossistemas aquáticos continentais.Os compostos indicadores de contaminação ambiental encontrados no sedimento podemser orgânicos, como inseticidas e herbicidas ou inorgânicos como os elementos-traço. Estespodem formar compostos muito estáveis que dificilmente são liberados para a coluna d’água,acumulando-se no sedimento onde podem alcançar concentrações elevadas, superiores atéàquelas apresentadas pelos elementos comuns da crosta terrestre (ESTEVES, 1998).Bevilacqua (1996) destaca que a distribuição de espécies nos sedimentos é de extremaimportância em estudos de impacto ambiental, pois registram em caráter mais permanenteos efeitos de contaminação. Dependendo das características físicas e químicas do ambiente,contaminantes e nutrientes acumulados nos sedimentos podem ser redisponibilizados para 7
  8. 8. VII Jornada de Iniciação Científica - 2011a coluna d’agua, influenciando diretamente a qualidade desse compartimento e as formasde vida ali instaladas.O sedimento é habitado pelos zoobentos e fitobentos que juntos formam a comunidadebentônica. Os zoobentos são classificados, segundo o tamanho dos organismos, utilizando-se peneiras de diferentes tamanhos de abertura de malha. Alguns dos principais métodospara avaliar a qualidade dos ambientes aquáticos envolvem a avaliação da estrutura decomunidades aquáticas, a identificação de espécies indicadoras de qualidade, estudosecotoxicológicos e de bioacumulação (SARAIVA, 2007).A importância do sedimento como indicador do nível de poluição torna-se ainda maisrelevante, quando considera-se que as indústrias geralmente lançam seus despejos nosambientes aquáticos nos finais de semana, quando o controle é reduzido. Neste caso, osedimento pode atuar registrando a poluição ocorrida nos dias anteriores (ESTEVES, 1998).O Conselho Canadense de Ministros do Meio Ambiente – CCME - foi o pioneiro nadeterminação de limites para substâncias químicas nos sedimentos, com a publicação deseu Protocolo de Derivação da Qualidade dos Sedimentos para a proteção da vida aquática,em 1995. A elaboração desse protocolo teve por objetivo estabelecer critérios para aavaliação da qualidade dos sedimentos e do significado toxicológico das substânciasassociadas aos mesmos para os organismos aquáticos. Os valores estabelecidos peloCCME foram baseados em dados químicos (concentrações totais) e biológicos (ensaios detoxicidade e parâmetros da comunidade bentônica), sendo estes valores utilizadosatualmente pela CETESB - Companhia Ambiental do Estado de São Paulo.A CETESB faz uso de 34 variáveis de qualidade de sedimento (físicas, químicas,hidrobiológicas e toxicológicas), entre as mais representativas estão: as variáveis físicas(granulometria, série de resíduos e umidade), as variáveis químicas, entre elas asinorgânicas (alumínio, chumbo, cobre, ferro, etc) e as orgânicas (PAHs, pesticidasorganoclorados), as variáveis hidrobiológicas (análise da comunidade bentônica) e asvariáveis toxicológicas (ensaio de toxicidade aguda/subletal com o anfípodo Hyalella).De acordo com a Resolução CONAMA 344/04 o programa de investigação laboratorial dosedimento deverá ser desenvolvido em três etapas: caracterização física, química eecotoxicológica.A caracterização física através da granulometria, quantificada nas amostras de sedimento,está intimamente relacionada à avaliação das características mineralógicas que compõeessa matriz limnológica, de forma a se verificar a presença de areia, silte e argila (tabela I).Uma maior quantidade de finos, representados por elevadas quantidades de silte e argila emenor de areia, configuram uma significativa possibilidade de se encontrar contaminantes 8
  9. 9. Universidade Presbiteriana Mackenzieque permitam verificar a qualidade do sedimento presente no corpo hídrico. Isso porque otamanho da partícula influencia a adsorção e a retenção de contaminantes (CETESB, 2007).A tendência observada é que quando o grão diminui, as concentrações de nutrientes econtaminantes aumentam. Esta tendência primária é devido ao fato das pequenas partículasterem grandes áreas de superfície para a adsorção.Tabela I - Classificação granulométrica dos sedimentos (Escala Granulométrica de Wentworth, 1922). Classificação Phi (φ)* (mm)Areia muito grossa -1 a 0 2a1Areia grossa 0a1 1 a 0,5Areia média 1a2 0,5 a 0,25Areia fina 2a3 0,25 a 0,125Areia muito fina 3a4 0,125 a 0,062Silte 4a8 0,062 a 0,00394 Argila 8 a 12 0,00394 a 0,0002*Phi (φ) corresponde à unidade de medida do diâmetro da partícula do sedimento, cuja equivalência emmilímetros (mm) é apresentada.A caracterização química deve determinar as concentrações de poluentes no sedimento, nafração total. O detalhamento é realizado de acordo com as fontes de poluição preexistentesna área da análise e determinado de acordo com os valores orientadores. As substânciasnão listadas, quando necessária a sua investigação, terão seus valores orientadorespreviamente estabelecidos pelo órgão ambiental competente. Existindo dados sobre valoresbasais (valores naturais reconhecidos pelo órgão ambiental competente) de umadeterminada região, estes deverão prevalecer sempre que se apresentarem mais elevados.Os valores orientadores, ilustrados na tabela II, têm como referência os valores-guiasoficiais canadenses e norte-americanos estabelecidos pelo Canadian Council of Ministers ofthe Environment (CCME) e pelo Florida Department of Enviromental Protection (FDEP) em1999 e são adotados pela Resolução CONAMA 344/04.A concentração abaixo da qual raramente são esperados efeitos adversos para osorganismos - o menor limite – é apresentado como TEL (Threshold Effect Level). O maiorlimite - PEL (Probable Effect Level) representa a concentração acima da qual éfrequentemente esperado o citado efeito adverso para os organismos. Na faixa entre TEL ePEL situam-se os valores onde ocasionalmente esperam-se tais efeitos. A análise atravésdo uso destes valores é apenas uma orientação na busca de contaminantes emconcentrações tóxicas para a biota (BOSTELMANN, 2006). 9
  10. 10. VII Jornada de Iniciação Científica - 2011 Tabela II - Valores orientadores para análise química de sedimentos de água doce. Modificado de CONAMA (2004). Valores orientadores (em unidadePoluentes de material seco) -1 -1 TEL (mg kg ) PEL (mg kg )Metais pesados e arsênio Arsênio (As) 5,9 17(mg/kg) Cádmio (Cd) 0,6 3,5 Chumbo (Pb) 35 91,3 Cobre (Cu) 35,7 197 Cromo (Cr) 37,3 90 Mercúrio (Hg) 0,17 0,486 Níquel (Ni) 18 35,9 Zinco (Zn) 123 315Pesticidas organoclorados BHC (Gama-BHC/Lindano) 0,94 1,38(µg/kg) DDD 3,54 8,51 DDE 1,42 6,75 DDT 1,19 4,77 Dieldrin 2,85 6,67 Endrin 2,67 62,4PCBs (µg/kg) Bifenilas Policloradas - Totais 34,1 277Hidrocarbonetos Policíclicos Benzo(a)antraceno 31,7 385Aromáticos – PAHs (µg/kg) Grupo A Benzo(a)pireno 31,9 782 Criseno 57,1 862 Dibenzo(a,h)antraceno 6,22 135 Acenafteno 6,71 88,9 Acenaftileno 5,87 128 Antraceno 46,9 245 Grupo B Fenantreno 41,9 515 Fluoranteno 111 2355 Fluoreno 21,2 144 2-Metilnaftaleno 20,2 201 Naftaleno 34,6 391 Pireno 53 875Os elementos cádmio, chumbo, mercúrio e arsênio são considerados não essenciais, tendoefeito tóxico quando ingeridos ou absorvidos. Entre eles o mercúrio, encontrado comoelemento-traço em muitos minerais, possui elevada toxicidade, gerando grandepreocupação como poluente (ALEGRE, 2009).De acordo com Tavares e Carvalho (1992) as principais fontes antropogênicas de metais noambiente são fertilizantes, pesticidas, água de irrigação contaminada e queima de biomassana zona rural, combustão de carvão e óleo, emissões veiculares, incineração de resíduosurbanos e industriais e, principalmente, mineração, fundição e refinamento, tanto nasregiões urbanas como na zona rural.É necessária a análise de metais, pois tratam-se de elementos extremamente importantesnos ecossistemas aquáticos e essenciais em pequenas concentrações, porém, quando emaltas concentrações, apresentam elevada toxicidade podendo ainda sofrer processos debioconcentração e biomagnificação, apresentando riscos para os predadores de topo dacadeia alimentar, incluindo o ser humano. Além disso, os sedimentos agem comocarreadores e possíveis fontes de poluição, pois os metais pesados não são 10
  11. 11. Universidade Presbiteriana Mackenziepermanentemente fixados por eles, e podem ser ressolubilizados para a água por mudançasnas condições ambientais (BEVILACQUA, 1996; VOUTSAS et al., 2002).A ação química dos metais pesados tem despertado grande interesse ambiental. Isso sedeve, em parte, ao fato de não possuírem caráter de biodegradação, o que determina quepermaneçam em ciclos biogeoquímicos globais nos quais as águas naturais são seusprincipais meio de condução. Vários trabalhos têm voltado seu interesse para aquantificação de poluição por metais pesados em sedimentos, reunindo dados sobre oimpacto ambiental e suas complexas relações com as atividades econômicas (COTTA et al.,2006).Metais na água são absorvidos pelo organismo humano através do trato gastrintestinal. Estaabsorção pode ser afetada pelo pH, pelas taxas de movimentação no trato digestivo e pelapresença de outros materiais, sendo que combinações particulares desses fatores podemcontribuir para fazer a absorção de metais ser muito alta ou muito baixa (FREITAS et al.,2001).No ser humano, a contaminação por metais pode causar efeitos tóxicos reversíveis, taiscomo inibição temporária do sistema enzimático ou danos permanentes no organismo.Intoxicação por exposição aguda ou crônica a mercúrio elementar, por exemplo, cujasintomatologia inclui perda de apetite e peso, tremor, insônia e nervosismo, é reversível eestes sintomas começam a desaparecer depois de interrompida a exposição. O mesmo nãoacontece com a intoxicação por metilmercúrio cujos danos causados ao sistema nervosocentral permanecem por toda a vida do individuo afetado. A intoxicação por manganês, queinclui distúrbios de fala e de memória, aumento do tônus muscular facial, o hiperemotismo ea diminuição na habilidade motora, é reversível em alguns casos estudados e em outros não(TAVARES; CARVALHO, 1992).Ainda na análise química devem ser realizadas determinações de carbono orgânico total(COT), nitrogênio Kjeldahl total e fósforo total. O valor alerta da tabela III representa apossibilidade de causar prejuízos ao ambiente, ficando excluídos de comparação com acaracterização, os valores oriundos de ambientes naturalmente enriquecidos por matériaorgânica e nutrientes, como manguezais (CONAMA, 2004).Tabela III – Valores orientadores para carbono orgânico total e nutrientes. Modificado de CONAMA (2004). Parâmetro Valor alertaCarbono orgânico total (%) 10Nitrogênio kjeldahl total (mg/kg) 4.800Fósforo total (mg/kg) 2.000 11
  12. 12. VII Jornada de Iniciação Científica - 2011A Teoria de Partição – TEP leva em consideração que a biodisponibilidade de metais(cádmio, cobre, chumbo, níquel e zinco) nos sedimentos está relacionada à atividadequímica dessas substâncias no sistema sedimento-água intersticial. O modelo da TEP ébaseado na determinação das concentrações de metais presentes nos sedimentos quepredizem sobre a presença ou a ausência de toxicidade nesse compartimento (SARAIVA,2007).Técnicas analíticas são comumente utilizadas para determinar a composição química emineralógica das amostras de sedimentos, entre elas a difração por raios-x, análise porativação neutrônica e espectrometria de absorção atômica em chama.Segundo Saraiva (2007), a difração de raios-x é uma técnica importante de análiseestrutural, a qual possibilita a quantificação das fases cristalinas e os estudos da estruturainterna dos materiais cristalinos.A espectrometria de absorção atômica é uma técnica de análise usada para determinar apresença e a quantidade de um determinado metal em solução, baseia-se no princípio daformação de átomos livres e a absorção da radiação ultravioleta por estes átomos. Asprincipais vantagens desta técnica são alta especificidade, alta sensibilidade, baixos limitesde detecção para vários elementos em diferentes amostras, baixo custo relativo eversatilidade analítica (pode-se utilizar chama, forno de grafite ou geração de hidreto)(PICCOLI, 2006).De acordo com Saraiva (2007), em função do uso abusivo e descontrolado decontaminantes de todos os tipos, orgânicos e inorgânicos e, em virtude da imensidão decompostos que podem chegar aos corpos hídricos, as análises químicas se tornam limitadas,sendo que muitas vezes os resultados obtidos não permitem uma avaliação criteriosa dosefeitos das substâncias sobre os seres vivos. Dessa forma, alguns métodos biológicos comoos ensaios ecotoxicológicos ou biotestes são cada vez mais empregados.Todas as substâncias químicas têm um potencial de toxicidade sobre os organismos quedepende da concentração. Com isso, os organismos desencadeiam sua capacidade deassimilação com danos menores, que consiste principalmente na metabolização e excreçãodos agentes agressores. O resultado desta interação é o efeito mensurável pelos ensaiosecotoxicológicos, denominados efeitos agudos ou crônicos que resultam em morte ou emalterações no crescimento, na reprodução, no metabolismo, em deformações e nocomportamento dos organismos-teste. Os testes agudos detectam os efeitos observados emcurtos períodos de tempo, e geralmente são irreparáveis, enquanto os testes crônicosdetectam danos após um período maior de exposição aos contaminantes (SARAIVA, 2007). 12
  13. 13. Universidade Presbiteriana MackenzieSegundo Alegre (2009) uma avaliação ambiental realizada com análises químicas e dadosecotoxicológicos estabelece qual poluente é verdadeiramente biodisponível e capaz deinteragir e causar efeitos aos organismos vivos. Isso visa determinar os possíveis efeitosdos contaminantes à biota local, bem como entender a dinâmica desses contaminantes noambiente. Para a interpretação dos resultados, os ensaios ecotoxicológicos devem seracompanhados da determinação de nitrogênio amoniacal, na fração aquosa, ecorrespondente concentração de amônia não ionizada, bem como dos dados referentes aopH, temperatura, salinidade e oxigênio dissolvido.Para melhorar a avaliação dos níveis de metais encontrados nos corpos aquáticos é muitoimportante a utilização de valores-guias locais. Estes podem ser obtidos através deamostras coletadas em áreas vegetadas sem alterações antrópicas ou do fundo deambientes aquáticos, ou seja, em áreas que não foram afetadas por descargas decontaminantes e, portanto preservam as características originais do local. As concentraçõestotais de metais contidas nesses sedimentos possibilitam uma informação importante sobreos níveis originais, podendo ser útil tanto para comparações entre os resultados de estudosem áreas degradadas, como para a tomada de decisões quanto à remediação de áreascontaminadas ou potencialmente contaminadas (POLETO; MERTEN, 2007).Poleto e Merten (2007) ainda afirmam que as concentrações totais de metais não sãosuficientes para realizar uma avaliação completa sobre o risco que esses metaisrepresentam ao meio ambiente. A análise das concentrações totais de elementos traço emsedimentos dá uma indicação de sua significância ecotoxicológica, mas não informa sobre asua disponibilidade para os organismos vivos. Assim, uma análise mais criteriosa de comosão e onde estão estes contaminantes, faz-se necessária, pois alterações nas condiçõesfísico-químicas (especialmente pH e potencial redox) como, por exemplo, à exposição desedimentos anóxicos a condições oxidantes durante sua ressuspensão (causada poroperações de dragagem e bioturbação dos sedimentos causada pelas atividades deorganismos vivos) e disposição de sedimentos no solo (depois de inundações ou operaçõesde dragagem), conduzirão a liberação de metais traço associados a esses sedimentos.Entre os procedimentos já estabelecidos, Araújo (2005) cita a aplicação de diferentesorganismos-teste: bactérias, protozoários, oligoquetas, poliquetas, insetos, anfípodas,cladóceros, peixes, entre outros.Os organismos-teste utilizados nos ensaios de toxicidade são escolhidos e padronizados deacordo com algumas características, entre elas a ampla distribuição geográfica, a altasensibilidade a diversas classes de contaminantes, a baixa variabilidade genética, a sua 13
  14. 14. VII Jornada de Iniciação Científica - 2011disponibilidade em abundância e, de preferência, ser autóctone e representativo doambiente em estudo (ALEGRE, 2009).O anfípoda Hyalella azteca tem se mostrado um bom organismo-teste para avaliação datoxicidade de sedimentos de corpos de água doce no Brasil e no exterior. No estado de SãoPaulo, esse organismo tem sido adotado em estudos de qualidade de sedimentos emambientes dulcícolas, sendo utilizado pela CETESB para avaliar a qualidade dossedimentos dos principais reservatórios do estado, desde 2000 (ALEGRE, 2009).Ensaios que utilizam a bactéria marinha Vibrio fischeri são amplamente utilizados paradeterminar a toxicidade de amostras de água, efluentes e extratos de sedimentos (elutriato eágua intersticial) de água doce e marinhos. Esse ensaio se baseia na diferença entre aemissão de luz da bactéria antes e depois de sua exposição a uma amostra por um períodode 15 minutos. A intensidade de luz emitida é comparada a um controle. A emissão de luzpode ser modificada ou sofrer danos por exposição a substâncias tóxicas, culminando nadiminuição da bioluminescência, sendo esse decréscimo da quantidade de luz emitidaproporcional à toxicidade da amostra (ALEGRE, 2009).MetodologiaHá inúmeros caminhos para a reflexão sobre a produção do conhecimento de uma área.Neste estudo, a opção foi por uma revisão bibliográfica, realizada a partir de umaabordagem de pesquisa qualitativa. Entre as fontes de pesquisa consultadas destacam-selivros, artigos científicos, dissertações de mestrado e teses de doutorado.A pesquisa iniciou-se com a consulta de livros clássicos da literatura sobre os temasprincipais do artigo: bacia hidrográfica e sedimento. A partir da compreensão conceitualdestes temas, a etapa seguinte consistiu no estabelecimento de critérios para a seleção depublicações de excelência, permitindo com a sistematização na coleta das informações eavaliação crítica do material obtido a caracterização do conhecimento já desenvolvido sobrea análise da qualidade dos sedimentos em bacias hidrográficas.A pesquisa foi realizada em livros, periódicos e nas bases de dados SciELO, Science Directe Google Acadêmico, considerando para análise a literatura publicada nos idiomasportuguês e inglês.Os descritores utilizados foram: análise da qualidade de bacias hidrográficas, análise desedimento de bacias hidrográficas e análise da qualidade do sedimento. 14
  15. 15. Universidade Presbiteriana MackenzieDiscussãoNa avaliação da qualidade dos sedimentos, conforme Mariani (2006), é essencial avaliar seexiste simplesmente contaminação ou se existe poluição, ou seja, se os contaminantesestão surtindo efeitos na biota ou não. Os valores químicos de qualidade de sedimento sãomais difíceis de serem estabelecidos porque as relações na coluna sedimentar sãocomplexas e os fatores que afetam a biodisponibilidade de elementos são numerosos e nãocompletamente conhecidos, diferente do que ocorre na coluna d’água. Esta falta deconhecimento científico sobre todos os mecanismos que ocorrem no sedimento é o principalfator que dificulta a definição de critérios rígidos de qualidade.Para autores como Silvério (2003), a definição de novos valores-guia de qualidade desedimento com dados brasileiros é considerada desnecessária, pois afirmam que o uso dosvalores-guia canadenses é realmente superestimado e novos valores seriam igualmentesuperestimados. Por outro lado, autores como Mariani (2006) alegam ser um problema ouso dos valores-guia internacionais e que falta uma legislação brasileira que regulamente aconcentração de elementos no sedimento do país.Saraiva (2007) defende que a aplicação destes valores deve ser uma análise inicial de umasérie de avaliações da qualidade dos sedimentos, com um caráter meramente orientativo nabusca de contaminantes em concentrações capazes de causar eleitos deletérios, mas nãocomo critério de corte de qualidade dos sedimentos.Além disso, Hansen (2005) alerta que ainda são necessários mais estudos que busquem aderivação dos valores-guia para outros metais, além dos cincos principais (cádmio, cobre,chumbo, níquel e zinco). O Environment Canada (2003, apud POLETO; MERTEN, 2007)considera que a falta de análise de muitos elementos químicos e a dificuldade de seidentificar impactos causados por substâncias específicas estão entre as principaislimitações dos valores-guia.Para Alegre (2009), a maior limitação dos valores-guia é a falta de informações toxicológicasagregadas aos limites estabelecidos, o que vem sendo implementado com novas técnicas einformações através de diversos estudos.As informações obtidas pelo uso dos valores-guia não consideram os efeitos antagônicos,aditivos ou sinérgicos de outros contaminantes que podem estar presentes nos sedimentos.Ankley (1996) afirma que ainda não se compreende completamente o significado dabiomagnificação dos metais que acontece quando predadores consomem organismosbentônicos que acumularam metais dos sedimentos. 15
  16. 16. VII Jornada de Iniciação Científica - 2011Além da análise física e química feita através do uso dos valores-guia, a ResoluçãoCONAMA 344/04 indica a caracterização ecotoxicológica para avaliar como os efeitos dassubstâncias químicas nocivas se manifestam sobre os organismos vivos e em qualgrandeza. Os testes ecotoxicológicos não fornecem informação a respeito de qualsubstância está causando o efeito tóxico, por esta razão é interessante investigar oelemento causador em associação com o resultado das análises químicas.Entre as outras técnicas utilizadas, a teoria da partição, segundo Hansen (2005), apesar deser conceitualmente simples, só pode ser utilizada para predizer sobre a não toxicidade dossedimentos. Para avaliar a toxicidade do sedimento é preciso utilizar em conjunto outroscritérios, como os valores-guia de unidades tóxicas das águas intersticiais, porém oscálculos para determinar esses valores-guia, até o presente momento, detectam apenasmetais como cádmio, cobre, chumbo, níquel e zinco. Outros estudos precisam serrealizados para analisar a presença de outros metais como cromo.Em relação as técnicas analíticas, Saraiva (2007) destaca que dentre as vantagens datécnica de difração de raios-x para a caracterização de fases encontram-se a simplicidade erapidez do método, a confiabilidade dos resultados obtidos, a possibilidade de análise demateriais compostos por uma mistura de fases e uma análise quantitativa destas fases.Entre as principais vantagens da ativação neutrônica destaca-se o fato de cerca de 70% doselementos químicos naturais poderem ser determinados, pois apresentam propriedadesnucleares adequadas para serem investigados por esta técnica; necessitando de pequenaquantidade de amostra e eliminando seu tratamento químico prévio. Entretanto, para utilizaresta técnica é necessário dispor de um irradiador de nêutrons, envolvendo seus custos e amão de obra especializada, o que é um fator limitante.A análise do sedimento através do uso de macroinvertebrados bentônicos, segundo Saraiva(2007), é vantajosa, pois os animais apresentam ciclo de vida longo permitindo, portanto,respostas temporais. Eles podem ser vistos a olho nu, o que facilita a sua identificação etriagem, são sésseis ou de pouca mobilidade, as técnicas de amostragem são simples epadronizadas, o custo dos equipamentos de coleta e análise é relativamente baixo, sãoabundantes e apresentam grande diversidade de espécies, o que fornece uma ampla gamade respostas sensíveis a variações da concentração de poluentes, com organismossensíveis, tolerantes e resistentes à poluição.Porém, as análises quantitativas necessitam de um elevado número de amostras, o quepode aumentar de forma considerável o seu custo financeiro. Variações sazonais podemdificultar as interpretações dos resultados além de alguns grupos não serem 16
  17. 17. Universidade Presbiteriana Mackenzietaxonomicamente bem conhecidos pelo fato das chaves de identificação utilizadas seremdesenvolvidas no exterior.Para a análise de elementos-traço o ensaio com bactérias bioluminescentes é o maisamplamente utilizado e apresenta diversas vantagens como rapidez na obtenção dosresultados, alta sensibilidade a diferentes grupos de contaminantes, boa reprodutibilidade,simplicidade e custo relativamente baixo, além de não exigir grandes quantidades deamostra (ALEGRE, 2009).São vários os problemas que tem sido observados em seres humanos e em outros animaisque podem estar relacionados com produtos presentes na água. Existem contaminantes quenão são contabilizados nos índices de qualidade de água e podem estar por trás de váriosefeitos relacionados à saúde humana e de ambientes aquáticos. Diversos tipos desubstâncias, como pesticidas clorados, componentes de plásticos, hormônios naturais eartificiais, antibióticos, defensivos agrícolas, antiinflamatórios e bactericidas podem serencontradas em amostras de água retiradas de rios no Estado de São Paulo e essa situaçãotem piorado diante do aumento no consumo de cosméticos, artigos de limpeza emedicamentos (REYNOL, 2010).Enquanto os filtros domésticos disponíveis nos mercados não dão conta da filtração da águaconsumida nas casas, os métodos utilizados pelas estações de tratamento de água são, emgeral, seculares. Não são incorporadas novas tecnologias, como a oxidação avançada, aosmose inversa e a ultrafiltração. Só por meio de uma legislação específica tais métodosseriam incorporados pelas empresas, uma vez que eles encareceriam o tratamento.Para contemplar o monitoramento de todas estas substâncias é preciso avançar mais edesenvolver instrumentos adequados para a análise da qualidade não só da água, comoprincipalmente dos sedimentos dos ecossistemas aquáticos.ConclusãoA importância do sedimento na biota aquática como ambiente que influencia na cadeiaalimentar e na qualidade da água tem sido cada vez mais considerada e, portanto, a análiseda qualidade do sedimento tornou-se indispensável para avaliar as águas de uma baciahidrográfica. Porém, ainda são necessários mais estudos sobre os mecanismos queocorrem na coluna sedimentar, a fim de obter novas informações sobre a interação entre oselementos e o ambiente e a partir daí formular novas técnicas de análise que contemplemtoda a complexidade do sedimento. 17
  18. 18. VII Jornada de Iniciação Científica - 2011Não há consenso entre a necessidade de estabelecimento de valores-guia de qualidade desedimentos brasileiros, mas todos os estudos consideram insuficiente a análise feitasomente através de uma técnica.É necessário estudar mais sobre os efeitos da concentração de outros metais que não ocádmio, cobre, chumbo, níquel e zinco. A análise através dos valores-guia é um ponto departida necessário para a avaliação da qualidade do sedimento, portanto, ter a possibilidadede analisar outros metais traria mais dados e, consequentemente, mais estudos.A biomagnificação dos metais exige que pesquisas fisiológicas nos principais animaisbentônicos associados a este meio sejam realizadas a fim de estimar o impacto ecológicodas concentrações de metais no sedimento.Observa-se que, para conseguir dados efetivos sobre a qualidade do sedimento, sempre énecessário fazer uso de várias técnicas. As análises físicas, químicas e biológicas buscam,cada uma delas, dados específicos sobre alguma característica do sedimento, que sópodem ser compreendidos com seu uso concomitante, para que os dados seinterrelacionem e se aproximem mais da condição atual de cada ambiente avaliado.Atualmente verifica-se que as políticas normativas têm buscado se atualizar em resposta àspreocupações ambientais. Porém, ao mesmo tempo em que a tecnologia de tratamento deágua avança, o aumento da poluição com compostos cada vez mais complexos tambémavança, o que mantém o tratamento das águas aquém da situação ambiental de nossosmananciais.Esta situação alarmante chama atenção e hoje verifica-se um número crescente depesquisas realizadas sobre o assunto. A busca pela elaboração de uma técnica de análisede ampla sensibilidade para diversos compostos em baixas concentrações e que sejaacessível facilitará muito a avaliação das bacias hidrográficas e a incorporação detratamentos de água mais modernos, dada a precisão nos resultados da análise por umcusto menor.ReferênciasALEGRE, G. F. Avaliação ecotoxicológica de sedimentos do Rio Tietê, entre osmunicípios de Salesópolis e Suzano, SP. 2009. 121 f. Dissertação (Mestrado em Ciências)– Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares, Universidade de São Paulo, São Paulo.ANKLEY, G. T.; Mount, D. R.; Berry, W. J.; Hansen, D. J.; Di Toro, D. M.; Hoke, R.; Reiley, M.C.; Zarba, C. S.; Swartz, R. C. Use of equilibrium partitioning to establish sediment quality 18
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