Avaliação da contaminação por metais em rios : estudo de caso da Bacia do rio Passaúna

Abstract

Resumo: O rio Passaúna, localizado no Sul do Brasil, alimenta um reservatório artificial de grande importância no abastecimento da região metropolitana de Curitiba. Desde sua implementação em 1989, vários trabalhos acadêmicos foram desenvolvidos para avaliar a contaminação orgânica do rio e do reservatório devido à pressão antrópica crescente na região. A contaminação metálica foi estudada em 2006; e mostrou um padrão de altas concentrações em Cr (até 275 mg/kg) e Pb (até 497 mg/kg) nos sedimentos de fundo. Neste trabalho, a avaliação da contaminação metálica, a montante do reservatório, foi feita através de duas abordagens complementares. A primeira consistiu em modelizar as cargas anuais e unitárias de Cd, Cu, Cr, Ni, Pb e Zn por meio do modelo PLOAD, pois havia suspeita da predominância das fontes poluidoras difusas. A segunda abordagem consistiu em determinar as concentrações dos mesmos metais em amostras de água e sedimentos, coletadas com métodos limpos, por meio da absorção atômica e dos métodos analíticos standards da USEPA. As análises dos sedimentos foram completadas por análises da granulométria e teores de carbono orgânico total. As estimativas de cargas fornecidas pelo modelo PLOAD confirmaram a predominância das fontes poluidoras difusas, e os valores baixos de cargas metálicas recebidas a montante do reservatório. A comparação das cargas unitárias obtidas com as da literatura permitiu mostrar o caráter rural da bacia do Passaúna. Já os resultados de amostragem revelaram que os sedimentos são pobres em carbono orgânico (<5%), a maioria com fração argilo-siltosa predominante (<63µm). As concentrações de metais nos sedimentos do rio permitiram identificar um leve enriquecimento por cromo, e verificar o enriquecimento moderado por Pb, Cu e Zn a jusante de um aterro sanitário desativado. As analises das concentrações na entrada do reservatório revelaram um forte enriquecimento por Cr (até 477mg/kg) e por Ni em menor nível (até 93mg/kg), levando a suspeita da existência de uma nova fonte poluidora difusa a montante, diferente daquela já suspeitada que polui com Zn e Cu. Entretanto, todas as amostras de sedimentos apresentaram concentrações reduzidas de Pb (8-47mg/kg). O uso de indicadores de contaminação, como o fator de enriquecimento e o index geoquímico, permitiu obter uma visão mais clara dos processos de contaminação na zona de estudo, principalmente afetada pelo enriquecimento dos sedimentos por Cr e Ni, provavelmente oriundos de uma fonte pedogênica local.

Abstract: The upper part of the river Passaúna, in southern Brazil, feeds an artificial reservoir constructed in 1989 to supply drinking water to Curitiba’s Metropolitan Region. The concern with organic pollution in this part of the river, due to growing anthropogenic pressure, lead to various academic works since the reservoir creation, but metallic contamination was studied for the first time in 2006, when a general pattern of high level concentration of Cr (up to 275 mg/kg) and Pb (up to 497 mg/kg) in the superficial sediments was identified. On such bases, this research was carried out to evaluate metal contamination in the upper part of the river through a dual approach. The first one consisted in modeling Cd, Cu, Cr, Ni, Pb and Zn loads using the PLOAD model to quantify non point source pollution, whereas the second approach consisted in collecting and analyzing water and superficial sediment samples for the same six metals. Sampling procedures were done in eight points in accordance with trace-metal clean techniques. Metal content determination in sediment samples were accompanied by granulometric composition and total organic carbon content (TOC). Results of the PLOAD model confirmed the predominance of non point source pollution over identified point sources, and the low annual loads of metal released upstream of the reservoir. Field results showed low contents of TOC (<5%) and a dominant granulometric clay-silt fraction (<63 µm). Results of metal analyses allowed to point out not only a low enrichment of the superficial sediments by Cr, but also a moderate enrichment of the sediments located near an old domestic and industrial landfill by Pb, Cu and Zn. Finally, the sediment samples collected in the mouth of the reservoir appeared to be highly contaminated by Cr (up to 477mg/kg) and moderately by Ni (up to 93mg/kg), which raised the hypothesis of an upstream non point source pollution, different from the one related to the pollution by Zn and Cu. However, Pb contamination was not confirmed, as sediment concentrations always showed moderate values of Pb (8-47mg/kg). Additionally, the use of contamination indexes, such as the enrichment factor and the geophysical index, and statistical tools provided a better understanding of the contamination pattern in the study area, mainly affected by Cr and Ni enrichment in sediments, most probably of pedogenical origin.