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DANIEL DIAS LOUREIRO
EVOLUÇÃO DOS APORTES DE METAIS PESADOS NA
LAGOA RODRIGO DE FREITAS, RJ
Dissertação apresentada ao Curso de Pós-
Graduação em Geociências da Universidade
Federal Fluminense, como requisito final para a
obtenção de Grau de Mestre. Área de
concentração: Geoquímica Ambiental
ORIENTADOR: Prof. Dr. LUIZ DRUDE DE LACERDA
Niterói
2006
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DANIEL DIAS LOUREIRO
EVOLUÇÃO DOS APORTES DE METAIS PESADOS NA
LAGOA RODRIGO DE FREITAS, RJ
Dissertação apresentada ao Curso de Pós-
Graduação em Geociências da Universidade
Federal Fluminense, como requisito final para a
obtenção de Grau de Mestre. Área de
concentração: Geoquímica Ambiental
Aprovada em __ de Fevereiro de 2006
Banca examinadora:
_____________________________________
Prof. Dr. LUIZ DRUDE DE LACERDA - ORIENTADOR
Departamento de Geoquímica – Universidade Federal Fluminense
_____________________________________
Prof. Dr. EMMANOEL VIEIRA DA S. FILHO
Departamento de Geoquímica – Universidade Federal Fluminense
_____________________________________
Prof. Dr. MARCELO CORRÊA BERNARDES
Departamento de Geoquímica – Universidade Federal Fluminense
_____________________________________
Prof. Dr. MARCOS ANTONIO DOS SANTOS FERNANDEZ
Departamento de Oceanografia - Universidade do Estado do Rio de Janeiro
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FICHA CATALOGRÁFICA
LOUREIRO, DANIEL DIAS
EVOLUÇÃO DOS APORTES DE METAIS PESADOS NA LAGOA
RODRIGO DE FREITAS, RJ
Niterói, RJ – Universidade Federal Fluminense – UFF, Instituto de
Química, Departamento de Geoquímica, 2006.
Dissertação: Mestrado em Geoquímica Ambiental
1. Fluxo 2. Sedimento
3. Poluição
I. Universidade Federal Fluminense – Instituto de Química –
Departamento de Geoquímica
II. Título
À minha Avó Conceição
(in memoriam)
AGRADECIMENTOS
Para os familiares, que sempre acreditaram no meu potencial:
À minha esposa, Jaqueline, por estar sempre me apoiando nos
momentos mais difíceis e perturbadores dessa jornada.
À minha filha querida, Gabriele, por simplesmente existir e ser o meu
combustível, pois sem ela, nada faria sentido.
Ao meu avô, Romeu, por me ensinar a fazer de tudo um pouco, e se
hoje me chamam de Prof. Pardal, com certeza é graças a ele.
À minha mãe pelo carinho e conforto.
Ao meu pai pelo apoio psicológico.
À minha tia Cristina, pelo exemplo de força e dedicação.
Ao meu irmão Moysés, pelos momentos vividos.
À meus “parentes emprestados” Dona Lana e Sr. Grimaldo, que
mesmo sem saber me ajudaram muito cuidando da educação da Gabi nos meus
momentos turbulentos.
Aos mestres:
Ao Prof. Luiz Drude de Lacerda, pela orientação e possibilidade de
trabalho, e mesmo estando longe, mostrou-se extremamente presente e
fundamental no decorrer do estudo.
Aos Prof. Marcos Fernandez, orientador e amigo, pela ajuda contínua
na realização deste trabalho e por todos os ensinamentos.
Ao Prof. Friedrich Herms pelas analises de metais e pelas discussões
analíticas, as quais foram de grande valia para elaboração da dissertação.
Ao Prof. José Marcus Godoy pela taxa de sedimentação das amostras
e dicas nas análises dos resultados.
6
Ao Prof. René Rodrigues pelas análises de carbono e enxofre no
Laboratório geológico de processamento de amostras.
À Profa. Norma Salgado do Museu Nacional, pela identificação do
material biológico.
Ao Prof. José Antônio Baptista Neto pelos dados cedidos e grande
ajuda no levantamento bibliográfico.
Ao Prof. Carlos Eduardo de Rezende pelas análises de COT e C:N.
Aos amigos que me ajudaram nesta caminhada:
Aos grandes amigos da UERJ, que muito me ajudaram nas análises
laboratoriais.
A todos os companheiros de trabalho do laboratório 409 em especial à
Gisele, pela ajuda na análise de Hg, e ao Marcelo e Heloísa pelas discussões
científicas que foram de grande valia na interpretação dos resultados.
RESUMO
Este trabalho apresenta os resultados do estudo da variação temporal
das concentrações de mercúrio nos sedimentos de uma lagoa costeira hipertrófica
situada na zona sul da cidade do Rio de Janeiro. A Lagoa Rodrigo de Freitas tem
uma bacia hidrográfica que inclui uma área altamente urbanizada e sem atividades
industriais. A única ligação com o mar é através de um canal, construído em 1921,
de 835 metros de comprimento e largura variando de 10 a 18 metros, que devido ao
assoreamento, necessita ser constantemente dragado.
Seis testemunhos de sedimento foram coletados em diferentes pontos
da Lagoa entre maio e julho de 2003, nos quais foram determinadas as
concentrações dos metais pesados Fe, Al, Mn, Hg, Zn, Pb, Cu, Cd, Cr e Ni. Com o
intuito de buscar a melhor compreensão do comportamento destes metais ao longo
da coluna sedimentar, foram analisados parâmetros complementares, tais como:
teor de matéria orgânica; percentual de sedimentos finos; concentrações de
carbono, nitrogênio, fósforo e enxofre, no sedimento; e determinação da taxa de
sedimentação através do método do excesso de
210
Pb.
A taxa de sedimentação calculada para um testemunho localizado na
região central da Lagoa foi de 0,75 cm.ano
-1
, definindo, desta forma, que sua
camada de 60 cm foi depositada por volta de 1923.
As alterações na dinâmica da lagoa causadas pelas atividades
antrópicas no seu entorno ficaram claramente registradas a partir dos parâmetros
avaliados neste trabalho. Os resultados mostraram que as distribuições do teor de
finos e do teor de matéria orgânica aumentaram significativamente após o início da
ocupação humana desordenada da bacia de drenagem. Os resultados mostraram
ainda um acréscimo gradual das formas de carbono, nitrogênio, fósforo e enxofre no
sedimento a partir deste horizonte de profundidade até a superfície, indicando um
aumento no aporte de esgoto doméstico para a Lagoa com o aumento da ocupação
urbana.
2
Foi registrado um aumento das concentrações de Hg, Cu, Pb, Zn e Cd,
a partir do horizonte de abertura do canal, sendo verificada uma diminuição das
concentrações de Mn e Ni nos testemunhos coletados. Estes resultados sugerem
uma alteração das condições de oxigenação das águas da lagoa durante o período
de deposição desses sedimentos. Nas camadas sedimentares mais recentes os
resultados mostraram os efeitos do aporte antrópico de esgoto resultante da
ocupação urbana na região.
3
ABSTRACT
This work discusses the temporal variation of the heavy metals
concentrations in a hypertrophic coastal lagoon located in the south zone of Rio de
Janeiro municipality. The Rodrigo de Freitas Lagoon watershed includes a highly
urbanized area without industrial activities. The only connection with the sea is
through a channel built in 1921 with of 835 meters in length and width varying of 10
to 18 meters.
Six sediment cores were collected in the lagoon between May and July
of 2003. The concentration of the heavy metals (Fe, Al, Mn, Hg, Zn, Pb, Cu, Cd, Cr e
Ni) in the sediment was analysed. With the objective of better understanding the
behaviour of the metals along the sedimentary column, other complementary
parameters were analysed, such as: organic matter and fine fraction contents,
concentration of carbon, nitrogen, phosphorous and sulphur in the sediment; and
determination of the sedimentation rate through the method of the excess of
210
Pb.
The sedimentation rate in sediment core T7 was calculated as being of
0.75 cm.year
-1
, indicating that 60 cm layer was deposited from approximately 1923.
Therefore, the alterations in the dynamics of the Lagoon caused by the construction
of the channel and the antropic activities were clearly indicated in this work.
The results showed significant changes in the perceptual fine fraction
and the organic matter fraction content before and after the layer of opening of the
channel. The results still showed a gradual increment in the concentration of carbon,
phosphorus and sulphur particulated starting from the 60 cm horizon to the surface,
indicating an increase in the contribution of these elements for the Lagoon.
The analysis of the cores showed a strong alteration in the
concentrations of Hg, Cu, Pb, Zn and Cd, from the layer of the opening of the
channel, it was verified a decrease of the concentrations of Mn and Ni. These results
may indicate a modification of the oxygenation conditions of the lagoon waters in that
4
time. In the more recent sedimentary layers the influence of the urbanization process
thought the input of certain metals was observed.
5
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Diagrama conceitual da ciclagem dos nutrientes em lagoa costeiras
sufocadas..................................................................................................................16
Figura 2 – Diagrama conceitual do comportamento dos metais pesados no ambiente
lagunar (modificado de Fernandez, 1994).................................................................20
Figura 3 – Bacia de drenagem da Lagoa Rodrigo de Freitas. ..........................................23
Figura 4 – Evolução da linha de contorno da Lagoa. .......................................................26
Figura 5 – Nível d’água na Lagoa durante 1913 a 1917 (Ambiental, 2002). ....................27
Figura 6 – Nível d’água na Lagoa nos anos de 2001 e 2002. ..........................................28
Figura 7 – Representação dos canais da Lagoa Rodrigo de Freitas................................30
Figura 8 – Batimetria da Lagoa Rodrigo de Freitas (AMBIENTAL, 2002). .......................31
Figura 9 - Localização dos pontos de coleta. ...................................................................37
Figura 10 – Procedimentos a que foram submetidos os testemunhos.............................38
Figura 11 – Procedimento de abertura das amostras para determinação de metais. ......46
Figura 12 – Perfil do teor de água encontrados nos testemunhos. ..................................53
Figura 13 – Perfil de densidade do sedimento encontrado nos testemunhos. .................54
Figura 14 – Perfil de porosidade encontrados nos testemunhos......................................55
Figura 15 – Perfil do teor de finos encontrado nos testemunhos. ....................................56
Figura 16 – Perfil do teor de matéria orgânica nos testemunhos. ....................................58
Figura 17 – Perfil da concentrações de fósforo orgânico nos testemunhos. ....................60
Figura 18 – Perfil da concentrações de fósforo inorgânico nos testemunhos. .................61
Figura 19 – Perfil da concentração de carbono nos testemunhos T1 e T5. .....................62
Figura 20 – Perfil da concentração de enxofre nos testemunhos T1 e T5. ......................62
Figura 21 – Relação carbono orgânico x enxofre total nos testemunhos T1 e T5............64
Figura 22 – Perfil do teor de carbono inorgânico nos testemunhos T1 e T5. ...................64
Figura 23 – Perfil do teor de carbono orgânico e nitrogênio total no testemunho T1. ......65
Figura 24 – Relação carbono orgânico x nitrogênio total no testemunho T1....................66
6
Figura 25 – Perfil da concentração de alumínio nos testemunhos. ..................................70
Figura 26 – Perfil da concentração de ferro nos testemunhos. ........................................71
Figura 27 – Perfil da concentração de manganês nos testemunhos................................72
Figura 28 – Perfil da concentração de cádmio nos testemunhos. ....................................73
Figura 29 – Perfil da concentração de zinco nos testemunhos. .......................................74
Figura 30 – Perfil da concentração de chumbo nos testemunhos....................................75
Figura 31 – Perfil da concentração de cobre nos testemunhos........................................76
Figura 32 – Perfil da concentração de cromo nos testemunhos.......................................77
Figura 33 – Perfil da concentração de níquel nos testemunhos.......................................78
Figura 34 – Perfil da concentração de mercúrio nos testemunhos...................................79
Figura 35 – Mapa de distribuição de chumbo e cobre no sedimento. ..............................81
Figura 36 – Mapa de distribuição de zinco no sedimento.................................................81
Figura 37 – Mapa de distribuição de cromo e ferro no sedimento....................................82
Figura 38 – Mapa de distribuição de manganês e níquel no sedimento...........................82
Figura 39 – Perfil do excesso de
210
Pb no testemunho T1. ..............................................83
Figura 40 – Análise de agrupamento dos metais Hg, Zn, Pb, Cu e Cd. ...........................92
Figura 41 – Análise de agrupamento de carbono orgânico, nitrogênio total, fósforo
orgânico e enxofre total.............................................................................................92
Figura 42 – Perfil da distribuição dos fatores relevantes ..................................................94
Figura 43 – ACP das amostras ao longo do testemunho T1............................................95
Figura 44 – ACP das amostras em todos os testemunhos...............................................96
Figura 45 – Evolução das concentrações de ferro na a Lagoa Rodrigo de Freitas ..........97
Figura 46 – Evolução das concentrações de alumínio na Lagoa Rodrigo de Freitas.......97
Figura 47 - Evolução das concentrações de manganês na Lagoa Rodrigo de Freitas ....98
Figura 48 – Evolução das concentrações de chumbo na Lagoa Rodrigo de Freitas........98
Figura 49 – Evolução das concentrações de zinco na Lagoa Rodrigo de Freitas ............99
Figura 50 – Evolução das concentrações de cobre na Lagoa Rodrigo de Freitas ...........99
Figura 51 - Evolução das concentrações de mercúrio na Lagoa Rodrigo de Freitas .....100
Figura 52 - Evolução das concentrações de cromo na Lagoa Rodrigo de Freitas .........100
Figura 53 - Evolução das concentrações de níquel na Lagoa Rodrigo de Freitas .........101
Figura 54 – Fluxo de ferro para Lagoa Rodrigo de Freitas.............................................105
Figura 55 – Fluxo de alumínio para Lagoa Rodrigo de Freitas.......................................106
Figura 56 – Fluxo de manganês para Lagoa Rodrigo de Freitas ...................................106
Figura 57 – Fluxo de chumbo para Lagoa Rodrigo de Freitas .......................................107
7
Figura 58 – Fluxo de zinco para Lagoa Rodrigo de Freitas............................................107
Figura 59 – Fluxo de cobre para Lagoa Rodrigo de Freitas ...........................................108
Figura 60 – Fluxo de mercúrio para Lagoa Rodrigo de Freitas ......................................108
Figura 61 – Fluxo de cromo para Lagoa Rodrigo de Freitas ..........................................109
Figura 62 – Fluxo de níquel para Lagoa Rodrigo de Freitas ..........................................109
8
LISTA DE TABELAS
Tabela I – Dados de qualidade de água na Lagoa Rodrigo de Freitas.............................35
Tabela II – Razões molares C:N:P no sedimento da Lagoa Rodrigo de Freitas e
comparação com outros ambientes (LERMAN et al., 2004)......................................66
Tabela III – Correlação de Spearman entre os parâmetros analisados............................69
Tabela IV – Percentual da concentração nas frações analisadas (Valor ± desvio padrão).
..................................................................................................................................80
Tabela V – Comparação das concentrações de metais pesados na camada sedimentar
superficial de diferentes lagoas costeiras do Estado do Rio de Janeiro (média ±
desvio padrão)...........................................................................................................85
Tabela VI – Comparação das concentrações de metais pesados na camada sedimentar
superficial de diferentes lagoas costeiras do mundo (média ± desvio padrão). ........87
Tabela VII – Resultado do teste de Mann-Witney entra a camada acima e abaixo do
horizonte de construção do canal..............................................................................90
Tabela VIII – Resultado do teste de Kruskal-Wallis para comparação entre os parâmetros
em todos os testemunhos e excluindo-se o T5 e T6. ................................................91
Tabela IX – Resultado do percentual de explicação da variância dos dados...................93
Tabela X – Valor dos fatores principais obtidos para cada variável .................................94
Tabela XI – Níveis de base dos metais nos testemunhos (valor ± desvio padrão).........102
Tabela XII – Fator de enriquecimento aparente dos metais nos testemunhos
(valor ± desvio padrão)............................................................................................103
Tabela XIII – Comparação com os padrões de qualidade de sedimento. ......................104
9
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO.................................................................................................11
1.1 LAGOAS COSTEIRAS.....................................................................................12
1.2 DINÂMICA DOS NUTRIENTES.......................................................................14
1.3 COMPORTAMENTO DOS METAIS NO AMBIENTE LAGUNAR.....................17
2 JUSTIFICATIVA E HIPÓTESE DE TRABALHO.............................................21
2.1 OBJETIVOS.....................................................................................................21
3 ÁREA DE ESTUDOS.......................................................................................22
3.1 ORIGEM E EVOLUÇÃO ..................................................................................24
3.2 CLIMA E HIDROLOGIA ...................................................................................32
3.3 QUALIDADE AMBIENTAL DA LAGOA RODRIGO DE FREITAS....................34
4 METODOLOGIA..............................................................................................36
4.1 METODOLOGIA DA AMOSTRAGEM..............................................................36
4.2 METODOLOGIA DE LABORATÓRIO..............................................................39
4.2.1 Teor de água e densidade..................................................................... 39
4.2.2 Teor de finos .......................................................................................... 40
4.2.3 Teor de matéria orgânica ...................................................................... 41
4.2.4 Fósforo ................................................................................................... 41
4.2.5 Carbono e enxofre................................................................................. 42
4.2.6 Carbono e nitrogênio............................................................................. 43
4.2.7 Taxa de sedimentação........................................................................... 44
4.2.8 Metais Pesados no sedimento.............................................................. 45
4.2.8.1 Digestão das amostras..................................................................... 45
4.2.8.1.1 Extração com HNO
3
e HCl (3:1).................................................... 46
4.2.8.1.2 Extração com HCl (0,1N)............................................................... 47
4.2.8.2 Determinação das concentrações nos extratos.................................. 47
10
4.2.8.3 Cálculo do limite de detecção............................................................. 48
4.2.9 Mercúrio.................................................................................................. 48
4.3 TRATAMENTO ESTATÍSTICO DOS DADOS .................................................49
4.4 CÁLCULO DOS FLUXOS E ESTOQUE DE METAIS......................................50
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES.....................................................................52
5.1 PARÂMETROS FÍSICO-QUÍMICOS................................................................52
5.2 COMPOSIÇÃO ELEMENTAR .........................................................................59
5.3 METAIS PESADOS .........................................................................................67
5.4 TAXA DE SEDIMENTAÇÃO ............................................................................83
5.5 COMPARAÇÃO COM OUTRAS ÁREAS.........................................................84
5.6 ANÁLISE ESTATÍSTICA..................................................................................89
5.7 EVOLUÇÃO DAS CONCENTRAÇÕES DE METAIS.......................................96
5.8 NÍVEIS DE BASE E FATORES DE ENRIQUECIMENTO..............................101
5.9 FLUXO DOS METAIS....................................................................................104
6 CONCLUSÕES..............................................................................................111
7 BIBLIOGRAFIA.............................................................................................113
11
1 INTRODUÇÃO
Os metais são elementos amplamente distribuídos pela crosta terrestre
e, juntamente com os outros elementos, fazem parte da estrutura cristalina das
rochas. São essenciais para a sobrevivência do homem e para o funcionamento da
sociedade moderna, onde as transformações de matérias primas em produtos
manufaturados tornaram-se uma condição necessária para a vida e o
desenvolvimento do homem (KJELLSTROM, 1984).
Desde os tempos mais remotos há registros de utilização dos metais
pesados pelo homem para confecção de instrumentos e ferramentas, possivelmente
pela ductibilidade que apresentam, sendo um grande avanço o descobrimento da
possibilidade de isolamento destes metais a partir da rocha.
Alguns metais são essenciais em funções fisiológicas e bioquímicas,
como Co, Fe, Mn, Mo, Ni, Se e V. O Cu, Cr e Zn também podem ser considerados
essenciais, porém, em altas concentrações passam a ser tóxicos. Outros metais são
comprovadamente tóxicos para o homem a níveis de exposição que podem ocorrer
naturalmente no ambiente, como Hg, Ag, As, Cd e Pb (MALM, 1986).
As atividades humanas podem liberar uma grande quantidade de
metais pesados para o ambiente. Dentre estas atividades pode-se destacar a
mineração, fundição e refino dos metais, produção e fabricação de produtos
metálicos comerciais, queima de combustível fóssil, uso de pigmentos, lixiviação de
lixo e de depósitos de resíduos sólidos.
12
Os metais pesados podem ser diretamente lançados nos corpos
d’água costeiros como derivados de processos industriais, associados aos esgotos
urbanos, ou associados a atividades portuárias e de navegação, destruindo o
equilíbrio natural e expondo populações humanas a riscos de saúde, pela ingestão de
organismos contaminados (FERNANDES et al., 1991). A remediação da poluição dos
metais pesados se torna difícil devido a sua alta persistência e sua baixa
degradabilidade no ambiente (YUAN, 2003).
Os estuários e as lagoas costeiras são ambientes que possuem
energia hidrodinâmica menor que os rios que nele deságuam. Conseqüentemente, o
material particulado em suspensão oriundo da descarga fluvial é rapidamente
depositado (HARRISON, 1996). Por esse motivo, estuários e lagoas costeiras são
ambientes propícios para o estudo da evolução do aporte sedimentar de várias
décadas e até centenas de anos, incluindo a história da poluição (RUIZ-
FERNÁNDEZ, 2003).
1.1 LAGOAS COSTEIRAS
As lagoas costeiras são corpos d'água conectados ao oceano e
formados como resultado da elevação do nível do mar durante o
Holoceno/Pleistoceno e da construção das restingas arenosas através dos
processos marinhos, isolando parcialmente ou totalmente os corpos lagunares do
oceano (PATCHINEELAM, 2000).
De modo geral as lagoas costeiras possuem pequena taxa de
renovação de águas, com longo tempo de residência, são efêmeras na escala de
tempo geológico e sua existência depende principalmente das flutuações do nível do
mar e da interferência humana (FERNANDEZ, 1994). Também podem ser
caracterizadas como áreas de rápida acumulação de sedimentos de granulometria
fina, ricas em materiais orgânicos de origem autóctone e alóctone, em razão da
minimização de fontes de energia como marés, ondas e correntes (MARTENS, 1982
apud MACHADO, 1989).
13
As lagoas, ou lagunas, costeiras são feições comuns ao longo das
costas da maior parte dos continentes. Em termos globais ocupam de ambientes
tropicais a polares (Fernandes, 1996), correspondendo a 13% dos ambientes
costeiros do mundo, com uma área média de 78 km
2
, e um comprimento médio em
torno de 10 km, valores estes que incluem uma grande faixa de variação. A área
total do conjunto das lagoas costeiras do mundo atinge aproximadamente
332.000 km
2
(KNOPPERS, 1994).
A ligação das lagoas costeiras com o mar é feita através dos canais ou
barras. Sua quantidade e tamanho dependem da quantidade de água que flui por
eles em um certo intervalo de tempo, sendo o volume de água controlado pela
variação das marés, número de marés diárias e descarga de águas introduzida pelos
rios (ROSMAN, 1990). Uma outra ligação com o mar pode ocorrer através das águas
subterrâneas, que são mais significativas em lagoas costeiras cujo canal encontra-se
assoreado durante longos períodos e/ou em casos que a barra da lagoa apresenta
porosidade elevada.
Segundo Kjerfve & Magil (1989) as lagoas costeiras podem ser
geomorfologicamente classificadas pelas características dos canais que as
conectam com o oceano:
a) Lagunas sufocadas são caracterizadas por uma única ligação estreita com
o mar, dissipando a força da maré dentro do canal, sendo sua dinâmica
definida essencialmente pelos ventos, alto potencial de acumulação de
sedimentos, de eutrofização e de poluição, devido à limitada troca de água
com o oceano e dos impactos antrópicos.
b) Lagunas restritas têm normalmente dois ou mais canais de ligação que
permanecem conectados com o mar em tempo integral. Tais sistemas são,
desta maneira, mais submetidos a variação das marés do que as lagoas
sufocadas.
c) Lagunas abertas são caracterizadas pela presença de numerosas
enseadas e a presença de um ou mais canais que permitem uma troca
intensa da água da laguna com o oceano, resultando num menor tempo de
14
residência da água de todos os sistemas e a salinidade próxima da
oceânica e relativamente constante.
O padrão de circulação nas lagunas costeiras é pouco afetado pelo
aporte de água doce. Devido à sua comunicação com o mar estar restrita pela
presença de algum tipo de barreira física (restingas), os principais movimentos de
água na laguna ocorrem na forma de correntes de maré ou ondas geradas por
ventos (BOGGS, 1995, apud RANGEL, 2002).
Segundo Patchineelam (2000) as lagunas são ambientes
extremamente sensíveis, que sofrem diretamente com as atividades humanas como:
a) construção de barragens e reservatórios de água na bacia de drenagem, que
servirão de armadilha para os sedimentos necessários à formação da
barreira/restinga; b) agricultura e urbanização dos solos, que aumentarão o grau de
erosão e conseqüentemente a chegada de sedimentos às lagoas, que sofrerão
assoreamento e diminuição da qualidade das águas em função do aumento da
turbidez das águas; c) Lançamento de esgotos domésticos sem tratamento.
Segundo Stumm & Morgan (1981), a composição da água nas lagoas
costeiras depende da pluviosidade, intemperismo das rochas, agricultura nos solos
da bacia de drenagem e despejos de esgotos domésticos e industriais. O fluxo de
massa dos constituintes reflete a extensão da poluição e muitos outros processos
que atuam na bacia de drenagem. Usando informações da geologia, composição da
água dos rios, uso dos solos, densidade populacional e de animais domésticos, e
considerando os efeitos de concentração e do fluxo dos poluentes, vários processos
podem ser identificados e estudados.
1.2 DINÂMICA DOS NUTRIENTES
A produção primária, base da teia alimentar aquática, depende da luz e
de algumas condições químicas, como por exemplo a disponibilidade de nutrientes,
estando também ligada a processos físicos da coluna d'água (VALIELA, 1984). Temos,
15
então, um complexo ciclo envolvendo as caracetrísticas físicas, químicas e biológicas
de um determinado ambiente. Dos elementos requeridos para a fotossíntese, em
condições oxidas, o hidrogênio e o oxigênio estão sempre disponíveis na água e o
carbono pode ser incorporado da atmosfera (CO
2
) através do sistema carbonato.
Nas lagoas costeiras, segundo Newton & Mudge (2005), podem ocorrer
grandes oscilações nas concentrações de oxigênio dissolvido, variando de
supersaturado durante o dia, devido a alta taxa de produtividade primária, e
subsaturado à noite, devido à respiração. Em lagoas costeiras com alta biomassa algal
ou contaminação orgânica, a determinação da concentração de oxigênio dissolvido é
um importante parâmetro para avaliação da qualidade da água.
Os elementos que nem sempre estão em abundância são o nitrogênio,
sob a forma de amônia, nitrito e nitrato, e o fósforo, sob a forma de fosfato, que embora
existam no ambiente em pequenas quantidades, podem dar origem à produção de
grandes quantidades de matéria orgânica (BERNER & BERNER, 1996).
A composição elementar da matéria orgânica preservada no sedimento, é
uma importante ferramenta para distinção entre fonte marinha e terrestre, sendo
encontradas relações C:N:P significativamente diferentes. A matéria orgânica marinha
viva, derivada principalmente do plâncton, tem razão molar C:N entre 6 e 10 e razão
C:P em torno de 106. Já a matéria orgânica terrestre, derivada das plantas vasculares,
tem razão C:N em geral superior a 15 e razão C:P varia de 800 até 2000 (LERMAN et
al., 2004).
Lagoas rasas comumente são ambientes eutrofizados, pois o aporte de
nutrientes pode exceder a capacidade de consumo pelo fitoplâncton. Este aporte
excedente pode ser natural, ou de origem antrópica, através do despejo direto (através
de esgotos) ou derivado da degradação bacteriana da matéria orgânica. Esta
degradação por sua vez, no ambiente lagunar é inicialmente aeróbica, e consome o
oxigênio da coluna d'água até extinguí-lo. Devido ao fato das lagoas costeiras terem
uma hidrodinâmica restrita, a matéria orgânica particulada não degradada se acumula
no sedimento de fundo, tornando a camada de água em contato com fundo diferente
físico-quimicamente da camada superficial. A diferenciação das camadas superficial e
16
de fundo podem criar um isolamento entre as camadas superficial e de fundo através do
potencial redox (Eh). Segundo Pfeiffer (2000), um grande número de reações
geoquímicas, como a degradação da matéria orgânica, são reações de transferência de
elétrons. O Eh de um sitema em equilíbrio é a medida da capacidade de uma solução
de ceder ou receber elétrons, tendo o ambiente oxidante Eh positivo, e o redutor Eh
negativo.
Na Figura 1, é apresentado um diagrama conceitual da ciclagem de
nutrientes em lagoas costeiras, onde há uma rápida absorção de amônia e fosfato,
oriundos do aporte antrópico, pelas algas presentes na lagoa. Por terem um ciclo de
vida da ordem de alguns dias, existe uma intensa decantação de suas carapaças,
havendo uma intensa deposição do material orgânico. Devido à salidade na lagoa, há a
predominância a sulfato-redução bacteriana nos sedimentos, gerando sulfetos e
disponibilizando nutrientes para coluna d’água. Este efeito pode ser intensificado devido
à passagem de ventos fortes, havendo a ressuspensão do material depositado.
Figura 1 – Diagrama conceitual da ciclagem dos nutrientes em lagoa costeiras
sufocadas.
17
1.3 COMPORTAMENTO DOS METAIS NO AMBIENTE LAGUNAR
No ambiente lagunar, os metais pesados podem ocorrer sob diferentes
formas: ligados ao material em suspensão, dissolvidos, no sedimento de fundo e na
água intersticial. Devido à incorporação dos metais por organismos ocorrer tanto na
fase dissolvida quanto na fase particulada, os processos físicos e químicos
responsáveis por essa interação devem ser considerados.
Os processos de bioturbação, adsorção, desorção, difusão e
mobilização, associados a parâmetros como Eh, pH, salinidade e concentração de
complexos orgânicos e inorgânicos, vão definir a dinâmica desses metais no
ambiente lagunar, principalmente em relação às trocas de metais entre a fase sólida
e dissolvida (CALMANO E FORSTNER, 1983).
Os metais presentes no sedimento podem estar sob diferentes formas
químicas, denominadas fases geoquímicas, devido às condições ambientais do
próprio sedimento e também da coluna d’água. Destas frações 5 são consideradas
relevantes, por apresentarem seu comportamento influenciado por condições
específicas no ambiente (TESSIER et al., 1979). Estas fases geoquímicas são
definidas como:
Fase trocável – compreende os íons dos metais associados com a
superfície de troca dos argilominerais, óxidos de Fe e Mn e matéria orgânica,
absorvidos na interface sólido/líquido como resultado de forças intermoleculares,
relativamente fracas. Os metais nesta fase são considerados biodisponíveis, e um
aumento da concentração de espécies iônicas no meio permitem sua remobilização
(FORSTNER & WITTMAN, 1981).
Fase oxidável – inclui os metais ligados à matéria orgânica e sulfetos.
As substâncias húmicas podem ser as principais componentes da matéria orgânica
presente no sistema aquático, pois possuem uma grande capacidade de
incorporação de metais. Uma vez que os sulfetos são produzidos em ambientes
redutores ricos em matéria orgânica, onde seus precipitados encontram-se
18
intimamente misturados a essas substâncias, fica muito difícil determinar a partição
de metais entre esses dois componentes do sedimento (WARREN, 1981 apud
SOUZA, 1986). Um aumento no Eh ou a degradação dessa matéria orgânica podem
remobilizar esses metais para o ambiente (TESSIER et al., 1979).
Fase carbonática – inclui os metais coprecipitados aos carbonatos,
sendo fortemente afetada por variações de pH (Souza, 1986).
Fase redutível – nesta fase estão presentes o metais ligados aos
óxidos de Fe e Mn. A importância destes dois elementos na geoquímica dos metais
é bastante conhecida, uma vez que ambos são considerados excelentes
carreadores de metais traços. Essas substâncias em condições anóxicas tornam-se
instáveis, provocando uma disponibilização dos metais a ela associados
(FORSTNER & WITTMAN, 1981; TESSIER et al., 1979).
Fase residual – caracterizada por conter os metais de origem natural,
na fase dos silicatos, ligados às redes cristalinas dos minerais. Não se espera que
os metais pesados lançados recentemente no ambiente, principalmente através das
atividades antrópicas, possam ser incorporados facilmente à estrutura dos minerais
associados (FORSTNER & WITTMAN, 1981; TESSIER et al., 1979).
O somatório das concentrações de metais nas quatro primeiras fases é
considerado potencialmente biodisponíveis, podendo conter metais tanto de origem
natural quanto de origem antrópica (TESSIER et al., 1979; MEGUELLATI, 1983). A
determinação da fase geoquímica em que o metal se apresenta, nos diversos
compartimentos do ambiente, é uma importante ferramenta para compreensão de
seus ciclos (TESSIER et al., 1979; FORSTNER & WITTMAN, 1981; MEGUELLATI,
1983; KERSTEN & FORSTNER, 1987; LACERDA et al., 1990; THOMAS et al.,
1994; RAURET, 1998; ARIZA et al., 2000; NGIAM & LIM, 2001; AKCAY et al., 2003;
KAASALAINEN & YLI-HALLA, 2003).
Os metais pesados podem chegar aos ambientes lagunares por
diversas formas de transporte. Estes transportes podem se dar através da descarga
fluvial, por deposição atmosférica, pela entrada de água marinha ou mesmo por
percolação de água a partir do lençol freático (FERNANDEZ, 1994). Em lagoas
costeiras situadas em áreas altamente urbanizadas, o escoamento superficial,
19
também chamado de runoff, pode ser a principal fonte de metais para o ambiente
(LAWS, 1993).
Segundo Neumann et al. (1996), as lagoas costeiras são consideradas
áreas de influência direta do aporte dos metais pesados, e podem funcionar como
armadilhas, capturando os metais e preservando-os nos sedimentos, sendo um dos
principais reservatórios dos ciclos geoquímicos destes elementos (YUAN, 2003).
Nos estuários e lagoas costeiras pode ocorre uma série de processos
químicos, físico-químicos e geoquímicos, tais como: adsorção (sorção física), troca
catiônica (sorção química), precipitação, co-precipitação e complexação / floculação.
Estes processos podem reter no sedimento tanto os metais trocáveis quanto os
associados a diversos substratos, por exemplo, óxidos e hidróxidos de ferro e
manganês, carbonatos, sulfetos e matéria orgânica (FÖRSTNER &
PATCHNEELAM, 1980, apud PESTANA, 1989).
Segundo Fernandes et al. (1994), nas lagoas costeiras, a concentração
de metal dissolvido na água é o resultado da descarga fluvial, processos de
adsorção e desorção entre o material particulado, incorporação pela biota, e a
exportação dos metais, este último dependendo do tempo de residência da água na
lagoa.
Um diagrama conceitual dos principais processos envolvendo metais
pesados em lagoas costeiras é apresentado na figura 2. Este diagrama se aplica a
lagoas do tipo sufocado. O diagrama é baseado em grande parte em revisões
propostas por Salomons et al. (1988) e Fernandez (1994), sobre o comportamento de
metais pesados em ambientes estuarinos e costeiros e de Lacerda (1994) sobre
biogeoquímica de metais pesados em lagoas costeiras. Os principais aspectos
físicos e os processos a eles associados em lagoas sufocadas são baseados nos
trabalhos de Kjerfve (1990) e Kjerfve & Knoppers (1991).
20
Figura 2 – Diagrama conceitual do comportamento dos metais pesados no
ambiente lagunar (modificado de Fernandez, 1994).
21
2 JUSTIFICATIVA E HIPÓTESE DE TRABALHO
Por possuir área de drenagem pequena e ausência de indústrias em
seu entorno, a Lagoa Rodrigo de Freitas sofre a contaminação ambiental típica de
uma área altamente urbanizada, tornando-se importante a compreensão da
geoquímica dos metais pesados, e servindo de subsídio para quaisquer medidas de
intervenção que possam ocorrer nesta laguna. A hipótese do estudo é que existe
uma diferença significativa na concentração de metias pesados antes e depois da
ocupação humana na bacia de drenagem da Lagoa.
2.1 OBJETIVOS
Este trabalho visa avaliar a variação temporal das concentrações de
metais pesados numa lagoa costeira hipertrófica situada na zona sul da cidade do
Rio de Janeiro, ajudando a preencher as lacunas no conhecimento a respeito da
geoquímica de metais pesados em lagoas costeiras, com uma investigação da sua
distribuição vertical dos metais pesados nos sedimentos, em diferentes pontos da
Lagoa Rodrigo de Freitas.
Os objetivos específicos deste trabalho foram:
9 Determinar a taxa de sedimentação na Lagoa Rodrigo de Freitas.
9 Estudar a composição elementar da matéria orgânica presente no
sedimento de fundo da Lagoa.
9 Avaliar o estoque e o fluxo de metais na Lagoa.
22
3 ÁREA DE ESTUDOS
O litoral da região sudeste brasileira, que se estende do Sul do Espírito
Santo ao Cabo de Santa Marta, pode ser definido como sendo um litoral de
escarpas cristalinas, devido a sua proximidade com a Serra do Mar. Um maior
número de compartimentos costeiros foi identificado por Muehe (1998) nesta faixa
litorânea, dentre estes o macrocompartimento dos cordões litorâneos, que vai de
Cabo Frio à ilha de Marambaia. O fato marcante da fisionomia desse
macrocompartimento é a existência de cordões litorâneos em cuja retaguarda se
desenvolveu um conjunto de lagunas.
No Estado do Rio de Janeiro, existiam originalmente mais de 300
lagunas costeiras (AMADOR, 1997). Na zona sul da cidade do Rio de Janeiro,
algumas dessas lagunas, como as de Copacabana e Botafogo foram aterradas ao
longo do processo de crescimento da cidade, sendo a Lagoa Rodrigo de Freitas a
única que sobreviveu a este processo de expansão urbana na região.
A bacia hidrográfica da Lagoa Rodrigo de Freitas (Figura 3) abrange os
bairros de Ipanema, Lagoa, Humaitá, Jardim Botânico e Gávea e drena as águas da
vertente sudeste da Serra da Carioca, no maciço da Tijuca, apresentando uma área
de cerca de 24 km
2
. Os divisores de drenagem que limitam a área da bacia vão
desde o Arpoador, passando pelos cumes dos morros do Cabrito e Saudade, até os
morros do Corcovado, Alto do Sumaré, Pico da Carioca, morro do Queimado, Mesa
do Imperador, Morro Dois Irmãos, o Alto Leblon e voltando a praia do Leblon.
Esta bacia pode ser dividida em dois compartimentos geomorfológicos
distintos: o Maciço Costeiro, composto de encostas que são drenadas pelos rios do
23
Maciço da Tijuca, e a Planície Costeira que compreende a área que vai do sopé das
encostas do maciço até o mar.
O processo de urbanização a cidade do Rio de Janeiro modificou por
completo as características da Lagoa. Os sucessivos aterros que se deram às
margens da Lagoa diminuíram em cerca de 1/3 a área ocupada pelo espelho d’água,
para dar lugar às novas construções para ocupação humana.
Figura 3 – Bacia de drenagem da Lagoa Rodrigo de Freitas.
A rede de drenagem que chegava à Lagoa também foi modificada,
principalmente através da retificação dos rios e canais, alterando a área de
contribuição da bacia que, num primeiro momento, ocasionou a diminuição da
quantidade de sedimentos que chegava à Lagoa. No entanto, à medida que a
densidade urbana foi aumentando o despejo de esgoto e lixo se tornou comum e a
24
qualidade dos sedimentos e águas que chegavam à Lagoa também mudou
(AMBIENTAL, 2002).
3.1 ORIGEM E EVOLUÇÃO
A paisagem litorânea que se conhece hoje é produto das mudanças do
nível do mar em relação à costa e os eventos regressivos e transgressivos mais
recentes foram apontados por vários autores como formadores da atual linha de
costa brasileira (KJERFVE, 1990).
A laguna Rodrigo de Freitas está situada entre as latitudes 22º 57’ 02
“S e 22º 58’ 09” S e longitudes 043º 11’ 09 “W e 043º 13’ 03” W. Essa laguna foi
originalmente chamada de Sacopenapã pelos indígenas da tribo dos Tamoios, que
habitavam o atual território do Estado do Rio de Janeiro e cujo significado é caminho
dos socós.
Amador (1997) afirma que as lagunas costeiras, como a Lagoa Rodrigo
de Freitas, tiveram sua origem no afogamento de antigas bacias fluviais, do que
resultaram enseadas, baías, estuários e braços de mar, que foram sendo
posteriormente barrados por cordões litorâneos (restingas), gerados pelos
movimentos regressivos-transgressivos do mar, que ocorreram nos últimos 6.000
anos. Segundo o mesmo autor, lagunas como as de Botafogo, Copacabana e
Flamengo (hoje extintas), e a laguna Rodrigo de Freitas, são relacionadas ao
máximo transgressivo holocênico que tiveram seu fechamento causado pelo
desenvolvimento dos cordões arenosos regressivos.
A Lagoa Rodrigo de Freitas é na realidade uma laguna costeira que
está situada na Zona Sul da cidade do Rio de Janeiro, e tem poucas semelhanças
com o sistema aquático original. Sua evolução natural teve início em uma enseada
aberta para o mar, até o fechamento da orla com a formação da restinga frontal, ao
qual se estendeu da Ponta do Arpoador à Ponta do Vidigal, abrangendo os bairros
atuais de Ipanema e Leblon.
25
No entorno da Lagoa houve, em 1808, a edificação de uma fábrica de
pólvora, fundição e perfuração das peças de artilharia, por parte do governo e
desativada em 1831. Havia, nesta época, 54 chácaras, 2100 escravos, uma capela e
um engenho de açúcar nas imediações da Lagoa, sob comando do português
Rodrigo de Freitas de Mello e Castro, que deu nome à lagoa, apesar de nunca ter
vindo ao Brasil.
A perda do espelho d’água da Lagoa deveu-se mais a aterros nas
margens do que ao assoreamento generalizado propriamente dito. Em sua maior
parte, a área atualmente aterrada era composta de alagadiços, só coberta por água
quando a barra da lagoa se encontrava fechada por algum período de tempo.
Estima-se que 1/3 da área total da Lagoa tenha sido aterrada, tendo
como resultado a descaracterização de seu entorno com a perda da vegetação
original e de grande parte da fauna. As modificações no espelho d’água que
ocorreram na Lagoa estão representadas na figura 4, que é baseada em mapas
retratando as intervenções realizadas em diversas épocas da história da Lagoa.
26
Figura 4 – Evolução da linha de contorno da Lagoa.
Em 1912 houve uma proposta, com posterior implementação em 1921,
de um projeto para o saneamento do Estado do Rio de Janeiro. O projeto consistia
no desmonte, por completo, do Morro Castelo, e este material, avaliado em
9.000 m
3
, empregado no aterro de partes da Lagoa, tendo como principal intuito
acabar com o problema sanitário da região.
Até 1921 a Lagoa comunicava-se com o mar através de um canal
natural instável, e sua embocadura permanecia obstruída por uma barra arenosa,
exceto durante poucos dias por ano (Figura 5).
27
Figura 5 – Nível d’água na Lagoa durante 1913 a 1917 (Ambiental, 2002).
Nota: Nível de referência – Datum Ibituda (IBGE)
Na figura 5, nota-se que nível da Lagoa sofria um aumento progressivo
no nível d’água devido ao acúmulo de água das chuvas e dos rios da época, seguido
de repentina queda brusca. Isso acontecia devido ao rompimento da barra, que
descarregava um grande volume de água para o oceano. Em apenas poucos dias, a
barra arenosa encontrava-se novamente obstruída, e o nível da Lagoa novamente
começava a subir.
Quando ocorriam as súbitas rupturas da barra da Lagoa, o nível das
águas da Lagoa variava por mais de 1,0 m descobrindo o fundo dos alagadiços.
Existem várias descrições (ARAGÃO et al., 1939; VALLADARES, 1971) que
retratam o apodrecimento de algas e lamas orgânicas remanescentes nessas
extensas áreas, exalando mau cheiro e grandes problemas sanitários. Hoje em dia
existe um espelho d’água menor que o resultante nos momentos de abertura da
barra, quando a lagoa descia para níveis próximo aos atuais, isto é, pouco acima do
zero do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE).
28
Em 1921, junto com o projeto de saneamento do estado, foi concluída
a primeira etapa da construção do Canal do Jardim de Alah, que apresentava cerca
de 140 m de comprimento e 10 m de largura. Seu posterior alongamento aconteceu
em 1942, para as dimensões atuais, medindo cerca de 835 metros e sua largura
variando entre 10 e 18 metros (AMBIENTAL, 2002).
Figura 6 – Nível d’água na Lagoa nos anos de 2001 e 2002.
Nota: Nível de referência – Datum Ibituba (IBGE)
A partir da construção do Canal do Jardim de Alah, as variações do
nível de água na Lagoa diminuíram significativamente (Figura 6), estando
atualmente restrita a cerca de 50 cm. As mudanças no nível de água na lagoa
ocorridas refletem o efeito da precipitação na área (ROSMAM, 1990).
No seu trajeto para o mar, o canal delimita os bairros do Leblon e
Ipanema. Esse canal é relativamente raso, em média 70 centímetros. Sua soleira foi
construída num nível inferior ao da baixa-mar, na cota de –0,88 m (Datum Ibituba -
IBGE), e atualmente encontra-se constantemente assoreado devido à ação do
29
transporte litorâneo de areia, resultante das correntes de contorno na região das
praias de Ipanema e Leblon.
Duas ilhas artificiais estão presentes nessa laguna, a ilha Piraquê, no
lado oeste, e a ilha Caiçara, ao sul, onde funcionam hoje, respectivamente, os
clubes recreativos e esportivos denominados Clube Naval ou Piraquê e o Clube dos
Caiçaras.
O Rio dos Macacos e o Rio Cabeça desembocam na Lagoa através de
um único canal denominado das Tábuas nas proximidades da ilha do Piraquê,
através do canal da Rua General Garzon (Figura 7), hoje fechado permanentemente.
Um outro rio da bacia de drenagem da Lagoa, o Rio Rainha, teve seu curso
desviado para o canal da Rua Visconde de Albuquerque, que deságua, em tempos
de chuva intensa, no extremo oeste da Praia do Leblon. Em períodos de tempo
seco, a comporta fica fechada, sendo o volume d’água bombeado para o emissário
de Ipanema.
30
Figura 7 – Representação dos canais da Lagoa Rodrigo de Freitas.
Sendo uma espécie de dreno, o canal suplementar que liga o canal da
Rua General Garzon ao da Rua Visconde de Albuquerque foi construído para evitar
principalmente as inundações das áreas baixas nos períodos de cheia, e a chegada
de águas poluídas oriundas, especialmente de esgotos ligados indevidamente à
rede pluvial que deságuam na lagoa.
Com o objetivo de promover a renovação das águas da lagoa foi
implantado um procedimento que tinha a maré como principal agente. O mecanismo
consistia na abertura e fechamento sincronizado das comportas da General Garzon
e do Jardim de Alah, provocando a entrada da água pelo canal do Jardim de Alah
durante a maré enchente e posterior saída da água, durante a maré vazante, pelo
canal da General Garzon, percorrendo o canal do Jóquei e chegando de volta ao
mar através do canal da Rua Visconde de Albuquerque.
31
A Lagoa Rodrigo de Freitas apresenta, nos dias de hoje, um espelho
d’água com cerca de 2 km
2
e dimensões aproximadas de 2 km na direção Norte-Sul
e 0,8 a 1,6 km na direção Leste-Oeste. (AMBIENTAL, 2002).
O levantamento batimétrico mais recente, realizado em dezembro de
1999, mostra que a Lagoa apresenta profundidades da ordem de 3 a 4 metros em
quase toda a sua extensão, sendo suas margens pouco profundas (Figura 8). Nas
extremidades, sudoeste e sudeste, ocorrem pequenas depressões onde são
encontradas profundidades de até 9 metros. Estas depressões são resultantes das
dragagens realizadas na década de 70 para a construção dos Aterros do parque do
Cantagalo, e do Parque dos Patins (AMBIENTAL, 2002).
Figura 8 – Batimetria da Lagoa Rodrigo de Freitas (AMBIENTAL, 2002).
32
3.2 CLIMA E HIDROLOGIA
O comportamento hidrológico de uma bacia de drenagem é controlado
pelas condições climáticas (quantidade e intensidade das precipitações e
temperatura), pela topografia, (área de captação, forma geométrica do relevo,
declividade e orientação das encostas), pelas características do solo (granulometria
e estrutura), pelas características geológicas e pelas características de cobertura
vegetal (AMBIENTAL, 2002).
O clima da região é tropical com temperatura média absoluta em torno
de 35°C no verão e de 18°C no inverno. A pluviosidade média anual está em torno
de 1.800 – 2.000 mm anuais (AMBIENTAL, 2002), sendo que no período de
setembro a maio as precipitações mensais ultrapassam os 140 mm enquanto que no
período seco, que vai de junho a agosto, a precipitação média mensal é de 115 mm
(FUNDAÇÃO RIO-ÁGUAS, 1999).
As sub-bacias que drenam a Lagoa constituem parte das encostas do
Maciço da Tijuca voltadas para o sul, e recebem uma incidência de calor três vezes
menor do que as encostas voltadas para o norte (OLIVEIRA, 1995 apud RANGEL,
2002), causando uma diferenciação no microclima na região da Lagoa.
Outro fator de diferenciação do micro-clima das encostas é a
proximidade com o mar. Taxas mais elevadas de precipitação são observadas nas
encostas voltadas para o Sul em decorrência das massas de ar carregadas de
umidade vindas do mar com os ventos de sudoeste, sul e sudeste.
Embora as águas da Lagoa sejam predominantemente salobras,
atualmente constata-se uma influência marinha menor do que as registradas no
passado. Dois motivos podem ser estabelecidos para isto: o grau de assoreamento
mais intenso do canal do Jardim de Alah, acarretando uma baixa eficiência no aporte
de água salgada para Lagoa, e o maior aporte de água doce proveniente do
33
extravasamento dos rios tributários (Macacos e Cabeça) em função de uma maior
incidência de chuvas na região e da urbanização da área no entorno eliminando
pontos de infiltração das águas hoje coletadas pela rede de águas pluviais que
deságuam diretamente na Lagoa.
A bacia de drenagem da Lagoa Rodrigo de Freitas pode ser dividida
em três sub-bacias, a do Rio dos Macacos, a do Rio Cabeça e a do Rio Rainha. A
sub-bacia do Rio Rainha é a menor, não tem importância atual para a drenagem da
Lagoa, pois este rio teve seu curso desviado para o canal da Rua Visconde de
Albuquerque, tendo sua carga despejada diretamente no mar.
A sub-bacia do Rio Cabeça drena as encostas compreendidas entre o
Corcovado e o Sumaré e apresenta uma grande extensão florestal contínua e pouco
fragmentada. O ponto culminante desta bacia é o morro do Corcovado, com 710 m.
O ponto inferior em que a malha urbana mais adentra esta sub-bacia é até a cota de
50 metros. A parte inferior desta sub-bacia apresenta florestas alteradas, em alguns
trechos até a cota de 250 m. Tratam-se de trechos revestidos por matas secundárias
tardias, algumas em adiantado processo de sucessão cuja evolução está ligada ao
histórico e ocupação da região da lagoa Rodrigo de Freitas (AMBIENTAL, 2002).
A sub-bacia do Rio dos Macacos constitui possivelmente o melhor
trecho de floresta de todo o Maciço da Tijuca, em função de sua extensão, tipologias
florestais e, principalmente o estado de conservação das mesmas. O ponto
culminante desta bacia é o pico da Carioca com 784m de altitude (AMBIENTAL,
2002). O Rio dos Macacos é um rio urbano que vem sofrendo várias intervenções ao
longo dos anos, modificando seu curso natural de forma irreversível, tendo o esgoto
doméstico como principal fonte de poluição, com a presença de despejos irregulares
(GEBARA, 2001).
34
3.3 QUALIDADE AMBIENTAL DA LAGOA RODRIGO DE FREITAS
A qualidade química e física da água da Lagoa é resultado das trocas
que se estabelecem com o mar através do Canal do Jardim de Alah, somada às
contribuições de águas fluviais e pluviais. O resultado da mistura entre águas doce e
salgada determina a salinidade da água, que é um dos fatores que irão determinar o
estabelecimento ou não de muitas espécies de animais e vegetais.
Inicialmente descritas pelo Barão de Teffé, em 1880, a camada de
água junto ao fundo, eram total ou parcialmente estagnada, e ainda hoje tem o
mesmo comportamento (AMBIENTAL, 2002). Esta estagnação é explicável pela
geologia, que também explica a origem da própria laguna, resultante de um
processo de barragens devidas à justaposição de sucessivas restingas.
A mortandade de peixes que ocorre na Lagoa Rodrigo de Freitas é um
outro fator importante que reflete a qualidade ambiental desse ambiente. Andrade
(1973) realizou uma série de experimentos na Lagoa visando medir a cinética de
reação do consumo de oxigênio para uma melhor compreensão das causas das
mortandades.
Ainda não há um consenso entre os pesquisadores no que diz respeito
aos processos que ocorrem no ambiente que geram as mortandades. A teoria mais
aceita, proposta inicialmente por Andrade (1973) postula que tal evento ocorre
devido à presença de ventos fortes, gerando ondas, causando uma circulação
significativa promovendo a remobilização do sedimento de fundo, e posteriormente a
oxidação da matéria orgânica na coluna d’água, reduzindo os níveis de
concentração de oxigênio dissolvido, matando os peixes por asfixia.
A lama que se acumula no fundo da lagoa é constituída de material
orgânico, de origem algal que prolifera na laguna, bem como o proveniente de
esgotos clandestinos e da descarga fluvial que desembocam em suas águas. A
degradação da matéria orgânica, em condições de anoxia, pelas bactérias
sulfatoredutoras gera o gás sulfídrico (H
2
S), presente nos sedimentos lamosos. O
35
gás que escapa para coluna d’água provoca o odor fétido sulfuroso e a
desoxigenação das águas superficiais, dificultando a respiração dos peixes e
provocando sua morte.
Nesta lagoa foram realizados alguns trabalhos a respeito da qualidade
ambiental da água, concomitantemente ao monitoramento mantido pelo Governo do
Estado do Rio de Janeiro que acompanha os parâmetros físico-químicos da água
em cinco pontos na Lagoa Rodrigo de Freitas desde 1991. A tabela I sumariza os
valores dos parâmetros físico-químicos obtidos na coluna d’água da Lagoa Rodrigo
de Freitas, por diversos autores e em épocas distintas.
Tabela I – Dados de qualidade de água na Lagoa Rodrigo de Freitas.
36
4 METODOLOGIA
A seguir serão descritos os procedimentos de preparo das amostras,
tanto no campo, quanto no laboratório, bem como as metodologias utilizadas para
determinação dos parâmetros geoquímicos abordados no trabalho.
4.1 METODOLOGIA DA AMOSTRAGEM
As coletas de testemunhos foram realizadas em duas épocas distintas,
ambas a bordo de um bote inflável, com auxílio de um mergulhador autônomo e um
equipamento especial para coleta de testemunhos com tubos de PVC de 75mm de
diâmetro.
A primeira coleta ocorreu em maio de 2003 e foi realizada no ponto T1
(Figura 9), sendo recuperados 1,70 metros de coluna sedimentar. Inicialmente esta
amostragem seria apenas experimental, mas devido aos resultados obtidos optou-se
pelo aproveitamento dos dados.
37
Figura 9 - Localização dos pontos de coleta.
Na segunda coleta, realizada em junho de 2003, foram coletados
outros cinco testemunhos, T2 a T6 (Figura 9), com recuperação de 1 a 1,2 metros.
Estes testemunhos foram utilizados para verificar a homogeneidade da distribuição
dos parâmetros analisados ao longo da coluna sedimentar do testemunho T1, em
diferentes áreas da Lagoa. A localização das estações de coleta foi escolhida
estrategicamente de modo a coincidir com os cinco pontos de monitoramento de
água, realizado pelo Governo do Estado do Rio de Janeiro, e que são, também, os
mesmos pontos de coleta de sedimento realizados por Ambiental (2002).
Após a coleta, os testemunhos foram levados para o laboratório de
Oceanografia Química da UERJ, onde foram congelados inteiros na posição vertical.
Após completo congelamento os tubos de PVC dos testemunhos foram abertos com
auxílio de uma serra circular e secionados, ainda congelados, com uma espátula de
aço inox, de 5 em 5 centímetros em todo o seu comprimento.
38
Após o fatiamento, as sub-amostras foram colocadas em sacos
plásticos dotados de zip devidamente identificados e levadas novamente ao freezer,
a fim de evitar o descongelamento das mesmas, e mantidas congeladas até o início
das etapas de análises. Os procedimentos adotados no laboratório estão resumidos
no diagrama apresentado na figura 10.
Figura 10 – Procedimentos a que foram submetidos os testemunhos.
39
4.2 METODOLOGIA DE LABORATÓRIO
Primeiramente as amostras eram colocadas em béqueres de 1000 mL
e descongeladas, em bateladas de 20 em 20, na geladeira. Após o
descongelamento das amostras, foi retirada uma alíquota para determinação do teor
de água e densidade. O restante da amostra era centrifugada a 3400 RPM durante
15 minutos para a separação da água intersticial.
Na água intersticial foram imediatamente realizadas as determinações
das concentrações de nutrientes e salinidade, sendo o restante da amostra
congelada para posterior determinação da concentração de metais dissolvidos. O
material sólido resultante da centrifugação foi novamente colocado no béquer para
posterior separação do material fino através do peneiramento úmido.
As partículas de diâmetro maior que 63 µm, que ficaram retidas na
peneira, foram secas em estufa a 60ºC e, posteriormente, tiveram as conchas
presentes quantificadas e identificadas. O material fino foi seco em estufa a 60ºC e
determinados o teor de matéria orgânica, as concentrações de carbono, nitrogênio,
fósforo e enxofre, a quantificação dos teores de
210
Pb e as concentrações de metais
pesados em duas fases.
4.2.1 Teor de água e densidade
Com uma alíquota de cada amostra colocada em um recipiente de
5,0 mL previamente tarado, foi determinado o peso total do sedimento úmido. Em
seguida a amostra foi colocada na estufa à 60°C durante 5 dias para completa
evaporação da água. Após este período a amostra foi resfriada à temperatura
ambiente num dessecador para posterior determinação do peso seco. A partir da
diferença entre o peso úmido e peso seco foi determinado o teor de água das
amostras (equação 1).
40
% de água = (Massa úmida – Massa seca) x 100
Massa úmida
A determinação da densidade foi realizada através do sedimento seco,
tomando-se cerca de 2g de amostra em um balão volumétrico de 10,00 mL, com
posterior avolumação com álcool etílico (equação 2). A densidade do álcool foi
determinada através da pesagem de 10,00 mL de álcool.
Densidade = _ Massa sedimento .
10 – (Massa álcool / Densidade álcool)
Tomando-se os dados de água e densidade calculados foi possível a
determinação da porosidade do sedimento através da equação 3.
Porosidade = % de água . (Eq. 3)
% de água + [(100 - % de água) x Densidade]
4.2.2 Teor de finos
O teor de finos (silte + argila) foi determinado através da metodologia
modificada de Suguio (1973), onde a amostra foi separada, por peneiramento úmido,
com o auxílio de uma peneira de teflon, e separadas as frações menores que 63µm
(finos) e maiores que 63µm (grossos).
Em seguida o material foi seco em estufa a 60°C, e posterior
determinação da massa de grossos e finos. O cálculo do teor de finos está
apresentado na equação 4:
% de finos = Massa de finos x 100 (Eq. 4)
Massa de finos + Massa de grossos
(Eq. 2)
(Eq. 1)
41
4.2.3 Teor de matéria orgânica
A determinação do teor de matéria orgânica foi feita somente na fração
fina das amostras, sendo primeiramente realizada a pulverização das mesmas com
o auxílio de um pistilo e um grau de ágata.
O teor de matéria orgânica foi obtido através da calcinação de cerca de
3g do material seco, em cadinhos de porcelana, a 550°C durante 24 horas. Todo
material foi pesado em balança analítica com precisão ao décimo de miligrama. Por
se tratar de um método gravimétrico, é um dado percentual, tomando-se por base a
diferença entre o peso antes e depois da combustão.
4.2.4 Fósforo
Segundo Aspila et al. (1976) o fósforo total é extraído dos sedimentos
com ácido clorídrico 1N, após calcinação em altas temperaturas (550°C), e o fósforo
inorgânico é determinado a partir da extração do sedimento bruto com ácido
clorídrico 1N. O fósforo orgânico é determinado pela diferença entre os valores de
concentração de fósforo total e fósforo inorgânico.
A determinação do fósforo total foi feita a partir da calcinação de cerca
de 2g de amostra em mufla à 550°C durante 12 horas. Em seguida foram retiradas
duas alíquotas de aproximadamente 0,25g de amostra calcinada, e colocadas em
tubos de polipropileno previamente descontaminados em banho de HCl 1M durante
12 horas. Ao tubo contendo a amostra foram adicionados 50,00 mL de HCl 1M e
após fechamento, os mesmos foram colocados em uma mesa agitadora durante 16
horas. Após o processo de extração, o material contido nos tubos foi centrifugado a
3400 RPM durante 15 minutos.
Segundo Aspila et al. (1976) o próximo passo da metodologia seria a
adição de NaOH 5M, com objetivo de se levar o pH para valores entre 1 e 2 para
42
possibilitar formação do complexo de fosfomolibdato, inibido em faixas de pH muito
baixas. Porém, devido às altas concentrações encontradas nas amostras foram
necessários alguns testes de diluição e conclui-se que o extrato deveria ser diluído
10 vezes, e desta forma, ocorria uma elevação do pH necessária à formação do
complexo desejado.
Assim sendo, após a centrifugação das amostras, uma alíquota de
5,00 mL foi avolumada a 50,00 mL com água destilada em um balão volumétrico.
Após homogeneização foram retiradas duas alíquotas de 10,00 mL nas quais foram
adicionados os reagentes para determinação de fósforo segundo Grasshoff et al.
(1983).
O procedimento para a determinação do fósforo inorgânico foi
exatamente igual à do fósforo total, eliminando-se a etapa da calcinação, e o fósforo
orgânico foi calculado pela diferença entre o fósforo total e o fósforo inorgânico.
Os padrões das curvas de calibração e os brancos analíticos sofreram
o mesmo tratamento que as amostras, sendo avolumados com HCl 1N e posterior
diluição de 10 vezes com água destilada seguida da determinação do fósforo.
4.2.5 Carbono e enxofre
Foram retidas duas alíquotas da amostra de sedimento fino seco com
cerca de 0,25 g cada e pesadas em uma barquinha de cerâmica. Uma das alíquotas
foi descarbonatada a partir da adição de HCl 1:1 a quente (60°C) até não mais
formação de CO
2
. Após este procedimento, foram feitas uma lavagem com água
quente (60°C) seguida de outras quatro lavagens com água à temperatura ambiente,
sendo posteriormente secas no banho de luz. A outra alíquota permaneceu sem
tratamento.
Ambas alíquotas foram levadas ao aparelho LECO Modelo SC-444, do
LGPA (Laboratório Geológico de Processamento de Amostras) da Faculdade de
43
Geologia da UERJ, onde a temperatura foi elevada a cerca de 1350°C e os produtos
da combustão do carbono e do enxofre detectados por uma célula infravermelha.
As amostras que sofreram a descarbonatação forneceram os teores de
carbono e enxofre orgânicos enquanto que as amostras que permaneceram sem
tratamento forneceram os teores de carbono e enxofre totais. A partir da diferença
entre os valores de concentração de carbono total e orgânico, pôde-se calcular, por
diferença de massa, o teor de carbono inorgânico na fração fina.
Como o método de determinação do carbono orgânico a partir das
análises desta metodologia não é o mais apropriado, devido o fato desta extração
retirar também uma pequena fração do carbono orgânico, foi realizada uma
comparação entre as concentrações desta variável determinada a partir das análises
de C:S e C:N (descrita a seguir) em todo testemunho T1.
Foram escolhidos para esta análise os testemunhos T1 e T5, devido à
grande profundidade sedimentar do testemunho T1 e a posição geográfica do
testemunho T5, situado na frente do canal do Jardim de Alah.
4.2.6 Carbono e nitrogênio
O procedimento de determinação de carbono e nitrogênio se dá
inicialmente com a descarbonatação da amostra, obtida a partir da pesagem de 1g
de sedimento seco, com posterior adição de 10 mL de HCl (1N) seguida de agitação
por 12 horas. Após este procedimento a amostra é centrifugada para retirada do
sobrenadante e seca em estufa a 60°C e posteriormente macerada.
Em seguida alíquotas de 10 a 15 mg de sedimento são pesadas em
pequenas cápsulas de estanho. As cápsulas são então fechadas e introduzidas no
Analisador Elementar CHNS/O Perkin Elmer (2.400 Series II) do Laboratório de
Ciências Ambientais da Universidade Estadual do Norte Fluminense.
44
4.2.7 Taxa de sedimentação
A taxa de sedimentação das amostras foi realizada no Departamento
de Química da Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, e determinada a
partir do método do excesso de
210
Pb, amplamente utilizado pela comunidade
científica (SMITH, 2001), e com as modificações propostas por Godoy et al. (1998).
O procedimento teve seu início com a pesagem de cerca de 4 g de
sedimento fino, seco e macerado. Fizeram-se então duas lixiviações com HBr 0,5M
a 80°C durante 2 horas, sendo a segunda lixiviação feita com adição de cloridrato de
hidroxilamina. Em seguida foi adicionado um padrão interno de chumbo (Pb
2+
) para
verificação do rendimento da análise.
Preparou-se uma coluna de resina aniônica com adição de HBr à
mesma. Após a passagem da amostra pela coluna, foi feita a eluição do chumbo
retido na resina com 100 mL de HNO
3
1M, recolhendo-se a solução. A solução
eluída foi evaporada até quase a secura e retomada com 100 mL de água
deionizada.
Fez-se o ajuste do pH com acetato de amônio até atingir
aproximadamente 5. Em seguida a solução resultante foi levemente aquecida a
60°C e posteriormente adicionados 2 mL de K
2
Cr
2
O
7
5M, para precipitação do
PbCrO
4
, ainda sob aquecimento.
Após resfriamento, a amostra foi filtrada, com kit de filtração Millipore,
sob pressão e com filtro de papel previamente tarado. Em seguida a amostra foi
seca e pesada e com o auxílio de um filme plástico tipo CONTACT transparente,
feita uma espécie de sanduíche protetor do filtro contendo o precipitado. Este
sanduíche foi levado para um contador de partículas β e determinada a atividade do
210
Bi, levando-se em conta o tempo decorrido entre a separação química e a
contagem das de partículas β.
45
A partir dos resultados obtidos em 10 amostras ao longo da coluna
sedimentar do testemunho T1, utilizou-se o modelo CIC (Constant Initial
Concentration) para determinar a taxa de sedimentação (ROBBINS & EDGINGTON,
1975).
4.2.8 Metais Pesados no sedimento
4.2.8.1 Digestão das amostras
A metodologia de abertura das amostras está baseada em técnicas
descritas por Loring & Rantala (1991) e UNEP (1995), segundo os quais o processo
de abertura ou digestão das amostras é definido como sendo a decomposição do
sedimento a altas temperaturas e sob pressão se houver necessidade.
Todo material que entrou em contato com as amostras ou reagentes
utilizados nestas análises foram descontaminados em banhos sucessivos por 24
horas de EXTRAN 10% e ácido nítrico 10%, e todos os reagentes utilizados nas
análises foram da marca MERCK, com grau de pureza P.A..
Um diagrama esquemático dos procedimentos de extração está
apresentado na figura 11.
46
Figura 11 – Procedimento de abertura das amostras para determinação de
metais.
4.2.8.1.1 EXTRAÇÃO COM HNO
3
E HCl (3:1)
A digestão das amostras para análise dos metais pesados na fração
fortemente ligada foi realizada em bombas de teflon, em duplicata, com cerca de 1g
do sedimento fino, e em bateladas, tendo cada batelada 6 amostras em duplicata e 3
brancos.
A determinação dos metais foi realizada somente na fração fina, pois
os metais pesados têm forte afinidade com os sedimentos finos (LACERDA, 1983).
A cada bomba de teflon contendo a amostra, foi adicionado 10 mL de água régia
invertida (HNO
3
:HCl, 3:1) e em seguida fechadas hermeticamente e mantidas no
bloco digestor a 80°C durante 12 horas. Após este período as bombonas foram
abertas e temperatura elevada, por mais 4 horas, a um máximo de 190°C, período
no qual foram adicionados mais 3 mL de HNO
3
.
47
Após a digestão das amostras, o material foi transferido para tubos de
polietileno e centrifugados à 3.400 RPM durante 10 minutos, e então o sobrenadante
foi vertido para um outro tubo de polietileno e avolumado à 20,0 mL com água
deionizada.
4.2.8.1.2 EXTRAÇÃO COM HCl (0,1N)
Similarmente à extração dos metais na fase fortemente ligada, as
análises das concentrações de metais nesta fase foram realizadas somente na
fração fina. Para a extração da fração fracamente ligada, tomou-se em tubos de
polipropileno cerca de 1g de sedimento seco, em duplicata, de cada amostra, nos
quais foram adicionados cerca de 25 mL de HCl 0,1N. Após fechamento dos tubos,
os mesmos foram colocados em uma mesa agitadora durante 4 horas.
Após este período, os tubos com as amostras foram centrifugados a
3400 RPM durante 15 minutos e o extrato vertido para um outro tubo e avolumado a
25,0 mL com água deionizada.
Os metais determinados nesta fase são considerados biodisponíveis, e
um aumento da concentração de espécies iônicas no meio aquático permite a
remobilização destes metais (FORSTNER & WITTMAN, 1981).
4.2.8.2 Determinação das concentrações nos extratos
A determinação das concentrações dos metais pesados através leitura
dos extratos, obtidos a partir dos processos de abertura e extração das amostras, foi
realizada num espectrofotômetro de absorção atômica por chama da marca Perkin
Elmer, modelo Aanalist 300, do Departamento de Oceanografia da UERJ. Foram
determinadas as concentrações de Fe, Mn, Zn, Al, Pb, Cu, Cr, Ni e Cd utilizando-se
uma curva de calibração com no mínimo seis pontos, para cada metal. As
48
configurações utilizadas neste trabalho foram as mesmas indicadas pelo fabricante
em seu manual.
Para leitura dos extratos dos sedimentos foi utilizado um nebulizador
de alta sensibilidade, dotado de pérola de impacto, e os valores de absorbância
obtidos em cada replicata, representam a média de três leituras sucessivas, onde
cada leitura é resultante da integração do sinal obtido, quando da passagem da
amostra pela chama do aparelho, durante três segundos.
4.2.8.3 Cálculo do limite de detecção
Os limites de detecção dos metais foram calculados segundo a IUPAC,
a partir do triplo do desvio padrão dos brancos de abertura. Os valores obtidos foram
calculados levando-se em consideração a massa das amostras, o volume final dos
extratos e o valor das diluições realizadas para leitura de cada metal.
4.2.9 Mercúrio
A digestão das amostras para análise de mercúrio foi realizada em 1g
de amostra, a partir da adição de 20 mL de água régia 50% (HNO
3
:HCl:H
2
O, 1:3:4),
em duplicata. Para a determinação da concentração de mercúrio foi usado um
analisador Bacharach modelo COLEMAN-50D, que utiliza a técnica de
espectrofotometria de absorção atômica por arraste de vapor frio. É adicionada uma
solução de cloreto estanoso (SnCl
2
) para redução do Hg
2+
para Hg
0
, que é gasoso.
A bomba do aerador acoplada ao equipamento faz circular o ar em sistema fechado
através da solução contendo o mercúrio em sua forma reduzida. O vapor do metal é
carreado para célula de absorção.
A validação das medidas foi realizada através da análise simultânea de
sedimento de referência San Joaquim, de 1,4µg.g
-1
, onde foi obtida uma
recuperação de 99,4±9,8% (n=7).
49
4.3 TRATAMENTO ESTATÍSTICO DOS DADOS
A partir dos resultados obtidos foram realizadas análises estatísticas
multivariadas com o auxílio dos programas XLSTAT-Pro 7.0
©
e STATISTICA 6.0
©
.
Primeiramente foi testada a normalidade dos dados, onde a maioria não apresentou
uma distribuição normal, determinando a necessidade de análises não paramétricas.
A primeira delas teve como objetivo testar a existência da diferença
das variáveis entre as camadas mais profundas e mais superficiais dos
testemunhos. Para tal optou-se pelo teste de Mann-Whitney, onde o nível de
significância adotado foi de 0,05.
Um segundo teste, com objetivo de verificar a diferença ente os
testemunhos, foi o de Kruskall-Wallis, onde foram relacionadas as concentrações de
cada parâmetro nos seis testemunhos.
Após estes testes, fez-se a redução das variáveis (equação 5). Este
procedimento é importante quando são utilizadas análises estatísticas baseadas em
critérios de distância, a fim de minimizar a influência de valores de ordens de
grandeza diferentes.
Variável reduzida = (valor da variável – média dos valores) (Eq. 5)
Desvio padrão dos valores
Com as variáveis reduzidas, foram feitas duas análises de
agrupamento. Na primeira optou-se pelo agrupamento das concentrações de Hg,
Pb, Zn, Cd e Cu, esta escolha foi baseada no comportamento desses metais
indicando um aporte nas camadas sedimentares mais recentes. O segundo
agrupamento utilizou as variáveis carbono orgânico, nitrogênio total, fósforo orgânico
e enxofre total, em função de serem estas as variáveis representantes dos
processos que envolvem a matéria orgânica. Apesar deste teste ser paramétrico,
50
pode-se considerar somente o agrupamento dos dados e não as distâncias relativas
apresentadas.
A associação entre as variáveis foi levantada através da correlação
não paramétrica de Spearman entre todos os valores, sendo posteriormente
realizadas análises de componentes principais (ACP) no programa XLSTAT 7.0.
4.4 CÁLCULO DOS FLUXOS E ESTOQUE DE METAIS
Para o cálculo dos fluxos de matais, primeiramente foi obtida a
densidade aparente do sedimento. O cálculo da densidade aparente foi realizado
segundo Cordeiro (1996), através da fórmula:
Vt
Ms
Da =
onde:
Da = Densidade Aparente;
Ms = Massa seca total da amostra;
Vt = Volume total da amostra.
A massa seca total da amostra foi obtida através do somatório das
massas secas de grossos e finos após completo peneiramento úmido da amostra,
com a massa seca obtida na alíquota para determinação do teor de água. O volume
total da amostra foi calculado a partir da fórmula do volume do cilindro que possui a
altura da seção da camada (5 cm) e um diâmetro igual ao do tubo dos testemunho
(7,5 cm), sendo obtido um volume de 220,9 cm
3
.
O cálculo dos fluxos de metais foi realizado segundo modificações da
equação proposta por Cochran et al. (1998):
51
10][
×
×
×
×
=
SDaTfinosMeF
onde:
F = Fluxo de metal em mg.m
-2
.ano
-1
;
[Me] = concentração de metal em µg.g
-1
;
Tfinos = Teor de finos em %;
Da = Densidade Aparente em g.cm
-3
;
S = Taxa de sedimentação em cm.ano
-1
.
Para calcular o estoque de metais presente na Lagoa, tomou-se com
base a espessura da camada de sedimentar, determinada a partir dos resultados
obtidos nos testemunhos, e de três perfis batimétricos de 33 e 200kHz, que juntos
totalizaram cerca de 4 km de levantamento, onde pôde-se calcular o volume de lama
acumulada na Lagoa Rodrigo de Freitas, após a abertura do canal. O cálculo foi
realizado através da interpolação tipo kriging e integração dos dados utilizando o
programa Surfer 8.0. O volume obtido cerca de 760.000 m
3
(LOUREIRO et al.,
2005). Para calcular a concentração total em cada camada dos testemunhos, utilizou
a seguinte fórmula:
3
10)1(])[]([
−
××−××−= DensTTBAC
águafinoscgmtn
onde:
C
tn
= Concentração do metal em kg.m
-3
na camada sedimentar
“n” do testemunho “t”;
[Am] = Concentração da amostra em µg.g
-1
;
[Bcg] = Concentração de Base em µg.g
-1
;
T
finos
= Teor de finos em %;
T
água
= Teor de água em %;
Dens = Densidade em g.cm
-3
.
52
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES
5.1 PARÂMETROS FÍSICO-QUÍMICOS
Os resultados encontrados para o teor de água variaram de 18%, a
10 cm no ponto T5, a 87%, a 10 cm no ponto T3, com valor médio de 67±14%
(Figura 12). Nota-se uma tendência de diminuição dos teores de água com o
aumento da profundidade sedimentar e os relativos baixos valores no testemunho
T5.
A densidade das amostras variou de 1,1 a 3,9 g.cm
-3
(Figura 13)
apresentando valor médio de 1,9±0,5 g.cm
-3
. Os valores de porosidade, calculados a
partir da densidade e do teor de água, estão apresentados na figura 14 e variaram
de 0,14 e 0,82, com valor médio de 0,53±0,13, com uma tendência de diminuição
dos valores com o aumento da profundidade sedimentar.
O teor de finos nos testemunhos variou de 3 a 99% (Figura 15), não
apresentando variação significativa nos testemunhos T3 e T4, uma variação nas
camadas mais profundas dos testemunhos nos pontos T1, T2 e T6, e uma maior
variação ao longo de todo o testemunho T5. Isto se deve à distância entre cada
ponto de coleta e a desembocadura do canal, retratando a interação com o ambiente
praial, que em períodos de ressaca introduz sedimento grosseiros na Lagoa. Um
outro ponto relevante é a homogeneidade da granulometria dos testemunhos T1 e
T2 nas camadas mais recentes, possivelmente devido à construção do canal, que
reduziu a energia durante os processos de entrada e saída de água do mar. O
testemunho T5 tem uma diminuição no teor de finos em camadas sedimentares mais
recentes, pois o mesmo está localizado em uma área onde ocorreram dragagens.
53
Figura 12 – Perfil do teor de água encontrados nos testemunhos.
54
Figura 13 – Perfil de densidade do sedimento encontrado nos testemunhos.
55
Figura 14 – Perfil de porosidade encontrados nos testemunhos.
56
Figura 15 – Perfil do teor de finos encontrado nos testemunhos.
57
Os teores de matéria orgânica encontrados nos testemunhos variaram
de 11,3 a 25,3%, com valor médio de 18,9±2,7% (Figura 16), com perfil
apresentando uma homogeneidade da base até um determinado nível na coluna
sedimentar, e posterior aumento em direção à superfície nos pontos T2, T3 e T4.
Nos testemunhos T5 e T6, o perfil de matéria orgânica apresenta uma tendência de
diminuição de valores da base até um horizonte bem definido, e um posterior
aumento em direção ao topo da coluna sedimentar, possivelmente retratando o
início da ocupação urbana no entorno da Lagoa Rodrigo de Freitas. No testemunho
T1 há um valor relativamente alto próximo à camada de 140 cm de profundidade,
com estabilização até os 60 cm e posterior aumento em direção à superfície.
O aumento observado em todos os testemunhos sedimentares a partir
de um determinado horizonte pode ser considerado como o efeito resultante da
ocupação urbana ao redor da lagoa. Cabe ressaltar que este aumento em direção à
superfície naturalmente acontece, devido à degradação da matéria orgânica
preservada nos sedimentos, porém em uma escala relativamente menor.
58
Figura 16 – Perfil do teor de matéria orgânica nos testemunhos.
59
5.2 COMPOSIÇÃO ELEMENTAR
Os perfis de fósforo orgânico tiveram comportamento similar ao teor de
matéria orgânica, conforme apresentados na figura 17. O comportamento dos perfis
de fósforo inorgânico apresentou uma tendência de aumento em direção à superfície
do sedimento nos testemunhos T2, T3, T4 e T6, o testemunho T5 apresentou uma
diminuição da base aos 30 cm de profundidade, seguido de um aumento em direção
topo, e o testemunho T1 mostrou comportamento estável da base aos 60 cm de
profundidade e posterior tendência de aumento em direção à superfície (Figura 18).
O aumento das formas de fósforo no sedimento representa, possivelmente, o início
do aporte de esgoto doméstico intenso no ambiente, devido o aumento da ocupação
humana no entorno Lagoa.
Os perfis de concentrações de carbono nos testemunhos T1 e T5 estão
apresentados na figura 19, sendo representados em percentual de massa. O valor
médio obtido foi de 4,40±1,35% e 3,84±1,21% para o carbono total e orgânico,
respectivamente. Além de uma alta concentração relativa nas camadas superficiais
dos testemunhos, ressalta-se (i) o aumento progressivo dos teores de carbono no
sedimento do horizonte de 60 cm, (ii) a baixa concentração dos valores na camada
de 30cm do testemunho T5, e (iii) os altos teores nas camadas próximas aos 140cm
de profundidade do testemunho T1, em ambas as formas determinadas. Assim como
o fósforo, o carbono também pode ser um indicador do início do despejo de esgoto
na Lagoa.
60
Figura 17 – Perfil da concentrações de fósforo orgânico nos testemunhos.
61
Figura 18 – Perfil da concentrações de fósforo inorgânico nos testemunhos.
62
Figura 19 – Perfil da concentração de carbono nos testemunhos T1 e T5.
No que diz respeito ao teor de enxofre total e orgânico, os valores
médios obtidos foram de 3,48±0,64% e 3,25±0,62%, respectivamente (Figura 20).
Pode-se observar uma tendência de diminuição deste elemento em direção ao topo
do testemunho.
Figura 20 – Perfil da concentração de enxofre nos testemunhos T1 e T5.
63
Como o método de determinação do carbono orgânico a partir das
análises de C:S utilizado não é o mais apropriado, foi realizada uma comparação
entre estes resultados e os valores obtidos a partir da determinação de C:N no
testemunho T1. O percentual de erro obtido apresentou uma variação de 15 a 4,6%,
com um valor médio de 10±2,7%. Admitindo como aceitável o erro médio obtido, os
valores de carbono orgânico, determinados através da metodologia utilizada para a
análise de C:S, foram considerados na interpretação dos resultados.
A partir dos dados de carbono e enxofre (Figuras 19 e 20) obtidos na
análise de C:S, foram confeccionados outros dois gráficos. O primeiro apresenta a
relação entre carbono orgânico e enxofre total (Figura 21) sendo esta relação
comparada com valores de sedimento marinho segundo Leventhal (1987),
podendo-se observar uma maior influência marinha no testemunho T5 nas amostras
superficiais (<40cm), devido à sua proximidade com o canal do jardim de Alah.
O segundo gráfico (Figura 22) teve seus valores calculados a partir da
diferença entre carbono total e orgânico obtido na análise de C:S das amostras dos
testemunho T1 e T5, tendo como resultado o teor de carbono inorgânico contido na
fração fina das amostras. Os valores variaram de 0,22 a 1,61%, com valor médio de
0,58±0,31%.
64
Figura 21 – Relação carbono orgânico x enxofre total nos testemunhos T1 e T5.
Figura 22 – Perfil do teor de carbono inorgânico nos testemunhos T1 e T5.
Os resultados obtidos para o teor de carbono orgânico e nitrogênio
total (Figura 23), através das análises de C:N, também mostraram um perfil com
aumento das concentrações deste elemento a partir da camada de 60 cm de
profundidade em direção à superfície. Também pode-se observar um aumentos das
65
concentrações nas camadas próximas a 140cm de profundidade. Assim como o
fósforo e o carbono, o nitrogênio também teve um incremento de suas
concentrações a partir de um horizonte bem definido no testemunho 1, indicando o
aumento do aporte de esgoto doméstico para Lagoa.
Figura 23 – Perfil do teor de carbono orgânico e nitrogênio total no
testemunho T1.
A composição (molar) elementar da matéria orgânica nos sedimentos
do testemunho T1 e de materiais de origem marinha e terrestre estão relacionados
na tabela II. Considerando o histórico de evolução da ocupação das margens da
Lagoa e os resultados obtidos, não podemos indicar com precisão a origem de
matéria orgânica depositadas nos sedimentos, porém a indicação de uma diminuição
da razão C:N molar (Figura 24) pode estar relacionada a maior influência de esgoto,
que possui uma menor razão C:N.
66
Figura 24 – Relação carbono orgânico x nitrogênio total no testemunho T1.
Tabela II – Razões molares C:N:P no sedimento da Lagoa Rodrigo de Freitas e
comparação com outros ambientes (LERMAN et al., 2004).
Ambiente Amostra/Organismos C:P N:P C:N
T1 - Acima de 60cm 244 16 15
T1 - de 60 a 130cm 354 25 14
T1 - de 140 a 150cm 525 28 19
Lagoa
Rodrigo de
Freitas
T1 – média 357 22 16
Esgoto Doméstico 92 16 6
Fitoplâncton 106 16 7
Zooplâncton 103 16.5 6
Plantas bentônicas 550 30 18
Ambiente
marinho
Material Particulado 366 47,6 8
Plantas vasculares 500-2000 4-17 29-500
Gimnospermas 387-1160 24-71 5-48
Angiospermas 580 ou + 13-42 14-54
Ambiente
terrestre
Matéria Orgânica (húmus) 140-278 6.6-17 8-42
67
5.3 METAIS PESADOS
Os perfis das concentrações de Al e Fe (Figuras 25 e 26,
respectivamente) mostram uma tendência de redução do fundo do testemunho em
direção à superfície, indicando a redução do aporte de materiais contendo estes
elementos para Lagoa. Estes metais apresentaram um padrão de distribuição similar
(r=0,75 no T1), conforme apresentado na tabela III.
O perfil do manganês apresentou um horizonte bem definido em todos
os testemunhos após um horizonte bem definido (Figura 27) com redução
significativa das concentrações deste elemento, indicando uma forte redução no
comportamento oxidante da Lagoa. Pode-se observar ainda, uma tendência de
aumento da base em direção à este horizonte nos testemunhos T1, T2, T3 e T6 e
leve diminuição nos testemunhos T4 e T5. A partir deste horizonte até o topo de
todos os testemunhos podemos observar uma tendência de diminuição, aumento e
novamente diminuição das concentrações de manganês retratando possíveis
alteração das condições físico-químicas da Lagoa.
As concentrações de cádmio apresentaram a maioria dos valores
abaixo do limite de detecção, sendo possível a sua determinação apenas nas
camadas sedimentares menos profundas, indicando uma contaminação recente
deste metal no ambiente (Figura 28). Os perfis das concentrações de zinco, chumbo,
cobre e mercúrio (Figuras 29, 30, 31 e 35, respectivamente) também apresentaram
um horizonte bem definido, a partir do qual as concentrações deixam de se
apresentar em um valor aproximadamente constante, para apresentar um perfil com
uma forte tendência de aumento em direção à superfície, podendo ser considerados
fora da faixa natural e significativamente diferente dos valores nas camadas mais
profundas. Este horizonte pode ser definido como a camada sedimentar a partir da
qual iniciou-se a ocupação humana intensa na bacia de drenagem da Lagoa Rodrigo
de Freitas. Os metais de origem antrópica (Cd, Zn, Cu, Pb e Hg) apresentaram uma
forte correlação entre si, com valores de r chegando a até 0,91 no caso do Pb e Zn.
68
O aumento da concentração de Zn e Cu nas camadas mais recentes
indica o forte aporte de esgoto doméstico. Um outro metal que também merece
destaque é o Pb, com um forte aumento a partir deste mesmo horizonte, mas com
uma tendência de diminuição nas camadas sedimentares depositadas dos 20 cm de
profundidade até a superfície dos testemunhos, registrando claramente a eliminação
deste metal na gasolina automotiva, que ocorreu no Brasil a partir da década de 80.
Para os perfis dos metais cromo e níquel (Figuras 33 e 34,
respectivamente), observou-se uma redução desde os níveis das camadas mais
profundas até o mesmo horizonte observado para os demais metais, e a partir deste
apresentou valor aproximadamente constante para o níquel e com tendência de
aumento para o cromo, exceto para o testemunho T5. O cromo também possui um
horizonte bem definido onde as concentração aumentam significativamente,
podendo estar relacionado à atividades de tingimento de tecidos durante que
ocorreram entre 1910 e 1940.
A partir da interpretação da tabela abaixo, podemos identificar a
presença de dois grupos de parâmetros: (i) os de origem litogênica (Fe, Al e Mn)
com uma tendência de diminuição em direção à superfície, possivelmente devido à
diminuição da erosão e lixiviação dos solos da bacia de drenagem e (ii) os de origem
antrópica (Cd, Zn, Cu, Pb e Hg), com um horizonte de aumento das concentrações
muito bem definido, marcando o início da ocupação urbana com aumento do aporte
de esgoto para Lagoa Rodrigo de Freitas.
69
Tabela III – Correlação de Spearman entre os parâmetros analisados.
Al Mn Fe Cd Zn Cu Pb Hg Ni Cr Finos M.O
Al 1
0,42 0,55 -0,23
-0,15
-0,38 -0,26 -0,22
-0,15
0,30
0,04
-0,45
Mn
0,67
1
0,38 -0,18
0,01
-0,17
-0,12 0,02
0,24
-0,09
0,37
0,11
Fe
0,75 0,61
1
-0,13
-0,47 -0,52 -0,50 -0,42 0,24
0,02 0,03
-0,46
Cd 0,12 -0,16 0,20 1
0,47 0,48 0,47 0,52 -0,26
0,05 0,02
0,35
Zn
0,48
0,12
0,45 0,64
1
0,81 0,89 0,88 -0,34
0,05
0,28 0,63
Cu 0,10 -0,17 0,02
0,49 0,76
1
0,83 0,74 -0,19 0,23
0,02
0,71
Pb
0,45
0,16
0,52 0,66 0,91 0,76
1
0,88 -0,19
0,02
0,24 0,54
Hg
0,36
0,05
0,58 0,60 0,74 0,47 0,78
1
-0,25
-0,02
0,38 0,59
Ni -0,07 0,27 -0,26 -0,25 -0,32 -0,21 -0,30
-0,66
1
-0,42
0,05 -0,07
Cr 0,23 0,28 0,15 0,17
0,51 0,59 0,56
0,29 0,17 1
-0,28
0,09
Finos
0,69 0,35 0,66 0,40 0,80 0,59 0,88 0,77
-0,33
0,53
1
0,16
M.O -0,11 -0,18 -0,14 0,12
0,39 0,74 0,45 0,34
-0,24
0,40 0,43
1
Valores em Negrito – Correlações significativas;
Finos – Teor de finos; M.O. – Teor de Matéria Orgânica.
Correlação entre os parâmetros em todos os testemunhos (n=128)
Correlação entre os parâmetros no T1 (n=34)
70
Figura 25 – Perfil da concentração de alumínio nos testemunhos.
71
Figura 26 – Perfil da concentração de ferro nos testemunhos.
72
Figura 27 – Perfil da concentração de manganês nos testemunhos.
73
Figura 28 – Perfil da concentração de cádmio nos testemunhos.
74
Figura 29 – Perfil da concentração de zinco nos testemunhos.
75
Figura 30 – Perfil da concentração de chumbo nos testemunhos.
76
Figura 31 – Perfil da concentração de cobre nos testemunhos.
77
Figura 32 – Perfil da concentração de cromo nos testemunhos.
78
Figura 33 – Perfil da concentração de níquel nos testemunhos.
79
Figura 34 – Perfil da concentração de mercúrio nos testemunhos.
80
No que diz respeito à relação entre as concentrações de metais nas
diferentes extrações, observa-se uma forte influência da fração fracamente ligada,
obtida através da extração com HCl (0,1N), chegando a uma média de 76,9 ± 12,1
%, 32,7 ± 22,0 % e 79,5 ± 56,2 % para o Zn, Cu e Pb (Tabela IV), e não
apresentando variações significativas para os demais metais analisados. Os metais
que apresentam alta concentração na fração fracamente ligada podem estar
adsorvidos na interface sólido/líquido ou ainda ligados aos sulfetos ou à matéria
orgânica menos refratária, e podem ser facilmente remobilizados para coluna d’água
com uma mudança na condição redox do sedimento, disponibilizando-os para biota.
Tabela IV – Percentual da concentração nas frações analisadas
(Valor ± desvio padrão).
Al Mn Fe Pb Zn Cu Cr Ni
Antes da
ocupação
humana
4,49
±
1,20
17,7
±
8,22
11,0
±
4,56
79,5
±
56,2
76,9
±
12,1
32,7
±
22,0
13,3
±
5,08
8,80
±
5,53
Depois da
ocupação
humana
3,56
±
1,26
28,6
±
7,83
11,5
±
4,74
47,1
±
15,4
39,3
±
11,7
24,2
±
16,0
10,6
±
4,96
5,73
±
4,04
Para uma melhor compreensão da distribuição dos metais pesados na
Lagoa, foram confeccionados mapas de distribuição de concentração dos metais
(extração com HCl:HNO
3
:HF - 1:3:6) na camada superficial do sedimento a partir dos
dados obtidos por Baptista-Neto et al. (2003), através do programa Oasis Montaj
©
utilizando o método de interpolação do tipo kriging.
Os resultados apontam a presença de três fontes bem definidas de Pb,
Cu e Zn (Figura 35 e 36, respectivamente) nas regiões na porção noroeste, nordeste
e sudeste da Lagoa, possivelmente oriunda das galerias de água pluvial. Pode-se
observar também a acumulação de Fe e Cr na região central da Lagoa Rodrigo de
Freitas (Figura 37), e um comportamento aparentemente independente nas
distribuições de Mn e Ni (Figura 38).
81
Figura 35 – Mapa de distribuição de chumbo e cobre no sedimento.
Fonte: Baptista-Neto et al. (2003)
Figura 36 – Mapa de distribuição de zinco no sedimento.
Fonte: Baptista-Neto et al. (2003)
Pb
Cu
Zn
82
Figura 37 – Mapa de distribuição de cromo e ferro no sedimento.
Fonte: Baptista-Neto et al. (2003)
Figura 38 – Mapa de distribuição de manganês e níquel no sedimento.
Fonte: Baptista-Neto et al. (2003)
Ni Mn
Cr
Fe
83
5.4 TAXA DE SEDIMENTAÇÃO
A taxa de sedimentação foi calculada pelo método do excesso de
210
Pb, resultando um valor aproximado de 0,75 cm.ano
-1
no testemunho T1
(Figura 39). No gráfico, os valores representados em preto mostram o resultado da
leitura direta do aparelho, e os dados em vermelho são resultados da correção pelo
valor de background, resultante da média dos três pontos mais profundos que foram
analisados. Com este resultado podemos considerar o horizonte de aumento das
concentrações de diversos parâmetros analisados, tais como carbono, nitrogênio,
fósforo, matéria orgânica, Pb, Cu, Zn e Hg, que ocorreu nos 60 cm de profundidade
no Testemunho T1, foi na mesma época da construção do canal do Jardim de Alah
(1921). Esta afirmação pode ser corroborada através da alteração do
comportamento dos parâmetros citados, indicando que a intensa ocupação humana
na bacia de drenagem da Lagoa ocorreu a partir da época da construção do canal.
Figura 39 – Perfil do excesso de
210
Pb no testemunho T1.
84
5.5 COMPARAÇÃO COM OUTRAS ÁREAS
Através da comparação com outros ambientes costeiros do Estado do
Rio de Janeiro (Tabela V, podemos observar que a Lagoa tem as concentrações de
Cu comparáveis com as da região NW da Baía de Guanabara e com a Baia de
Sepetiba. Já para concentração de Zn, esta só é menor que as encontradas na Baía
de Sepetiba, que apresenta uma fonte de alta contaminação deste metal
(Companhia Mercantil Ingá). Os resultados de Pb são os maiores quando
comparados com os outros ambientes apresentados na tabela.
Cabe ressaltar que a maioria dos trabalhos foi realizado em meados da
década de 90, contudo a lagoa apresentou uma homogeneidade nas concentrações
dos metais pesados nos primeiros 25cm, sendo depositado a cerca de 20 anos,
possibilitando uma comparação confiável desses resultados.
Em comparação com outras lagoas costeiras do mundo (Tabela VI), a
Lagoa Rodrigo de Freitas apresenta os valores de Pb, Cu e Zn similares ao da
Lagoa de Szczecin na divisa da Polônia com a Alemanha. Os valores de mercúrio
foram inferiores ao reportados para duas regiões poluídas da Itália (PIANI et al.,
2005; TROMBINI et al., 2003), devido à ausência de uma fonte de poluição industrial
ou garimpo na bacia de drenagem da Lagoa Rodrigo de Freitas.
Esses valores tornam-se ainda mais discrepantes quando observamos
a metodologia de extração, sendo que a utilizada neste trabalho pode ser
considerada a mais fraca de todas.
85
Tabela V – Comparação das concentrações de metais pesados na camada
sedimentar superficial de diferentes lagoas costeiras do Estado do Rio de
Janeiro (média ± desvio padrão).
86
87
Tabela VI – Comparação das concentrações de metais pesados na camada
sedimentar superficial de diferentes lagoas costeiras do mundo (média ±
desvio padrão).
88
89
5.6 ANÁLISE ESTATÍSTICA
Primeiramente foi testada a diferença entre todos os parâmetros
analisados em todos os testemunhos acima e abaixo da camada correspondente à
construção do canal do Jardim de Alah, a partir do qual houve a intensa ocupação
humana na bacia de drenagem da Lagoa. Os valores obtidos estão sumarizados na
tabela VII, onde podemos observar que a maioria dos parâmetros do testemunho T1,
22 dos 29 analisados, são significativamente diferentes (p<0,05), comprovando que
houve uma mudança no ambiente com a construção do canal do Jardim de Alah.
A comparação entre cada um dos parâmetros em todos os
testemunhos foi confirmada através do teste de Kruskal-Wallis, que permite a
comparação de vários grupos de dados entre si. Os resultados desta análise
mostraram uma diferença significativa (p<0,05) entre os valores de concentração de
Hg, Cu, Pb, Cr e os teores de fósforo orgânico e total presentes no sedimento
(Tabela VIII), indicando um comportamento similar entre estes parâmetros nos
sedimentos da Lagoa.
90
Tabela VII – Resultado do teste de Mann-Witney entra a camada acima e abaixo
do horizonte de construção do canal.
Parâmetro T1 T2 T3 T4 T5 T6
Al (HCl:HNO
3
- 1:3)
0,2168 0,0641 0,7253
0,0005 0,0050 0,0171
Al (HCl - 0,1N) 0,0000
0,8170
0,0004 0,0131 0,0120
0,8815
Mn (HCl:HNO
3
- 1:3)
0,6806 0,1052 0,2919
0,0016
0,2179 0,2330
Mn (HCl - 0,1N) 0,0015
0,0109
0,0261 0,0006
0,0546
0,0442
Zn (HCl:HNO
3
- 1:3) 0,0000 0,0002 0,0000 0,0001 0,0014 0,0008
Zn (HCl - 0,1N) 0,0000 0,0002 0,0000 0,0001 0,0019 0,0008
Cd (HCl:HNO
3
- 1:3) 0,0021
0,1265
0,0160 0,0001 0,0048
Cd (HCl - 0,1N) 0,0000
Fe (HCl:HNO
3
- 1:3)
0,1160
0,0004 0,0000 0,0001
0,0682
0,0010
Fe (HCl - 0,1N) 0,0019 0,0043 0,0016 0,0003 0,0050 0,0209
Cu (HCl:HNO
3
- 1:3) 0,0000 0,0003 0,0001 0,0019 0,0050 0,0073
Cu (HCl - 0,1N)
0,0724
0,0449 0,0303
0,3211
0,0050
0,4561
Pb (HCl:HNO
3
- 1:3) 0,0000 0,0002 0,0000 0,0006 0,0014 0,0008
Pb (HCl - 0,1N) 0,0000 0,0002 0,0000 0,0001 0,0014 0,0008
Cr (HCl:HNO
3
- 1:3) 0,0028
0,1052 0,0695 0,5767 0,8053 0,1175
Cr (HCl - 0,1N) 0,0000
0,1052
0,0350 0,3522 0,0026
0,2636
Ni (HCl:HNO
3
- 1:3) 0,0015 0,0009 0,0000 0,0001
0,2570 0,1567
Ni (HCl - 0,1N)
0,8223
0,0308
0,4823 0,1069 0,1529
0,0307
Hg (HCl:HNO
3
:H
2
O - 1:3:4) 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0030 0,0010
Teor de Finos 0,0000 0,0055
0,7697
0,0036 0,0050
0,0736
Teor de Matéria Orgânica 0,0007 0,0007
0,4823
0,0184 0,0120 0,0091
P Inorgânico 0,0000 0,0002 0,0000 0,0001
0,1266
0,0008
P Total 0,0000 0,0002 0,0000 0,0001 0,0036 0,0008
P Orgânico 0,0000 0,0005 0,0028 0,0001 0,0019 0,0037
C Inorgânico 0,0121
0,0541
C Total 0,0007 0,0046
C Orgânico 0,0008 0,0026
S Total
0,3121
0,1410
N Total 0,0000
Valores em Negrito – apontam não haver diferença significativa entre os valores
encontrados acima e abaixo do horizonte de construção do canal.
91
Tabela VIII – Resultado do teste de Kruskal-Wallis para comparação entre os
parâmetros em todos os testemunhos e excluindo-se o T5 e T6.
p p
Parâmetro
Todos Sem T5 e T6
Parâmetro
Todos Sem T5 e T6
Al (HCl:HNO
3
- 1:3) 0,0000 0,0000 Pb (HCl:HNO
3
- 1:3)
0,2245 0,6178
Al (HCl - 0,1N) 0,0000 0,0000 Pb (HCl - 0,1N)
0,6873 0,4793
Mn (HCl:HNO
3
- 1:3) 0,0000 0,0000 Cr (HCl:HNO
3
- 1:3) 0,0000 0,0000
Mn (HCl - 0,1N) 0,0000 0,0000 Cr (HCl - 0,1N) 0,0000 0,0000
Zn (HCl:HNO
3
- 1:3) 0,0023 0,0064 Ni (HCl:HNO
3
- 1:3) 0,0000 0,0000
Zn (HCl - 0,1N)
0,0667 0,1965
Ni (HCl - 0,1N) 0,0000 0,0428
Cd (HCl:HNO
3
- 1:3) 0,0000 0,0000 Hg (HCl:HNO
3
:H
2
O - 1:3:4) 0,0098
0,2436
Cd (HCl - 0,1N) 0,0000 0,0000 % finos 0,0000
0,0673
Fe (HCl:HNO
3
- 1:3)
0,4698 0,3463
Matéria Orgânica 0,0000 0,0000
Fe (HCl - 0,1N) 0,0000 0,0000 P Inorgânico 0,0094 0,0052
Cu (HCl:HNO
3
- 1:3)
0,7486 0,9321
P Total
0,2379 0,0859
Cu (HCl - 0,1N) 0,0000 0,0000 P Orgânico
0,2555 0,3059
Valores em Negrito – não existe diferença significativa entre os testemunhos analisados.
As análises de agrupamento foram realizadas no testemunho T1 e
analisadas em função de sua dissimilaridade, que é um termo estatístico utilizado
para definir o quanto diferentes são as características de cada amostra. O primeiro
agrupamento realizado com as concentrações dos metais Hg, Zn, Pb, Cu e Cd
(Figura 40). Nesta figura, podemos observar claramente a presença de dois grupos
de dados, sendo separados pela camada de 60cm.
A segunda análise de agrupamento realizada com os dados de
carbono orgânico, nitrogênio total, fósforo orgânico e enxofre total (Figura 41),
confirma a presença do grupo de dados acima da camada de 60cm e pode ser
observada a presença de uma outra camada, em 140cm de profundidade (amostras
27 a 30). Esta camada não apresentou contaminação por metais, porém fica clara
uma influência orgânica, provavelmente ocorrida devido a algum fenômeno
ambiental natural que ocorreu por volta de 1800, que pode ter sido devido
92
à um aumento da vegetação marginal ou bloom algal, relacionado com o aumento
dos fertilizantes ligados às pequenas atividades agrícolas que existiam na época.
Figura 40 – Análise de agrupamento dos metais Hg, Zn, Pb, Cu e Cd.
Figura 41 – Análise de agrupamento de carbono orgânico, nitrogênio total,
fósforo orgânico e enxofre total.
Amostras abaixo da
camada de 60cm
Amostras acima da
camada de 60cm
Amostras abaixo da
camada de 60cm
Amostras acima da
camada de 60cm
Amostras das
camadas de
130 - 150cm
93
Para auxiliar a análise dos dados obtidos, foram feitas, ainda, análises
de componentes principais (ACP) a partir dos coeficientes de correlação de
Spearman. Primeiramente foi feita esta análise somente para o testemunho T1,
devido a maior quantidade de parâmetros obtidos neste testemunho.
Na ACP foram obtidos 32 fatores, sendo corte adotado para definição
dos fatores relevantes de 80% de explicação da variância dos dados, sendo, com
isso, identificados três fatores como relevantes (Tabela IX).
Tabela IX – Resultado do percentual de explicação da variância dos dados.
Individual Cumulativo
F1 48,3 48,3
F2 20,5 68,8
F3 8,9 77,7
F4 5,0 82,6
F5 4,3 86,9
F6 2,5 89,4
F7 2,1 91,5
F8 1,5 93,0
O fator 1, que explica 48,3% da variância dos dados, representa o
início da urbanização na Lagoa, pois separa as amostras em dois grupos, acima e
abaixo a camada de 60cm, apresentado forte correlação direta com as formas de
fósforo, teor de finos, Pb, Zn, Hg e Cd. O fator 2, com forte correlação direta com Al,
Fe e Mn e correlação inversa com C, identifica a anomalia ocorrida na região de
140cm de profundidade, antes da atividade antrópica na região, explicando 20,5%
da variância dos dados. O fator 3, com forte correlação com Fe (lábil), Cr e Ni,
mostra a diminuição da fração litogênica após a construção do canal, explicando
8,9% da variância. A relação dos fatores com os diferentes parâmetros analisados é
apresentada na tabela X e a distribuição dos fatores nas camadas sedimentares do
testemunho 1 está apresentada na figura 42.
94
Tabela X – Valor dos fatores principais obtidos para cada variável
Variável F1 F2 F3 Variável F1 F2 F3
Al (TOTAL)
0,297
0,768
0,176
Ni (TOTAL)
-0,448 0,076
0,648
Al (LÁBIL)
0,802 0,441 -0,080
Ni (LÁBIL)
0,099 -0,689 0,393
Mn (TOTAL)
0,045
0,770
0,401
Hg
0,841 0,208 -0,403
Mn (LÁBIL)
-0,467 0,712 0,309
Teor de Finos
0,843 0,357 0,143
Zn (TOTAL)
0,864 0,214 -0,009
M.O.
0,645 -0,540 0,287
Zn (LÁBIL)
0,914
0,048 0,074
P Inorgânico
0,907 0,149 -0,057
Cd (TOTAL)
0,622 0,035 -0,319
P Total
0,926
-0,132 -0,143
Cd (LÁBIL)
0,878 0,052 0,018
P Orgânico
0,876 -0,209 -0,198
Fe (TOTAL)
0,402
0,785
-0,156
C Inorgânico
0,539 -0,631 0,057
Fe (LÁBIL)
-0,434 0,512
0,636
C Total
0,618
-0,714
0,218
Cu (TOTAL)
0,819 -0,315 0,234
C Orgânico
0,607
-0,717
0,204
Cu (LÁBIL)
0,408 0,426 -0,345
S Total
0,084 -0,623
0,458
Pb (TOTAL)
0,934
0,184 0,054
N Total
0,758 -0,364 -0,090
Pb (LÁBIL)
0,940
0,125 -0,046
Teor de Água
0,943 0,102 0,027
Cr (TOTAL)
0,574 0,128
0,575
Densidade
-0,419 -0,525 -0,227
Cr (LÁBIL)
0,738 0,221
0,466
Porosidade
0,879 0,293 0,147
Legenda: TOTAL – extração com HNO
3
:HCl (3:1); LÁBIL – extração HCl 0,1N;
M.O. – Teor de matéria orgânica;
Figura 42 – Perfil da distribuição dos fatores relevantes
95
A separação das amostras em três nuvens de pontos (Figura 43),
corresponde a camada acima de 60cm, abaixo de 60cm e o horizonte de 140cm,
indicando que neste testemunho estão bem caracterizados três momentos com
características biogeoquímicas deposicionais distintas.
Figura 43 – ACP das amostras ao longo do testemunho T1.
As ACP’s foram realizadas também na base de dados com todos os
testemunhos. Os resultados foram bastante similares, com fósforo total, Pb, Zn e Cd
no fator 1, explicando 38,7% da variância dos dados, e Mn, Fe e Al no Fator 2, com
19,2% da variância (Figuras 44). Os resultados obtidos representaram a diferença
entre as amostras acima e abaixo do horizonte de construção do canal.
96
Figura 44 – ACP das amostras em todos os testemunhos.
5.7 EVOLUÇÃO DAS CONCENTRAÇÕES DE METAIS
Na tentativa de representar o comportamento dos metais no sedimento
numa escala de tempo na Lagoa como um todo, foram feitos gráficos, onde tomou-
se como base a distribuição na coluna sedimentar de alguns metais (Zn, Pb e Cu) e
da taxa de sedimentação, realizada no testemunho T1, onde a camada de 60 cm
corresponde ao ano de 1923, horizonte de construção do canal de Jardim de Alah.
Ao observarmos o comportamento do Zn, Cu e Pb nos outros
testemunhos pode-se extrapolar este horizonte de 60cm para outras áreas da lagoa,
tendo por conseqüência esta camada sido marcada em 60, 70 e 65cm nos
testemunhos T2, T3 e T4, respectivamente. A partir daí, foi transformada a escala
dos gráficos de profundidade para ano de deposição da camada, gerando uma
deformação dos gráficos na escala vertical. Assim, com a nova distribuição vertical,
97
foi calculada a média e o desvio padrão de cada camada, sendo os resultados
apresentados nas figuras 45 a 53, a seguir.
Figura 45 – Evolução das concentrações de ferro na a Lagoa Rodrigo de Freitas
Figura 46 – Evolução das concentrações de alumínio na Lagoa Rodrigo de Freitas
98
Figura 47 - Evolução das concentrações de manganês na Lagoa Rodrigo de Freitas
Figura 48 – Evolução das concentrações de chumbo na Lagoa Rodrigo de Freitas
99
Figura 49 – Evolução das concentrações de zinco na Lagoa Rodrigo de Freitas
Figura 50 – Evolução das concentrações de cobre na Lagoa Rodrigo de Freitas
100
Figura 51 - Evolução das concentrações de mercúrio na Lagoa Rodrigo de Freitas
Figura 52 - Evolução das concentrações de cromo na Lagoa Rodrigo de Freitas
101
Figura 53 - Evolução das concentrações de níquel na Lagoa Rodrigo de Freitas
A análise dos gráficos permite definir o comportamento estável, em
geral similar, antes do início da ocupação humana para todos os metais com
exceção do níquel. Após a construção do canal, o comportamento dos metais pode
ser divido basicamente em dois grupos: um primeiro com redução em direção à
superfície (Fe, Al e Mn) e um segundo com aumento em direção à superfície (Hg,
Pb, Zn, Cu e Cr). Cabe ressaltar que o Hg possui o horizonte de aumento das
concentrações um pouco deslocado para as camadas inferiores, indicando,
possivelmente, um fluxo mais relevante deste metal para as camadas inferiores.
5.8 NÍVEIS DE BASE E FATORES DE ENRIQUECIMENTO
A partir das concentrações de metais, pode-se calcular também o nível
de base nos testemunhos (Tabela XI). O cálculo dos valores foi obtido efetuando-se
a média das concentrações encontradas para as camadas abaixo do horizonte de
abertura do canal até a camada mais profunda dos testemunhos.
102
Tabela XI – Níveis de base dos metais nos testemunhos
(valor ± desvio padrão).
Al Fe Mn Zn Cu Pb Cr Ni Hg
T1
51,0 ±
9,37
44,9 ±
8,42
383 ±
84,4
81,3 ±
15,1
40,1 ±
8,01
19,9 ±
6,11
33,6 ±
3,55
23,8 ±
3,41
46,5 ±
14,6
T2
73,2 ±
4,03
56,0 ±
2,82
629 ±
33,4
98,4 ±
3,90
34,2 ±
3,14
32,7 ±
4,47
31,2 ±
2,36
41,6 ±
4,42
53,8 ±
30,9
T3
67,2 ±
2,58
56,0 ±
2,49
569 ±
33,5
84,9 ±
7,01
38,3 ±
3,30
25,7 ±
5,54
29,7 ±
2,09
40,4 ±
3,09
82,9 ±
32,0
T4
87,0 ±
6,89
60,4 ±
4,55
632 ±
34,6
124 ±
5,11
42,8 ±
7,38
30,3 ±
3,79
49,3 ±
3,54
18,1 ±
2,92
73,9 ±
41,1
T5
78,8 ±
8,75
48,7 ±
7,03
218 ±
81,3
82,2 ±
12,1
42,7 ±
13,0
30,4 ±
2,33
56,4 ±
5,81
17,6 ±
1,22
72,3 ±
18,9
T6
83,6 ±
2,34
51,7 ±
3,90
596 ±
65,6
117 ±
7,74
42,4 ±
7,95
17,9 ±
1,66
45,0 ±
2,57
18,3 ±
1,43
91,4 ±
34,5
Média
73,5 ±
15,5
52,9 ±
8,32
505 ±
169
98,0 ±
19,6
40,1 ±
8,45
26,1 ±
7,04
40,9 ±
11,1
26,6 ±
9,84
70,1 ±
36,8
Fe e Al em mg.g
-1
, Hg em ηg.g
-1
e demais metais em µg.g
-1
.
Relacionando os valores concentração de base e das amostras
superficiais, calculou-se o fator de enriquecimento (FE), adotando a metodologia
sugerida no “Guidance on Assessment of Sediment Quality” (GIPME, 2000) e
utilizando as concentrações de alumínio para normalizar os resultados, para cada
ponto de amostragem e para cada metal (Tabela XII). A partir destes valores
constata-se que o sedimento da Lagoa encontra-se altamente contaminado por Hg,
Pb e Zn, e com valores altos para o Cu.
103
Tabela XII – Fator de enriquecimento aparente dos metais nos testemunhos
(valor ± desvio padrão).
Mn Zn Fe Cu Pb Cr Ni Hg
T1 1,0 ± 0,2 4,9 ± 0,9 1,1 ± 0,2 2,8 ± 0,6 5,6 ± 1,7 1,7 ± 0,2 1,0 ± 0,1 18 ± 5,6
T2 0,9 ± 0,1 4,6 ± 0,2 0,9 ± 0,1 4,6 ± 0,4 4,2 ± 0,6 2,4 ± 0,2 1,2 ± 0,1 14 ± 8,0
T3 0,9 ± 0,1 4,9 ± 0,4 0,8 ± 0,1 3,4 ± 0,3 6,3 ± 1,4 1,8 ± 0,1 0,9 ± 0,1 8,8 ± 3,4
T4 1,1 ± 0,1 5,5 ± 0,2 1,1 ± 0,1 4,4 ± 0,8 7,8 ± 1,0 2,4 ± 0,2 1,3 ± 0,2 12 ± 6,6
T5 1,7 ± 0,6 5,7 ± 0,8 1,2 ± 0,2 3,9 ± 1,2 4,5 ± 0,3 1,5 ± 0,2 1,3 ± 0,1 6,4 ± 1,7
T6 1,1 ± 0,1 4,0 ± 0,3 1,1 ± 0,1 3,2 ± 0,6 7,1 ± 0,7 1,6 ± 0,1 1,2 ± 0,1 7,9 ± 3,0
Média 1,1 ± 0,2 4,9 ± 0,6 1,0 ± 0,1 3,7 ± 0,5 5,9 ± 1,0 1,9 ± 0,3 1,1 ± 0,3 11 ± 4,4
A avaliação do grau de contaminação dos sedimentos da Lagoa foi
determinada a partir da análise do fator de enriquecimento, sendo os valores
maiores ou iguais a 2 considerados como sedimento contaminado. O cádmio
também foi considerado contaminante para lagoa, pois adotando como base o limite
de detecção encontrado, o fator de enriquecimento chega a ultrapassar o valor de 3
unidades.
No que diz respeito à poluição ambiental, foram adotados os níveis de
referência obtidos pela EPA (Environment Protection Agency) e pela CSQG
(Canadian Sediment Quality Guidelines). Assim, os sedimento superficiais da lagoa
podem ser considerados poluídos por Hg, Cu e Pb, e altamente poluídos,
ultrapassando os limites máximos permitidos para o Zn (Tabela XIII).
104
Tabela XIII – Comparação com os padrões de qualidade de sedimento.
Environmental Protection
Agency – EPA (EUA)
Canadian Sediment
Quality Guidelines
Lagoa Rodrigo de Freitas
(sedimento superficial)
Metal
ERL ERM ISQG PEL Valores médios
Cd 1,2 9,6 0,7 4,2
0,40 ± 0,30
Cr 81 370 52,3 160
52,4 ± 8,32
Cu 34 270 18,7 108
103 ± 6,35
Pb 46,7 218 30,2 112
105 ± 19,0
Ni 20,9 51,6 - -
20,7 ± 7,58
Zn 150 240 124 271
333 ± 30,0
Hg 0,15 0,71 0,13 0,70
0,51 ± 0,13
Valores em µg.g
-1
;
ERL – Effect Range-Low; ERM – Effect Range-Median;
ISQG – Interim Sediment Quality Guidelines; PEL – Probable Effect Level.
Na tabela XIII, os valores de ERL e ERM, foram estabelecidos pela
EPA (EUA) através de testes ecotoxicológicos, resultando em alterações menores
que 10% e maiores que 60%, respectivamente, nos grupos de organismos testados.
Os valores de ISQG e PEL estabelecidos pelo Canadian Sedimente Quality
Guidelines, também foram obtidos desta maneira.
5.9 FLUXO DOS METAIS
Os resultados obtidos estão apresentados nas figuras 54 a 62, onde é
observada uma estabilidade no aporte de todos os metais nas camadas
sedimentares depositadas antes da época de construção do Canal do Jardim de
Alah. Após sua construção, houve um aumento no aporte de Hg, Zn e Pb, devido o
105
aumento da ocupação humana na bacia de drenagem da Lagoa, seguido de uma
posterior diminuição a partir da década de 80. Os demais metais apresentaram uma
tendência de diminuição do aporte a partir do horizonte da abertura do canal até as
camadas sedimentares mais recentes.
Os fluxos médios de base obtidos foram de 228 ± 23,5 g.m
-2
.ano
-1
para
o Zn, 87,2 ± 8,40 g.m
-2
.ano
-1
para o Cu, 57,3 ± 6,34 g.m
-2
.ano
-1
para o Pb e
178 ± 46,3 g.m
-2
.ano
-1
para o Hg. Os valores máximos obtidos foram datados da
década de 50 a 80, chegando a valores de 600 ± 158 g.m
-2
.ano
-1
para o Zn,
129 ± 30,0 g.m
-2
.ano
-1
para o Cu, 173 ± 61,0 g.m
-2
.ano
-1
para o Pb e 1089 ± 219 g.m
-
2
.ano
-1
para o Hg.
Figura 54 – Fluxo de ferro para Lagoa Rodrigo de Freitas
106
Figura 55 – Fluxo de alumínio para Lagoa Rodrigo de Freitas
Figura 56 – Fluxo de manganês para Lagoa Rodrigo de Freitas
107
Figura 57 – Fluxo de chumbo para Lagoa Rodrigo de Freitas
Figura 58 – Fluxo de zinco para Lagoa Rodrigo de Freitas
108
Figura 59 – Fluxo de cobre para Lagoa Rodrigo de Freitas
Figura 60 – Fluxo de mercúrio para Lagoa Rodrigo de Freitas
109
Figura 61 – Fluxo de cromo para Lagoa Rodrigo de Freitas
Figura 62 – Fluxo de níquel para Lagoa Rodrigo de Freitas
110
Para calcular o estoque de metais presente na Lagoa, tomou-se com
base a espessura da camada de sedimentar, determinada a partir dos resultados
obtidos nos testemunhos, e de três perfis batimétricos de 33 e 200kHz, que juntos
totalizaram cerca de 4 km de levantamento. Com os perfis, pôde-se calcular o
volume de lama acumulada na Lagoa Rodrigo de Freitas, após a abertura do canal.
O cálculo foi realizado através da interpolação tipo kriging e integração dos dados
utilizando o programa Surfer 8.0. O volume obtido cerca de 760.000 m
3
(LOUREIRO
et al., 2005).
Para calcular a concentração total em cada camada dos testemunhos,
utilizou a seguinte fórmula:
3
10)1(])[]([
−
××−××−= DensTTBAC
águafinoscgmtn
, onde:
C
tn
= Concentração do metal em kg.m
-3
na camada sedimentar “n” do
testemunho “t”.
[Am] = Concentração da amostra em µg.g
-1
.
[Bcg] = Concentração de Base em µg.g
-1
.
T
finos
= Teor de finos em %.
T
água
= Teor de água em %.
Dens = Densidade em g.cm
-3
.
A partir destes resultados, que representam a concentração de metal
de origem antrópica em cada camada da coluna sedimentar dos testemunhos
analisados, foi calculado o estoque de Hg, Cu, Zn e Pb na Lagoa, tomando-se um
valor médio de concentração de metais acumulados (kg.m
-3
) nas camadas
sedimentares a partir do horizonte de abertura do canal, ocorrida em 1921 (60cm
superficiais) e o volume desta camada na área total da Lagoa, calculado em
760.000 m
3
. Assim, os valores obtidos foram de 43 T de Zn, 3,7 T de Cu, 14 T de Pb
e 0,1 T de Hg.
111
6 CONCLUSÕES
A partir da datação com
210
Pb, conclui-se que a taxa de sedimentação
no testemunho T1 é de 0,75 cm.ano
-1
, tendo por conseqüência a camada de 60 cm
depositada por volta de 1923, época da construção do canal do Jardim de Alah.
Através dos perfis dos metais analisados, torna-se possível a interpolação desta
camada nos outros testemunhos coletados.
Os resultados mostraram um acréscimo gradual das formas de fósforo
no sedimento a partir do horizonte de construção do canal do Jardim de Alah até a
superfície, indicando um aumento no aporte deste elemento na Lagoa,
provavelmente reflexo da ocupação urbana na região. Os resultados de composição
elementar da matéria orgânica do sedimento mostraram uma maior influência do
fósforo, passando de 354:25:1 (C:N:P) antes de 1923, para 244:16:1 nas camadas
mais recentes.
Um outro horizonte que pode ser destacado é o de 140 cm no
testemunho T1, que apresentou um alto teor de finos e matéria orgânica, porém com
a ausência aparente da contaminação dos metais pesados, exceto para o Cu. Nesta
camada, foram obtidos, também, altos valores de concentração de fósforo orgânico,
teores de carbonatos e carbono orgânico, nitrogênio total, e enxofre no sedimento. A
deposição desta camada ocorreu por volta de 1800 e provavelmente reflete o aporte
de algum tipo de utilização de fertilizantes para lavouras daquela época.
O comportamento observado no teor de finos, na matéria orgânica e
nos metais Al, Fe e Mn sugerem uma redução da lixiviação dos solos devido a
112
ocupação da bacia de drenagem, que acarretou a diminuição do aporte destes
elementos para Lagoa.
Neste estudo foram definidos os níveis de base e fatores de
enriquecimento para cada metal nos testemunhos, sendo, os últimos, calculados em
cerca de 11±4,4, 3.7±0.5, 4.9±0.6 e 5.9±1.0 para mercúrio, cobre, zinco e chumbo,
respectivamente.
A Lagoa apresenta-se contaminada por Hg, Pb, Cu, Zn quando
comparados com os valores padronizados pelo Estados Unidos e Canadá. As
concentrações médias observadas na camada superficial do sedimento foram de
0,51±,013 µg.g
-1
107±18.4 µg.g
-1
para o chumbo, 105±6.14 µg.g
-1
para o cobre e
341±38.1 µg.g
-1
para o zinco. Destaque deve ser dado para o alto percentual da
fração fracamente ligada para o Pb, Cu e Zn, apontando para o risco de
remobilização desses elementos no caso de ocorrer algum processo de modificação
das condições físico-químicas da lagoa, seja no sedimento ou na água de fundo.
As atividades antrópicas, principalmente o lançamento de esgotos
domésticos no entorno da Lagoa Rodrigo de Freitas, introduziram grande quantidade
de Hg, Cu, Zn e Pb nas camadas sedimentares mais recentes, resultando em uma
deposição de 43 T de Zn, 3,7 T de Cu, 14 T de Pb e 0,1 T de Hg nos últimos 80
anos.
A Lagoa Rodrigo de Freitas está atuando como armadilha de metais
pesados, pois está havendo a acumulação destes contaminantes em função do
maior aporte para Lagoa. Cabe ressaltar que os metais pesados se encontram
imobilizados possivelmente associados aos sulfetos, e em determinados eventos de
ressuspensão podem remobilizar estes metais e deixá-los disponíveis para
acumulação da biota.
113
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