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CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS MESTRADO EM ENGENHARIA INDUSTRIAL USO DA COMUNIDADE EPIFÍTICA TERRESTRE PARA BIOMONITORAR A POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA NA REGIÃO DO VALE DO AÇO – MINAS GERAIS. ALEX ADERSON FERREIRA COSTA CORONEL FABRICIANO 2007

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Page 1: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

MESTRADO EM ENGENHARIA INDUSTRIAL

USO DA COMUNIDADE EPIFÍTICA TERRESTRE PARA BIOMONITORAR A

POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA NA REGIÃO DO VALE DO AÇO – MINAS GERAIS.

ALEX ADERSON FERREIRA COSTA

CORONEL FABRICIANO

2007

Page 2: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

ALEX ADERSON FERREIRA COSTA

USO DA COMUNIDADE EPIFÍTICA TERRESTRE PARA BIOMONITORAR A

POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA NA REGIÃO DO VALE DO AÇO – MINAS GERAIS.

Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós Graduação em Engenharia Industrial do Centro Universitário do Leste de Minas Gerais, para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Industrial.

ORIENTADOR:

Profa. Dra. MARIA ADELAIDE RABELO VASCONCELOS VEADO

CORONEL FABRICIANO

2007

Page 3: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

USO DA COMUNIDADE EPIFÍTICA TERRESTRE PARA BIOMONITORAR A

POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA NA REGIÃO DO VALE DO AÇO – MINAS GERAIS.

POR

ALEX ADERSON FERREIRA COSTA

Dissertação aprovada para obtenção do grau de Mestre, pela Banca examinadora formada por:

_________________________________________________ Presidente: Profa. Dra. Maria Adelaide R. Vasconcelos Veado – Orientador

Centro Universitário do Leste de Minas Gerais

_________________________________________________ Membro: Prof. Dr. Millor Godoy Sabará

Centro Universitário do Leste de Minas Gerais

_________________________________________________ Membro: Prof. Dr. Arno Heeren de Oliveira

Universidade Federal de Minas Gerais

_________________________________________________ Membro: Profa. Dra. Heloisa Helena de Faria Centro Universitário do Leste de Minas Gerais

Coronel Fabriciano, 07 de Dezembro de 2007.

Page 4: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

DEDICATÓRIA

A minha esposa Carla, pela dedicação, amor e carinho e meu filho Alan, motivo pelo qual sempre me preocupei em melhorar na vida. Aos meus pais, Adão e Maria pela constante preocupação.

Page 5: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

AGRADECIMENTOS

Agradeço primeiramente a Deus, por ter me permitido concluir este trabalho.

Agradeço com um carinho muito especial a ajuda prestimosa da querida orientadora

Profa. Dra. Maria Adelaide Rabelo Vasconcelos Veado, pela atenção e paciência com que

sempre me auxiliou.

Agradeço aos pessoal do Laboratório de Radioquímica e do Reator Nuclear do Centro de

Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear da Comissão Nacional de Energia Nuclear –

CDTN/CNEN, particularmente a Professora Dra. Maria Ângela de Barros Correia Menezes, que

viabilizou as Análises por Ativação Neutrônica.

Agradeço a Ângela Maria Amaral do CDTN/CNEN, pela colaboração durante os

procedimentos analíticos, espectrometria gama, de todas as amostras analisadas e ao Professor

Mestre Ronaldo Araújo Miguel pela atenção nos envios dos espectros das amostras analisadas.

Agradeço ao Professor Dr. Millor Godoy Sabará que contribui com sua experiência em

estudos de algas e suas sugestões sobre o espécime de comunidade epifítica terrestre usada neste

trabalho.

Agradeço a Professora Dra. Heloisa Helena de Faria com suas sugestões no que diz

respeito aos efeitos climáticos na poluição atmosférica.

Agradeço ao Professor Dr. Arno Heeren de Oliveira por aceitar participar da banca

examinadora desta dissertação.

Agradeço ao Professor Dr. Marcelo Vieira Correa que sempre me ajudou na tomada das

decisões.

E aos amigos, professores, e todos aqueles que de alguma forma colaboraram para a

realização deste trabalho.

Page 6: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

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Mahatma GandhiMahatma GandhiMahatma GandhiMahatma Gandhi

Page 7: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

viiRESUMO

Este trabalho foi realizado com o objetivo de determinar a presença de contaminantes

inorgânicos da poluição atmosférica através do biomonitoramento da poluição aérea industrial de

metais da região do Vale do Aço do Estado de Minas Gerais, Brasil. Os municípios estudados

foram Ipatinga, Coronel Fabriciano, Timóteo, Santana do Paraíso e Marliéria. Foram utilizadas

amostras da comunidade epifítica terrestre, coletadas em árvores Oiti (Licania tomentosa) e

Angico (Piptadenia rígida), muito comuns na região estudada. Foram analisadas amostras em

17 pontos e em duas estações do ano: Janeiro (chuvosa) e Junho (seca) de 2007. As amostras

foram analisadas no laboratório de Radioquímica do Centro de Desenvolvimento da Tecnologia

Nuclear da Comissão Nacional de Energia Nuclear – CDTN/CNEN, Belo Horizonte. Utilizou-se

a técnica de Análise por Ativação Neutrônica e espectrometria gama para identificação dos

elementos Al, As, Au, Br, Ce, Co, Cr, Cu, Fe, K, La, Mg, Mn, Na, Sm, Sr, Ti, Th, Zn, U e V. O

método paramétrico do k0 foi usado para a determinação dos teores dos elementos nas amostras.

Os resultados indicam altas concentrações dos elementos Al, As, Au, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn,

Mg, Cr, Zn, V e Th quando comparados com os valores citados na literatura. O biomonitor

utilizado, comunidade epifítica terrestre, apresentou uma excelente capacidade de acumulação de

metais de contaminantes atmosférico.

Palavras-chave: biomonitoramento, comunidade epifítica terrestre, metais, poluição atmosférica.

Page 8: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

viiiABSTRACT

This work was carried out for verification of the inorganic contaminated presence in

atmospheric pollution through a biomonitor of metals in industrial area pollution of the Steel

Valley region, Minas Gerais State, Brazil. The studied cities has been: Ipatinga; Fabriciano

Colonel; Timóteo; Santana do Paraíso e Marliéria. Terrestrial epiphytic community samples has

been used as biomonitor. The samples were collected in trees Oiti (Licania tomentosa) and

Angico (Piptadenia rígida), very common in studied region. The samples were collected in 17

points and two weather stations: January (rainy) and June (dried) of 2007. The samples has been

analyzed in the Radiochemistry laboratory at the Center of Nuclear Technology Development

(CDTN) of the National Council of Nuclear Energy (CNEN) in the capital of Minas Gerais State,

Belo Horizonte. The Neutron Activation Analysis was used to determine the elements Al, As,

Au, Br, Ce, Co, Cr, Cu, Fe, K, La, Mg, Mn, Na, Sm, Sr, Ti, Th, Zn, U and V. The k0 parametric

method was used to determine the elemental concentrations in the samples. The results indicate

high concentrations of the elements Al, Au, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn, Mg, Cr, Zn, V and Th when

compared with the values cited in the literature. The biomonitor used in this work, terrestrial

epiphytic community, showed a excellent capacity for metals retention by atmospheric

contamination.

Key words: biomonitoring, terrestrial epiphytic community, metals, atmospheric pollution.

Page 9: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

ixLISTA DE TABELAS

Tabela 1. Poluentes, Características, Fontes e Efeitos sobre a Saúde e ao Ambiente. 28

Tabela 2. Função Biológica, Toxicidade para Plantas, Animais e Classificação de Risco à Saúde Humana de Alguns Elementos-traço Importantes. 31

Tabela 3. Danos na Saúde Humana, causados pelo Cd, Hg, Cr, Zn e Pb. 33

Tabela 4. Amostras, Espécie das Árvores, Local e Coordenadas, Imagens das Briófitas e das Árvores (Janeiro de 2007). 40

Tabela 5. Transformação das coordenadas GPS em algarismos decimais. 54

Tabela 6. Resultados Obtidos nas Amostras da Comunidade Epifítica Terrestre, Janeiro e Junho de 2007, µg g-1 , σ~5%. 55

Page 10: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

xLISTA DE FIGURAS

Figura 1. Ilustração do Método de Saco de Musgo “Moss Bag”. 22

Figura 2. Fotografia de uma Briófita. 24

Figura 3. Localização do Vale do Aço no Estado de Minas Gerais, Brasil, e dos Pontos de Coleta. 36

Figura 4. Localização dos Pontos de Coleta, P1 a P17. 37

Figura 5. Localização dos Pontos de Coleta nos Municípios de Ipatinga e Santana do Paraíso. 38

Figura 6. Localização dos Pontos de Coleta nos Municípios de Coronel Fabriciano e Timóteo. 38

Figura 7. Localização dos Pontos de Coleta no Município de Marliéria 39

Figura 8. Fotografias de Comunidade Epifítica Terrestre Utilizadas Neste Trabalho. 44

Figura 9. Reator Nuclear TRIGA MARK I IPR – R 1 – CDTN/CNEN. 46

Figura 10. Detector de Radiação Gama “GeHP” (CANBERRA. 47

Figura 11. Ilustração de um Espectro de Radiação Gama do Software “Genie 2000” (CANBERRA). (OBS. Picos de Enegia dos Elementos Fe e Zn) 47

Figura 12. Mapas de Satélite de Nuvens (04/01/2006) e de Precipitação de Dezembro de 2006. Fonte: CPTEC/INPE 51

Figura 13. Mapas de Satélite de Nuvens (28/06/2007) e de Precipitação de Maio de 2007. Fonte: CPTEC/INPE 52

Figura 14. Direção Predominante dos Ventos , 850 hPa. 53

Page 11: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

xiSUMÁRIO

RESUMO vii ABSTRACT viiiLISTA DE TABELAS ix LISTA DE FIGURAS x SUMÁRIO xi 1. INTRODUÇÃO 12

1.1. História dos Municípios do Vale do Aço 13 1.2. A Poluição Atmosférica 15

2. OBJETIVOS 17 3. PRINCÍPIOS DO BIOMONITORAMENTO 18 4. COMUNIDADE EPIFÍTICA: AS BRIÓFITAS 23

4.1. Características Gerais 23 4.2. Classificação Taxonômica 24

5. EFEITOS DA POLUIÇÃO DO AR NA SAÚDE HUMANA E NO MEIO AMBIENTE 26 6. METAIS E TOXICIDADE EM PLANTAS, ANIMAIS E SAÚDE HUMANA 30 7. MATERIAIS E MÉTODOS 36

7.1 Descrição da Área de Estudo 36 7.2. Metodologia de Coletas, Estocagem e Preparação das amostras. 43 7.3. Análise por Ativação Neutrônica (AAN) 45 7.4. Dados Metereológicos. 49

8. RESULTADOS E DISCUSSÕES 54 9. CONCLUSÕES 78 10. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS 79 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 80 ANEXO I 83

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121. INTRODUÇÃO.

A poluição atmosférica é um dos mais importantes problemas ambientais. O fato do

homem não tratar o ar que respira e a respiração ser vital para a manutenção da vida, faz com

que, mesmo em baixíssimos níveis, os xenobióticos (compostos químicos estranhos a um

organismo ou sistema biológico) podem causar severas agressões aos seres vivos. Além disso, a

poluição atmosférica agrava-se consideravelmente devido ao desenvolvimento industrial,

acarretando vários problemas ambientais, entre eles, a grande liberação de metais para a

atmosfera, que causam prejuízos praticamente irrecuperáveis, pois os metais não podem ser

destruídos e são altamente reativos do ponto de vista químico. Há 55 anos, em Londres, cerca de

3 mil pessoas morriam devido a um dos mais dramáticos episódios de poluição do ar da História.

Durante o inverno de 1952, no início do mês de dezembro, a cidade foi tomada por uma espessa

camada de fumaça oriunda das chaminés das residências e da frota de veículos movida a diesel.

As concentrações diárias de poluentes atingiram níveis 10 vezes maiores que os limites

máximos. Esse famoso episódio deixou clara a capacidade letal e geradora de doenças dos

poluentes atmosféricos, levando os governos de muitos países a criar e a regulamentar políticas

ambientais para redução dos níveis urbanos de poluição do ar (CECILIA, 2002).

A principal forma de poluição atmosférica, que se caracteriza basicamente pela presença

de gases tóxicos e partículas sólidas no ar, é resultante da ação antropogênica que causa

eliminação de resíduos industriais pela queima de carvão, uso do petróleo em usinas e

substâncias de aquecimento doméstico. Neste trabalho foram realizadas análises de 21 elementos

em amostras da comunidade epifítica terrestre, usadas como biomonitores da poluição

atmosférica da região do “Vale do Aço” no estado de Minas Gerais, Brasil. No primeiro capítulo

é descrito a história dos municípios de: Ipatinga; Coronel Fabriciano; Timóteo, Marliéria e

Santana do Paraíso, enfocando a importância econômica na implantação de indústrias

siderúrgicas e mineradoras, onde é mostrado a importância de se fazer estudo sobre a

problemática ambiental atual, relativa à poluição atmosférica. No capítulo dois é apresentado os

principais objetivos, no capítulo três são definidos o princípio do biomonitoramento enfatizando

a importância desta técnica para medidas de poluentes atmosféricos. No capítulo quatro fez-se

referencia à comunidade epifítica terrestre. O capítulo cinco e seis referem-se aos problemas

decorrentes da poluição atmosférica e dos metais sobre a saúde humana, animal e ao meio

ambiente. Finalmente são descritos a região estudada, metodologia da pesquisa, resultados,

discussão e sugestões para trabalhos futuros.

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131.1. História dos Municípios do Vale do Aço (www.probrasil.com.br).

Ipatinga: Localizada na microrregião Siderúrgica de Minas Gerais, abrange parte da

bacia do Rio Doce (Rio Piracicaba e Ribeirão Ipanema). Por volta de 1930, a Estação Ferroviária

"Pedra Mole" foi transferida, após sucessivas tentativas de transposição da foz do Ribeirão

Ipanema. O trajeto da Ferrovia Vitória-Minas, que margeava o Rio Piracicaba desde 1922, foi,

então, alterado para a atual Rua Belo Horizonte no Centro da atual cidade. A exploração do

carvão, transportado pela ferrovia para a Siderúrgica Belgo-Mineira em Monlevade e Sabará, era

a atividade econômica predominante. As ruínas da Estação "Pedra Mole" restam ainda ao pé do

bairro Castelo. A nova estação deu origem a um pequeno povoado, hoje o centro tradicional de

Ipatinga que, juntamente com Barra Alegre, foram os primeiros da região. A antiga denominação

de Barra Alegre (Água Limpa), foi repetida na formação da palavra i+pa+tinga que, na língua

tupi, significa "pouso de água limpa". O traçado viário de logradouros açanhados, o pontilhão de

ferro sobre o Ribeirão Ipanema e o edifício da Estação na rua Belo Horizonte, antigo leito dos

trilhos, juntamente com as lojas da avenida 28 de abril (antes, rua do Comércio), são

testemunhos daquele povoado que pertencia ao município de Antônio Dias e, em 1953, tornou-se

distrito de Coronel Fabriciano, precursor da Ipatinga Industrial de hoje. No início da década de

60, a USIMINAS já está implantada e em processo de produção, inaugurada em outubro de

1962. Os movimentos grevistas de 1963 culminaram, em 7 de outubro, com o massacre dos

operários no acampamento Santa Mônica (Horto) e no portão, hoje inexistente, próximo ao

escritório central da usina. No bojo da efervescência, constitui-se o Sindicato dos Metalúrgicos.

Ipatinga é emancipada em 30 de dezembro de 1962. Os anos 70 registram grande crise de

moradia para atender a crescente demanda gerada pela migração. Fazendas começam a ser

parceladas. O comércio cresce. Barra Alegre se desenvolve e surgem novos bairros. Ipatinga é

hoje uma cidade com vida cultural intensa. Os grupos de teatro, música, folclore ocupam espaços

importantes como o Parque Ipanema, o Centro Cultural 7 de Outubro e sobretudo o antigo prédio

da Estação Ferroviária, a "Estação Memória". A cidade possui ainda atrativos naturais, com

destaque para o Parque das Cachoeiras.

Coronel Fabriciano: Município em franca expansão devido estar próximo as maiores e

mais modernas siderúrgicas de Minas Gerais. Localizado entre Ipatinga e Acesita, na Zona

Metalúrgica, é um dos maiores do Vale do Aço. Toda a sua vida econômica está ligada a esses

dois municípios, sendo o seu moderno e diversificado comércio o mais desenvolvido dos três. A

cidade, banhada pelo Rio Piracicaba, que deságua no Rio Doce, está a 202 quilômetros de Belo

Horizonte tendo como rodovia de ligação a BR-381. Até princípios de 1922, o local não passava

de uma floresta virgem. Quando chegaram os primeiros engenheiros para a construção da estrada

Page 14: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

14de ferro Vitória-Minas, a região começou a desenvolver-se. Em 1923, a antiga Melo Viana foi

elevada a distrito. Em agosto de 1938, foi batizada com o nome de Coronel Fabriciano, em

homenagem ao coronel Fabriciano Felisberto de Brito, por ocasião de seu centenário de

nascimento. Dez anos depois, o município foi criado desmembrando-se de Antônio Dias.

Timóteo: João e Manuel Lino de Sá iniciaram o povoamento da região onde hoje se

encontra Timóteo em terras que o antigo proprietário, Francisco de Santa Maria, havia

denominado de São Francisco de Santa Maria, e que os novos donos chamaram de São Sebastião

do Alegre. Outras famílias vieram se estabelecer no local, formando um arraial, pertencente ao

município de São Domingos do Prata. Por volta de 1914, o mascate Manoel Timóteo montou no

lugarejo a Tendinha do Timóteo, onde se reuniam os trabalhadores das fazendas vizinhas. A

denominação atual é uma homenagem a esse comerciante. Em 1932, o arraial de São Sebastião

do Alegre, já então conhecido por Timóteo, foi elevado a distrito e, em 1938, passou a fazer

parte do município de Antônio Dias, sendo, em 1948, incorporado a Coronel Fabriciano. Com a

fundação da Cia. Aços Especiais Itabira (ACESITA), em 1944, a região recebeu grande impulso.

Em 1962, Timóteo é elevado a município. Sua maior atração natural é o Parque Estadual do Rio

Doce, com vegetação da Mata Atlântica, 42 lagoas e várias espécies da fauna brasileira.

Marliéria: O povoado que deu origem à cidade de Marliéria chamava-se Onça Grande.

Em 1865, Germano de Sousa Baltazar chega ao povoado e, dizendo-se médico, alcançou grande

sucesso financeiro, tornando-se em pouco tempo um grande proprietário local. Germano Baltazar

doou três alqueires para a construção de uma capela dedicada a Nossa Senhora das Dores. As

obras, porém, foram abandonadas devido à mudança do doador para outra região. Em 1891, o

povoado é elevado à categoria de distrito com o nome de Babilônia. Em 1923, o distrito teve a

sua denominação mudada para Marliéria e, trinta anos depois, emancipou-se. A Exposição e a

Cavalgada de Marliéria, com apresentações de conjuntos e cancioneiros regionais, rodeios e a

tradicional cavalgada pelas ruas, são atrações da cidade, além do Parque Estadual do Rio Doce.

Santana do Paraíso: O povoado de Santana do Paraíso do Taquaraçu foi constituído

através de doações e venda de terreno feitas a Igreja Católica, em nome de Santa Ana. Nessa

época, o povoado integrava o município de Conceição de Mato Dentro. Em 1892, tornou-se

distrito. A partir de 1923, o distrito foi transferido para o município de Mesquita, permanecendo

nessa condição até a data de sua emancipação, em 1992. Oferece, como atrativos turísticos, a

cachoeira do Paraíso, três lagos artificiais de águas correntes, escorregador de pedra, duas

cascatas e várias quedas menores, e a cachoeira Engenho Velho, também com dois lagos

artificiais, no leito do ribeirão, ambos com área para camping, além da lagoa da Prata, onde se

pode passear de barco

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151.2. A Poluição Atmosférica.

As fontes de contaminação de metais do ar, rios e lagos são os resíduos resultantes das

atividades humanas e industriais, tais como: animais e vegetais em decomposição, rejeitos

expostos a céu aberto e fallout (deposição de material particulado).

A atmosfera é denominada a camada de gases que envolvem a terra. Ela é composta

principalmente pelos gases:

- Nitrogênio (78,10%);

- Oxigênio (20,94%);

- Argônio (0,93%);

- Dióxido de Carbono (0,03%) e;

- Outros gases que juntos representam menos de 0,003%.

No entanto, várias sustâncias naturais e artificiais, como por exemplo, os

Clorofluorcarbonos (CFCs) e metais estão se concentrando na atmosfera, modificando sua

composição básica e acarretando a poluição do ar (GARIM, 2004).

Segundo a NBR 8969/85, poluição do ar é a presença de um ou mais poluentes

atmosféricos que é toda e qualquer forma de matéria que segundo suas características,

concentração e tempo de permanência no ar, possam causar ou venham causar danos à saúde, aos

materiais, à fauna e a flora e sejam prejudiciais à segurança, ao uso e ao gozo da propriedade, à

economia e ao bem-estar da comunidade.

As causas da poluição atmosférica podem ser classificadas como de origem natural

(vulcões, maresias e etc.) ou de origem antrópica (indústria, calefações, transporte, entre outros).

As fontes de contaminação do ar podem ser causadas por fontes fixas ou fontes móveis. Nas

fontes fixas, as indústrias se destacam como as de maior potencial poluidor, sendo também

significativas as usinas termoelétricas. Nas fontes móveis, os veículos automotores são

caracterizados como as principais fontes poluidoras (http//:www.cetesb.sp.gov.br) .

De acordo com Branco (1995) a natureza possui recursos para se proteger e nos proteger

da poluição atmosférica só que esses recursos são limitados. Os principais recursos que a

natureza utiliza para provocar a neutralização, a diluição ou a eliminação dos poluentes

atmosféricos são:

a) dispersão:

Como a teoria do processo de expansão dos gases é considerada válida, admitimos que os

gases possuem moléculas dotadas de uma grande mobilidade, tendendo afastar-se uma das

outras. Assim, quando o poluente é emitido para a atmosfera tende a se dispersar diminuindo seu

Page 16: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

16impacto no meio ambiente, mas essa dissipação dos gases depende de alguns fatores entre os

quais a temperatura e mobilidade do próprio ar onde ele se dissipa;

b) precipitação:

A deposição de partículas constitui uma forma eficiente de limpeza da atmosfera, a

aderência ou a dissolução de partículas, em dias chuvosos, é como se houvesse uma “lavagem do

ar”;

c) transformações químicas:

Devido às reações fotoquímicas, podem ser formadas algumas substâncias na atmosfera

que não são diretamente lançadas pela fonte poluidora, mas originadas de alguns de seus

componentes químicos. As “novas” reações formadas podem ser nocivas – como o smog

fotoquímico – ou podem ser benéficas, pois reações, principalmente as de oxidação, anulam ou

reduzem o efeito do tóxico transformando-o em compostos inertes, temos como exemplo o

monóxido de carbono que vai perdendo seu efeito tóxico ao reagir com oxigênio do ar;

d) assimilação biológica:

As plantas possuem capacidade de absorver e transformar algumas substâncias gasosas

nocivas existentes no ar. Em muitos casos, embora isso constitua um mecanismo de depuração

da atmosfera em relação a nossa respiração, essas substâncias causam intoxicação aos vegetais,

podendo levá-los a morte. Porém, com a crescente industrialização e aumento populacional, a

poluição atmosférica tem atingindo altos índices e tem tornado-se cada vez mais um sério

problema ambiental, acarretando, entre outros, mudanças climáticas, aquecimento global, perda

da biodiversidade e problemas de saúde, porque a natureza chegou ao seu limite não

conseguindo depurar toda a exarcebada quantidade de poluentes lançados a biosfera.

Assim, a histórica afirmativa de que a natureza assimilaria todos os produtos químicos

emitidos para o ambiente ou que os produtos químicos seriam diluídos em tal extensão que não

poderiam ser atribuídos aos mesmos quaisquer riscos para vida, não são verdadeiros.

Page 17: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

172. OBJETIVOS

� Determinar os teores dos elementos Al, As, Au, Br, Ce, Co, Cr, Cu, Fe, K, La, Mg, Mn,

Na, Sm, Sr, Ti, Th, Zn, U e V nas amostras da comunidade epifítica terrestre;

� Comparar os teores obtidos nas amostras da comunidade epifítica terrestre de regiões

mais próximas e mais distantes das principais indústrias metalúrgicas da região estudada;

� Avaliar a qualidade do ar da região do Vale do Aço nos municípios de Ipatinga, Coronel

Fabriciano, Timóteo, Santana do Paraíso e Marliéria (Parque Estadual do Rio Doce –

PERD), Estado de Minas Gerais;

� Avaliar a eficiência das amostras da comunidade epifítica terrestre como biomonitor de

metais na poluição atmosférica da região do Vale do Aço, MG ;

� Oferecer subsídios aos órgãos governamentais locais para estudos de ocorrência de

doenças respiratórias e o metal mais presente naquela região em diferentes épocas do

ano.

Page 18: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

183. PRINCÍPIOS DO BIOMONITORAMENTO

De acordo com Buss et al. (2003), biomonitoramento pode ser definido como o uso

sistemático das respostas de organismos vivos para avaliar as mudanças ocorridas no ambiente,

geralmente causadas por ações antropogênicas.

O sucesso do desenvolvimento de um programa de biomonitorição depende em grande

medida do biomonitor utilizado, uma vez que a grande variabilidade inerente ao organismo vivo

pode condicionar o nível de confiança dos resultados obtidos. Esta variabilidade pode ser

minimizada se o organismo utilizado cumprir o conjunto de propriedades com que se pode

definir o biomonitor ideal (MARTIN e COUGHTREY, 1982; WITTIG, 1993):

- capacidade de acumulação mensurável do elemento químico;

- distribuição generalizada na área de estudo, permitindo a uma amostragem alargada;

- ausência de variações sazonais na quantidade disponível para amostragem;

- capacidade de acumulação diferenciada do poluente, relacionada com a intensidade

de exposição ao fator ambiental. Esta relação deve poder ser descrita de uma forma

quantitativa ou semi-quantitativa;

- ausência de variações sazonais na capacidade de acumulação;

- acumulação do elemento químico apenas pela via que se quer avaliar;

- identificação taxonômica fácil;

- ser bastante estudado (fisiologia, ecologia, morfologia).

Entre as características identificadas por Wittig (1993), é referida a ausência de perda do

elemento a ser monitorizado, por lixiviação ou excreção. Esta pode ser, no entanto, uma

característica penalizadora. O equilíbrio entre a concentração de um elemento no biomonitor e a

concentração envolvente garante a indicação da concentração ambiental num determinado

momento. Este fator torna-se importante quando se pretende realizar a monitoração de um

elemento em diferentes períodos, pois permite acompanhar a evolução da concentração ao longo

do tempo.

Os liquens e briófitas são, provavelmente, os organismos mais utilizados em estudos de

biomonitoramento. Estes organismos, apesar de resultarem de linhas evolutivas bem diferentes e

estarem classificados em reinos vivos distintos (os liquens pertencem ao reino fungi e as briófitas

ao reino Plantae), apresentam um conjunto de características que os favorecem como monitores

ambientais (PUCKETT, 1988; NIMIS, 1990):

- não possuem camadas protetoras, comuns nas folhas das plantas fanerogâmicas,

como camadas cerosas e cutículas;

Page 19: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

19 - a tomada de nutrientes não é normalmente realizada a partir do substrato, que é apenas

utilizado para fixação;

- têm atividade fotossintética e apresentam crescimento ao longo de todo o ano;

- a morfologia não varia consideravelmente ao longo do ano;

- a generalidade das espécies apresenta distribuição em áreas geográficas muito vastas.

Os liquens e briófitas são organismos que apresentam taxas de hidratação diretamente

dependentes das variações da umidade atmosférica, por menores que estas sejam. Absorvem

água através de toda a superfície, assim como os nutrientes dissolvidos. Desta forma, são bons

acumuladores de cátions que se depositem na sua superfície. No entanto, os musgos apresentam

uma capacidade de acumulação superior, provavelmente devido à maior capacidade de troca

iônica, que depende da constituição bioquímica das paredes e membranas celulares. Os

mecanismos de sensibilidade ao SO2 são semelhantes para ambos os grupos de organismos

(PUCKETT, 1988).

Em um ecossistema, os fatores bióticos e abióticos interagem em uma intricada e

complexa rede de processos, onde modificações em um compartimento necessariamente

induzem alterações em outros. Isso ocorre porque, segundo Lima (2000):

Todo sistema biológico, independente se enquanto organismo, população ou comunidade se adaptou a um complexo de fatores ambientais ao longo de sua evolução. Na biosfera, conquistou um espaço e um nicho ecológico onde encontra as condições necessárias e favoráveis á sua manutenção e reprodução.

É pelo fato, dos indivíduos tolerarem a um determinado nível de estresse e por suas

funções vitais estarem tão estritamente correlacionados com o ambiente, que cada sistema

biológico é capaz de indicar o efeito de fatores ambientais, sejam eles naturais ou antrópicos. E

essa indicação recebe o nome de bioindicação.

Segundo Maia et al. (2001), os bioindicadores são definidos como organismos ou

comunidade de organismos, que reagem as alterações ambientais com a modificação de suas

funções essenciais e/ou da sua composição química, permitindo, assim, conclusões a respeito de

uma determinada área.

Esses organismos, que respondem à poluição ambiental, alterando suas funções vitais ou

acumulando toxinas, possuem - como todos os seres vivos - os processos bioquímicos básicos

iguais ao do homem só com a diferença de reagirem mais rapidamente frente às toxinas

ambientais do que os humanos.

Page 20: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

20É por isso que, atualmente, os estudos de bioindicação estão sendo aprofundados e

padronizados. Mas, ainda existe muita dificuldade na avaliação do foco do problema, porque este

pode ter diversas interpretações, dependendo do ponto de vista e da perspectiva da avaliação.

O desenvolvimento, no ramo de monitoramento biológico, provocou o surgimento de

inúmeras designações que se diferenciam em alguns detalhes, entretanto convergem para um

mesmo ponto. Deste modo, o organismo pode ser classificado em organismo teste, indicador ou

monitor (LIMA, 2000):

- os organismos testes são usados em análises toxicológicas de laboratório, possuem uma

padronização alta e objetivam detectar riscos imediatos para a população, produzindo

informações quantificáveis. Normalmente são empregadas espécies animais para este propósito,

como coelhos, microcrustáceos e ratos, mas espécies vegetais, como o agrião e a cevada,

também são utilizadas em bioensaios;

- os organismos indicadores podem fornecer informações sobre as condições de um

ecossistema, alterando a composição, densidade e tamanho de comunidades vegetais e animais.

Mais corriqueiramente são utilizados vegetais como bioindicador por permaneceram num

mesmo local e serem mais numerosos. No entanto, se o bioindicador reagir modificando seu

comportamento em relação ao padrão é considerado um bioindicador sensível. Porém se ele

acumular influências antrópicas sem demonstrar danos passiveis de serem reconhecidos em um

curto espaço de tempo, ele é denominado bioindicador acumulativo, se ocorrer um acúmulo

significativo no organismo e no ambiente o biomonitor pode ter alterações fisiológicas e

morfológicas;

- os organismos monitores, incluem todos os organismos vivos que são utilizados no

monitoramento qualitativo e quantitativo do nível de poluentes do meio ambiente. O organismo

pode já estar presente no ecossistema, monitor passivo, ou pode ser introduzido no local de

interesse, monitorativo. O monitoramento passivo é aquele que o monitor faz parte do

ecossistema o qual se faz uma observação contínua da área em estudo. O monitoramento pode

ser feito pelo método de mapeamento de comunidades de liquens através de sua cobertura ou

abundância; pela simples coleta de briófitas que acumulam metais ou ainda por avaliação de

danos em florestas através da perda de folhas e necrose. Por outro lado, no monitoramento ativo

os indicadores são introduzidos, de forma padronizada, no meio. Temos como exemplo o falso

trevo (Trifolium repens), o tabaco (Nicotiana tabacum) e o feijão (Phaseolus vulgaris) que

indicam o poluente ozônio através da necrose foliar.

O biomonitor ideal deve apresentar as seguintes características, entre outras, facilidade na

manipulação e tratamento; capacidade de acumulação mensurável do elemento químico; alta

Page 21: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

21distribuição geográfica; identificação taxonômica fácil; facilidade de padronização

(FIGUEIRA, 1993).

Todavia, ao monitor não é exigido possuir todas as condições, citadas acima, ao mesmo

tempo. Dependendo dos objetivos do experimento, atributos diferentes podem ter mais ou menos

importância ou requerimentos adicionais podem ser imprescindíveis.

No Brasil, o uso de comunidade epifítica terrestre, principalmente os musgos como

biomonitores de elementos presentes no ar atmosférico não é muito difundido. A maioria dos

dados analíticos de poluição é obtida através de métodos convencionais, que requerem altos

investimentos em infra-estrutura e grandes esforços em força de trabalho. Além do mais, não é

possível instalar equipamentos em todos os locais, devido a grande extensão do território

brasileiro. Assim, estudos de poluição do ar que usam biomonitores representam uma importante

contribuição, pois são métodos de análise bastante econômicos e diretos, pois dispensam a

utilização de equipamentos para coleta das amostras.

A briófita Sphagnum, além de estar intimamente ligada com as condições da qualidade do

ar, apresenta propriedades de um biomonitor ideal, tais como alta distribuição geográfica,

capacidade de retenção mecânica, grande superfície de absorção, ausência de epiderme e

cutícula, facilitando a entrada e o acúmulo de poluentes, resistência contra o aumento da

concentração de poluição e aumento da capacidade de troca catiônica (GUTBERLET, 1989).

Devido a esses fatos, é que atualmente os musgos Sphagnum estão sendo utilizados em

várias pesquisas de biomonitoramento ambiental. Na pesquisa de Hynninen (1986), realizada no

sudeste da Finlândia, foram utilizados sacos de musgos Sphagnum para monitorar a poluição do

ar por metais provenientes de indústrias próximas. Os musgos foram expostos por três meses no

verão de 1981 e por seis meses durante o inverno de 1982 e foram obtidos resultados

satisfatórios de retenção de metal pelo musgo (HYNNINEN, 1986).

Em Portugal, também foi realizado um experimento que incluiu como área geográfica a

parte continental de Portugal. O experimento foi realizado no período de 2000 a 2002 e teve

como objetivo a obtenção de dados qualitativos e quantitativos da deposição atmosférica, de

onze elementos, em todo território português, utilizando espécies de musgos como biomonitores

(CECILIA, 2002).

No Brasil, no ano de 1987, pela primeira vez foi realizado o biomonitoramento da

poluição aérea industrial de metais, na região da Serra do Mar / Cubatão, onde foi evidenciado o

alto poder de acumulação de metais pesado pelo método do saco de musgos “moss bag”,

ilustrado na figura 1 (GUTBERLET, 1989).

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22

Figura 1. Ilustração do Método de Saco de Musgo “Moss Bag”

(GUTBELERT, 1989).

No final de 1995, também no Brasil, foi iniciado um programa de biomonitoramento da

qualidade do ar da região do Pólo Petroquímico de Camaçarí- Estado da Bahia. Os musgos

Sphagnum foram utilizados para “validar” os resultados. O objetivo principal do

biomonitoramento, realizado durante um ano, foi analisar o acúmulo de metais na vegetação. Os

dados obtidos com os biomonitores foram compatíveis com o dos dados provenientes das

analises físico-químicas, sendo que o Sphagnum acumulou concentrações consideravelmente

mais elevadas do que as condições físico-químicas (GUTBELERT, 1989).

Page 23: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

234. COMUNIDADE EPIFÍTICA TERRESTRE: BRIÓFITAS.

4.1. Características Gerais.

As briófitas são plantas primitivas, pequenas e de organização simples. Como os demais

representantes do reino vegetal, apresentam clorofila a e b, parede celulósica, reserva de amido e

algumas vezes apresentam parede celular revestida de cutícula, mas não de lignina

(GUILLIERMOND e MANGENOT, 1948).

O corpo primitivo é desprovido de tecidos vasculares, por esse motivo o transporte de

sais minerais, de água e distribuição de nutrientes, nas diversas partes da planta, são realizados

por osmose entre todas as células. Por serem avasculares, apresentam tamanho reduzido,

raramente ultrapassando 30 cm, tendo também como fator limitante de crescimento a umidade e

luminosidade (SMITH, 1955).

Quanto à morfologia externa, pode-se dizer que é folhosa e formada por um eixo

chamado caulóide do qual partem filóides e rizóides (estruturas semelhantes à respectivamente

caule, folha e raiz). A figura 2 ilustra uma espécie da comunidade epifitica terrestre, a briófita,

sphagnum. Normalmente, vivem em ambientes terrestres úmidos e sombreados (plantas

ombrófilas), vivendo poucas espécies em água doce e nenhuma em ambiente marinho.

Absorvem água e minerais pelo corpo vegetativo, mas não possuem controle sob a perda de água

para o meio ambiente. Podem resistir a longos períodos de dessecação e posteriormente

rehidratar, retomando o seu desenvolvimento(SMITH, 1955).

Segundo Haven (1996), em nível mundial, embora os dados sejam bastante variáveis, são

aceitas cerca de 14.000 espécies de briófitas das quais 3.125 encontram-se no Brasil.

Os musgos e as hepáticas, principais representantes das briófitas, possuem aplicações

diversas, tais como medicinais, como bioindicadores de poluição e de depósito de minerais.

São usadas também, para a prevenção de erosão do solo, como retentores de umidade e

como combustíveis em países de clima frio. Nas florestas, as briófitas são consideradas

estabilizadores do substrato, pois são capazes de captar mais umidade e nutrientes favorecendo a

germinação de sementes e plântulas.

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24

Figura 2. Fotografia de uma Briófita (Autor: Costa A. A. F., 2007).

4.2.Classificação Taxonômica.

O Reino Plantae, que é constituído por uma grande diversidade de plantas, pode ser

dividido em dois grandes grupos: os grupos das Fanerógamas, plantas que possuem sementes,

flores e frutos, e os grupos das Criptógamas, plantas que não possuem sementes, flores e frutos.

As Criptógamas são representadas pelas Pteridófitas, Briófitas e Algas Pluricelulares.

Conforme Haven (1996), a palavra Criptógamas vem do grego, Kripton = escondido +

Gamas = casamento, e recebe este nome pelo fato dos órgãos reprodutores serem microscópicos,

representados pelos arquegônios e anterídios.

A divisão Briófita é a segunda mais numerosa de plantas terrestres, ocorre em diversos

ambientes já que toleram, às vezes, condições não suportadas por outras plantas. Em

conseqüência disso, são vastamente distribuídas pelo mundo.

A classificação atual do Reino Plantae para a divisão ou filo Bryophyta, segundo Joly

(1985) – que se baseia no sistema de classificação de Engler - apresenta três classes:

Hepaticae, para as hepáticas, Anthocerotae, para os antóceros, e Musci, para os musgos.

De acordo com Haven (1996), os musgos constituem um grupo diversificado de cerca de

9.500 espécies de pequenas plantas que podem ser encontradas sobre rochas, na água, no litoral,

em florestas tropicais úmidas e até mesmo nos desertos.

Caulóide Filóide

Rizóides

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25A classe Musci se difere dos outros briófitos pelos caracteres vegetativos do gametófito,

pelas fases iniciais da ontogenia e estrutura madura do esporófito. Reconhecemos nesta classe,

de acordo com Joly (1985), três ordens, Andreacales, os musgos de granito, Sphagnales, os

musgos de turfeiras e Bryales, os chamados musgos verdadeiros.

Joly (1985) destaca que: “A ordem Sphagnales compreende uma única família a

Sphagnaceae que contém um só gênero, Sphagnum com mais de 300 espécies distribuídas pelo

mundo. São encontradas em todo Brasil inclusive no nordeste onde habitam o alto das serras.”

O sphagnum difere-se dos outros musgos pelo protonema que é largamente taloso e por

formar apenas um gametóforo (ramo ereto e perene do gametófito).

Os filídios do gametóforo não apresentam nervura média e as células que a compõem são

de dois tipos, estreitas, longas, vivas e com cloroplastos e outras grandes, mortas e incolores. As

células vivas são fotossintéticas e possuem as células hialinas que desempenham um papel

importante na absorção e retenção de água. As células mortas são ocupadas por uma única célula

grande e incolor, possuem espessamentos e poros localizados nas paredes dorsais ou ventrais e

crescem encharcadas de água, funcionando como um reservatório hídrico (SMITH, 1955).

Estes organismos possuem mecanismos para evitar e impedir que a escassez de água

comprometa a sua viabilidade, tendo desenvolvido tolerância à dessecação, realizando

fotossíntese apenas quando existe água disponível e suprindo o metabolismo em época de seca

(FIGUEIRA, 1993). O caulóide está diferenciado internamente num cilindro central e numa

camada envolvente, o córtex. Os gametóforos maduros não possuem rizóides sendo a absorção

de água direta. O movimento ascensional da água até o ápice do caulóide é feito através do

córtex, nas espécies que as células corticais possuem poros e membranas com espessamento.

Segundo Clymo (1963), o mecanismo de acumulação de metais, via deposição seca e

úmida, pela comunidade epifítica terrestre, briófita, Sphagnum procede principalmente de três

formas:

1. pelo transporte para o interior das células aclorofiladas com auxílio de ácidos

orgânicos, formando complexos;

2. por via de troca iônica com as paredes celulares e

3. por via de retenção mecânica de partículas na superfície externa.

Em conseqüência da grande capacidade de absorção do Sphagnum, podem absorver

acima de 20 vezes o seu peso seco enquanto o algodão absorve somente 4 a 6 vezes o seu peso,

por isso eram utilizados na Europa, a partir de 1880, em guerras como curativos para ferimentos.

No entanto, a partir da primeira guerra mundial passou-se a utilizar o algodão, provavelmente

por ter aparência mais limpa.

Page 26: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

265. EFEITOS DA POLUIÇÃO DO AR NA SAÚDE HUMANA E NO MEIO

AMBIENTE.

Os problemas decorrentes da poluição atmosférica sobre a saúde humana têm sido

considerados em estudos de saúde pública, de ambiente e de toxicologia, apontando para efeitos

que se manifestam principalmente por doenças crônicas, prejudicando a qualidade de vida das

populações afetadas ou causando aumento de mortalidade, em situações extremas

(CARNEIRO, 2004).

Normalmente, grandes centros urbanos não oferecem condições favoráveis para uma

qualidade de vida ideal, pois o contexto geral vivido em seu cotidiano é bastante perturbado com

problemas de trânsito intenso; rios, solos e ar poluídos; escassez de água potável e tantos outros

problemas que vem sendo enfrentado.

A industrialização e o modelo econômico atual são reconhecidos como fatores

preponderantes na degradação ambiental do planeta. A degradação do solo, água e ar, ocorrem

em escala exponencial desde a Revolução Industrial e como os efeitos dessa degradação são

intercambiáveis, os produtos químicos emitidos na atmosfera, eventualmente, se combinam com

a chuva e voltam ao solo e as águas, assim como os compostos voláteis que são lançados em

efluentes aquosos passam para atmosfera pela evaporação e os pesticidas usados em lavouras

podem ser arrastados pela chuva, disseminando-se nas águas, ou pelo vento, contaminado a

atmosfera (CARNEIRO, 2004).

A contaminação do ar é um fenômeno que se apresenta em escala microscópica, ainda

que seus efeitos possam ser detectados a olho nu. Os efeitos da presença de poluentes na forma

de gases ou partículas no ar atmosférico variam muito, quer em quantidade, quer em qualidade.

Geralmente, podemos classificar esses efeitos em Estéticos, simples alterações de aparência do

ar que nos envolve; Irritantes, quando em dias de pouca movimentação do ar, sentimos os olhos

arderem e a garganta irritada; Tóxicos, quando podem causar sérios danos a saúde humana,

podendo, dependendo da concentração, levar ao óbito.

Em vista disso, a Resolução do Conselho Nacional de Meio Ambiente - CONAMA 03/90

estabeleceu níveis de referência para diferenciar a atmosfera poluída da atmosfera não poluída.

Esses níveis de referência são denominados Padrões de Qualidade do Ar. Conforme a resolução,

ficam estabelecidos dois tipos de padrões de qualidade do ar: os padrões primários e os

secundários.

Page 27: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

27São padrões primários de qualidade do ar, as concentrações de poluentes que,

ultrapassadas, poderão afetar a saúde de população. Podem ser entendidos como níveis máximos

toleráveis de concentração de poluentes atmosféricos;

São padrões secundários de qualidade do ar, as concentrações de poluentes atmosféricos

abaixo do qual se prevê o mínimo de efeito adverso sobre o bem-estar da população, assim como

dano à fauna e a flora, aos materiais, e ao meio ambiente em geral.

Podem ser entendidos como níveis desejáveis de concentração de poluentes.

Na mesma resoluçã também ficam estabelecidos os padrões de qualidade do ar para sete

indicadores: Partículas Totais em Suspensão, Partículas Inaláveis, fumaça, Dióxido de Enxofre,

Monóxido de Carbono, Ozônio e Dióxido de Nitrogênio. A razão da escolha desses parâmetros,

como indicadores de qualidade do ar, está ligada a sua maior freqüência de ocorrência e os

efeitos adversos que causam ao ambiente indicados na tabela 1.

Todavia, estes padrões, muitas vezes, não são respeitados devido ao modelo econômico

atual que possui características evidentes de insustentabilidade. Assim, o crescimento econômico

e ilimitado continua gerando processos de desequilíbrio, com conseqüências graves a saúde

humana e ao equilíbrio do ecossistema.

A legislação brasileira trata de forma ampla a problemática da poluição atmosférica,

abordando desde padrões de qualidade do ar e padrões de emissão veicular e industrial até os

processos de licenciamento e implantação de fontes estacionárias de emissão atmosférica

(CARNEIRO, 2004).

A base da prevenção e do controle da poluição atmosférica no Brasil é regida pela

Resolução CONAMA 005/89, a qual institui o Programa Nacional de Controle de Qualidade do

Ar - PRONAR, em conseqüência do acelerado crescimento urbano e industrial brasileiro e da

frota de veículos automotores; considerando o progressivo e decorrente aumento de poluição

principalmente nas regiões metropolitanas; considerando seus reflexos negativos sobre a

sociedade, a economia e o meio ambiente; considerando as perspectivas de continuidade destas

condições e considerando a necessidade de estabelecer estratégias para controle, prevenção e

recuperação da qualidade do ar.

Page 28: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

28Tabela 1. Poluentes, Características, Fontes e Efeitos sobre a Saúde e ao Ambiente.

Poluente Características Fontes principais

Efeitos sobre a saúde

Efeitos ao ambiente

Partículas Totais em Suspensão

Partícula de material sólido ou líquido que fica suspensa no ar, na forma de poeira, neblina, aerossol, fumaça. Faixa de tamanho < 100 micra

Processos industriais, veículos motorizados, poeira de rua ressuspensa, queima de biomassa. Fontes naturais: pólen e solo

Quanto menor é o tamanho da partícula, maior é o dano a saúde. Causam efeitos significativos principalmente em pessoas com doenças pulmonares e asma.

Danos á vegetação, deterioração da visibilidade e contaminação do solo.

Partículas Inaláveis e Fumaça

Partículas de material sólido ou liquido que ficam suspensa no ar, na forma de poeira, neblina, fuligem, etc. Faixa de tamanho < 1 micra

Processos de combustão (indústria e veículos automotores), aerossol secundário.

Aumento de atendimento hospitalares e mortes prematuras.

Danos á vegetação, deterioração da visibilidade e contaminação do solo.

Dióxido de enxofre

Gás incolor com forte odor. Pode ser transformado em SO3, que na presença de vapor d`água, passa rapidamente a H2SO4

Processos que utilizam queima de combustível, óleo, refinarias de petróleo, veículos a diesel, polpa e papel.

Desconforto na respiração, doenças respiratórias, agravamento das doenças cardiovasculares.

Pode levar a formação de chuva ácida, causar corrosão aos materiais e danos a vegetação.

Ozônio Gás incolor e inodoro. Principal componente da névoa fotoquímica.

Não é emitido diretamente a atmosfera. É produzido fotoquimicamente pela radiação solar.

Irritação nos olhos e vias respiratórias, diminuição da capacidade pulmonar.

Danos à vegetação.

Dióxido de Nitrogênio

Gás marrom avermelhado, com odor forte e muito irritante. Pode levar a formação de ácido nítrico e compostos tóxicos.

Processos em combustão envolvendo veículos automotores, processos industriais, usinas térmicas e incineradores.

Aumento da sensibilidade à asna e a bronquite.

Pode levar a formação da chuva ácida, danos à vegetação e a colheita.

Monóxido de Carbono

Gás incolor, inodoro e insípido.

Combustão incompleta em veículos automotores

Associados a prejuízos dos reflexos e da aprendizagem.

Danos à vegetação.

Fontes: (Resolução – CONAMA 03/90).

Page 29: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

29Segundo a Legislação Brasileira (CONAMA,1990), existem vários parâmetros de

avaliação da qualidade do ar, tais como a determinação da concentração de PTS, SO2, CO, O3 e

NOX. A Legislação Brasileira estabeleceu padrões de qualidade do ar para concentrações de PTS

para curtos e longos períodos. Para o período de 24 horas (curto) existe o padrão de qualidade do

ar primário (240 mg m-3), cujas concentrações de poluentes que ultrapassarem esse padrão

poderão afetar a saúde da população. O secundário (150 mg m-3), no qual as concentrações de

poluentes atmosféricos estão abaixo do que se prevê para o mínimo efeito adverso sobre o bem

estar da população, assim como o mínimo dano à flora e a fauna. Para longos períodos foram

definidas as médias geométricas anuais nos valores de 80 mg m-3 (primário) e 60 mg m-3

(secundário).

Individualmente, cada poluente apresenta diferentes efeitos sobre a saúde da população

para faixas de concentração distintas, identificados por estudos epidemiológicos desenvolvidos

dentro e fora do país. Tais efeitos sobre a saúde requerem medidas de prevenção a serem

adotadas pela população afetada.

No inverno, freqüentemente ocorrem dias com baixa umidade do ar e alta concentração

de poluentes. Nessas condições, é comum ocorrerem complicações respiratórias devido ao

ressecamento das mucosas, provocando sangramento pelo nariz, ressecamento da pele e irritação

dos olhos. Quando a umidade relativa do ar estiver entre 20 e 30%, é melhor evitar exercícios

físicos ao ar livre entre 11 e 15 horas; umidificar o ambiente através de vaporizadores, toalhas

molhadas, recipientes com água, umidificação de jardins etc; sempre que possível permanecer

em locais protegidos do sol ou em áreas arborizadas. Se a umidade estiver entre 20 e 12%, é

recomendável suspender exercícios físicos e trabalhos ao ar livre entre 10 e 16 horas; evitar

aglomerações em ambientes fechados; e seguir as orientações anteriores. Mas, se a umidade for

menor do que 12% é preciso interromper qualquer atividade ao ar livre entre 10 e 16 horas;

determinar a suspensão de atividades que exijam aglomerações de pessoas em recintos fechados;

manter umidificados os ambientes internos, principalmente quartos de crianças, hospitais etc.

Além dessas medidas é recomendável usar colírio de soro fisiológico ou água boricada para os

olhos e narinas e beber muita água.

Page 30: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

306. METAIS E TOXICIDADE EM PLANTAS, ANIMAIS E SAÚDE HUMANA.

A contaminação por metais é muito preocupante, porque os metais não se degradam: uma

vez emitidos, permanecem no ambiente durante centenas de anos, afetando a vegetação, as

correntes de água e os animais. A consciência quanto à sua toxicidade é recente, embora se saiba

que está relacionada com atrasos no crescimento, vários tipos de cancro, lesões no rim e no

fígado e doenças auto-imunes, nas quais o sistema imunitário ataca as células sãs. Os metais

pesados são prejudiciais, pois competem com os minerais sãos (zinco, selénio, ferro) nos

processos metabólicos. A interferência afeta o aproveitamento de nutrientes e pode tornar

impossíveis as reacções químicas normais, até ao ponto de causar transtornos graves. Tal como

acontece no meio ambiente natural, os metais tendem a acumular-se no organismo. Deste modo,

todas as pessoas estão expostas a uma contaminação progressiva. Apesar de existirem provas

abundantes dos efeitos nocivos que quantidades muito pequenas exercem sobre a saúde, as

normas legais não são suficientes para que a segurança seja total. Por isso, convém conhecer

onde estão escondidos, quais os seus efeitos, como podem ser evitados e o que se pode fazer, se

estivermos contaminados. Alguns elementos-traço são considerados essenciais do ponto de vista

biológico, enquanto outros não o são. Entretanto, mesmo aqueles essenciais podem, sob

condições específicas, causar impactos negativos a ecossistemas terrestres e aquáticos,

constituindo-se, assim, em contaminantes ou poluentes de solo e água. Para elementos que

possuem a característica de causar danos (fator intrínseco que representa o perigo da substância),

a redução da exposição é a única maneira efetiva de se diminuir o risco ambiental e à saúde

humana (VEADO, 1997).

No Brasil os combustíveis fósseis empregados pelas usinas siderúrgicas e termoelétricas

acarretando na emissão de partículas são enriquecidas em espécies químicas altamente tóxicas.

Essas partículas podem causar sérios problemas ao meio ambiente e ao ser humano por

permanecerem durante um longo período na atmosfera e por apresentarem em sua superfície

concentrações elevadas de metais como Ni, Cr, Pb, Cd, Fe, Mn, etc.

A Tabela 2 indica a função biológica, toxicidade para plantas e animais e classificação do

risco à saúde humana de alguns elementos-traço importantes de acordo com

Guilherme et al. (2005).

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31Tabela 2. Função Biológica, Toxicidade para Plantas, Animais e Classificação de Risco à

Saúde Humana de Alguns Elementos-traço Importantes. Elemento Função

Biológica Toxicidade Relativa (1)

Classificação de Riscos (3)

Plantas (2)

µg g-1 Mamíferos 2001 µg g-1

2003 µg g-1

Ag Nenhuma conhecida A (5-10) A 207 218

Al Pode ativar a desidrogenase succínica. A (50-200) B 186 194

As Nenhuma conhecida em animais. Constituinte de fofolipideos em

algas e fungos. MA (5-20) A 1 1

B Essencial para as plantas. Constituinte do fosfogluconato. M (50-200) B - -

Ba Nenhuma conhecida. B (500) A (formas solúveis) 102 110

Be Nenhuma conhecida. MA (10-50) A 38 38

Cd Nenhuma conhecida. MA (5-30) A (acumulativo) 7 7

Co

Essencial para mamíferos. Co-fator em numerosas enzimas.

Importante na fixação simbiótica de N2.

MA (15-50) M 49 49

Cr Parece estar envolvido no

metabolismo de açúcares em mamíferos.

MA (5-30) Cr6+: A

Cr3+: M

18

76

17

76

Cu Essencial para todos os organismos.

Co-fator em enzimas redox e no transporte de O2.

MA (20-100) M 129 141

F Fortalece os dentes em mamíferos BM (50-500) M 261 269

Fe Essencial para todos os organismos.

Co-fator em muitas enzimas e proteínas heme.

B (> 1000) B - -

Hg Nenhuma conhecida A (1-3) A (acumulativo) 3 3

Mn

Essencial para todos os organismos. Co-fator em muitas enzimas.

Envolvido na reação de quebra da água na fotossíntese.

BM

BM (300-500) M 138 131

V

Requerido pelas algas verdes. Parece estar envolvido na fixação de N2.

Constituinte da porfirina e da proteína heme.

A (5-10) A 197 203

Zn Essencial para todos os organismos. Cofator em muitas enzimas.

BM (100-400) BM 73 73

(1) Letras classificam a toxicidade como baixa (B), moderada (M) e alta (A). (2) Números entre parênteses denotam a concentração do elemento no tecido foliar (base seca) que indica toxicidade em plantas que não são nem altamente sensíveis nem tolerantes. (3) Elementos não classificados e não se enquadram na lista de 275 poluentes prioritários (www.atsdr.cdc.gov/clist.html#list) Fonte: dados referentes à função biológica e toxicidade para plantas e animais compilados de McBride (1994); dados referentes à classificação de risco à saúde humana provenientes de levantamento de risco realizado bianualmente pela Agence for Toxic Substances and Disease Registry - ATSDR (ATSDR, 2005).

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32 Os metais talvez sejam os agentes tóxicos mais conhecidos pelo homem, pois há

aproximadamente 2000 A. C. grandes quantidades de chumbo já eram obtidas de minérios, como

subproduto da fusão da prata (www.mundoquimico.hpg.com.br) .

Os metais possuem altas densidades se comparados com outros materiais comuns e estão

situados, na tabela periódica, perto da parte inferior. Os metais se diferenciam dos compostos

orgânicos tóxicos por serem absolutamente não degradáveis, de maneira que podem acumular-se

no ambiente onde manifestam sua toxicidade. Os principais metais que prejudicam o ambiente

são o mercúrio, chumbo, cádmio e o arsênio (semi-metal). Apresentam maiores riscos ambientais

em razão de seu uso intenso, toxicidade e ampla distribuição (BAIRD, 2002).

Os metais são, na maioria das vezes, transportados de um lugar para outro através do ar,

seja como gases ou como espécies adsorvidas ou absorvidas em materiais particulados em

suspensão. No entanto, os lugares de fixação final dos metais são o solo, plantas e águas

(BAIRD, 2002).

Estes poluentes dispersam-se no meio ambiente através das indústrias recicladoras de

chumbo, da mineração, da metalurgia, dos curtumes, dos processos de galvanoplastia, das

baterias automotivas, incineradores e outras infinidades de fontes (www.greenpeace.org) .

Os metais também contaminam as águas através dos despejos industriais. Isso causa um

grande problema, porque na água os metais podem acumular-se nos organismos aquáticos

bioconcentrando-se e alguns até sofrendo o processo de biomagnificação, onde a concentração

do poluente aumenta progressivamente ao longo da cadeia alimentar.

No solo, os metais podem ser retidos por três vias, de acordo com Baird (2002):

a) por adsorção sobre as superfícies das partículas minerais;

b) por complexação pelas substâncias húmicas das partículas orgânicas;

c) por reações de precipitação.

Como esses poluentes, freqüentemente, acumulam-se na camada superior do solo, ficam

acessíveis para as raízes das plantas. As plantas que necessitam de água, macro e micronutrientes

para sobreviver, absorvem, principalmente pelas raízes, os elementos metálicos que estão no solo

e na água. Em micro-quantidades alguns elementos metálicos são necessários para obtenção de

uma planta saudável, tendo sua absorção facilitada por mecanismos próprios de transporte e

acumulação (www.ufv.br/dbg/bioano1/div04.htm) .

No entanto, as plantas não conseguem evitar a entrada de quantidades de minerais tóxicos

pelo mesmo mecanismo, o que ocasiona a morte de plantas mais sensíveis e acumulação em

plantas mais resistentes, pois algumas espécies são capazes de crescer em ambientes

Page 33: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

33contaminados porque desenvolveram mecanismos específicos

(www.ufv.br/dbg/bioano1/div04.htm).

Além dos efeitos desfavoráveis no solo, na água e na vegetação, os metais causam efeitos

negativos também na saúde humana. Assim, como a vegetação, os seres humanos precisam de

alguns poucos metais e em doses muito pequenas, tão pequenas que chamamos de

micronutrientes, como é o caso do zinco, do magnésio, do cobalto e do ferro. Estes metais

tornam-se tóxicos e perigosos à saúde humana quando ultrapassadas algumas concentrações

limite. Ao contrário dos outros metais, o chumbo, o mercúrio, o cádmio, o arsênio, não existem

naturalmente em nenhum organismo, tão pouco desempenham funções nutricionais ou

bioquímicas nos seres humanos, ou seja, a presença desses metais no organismo é prejudicial em

qualquer concentração, como podemos notar na tabela 3 (www.greenpeace.org) .

Tabela 3. Danos na Saúde Humana, causados pelo Cd, Hg, Cr, Zn e Pb.

Metal Principais Fontes Impactos a saúde e ao meio ambiente

Cádmio Fundição e refinação de metais, utilizados em

pigmentos e pinturas, baterias, processos de galvanoplastia,

adubos fosfatados, solda, acumuladores, estabilizadores

de PVC

É comprovadamente um agente cancerígeno,

teratogênico e pode causar danos ao sistema reprodutivo.

Mercúrio Mineração e o uso de derivados na industria e na

agricultura. -Células de eletrolise do sal

para produção do cloro.

Danos neurológicos, tremores, vertigens, irritabilidade,

depressão, salivação, estomatite e diarréia,

descoodenação motora progressiva, perda de visão,

audição e deterioração mental.Cromo Curtição de couros e

galvanoplastias Dermatites, ulceras cutâneas, inflamação nasal, câncer de

pulmão e perfuração do septo nasal.

Zinco Metarlugia (fundição e refinação), indústrias

recicladoras de chumbo.

Sensação como paladar adocicado e secura na

garganta, tosse, fraqueza, dor generalizada.

Chumbo Indústria de baterias automotivas, chapas de metal, canos de metal, aditivos em

gasolina, munição.

Prejudicial ao cérebro e ao sistema nervoso em geral.

Afeta o sangue, rins, sistema digestivo e reprodutor, e é

teratogênico. Fonte: (www.greenpeace.org)

Page 34: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

34Os metais podem entrar no nosso corpo, segundo Manahan (2000), por três vias:

a) via respiratória:

A entrada do poluente por este via resulta de uma absorção mais fácil e numa distribuição

rápida através do sistema circulatório. Absorção por esta rota é bastante eficiente quando o metal

está na faixa das partículas inaláveis, de menos de 100 micras;

b) via gastrointestinal:

A absorção através do trato gastrointestinal é afetada pelo pH, pela taxa de movimento

através do trato gastrointestinal e pela presença de outros materiais. As combinações particulares

destes fatores determinam se absorção irá ser elevada ou baixa;

c) via cutânea:

Este tipo de absorção não é muito insignificativa, embora possa ocorrer.

Embora, o vapor do mercúrio seja altamente tóxico, os quatro metais – mercúrio,

chumbo, cádmio e arsênio – nas suas formas de elementos livres condensados, não são

particularmente tóxicos. Entretanto, BAIRD (2002) relata: “Os quatro metais são perigosos nas

suas formas catiônicas e também quando ligados às cadeias curtas de átomos de carbono. Do

ponto de vista bioquímico, o mecanismo de sua ação tóxica deriva da forte afinidade do cátion

pelo enxofre”.

Os grupos sulfidrilas (-SH) ocorrem comumente nas enzimas que controlam a velocidade

das reações metabólicas de vital importância para o nosso corpo. Quando o cátion dos metais

entra no organismo, liga-se rapidamente aos grupos -SH que são componentes comuns dos locais

de atividade celular e transporte de oxigênio. Pelo fato da ligação resultante (metal-enxofre)

afetar a enzima como um todo, ela não pode atuar com normalidade e em conseqüência disso a

saúde humana vê-se afetada de maneira desfavorável e às vezes fatal (BAIRD, 2002).

Portanto, as formas inorgânicas da maioria dos metais tendem a ser limitados fortemente

pelas enzimas e por algum tecido biológico, aumentando a bioacumulação, dificultando a

excreção e acarretando sérios problemas à saúde (MANAHAN, 2000).

Mas, os homens, mesmo cientes dos perigos causados pelos metais, continuam tratando

com descaso essa problemática e os acidentes com esses poluentes continuam acontecendo.

O caso fatídico em Bauru (SP) é um dos exemplos, onde a indústria de Acumuladores

Ájax, uma das maiores fábricas de baterias automotivas do Brasil, contaminou com chumbo o

solo e o ar, afetando pelo menos 88 crianças e contaminando os animais e os alimentos agrícolas

da população moradora perto da indústria (www.mundoquimico.hpg.com.br). Em janeiro de

2001, o Greenpeace acusou uma companhia Riograndense, siderúrgica recicladora de aço, de

contaminar a grande Porto Alegre com metais e bifenilos policlorado - PCBs. Nas amostras

Page 35: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

35coletadas foram detectadas altas concentrações de metais como cádmio, mercúrio e chumbo. Em

Pernambuco, ocorreu também a contaminação do solo, do ar, da água e dos trabalhadores por

uma das maiores fabricante de baterias do Brasil.

Page 36: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

367. MATERIAIS E METODOS

7.1. Descrição da Área de Estudo. As amostras foram coletadas nos bairros circunvizinhos das indústrias siderúrgicas e

metalúrgicas da região do Vale do Aço, nas cidades de Ipatinga, Timóteo, Coronel Fabriciano,

Santana do Paraíso e Marliéria, conforme ilustrado nas figuras de 3 a 7.

Os bairros do município de Ipatinga foram escolhidos utilizando-se um mapa político, e

foram selecionados bairros próximos e mais distantes das empresas Usina Siderúrgica Intendente

Câmera – USIMINAS e ArcelorMittal no Município de Timóteo. No Município de Marliéria as

amostras foram coletadas no Parque Estadual do Rio Doce, PERD, área de preservação

ambiental, distantes dos centros urbanos de aproximadamente 20 km.

A tabela 4 indica a localização, coordenadas latitudinais e longitudinais, medida através

de um GPS, GARNIN, com aproximadamente 5 metros de precisão, fotografias das árvores e da

comunidade epifítica terrestre, feitas in locu, no momento da coleta da estação chuvosa em

Janeiro de 2007.

Figura 3. Localização da Região do Vale do Aço no Estado de Minas Gerais, Brasil,

e dos Pontos de Coleta.

Page 37: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

37

Figura 4. Localização dos Pontos de Coleta, P1 a P17.

Page 38: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

38

Figura 5. Localização dos Pontos de Coleta nos Municípios de Ipatinga e Santana do Paraíso

Figura 6. Localização dos Pontos de Coleta nos Municípios de Coronel Fabriciano e Timóteo.

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39

Figura 7. Localização dos Pontos de Coleta no Município de Marliéria.

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40Tabela 4. Amostras, Espécie das Árvores, Local e Coordenadas,

Imagens das Amostrqs e das Árvores (Janeiro de 2007).

Amostra Espécie das Árvores

Local e Coordenadas

Imagem das Amostras

Imagem das Árvores

1 Oiti

Licania tomentosa

Avenida Raimundo Gomes dos Reis Bairro Taubas

Ipatinga

19°25'13,32"S 42°33'28,88"O

2 Oiti

Licania tomentosa

Av. José Anatólio Barbosa

Bairro Limoeiro Ipatinga

19°26'55,37"S 42°35'26,58"O

3 Oiti

Licania tomentosa

Rua Caleb Bairro Canaã

Ipatinga

19°27'27,32"S 42°33'12,95"O

4 Oiti

Licania tomentosa

Rua Santos Dumont Bairro Cidade Nobre

Ipatinga

19° 28'7,52"S 42°33'29,81"O

5 Oiti

Licania tomentosa

Rua Berilo Bairro Iguaçu

Ipatinga

19°28'28,86"S 42°32'39,23"O

Page 41: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

41

6 Oiti

Licania tomentosa

Rua Tomé de Souza Bairro Bom Jardim

Ipatinga

19°28'32,75"S 42°34'45,88"O

7 Oiti

Licania tomentosa

Rua Joraci Camargo Bairro Ideal

Ipatinga

19°28'38,99"S 42°34'10,97"O

8 Oiti

Licania tomentosa

Rua Congonhas Bairro Centro

Ipatinga

19°28'54,07"S 42°31'10,20"O

9 Oiti

Licania tomentosa

Rua Oscar Gonçalves Bairro Bela Vista

Ipatinga

19°30'10,05"S 42°32'55,02"O

10 Oiti

Licania tomentosa

Rua Carvalho Bairro Horto

Ipatinga

19°30'18,19"S 42°34'15,79"O

11 Oiti

Licania tomentosa

Av. 26 de Outubro Bairro Bom Retiro

Ipatinga

19°30'25,33"S 42°33'43,95"O

Page 42: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

42

12 Oiti

Licania tomentosa

Avenida Guido Gagiato

Distrito Industrial Santana do Paraíso

19°28'35,16"S 42°29'7,98"O

13 Oiti

Licania tomentosa

Av. Itália Bairro Cariru

Ipatinga

19°29'39,36"S 42°32'0,34"O

14 Oiti

Licania tomentosa

Rua Eprhem Macedo Bairro Santa Helena Coronel Fabriciano

19°31'27,40"S 42°37'19,14"O

15 Oiti

Licania tomentosa

Rua Viçosa Bairro Ana Malaquias Timóteo

19°34'47,51"S 42°38'35,49"O

16 Oiti

Licania tomentosa

Parque Estadual do Rio Doce

Viveiro de Mudas Marliéria

19°45'43,83"S 42°37'54,71"O

17

Angico Piptadenia

rígida

Parque Estadual do Rio Doce

Hotel Marliéria

19°45'48,25"S 42°37'53,64"O

Page 43: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

437.2. Metodologia de Coleta, Estocagem e Preparação das Amostras.

Foram realizadas duas campanhas de coletas, em 17 pontos (Tabela 4) da região do Vale

do Aço, sendo que a primeira efetuada nos dias 04 e 05 do mês de Janeiro de 2007 e uma

segunda efetuada nos dias 21 e 22 no mês de Junho de 2007, totalizando 34 amostras. Somente a

amostra 17 foi coletada de uma árvore de uma outra espécie, angico, Piptadenia rígida.

As amostras foram retiradas dos troncos das árvores em uma altura de aproximadamente

1,80 m, coletadas em 5,0 cm2 utilizando-se uma espátula de aço inoxidável. A espátula foi

cuidadosamente esterilizada com água destilada por aproximadamente 10 minutos, entre uma

coleta e outra. Foi utilizada luva descartável cirúrgica para evitar contaminação. Depois de

coletadas as amostras foram acondicionadas em frascos de poliestireno estéreis, e mantidas a

temperatura de 4 ºC até o momento do preparo em laboratório. Foram em seguida despachadas

em caixa de isopor para o Departamento de Engenharia Nuclear da Universidade Federal de

Minas Gerais, DEN/UFMG onde foram abertas, lavadas com água bidestilada e posteriormente

secas em estufa a 40º C. Finalmente as amostras foram trituradas, homogeneizadas e uma

alíquota representativa de aprox. 0,30 g foram pesadas para as análises.

A Figura 8, mostra fotografias da comunidade epifítica terrestre, utilizadas na neste

trabalho. As fotografias foram feitas com máquina fotográfica HP de

6 Megapixes e as imagens são apresentadas em zoom utilizando o programa Microsoft Office

Picture Manager.

Page 44: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

44

Figura 8. Fotografias da Comunidade Epifítica Terrestre, Utilizadas Neste Trabalho.

Page 45: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

45 7.3. Análise por Ativação Neutrônica (AAN)

A Análise por Ativação Neutrônica (AAN) consiste no bombardeamento do núcleo de

um dado material por nêutrons, seguido da medida da radioatividade induzida. Em geral, a

irradiação é feita com nêutrons térmicos, E= 0,025eV, em um reator nuclear de pesquisa. A

maioria dos núcleos dos elementos podem ser ativados por estas partículas. As reações da AAN

ocorrem nos núcleos atômicos dos diversos elementos presentes nas amostras e padrões.

Após a irradiação, a radioatividade gama resultante é medida através da espectrometria

dos raios gama (γ) que são emitidos por cada radioisótopo. Uma vez que, cada radioisótopo

(elemento após ativação com nêutrons) possui características nucleares próprias (meia vida,

seção de choque e’ energia), é possível efetuar determinações quantitativas da concentração por

comparação com padrões (EHMANN & VANCE, 1991).

A maioria dos elementos químicos, dependendo da sua seção de choque, pode ser dosada

com esta técnica, no entanto, resultados mais precisos são encontrados para elementos com

número atômico (Z) superior a 8uma (NEWTON, 1999).

Os requisitos básicos para realizar uma AAN são:

� fonte de nêutrons (produzidas em um reator nuclear de pesquisa);

� detector semicondutor de germânio ultrapuro, acoplado a um analisador do tipo

multicanal e instrumentação eletrônica para medição da radioatividade gama e

� conhecimento detalhado das reações induzidas por nêutrons ao interagirem com os

núcleos dos átomos da amostra.

As irradiações foram feitas utilizando-se do reator nuclear TRIGA MARK I IPR – R 1,

em Belo Horizonte, Minas Gerais. A 100 kW de potência oferece um fluxo de nêutrons térmicos

médio de 6,6.1011 n. cm2. s-1. A Figura 9 ilustra o reator nuclear utilizado nesta pesquisa.

O comparador utilizado foi 1000 mL do elemento 24Na que apresenta T1/2 (meia-vida) de

15,0 horas e pico de energia gama de Ey = 1368 keV (VEADO, 1997, 2001).

Tubos de polietileno, próprios para a irradiação neutrônica, foram utilizados para

acondicionar as amostras. Padrões de sódio, Na, e materiais de referência, foram irradiados

juntos com as amostras.

Os tubos de polietileno foram irradiados por 5 minutos para a determinação dos

elementos cujos radioisótopos são de meias-vidas curtas e 8 horas para radioisótopos de meias-

vidas médias e longas.

Page 46: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

46

Figura 9. Reator Nuclear TRIGA MARK I IPR – R 1 – CDTN/CNEN

As principais funções deste reator, denominado, TRIGA MARK I IPR – R 1, são:

- Servir como fonte de nêutrons em experiências científicas de Física, Química,

Engenharia e Biologia;

- Servir de instrumento de treinamento para engenheiros e cientistas em problemas de

Física de reatores, projetos, instrumentação nuclear e de processos e prática de operações

de reatores;

- Irradiar amostras com a finalidade de efetuar análises por ativação neutrônica.

Após irradiação, as amostras foram analisadas individualmente, em um sistema de

espectrometria gama constituído de um detector semicondutor de germânio ultra puro

(High Purity Germanium - HPGe - CANBERRA) com eficiência relativa de 50% e resolução de

1,8 keV em 1332,2 keV; detector de sinal (DAS-20000-CANBERRA) e um sistema de

multicanal (Figura 10).

Page 47: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

47

Figura 10. Detector de Radiaçao Gama “GeHP” (CANBERRA).

Um exemplo dos picos de enegia gama de 1099 keV e 1115 keV dos elementos Fe e Zn,

respectivamente, medidos pelo software Genie-2000 são apresentados na Figura 11.

Figura 11. Ilustração de um Espectro de Radiaçao Gama do Software “Genie 2000” (CANBERRA).

(OBS. Picos de Enegia dos Elementos Fe e Zn)

Page 48: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

48 O esquema usado pela técnica de AAN referente aos tempos de irradiação, decaimento

radioativo e contagem, deste trabalho foi:

� Elementos de t1/2 curta :

- 5 minutos de irradiação;

- tempo de decaimento: 2 - 20 minutos (Al, Cl, Cu e V);

- tempo de decaimento: 1h (Mn);

- tempo de contagem: 10 minutos.

� Elementos de t1/2 média e longa :

- 8 horas de irradiação;

- tempo de decaimento: 24 horas (As, Au, Br, K, La, Na, e U);

- tempo de contagem: 2 horas;

- tempo de decaimento: 10 dias (Ce, Co, Cr, Fe, Sm, Sc, Sr, Zn e Th);

- tempo de contagem: 4 horas.

Os softwares Genie-2000 e Gamma Analysis do fabricante CANBERRA foram utilizados

para a aquisição dos espectros da radiação gama.

Utilizou-se também do método paramétrico k0 para determinação dos teores dos

elementos detectados (de CORTE, 1987).

A AAN é um método não destrutivo que permite, dependendo das condições de

irradiação e do detector utilizado, determinar as concentrações de aproximadamente 70

elementos numa única amostra.

Para determinações analíticas de materiais de referência se aplicam métodos,

instrumentos e diferentes técnicas a fim de se obter informações sobre a composição e natureza

do material (NEWTON,1999).

Mundialmente, tem sido enfatizada a qualidade dos dados empíricos, e a padronização

dos métodos analíticos onde os materiais de referência formam um importante componente no

controle de qualidade dos dados produzidos (IHNAT, 2000). Assim, na AAN, a adoção de

material de referência para co-irradiação introduz um indicador de qualidade dos resultados.

Page 49: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

49Em praticamente todas as áreas de pesquisa utilizam-se os materiais de referência, entre

outras funções, para:

- calibração e aferição de sistemas de medidas;

- teste de instrumentos;

- definição de escala de medidas;

- comparação entre laboratórios;

- análise da qualidade dos resultados.

Os materiais de referência são produzidos por alguns centros internacionais, como:

• Institute for Reference Materials and Measurementes (IRMM, Bélgica);

• National Institute for Standards and Technology (NIST), Estados Unidos da

América;

• Laboratory of The Government Chemist (LGC); Reino Unido;

• International Atomic Energy Agency (IAEA), Áustria.

Foram realizadas análises das amostras de referência em replicatas e a certificação dos

resultados estão indicados no ANEXO I.

7.4. Dados Metereológicos.

Em áreas urbanas industrializadas a meteorologia da área, em relação à distribuição

populacional, são fatores que influenciam significativamente no transporte e dispersão dos

poluentes do ar, levando a vários tipos de circulação.

As figuras 11 e 12 mostram os mapas de satélite de nuvens e precipitação pluviométrica

dos dois períodos de coleta. A figura 13 ilustra as direções predominantes dos ventos território

brasileiro (http://www6.cptec.inpe.br/revclima/boletim/index1206.shtml) .

Em dezembro de 2006, a precipitação esteve acima da média histórica na maior parte das

Regiões Sul, Sudeste e no Centro-Oeste. Por outro lado, choveu até 200 mm abaixo da média no

sudeste do Amazonas e norte de Goiás. As chuvas estiveram mais concentradas em Minas

Gerais, setores norte e oeste do Estado de São Paulo e no Espírito Santo, devido, principalmente,

à atuação do segundo episódio de Zona de Covergência do Atlântico Sul - ZCAS. Na cidade de

Vitória-ES, registrou-se 93,5 mm de chuva no dia 11. No final de dezembro, a atuação do quarto

sistema frontal próximo ao litoral da Região Sudeste e a presença de vórtices ciclônicos em altos

níveis, sobre o Nordeste do Brasil e oceano adjacente, favoreceram a formação de áreas de

instabilidade, com temporais e ventos fortes sobre Rio de Janeiro, São Paulo e Minas Gerais.

Entre os dias 26 e 27, destacaram-se as rajadas de vento no aeroporto de Santos Dumont-RJ

Page 50: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

50(93,6 km/h) no dia 26; temporal em São José dos Campos-SP; deslizamentos em Belo Horizonte-

MG; e alagamentos em Uberlândia-MG.

O mês de janeiro foi classificado entre os cinco mais chuvosos dos últimos 46 anos em

grande parte das Regiões Sudeste e Centro-Oeste. Nestas áreas, as chuvas foram decorrentes

principalmente da configuração de episódios de Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS).

Em junho de 2007, destacou-se a persistência de uma intensa massa de ar seco que

ocasionou temperaturas elevadas e baixa umidade relativa do ar em grande parte do Brasil.

Ainda assim, em alguns dias, a atuação de sistemas frontais proporcionou a ocorrência de chuvas

e rajadas de ventos na Região Sul. No Nordeste, o maior destaque foi a ocorrência de chuvas

associadas à propagação de Distúrbios Ondulatórios de Leste (DOL) e ao efeito de brisa

adjacente à costa, principalmente entre o litoral do Rio Grande do Norte e Pernambuco. Nestas

áreas, o excesso de chuvas resultou em alagamentos e deslizamentos de barreiras, causando

transtornos à população local. Os totais mensais ocorreram abaixo da média histórica em toda a

Região Sudeste, em especial no sul do Espírito Santo, onde se observaram os maiores desvios

negativos. A massa de ar seco também afetou os Estados de Minas Gerais e São Paulo, onde, no

período de 14 a 19, a umidade relativa do ar atingiu valores inferiores a 30%, destacando-se as

cidades de Unaí-MG (21%, no dia 16) e Uberaba-MG (22%, no dia 19). Dos sistemas frontais

que avançaram pelo litoral da Região Sudeste, o segundo causou transtornos à população de São

Paulo, capital, onde ocorreram chuva forte e queda de árvores. O sexto sistema frontal também

causou alguns problemas em vários pontos da cidade do Rio de Janeiro-RJ.

Page 51: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

51

Figura 12. Mapas de Satélite de Nuvens (04/01/2006) e de Precipitação de Dezembro de 2006.

Fonte: CPTEC/INPE

Page 52: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

52

Figura 13. Mapas de Satélite de Nuvens (28/06/2007)

e de Precipitação de Maio de 2007. Fonte: CPTEC/INPE

Page 53: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

53

Figura 14. Direção predominante dos ventos, 850 hPa; 850 hecto Pascal aprox. 1500m de altitude acima do nível do mar.

Fonte: CPTEC/INPE (2007)

Page 54: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

548. RESULTADOS E DISCUSSÃO.

Com o objetivo de facilitar a plotagem dos gráficos, utilizando o

software Sigma Plot 2001 for Windows, as coordenadas latitudinais e longitudinais foram

transformadas em algarismos decimais seguindo o exemplo abaixo para a amostra 1:

Latitude: 19° 25' 13,32" S = 19 + 25/60 + 13,32/3600 = 19,4204

Longitude: 42° 33' 28,88" O = 42 + 33/60 + 28,88/3600 = 42,5580

A tabela 5 indica as coordenadas medidas in locu, dos 17 pontos de coleta.

Os resultados obtidos nas análises multielementares, com desvio padrão de σ=5%, pelo

método de AAN nas amostras das Comunidade Epifítica Terrestre, briófitas, sphagnum sp., nos

períodos de Janeiro e Junho de 2007 estão indicados nas tabelas 6 . Nesta tabela estão também

inseridas as densidades dos elementos.

Tabela 5. Transformação das coordenadas GPS em algarismos decimais.

Amostra Localização Latitude Longitude Latitude Longitude

1 Taúbas, Ipatinga 19°25'13,32"S 42°33'28,88"O 19,4204 42,5580

2 Limoeiro, Ipatinga 19°26'55,37"S 42°35'26,58"O 19,4490 42,5907

3 Canaã, Ipatinga 19°27'27,32"S 42°33'12,95"O 19,4576 42,5536

4 Cidade Nobre, Ipatinga 19° 28'7,52"S 42°33'29,81"O 19,4688 42,5583

5 Iguaçu, Ipatinga 19°28'28,86"S 42°32'39,23"O 19,4747 42,5442

6 Bom Jardim, Ipatinga 19°28'32,75"S 42°34'45,88"O 19,4758 42,5794

7 Distrito Industrial, Santana do Paraíso 19°28'35,16"S 42°29'7,98"O 19,4764 42,4856

8 Ideal, Ipatinga 19°28'38,99"S 42°34'10,97"O 19,4775 42,5697

9 Centro, Ipatinga, 19°28'54,07"S 42°31'10,20"O 19,4817 42,5195

10 Cariru, Ipatinga 19°29'39,36"S 42°32'0,34"O 19,4943 42,5334

11 Bela Vista, Ipatinga 19°30'10,05"S 42°32'55,02"O 19,5028 42,5486

12 Horto, Ipatinga 19°30'18,19"S 42°34'15,79"O 19,5051 42,5711

13 Bom Retiro, Ipatinga 19°30'25,33"S 42°33'43,95"O 19,5070 42,5622

14 Santa Helena, Coronel Fabriciano 19°31'27,40"S 42°37'19,14"O 19,5243 42,6220

15 Ana Malaquias, Timóteo 19°34'47,51"S 42°38'35,49"O 19,5799 42,6404

16 PERD, Marliéria 19°45'43,83"S 42°37'54,71"O 19,7622 42,6319

17 PERD, Marliéria 19°45'48,25"S 42°37'53,64"O 19,7634 42,6316

Page 55: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

55Tabela 6. Resultados Obtidos nas Amostras da Comunidade Epifítica Terrestre ,

Janeiro e Junho de 2007, µg g-1 , σ~5%.

Localização Al (ρ=2,70)

Al (ρ=2,70)

As (ρ=5,72)

As (ρ=5,72)

Au (ρ=19,32)

Au (ρ=19,32)

Janeiro Junho Janeiro Junho Janeiro Junho P1-Taúbas,

Ipatinga 37364 10050 - 0,62 - 0,02

P2- Limoeiro, Ipatinga 22703 13449 - 1,65 - -

P3- Canaã, Ipatinga 14444 58495 - 2,75 - -

P4- Cidade Nobre, Ipatinga 9591 16120 - 1,08 - 0,02

P5- Iguaçu, Ipatinga 15131 11204 2,47 1,78 0,02 0,01

P6- Bom Jardim, Ipatinga 23453 14937 - 2,01 - -

P7- Distrito Industrial, Santana

do Paraíso 18451 13192 6,15 5,69 - -

P8- Ideal, Ipatinga 5041 8916 - 0,86 0,01 0,02

P9- Centro, Ipatinga 6284 13884 - 1,77 - 0,04

P10- Carirú, Ipatinga 10433 10274 1,86 1,73 0,02 0,01

P11- Bela Vista, Ipatinga 3712 15996 - 1,12 0,05 0,02

P12- Horto, Ipatiga 18456 13316 - 1,55 0,14 0,05

P13- Bom Retiro, Ipatinga 10770 9456 - 1,47 0,03 -

P14- Santa Helena, Coronel Fabriciano 27815 32487 - 2,30 - -

P15-Ana Malaquias,

Timóteo 28846 17751 - 0,88 - 0,01

P16- PERD, Marliéria 3048 20827 - 0,41 0,39 0,01

P17- PERD, Marliéria 15010 95113 - 1,47 0,40 0,13

Page 56: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

56Tabela 6. Resultados Obtidos nas Amostras da Comunidade Epifítica Terrestre,

Janeiro e Junho de 2007, µg g-1 , σ~5% (Continuação)

Localização Br (ρ=3,14)

Br (ρ=3,14)

Ce (ρ=6,77)

Ce (ρ=6,77)

Co (ρ=8,89)

Co (ρ=8,89)

Janeiro Junho Janeiro Junho Janeiro Junho P1-Taúbas,

Ipatinga 6,32 5,22 95 34 2,69 1,10

P2- Limoeiro, Ipatinga 18,79 7,37 28 17 2,58 1,28

P3- Canaã, Ipatinga 7,83 22,12 25 121 1,77 4,01

P4- Cidade Nobre, Ipatinga 4,84 7,84 15 25 1,25 2,03

P5- Iguaçu, Ipatinga 11,88 15,45 24 - 2,47 2,00

P6- Bom Jardim, Ipatinga 9,79 15,33 30 31 - 2,82

P7- Distrito Industrial, Santana

do Paraíso 9,65 9,38 27 20 2,54 1,72

P8- Ideal, Ipatinga 9,22 10,09 8 - 1,09 2,00

P9- Centro, Ipatinga 6,42 9,97 13 20 0,93 2,39

P10- Carirú, Ipatinga 8,18 12,32 20 13 1,62 3,20

P11- Bela Vista, Ipatinga 3,38 10,82 8 18 2,36 1,72

P12- Horto, Ipatiga 9,71 12,75 38 501 3,63 2,07

P13- Bom Retiro, Ipatinga 11,70 12,36 - 11 0,37 2,29

P14- Santa Helena, Coronel Fabriciano 6,12 3,68 51 49 3,45 5,51

P15-Ana Malaquias,

Timóteo 2,43 7,18 31 19 3,68 2,04

P16- PERD, Marliéria 12,35 92,07 6 1 6,20 7,58

P17- PERD, Marliéria 28,78 16,02 44 188 0,84 12,25

Page 57: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

57Tabela 6. Resultados Obtidos nas Amostras da Comunidade Epifítica Terrestre,

Janeiro e Junho de 2007, µg g-1 , σ~5% (Continuação).

Localização Cr (ρ=7,14)

Cr (ρ=7,14)

Cu (ρ=19,3)

Cu (ρ=19,2)

Fe (ρ=8,92)

Fe (ρ=8,92)

Janeiro Junho Janeiro Junho Janeiro Junho P1-Taúbas,

Ipatinga 41 15 70 32 24224 8269

P2- Limoeiro, Ipatinga 40 39 66 59 17067 8432

P3- Canaã, Ipatinga 8 63 - 37 11752 32867

P4- Cidade Nobre, Ipatinga 8 42 - 7 9021 16262

P5- Iguaçu, Ipatinga 68 2 35 23 36518 15500

P6- Bom Jardim, Ipatinga 31 154 0 57 17359 37759

P7- Distrito Industrial, Santana

do Paraíso 47 42 79 61 19498 12437

P8- Ideal, Ipatinga 30 2 14 18 8796 8000

P9- Centro, Ipatinga 10 62 21 34 12245 33417

P10- Carirú, Ipatinga 12 79 81 16 23354 73500

P11- Bela Vista, Ipatinga 21 51 26 56 11932 10810

P12- Horto, Ipatiga 86 180 106 61 41442 17154

P13- Bom Retiro, Ipatinga - 85 55 23 20000 42747

P14- Santa Helena, Coronel Fabriciano 273 493 - 49 21437 28519

P15-Ana Malaquias, Timóteo 167 128 35 53 21651 14242

P16- PERD, Marliéria 7 36 - 68 2407 17267

P17- PERD, Marliéria 56 58 15 99 13299 36500

Page 58: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

58Tabela 6. Resultados Obtidos nas Amostras da Comunidade Epifítica Terrestre,

Janeiro e Junho de 2007, µg g-1 , σ~5% (Continuação).

Localização Hg (ρ=13,55)

Hg (ρ=13,55)

K (ρ=0,86)

K (ρ=0,86)

La (ρ=6,16)

La (ρ=6,16)

Janeiro Junho Janeiro Junho Janeiro Junho P1-Taúbas,

Ipatinga - - 4946 5394 123 11

P2- Limoeiro, Ipatinga - - 13016 5967 62 15

P3- Canaã, Ipatinga - - 6557 8477 50 58

P4- Cidade Nobre, Ipatinga - - 3338 7505 21 18

P5- Iguaçu, Ipatinga - - 10825 5290 51 13

P6- Bom Jardim, Ipatinga - 1,53 7997 5259 448 20

P7- Distrito Industrial, Santana

do Paraíso - - 7306 5119 67 17

P8- Ideal, Ipatinga - - 6358 4457 18 8

P9- Centro, Ipatinga - - 4231 5096 25 16

P10- Carirú, Ipatinga - 0,50 5386 3004 32 9

P11- Bela Vista, Ipatinga - - 5592 6192 13 12

P12- Horto, Ipatiga 6,83 1,40 9657 6514 99 19

P13- Bom Retiro, Ipatinga - - 5464 4580 46 9

P14- Santa Helena, Coronel Fabriciano - - 8788 240 83 7

P15-Ana Malaquias,

Timóteo - - 8741 5998 83 179

P16- PERD, Marliéria 0,45 1,70 5698 1745 20 15

P17- PERD, Marliéria - 5,60 583 10067 79 235

Page 59: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

59Tabela 6. Resultados Obtidos nas Amostras da Comunidade Epifítica Terrestre,

Janeiro e Junho de 2007, µg g-1 , σ~5% (Continuação).

Localização Mg (ρ=1,74)

Mg (ρ=1,74)

Mn (ρ=7,44)

Mn (ρ=7,44)

Na (ρ=0,97)

Na (ρ=0,97)

Janeiro Junho Janeiro Junho Janeiro Junho P1-Taúbas,

Ipatinga 2762 3610 820 343 617 461

P2- Limoeiro, Ipatinga 2936 2039 498 306 1587 67

P3- Canaã, Ipatinga 2183 8919 550 1129 803 738

P4- Cidade Nobre, Ipatinga 3479 5728 570 530 198 783

P5- Iguaçu, Ipatinga 4770 3539 970 785 836 487

P6- Bom Jardim, Ipatinga 3856 2744 1300 1188 899 979

P7- Distrito Industrial, Santana

do Paraíso 6568 4303 1280 934 1508 1004

P8- Ideal, Ipatinga 1440 2693 350 708 378 366

P9- Centro, Ipatinga 2100 3188 520 705 535 694

P10- Carirú, Ipatinga 1012 1171 640 836 680 342

P11- Bela Vista, Ipatinga 2595 4684 732 472 308 565

P12- Horto, Ipatiga 2363 4878 2160 1566 1751 1037

P13- Bom Retiro, Ipatinga 1940 1485 360 982 703 461

P14- Santa Helena, Coronel Fabriciano 5791 8711 1030 1264 1223 449

P15-Ana Malaquias,

Timóteo 4215 2877 630 378 1586 852

P16- PERD, Marliéria 1682 1195 740 872 85 337

P17- PERD, Marliéria 823 7875 150 600 189 946

Page 60: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

60Tabela 6. Resultados Obtidos nas Amostras da Comunidade Epifítica Terrestre,

Janeiro e Junho de 2007, µg g-1 , σ~5% (Continuação).

Localização Rb (ρ=1,53)

Rb (ρ=1,53)

Sc (ρ=2,99)

Sc (ρ=2,99)

Sm (ρ=7,54)

Sm (ρ=7,54)

Janeiro Junho Janeiro Junho Janeiro Junho P1-Taúbas,

Ipatinga 42 25 4,00 1,28 - 2,26

P2- Limoeiro, Ipatinga - 21 3,00 1,65 - 3,59

P3- Canaã, Ipatinga - 58 2,00 4,84 - 1,08

P4- Cidade Nobre, Ipatinga 24 51 1,00 2,00 - 4,21

P5- Iguaçu, Ipatinga - - 2,00 0,00 - 3,57

P6- Bom Jardim, Ipatinga - 34 - 2,23 1,00 6,36

P7- Distrito Industrial, Santana

do Paraíso 37 21 3,00 2,06 - 4,01

P8- Ideal, Ipatinga - - 1,00 0,00 - 1,71

P9- Centro, Ipatinga - 30 0,73 1,95 0,18 5,09

P10- Carirú, Ipatinga - 16 1,00 1,95 - 2,90

P11- Bela Vista, Ipatinga - 15 - 1,88 - 2,68

P12- Horto, Ipatiga 57 47 2,00 1,61 2,00 4,20

P13- Bom Retiro, Ipatinga - 27 - 1,47 - 2,94

P14- Santa Helena, Coronel Fabriciano 33 54 3,00 4,31 - 1,43

P15-Ana Malaquias,

Timóteo 32 23 4,00 2,70 - 3,44

P16- PERD, Marliéria 0 - 1,00 4,06 - 5,44

P17- PERD, Marliéria 0 - 4,00 12,26 - 64,26

Page 61: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

61Tabela 6. Resultados Obtidos nas Amostras da Comunidade Epifítica Terrestre,

Janeiro e Junho de 2007, µg g-1 , σ~5% (Continuação)

Os gráficos de 1 a 28 representam em 3 dimensões (3D) os resultados apresentados na

tabela 6, dos elementos Al, As, Au, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, Mg, Mn, Th, Ti, V, e Zn.

Localização Th (ρ=11,72)

Th (ρ=11,72)

Ti (ρ=4,51)

Ti (ρ=4,51)

V (ρ=6,09)

V (ρ=6,09)

Zn (ρ=7,14)

Zn (ρ=7,14)

Janeiro Junho Janeiro Junho Janeiro Junho Janeiro Junho P1-Taúbas,

Ipatinga 14 3 1523 335 17 13 156 97

P2- Limoeiro, Ipatinga 5 3 1207 180 19 13 - 96

P3- Canaã, Ipatinga 1 26 647 1174 10 30 139 258

P4- Cidade Nobre,

Ipatinga - 5 294 587 11 16 179 -

P5- Iguaçu, Ipatinga 2 0 1159 313 22 15 - 261

P6- Bom Jardim, Ipatinga

4 5 1296 268 20 26 - 200

P7- Distrito Industrial, Santana do

Paraíso

3 2 990 441 19 14 256 -

P8- Ideal, Ipatinga 1 0 363 250 8 13 - 248

P9- Centro, Ipatinga 1 4 217 311 11 17 208 127

P10- Carirú, Ipatinga - 2 663 109 15 20 198 104

P11- Bela Vista,

Ipatinga - 3 195 435 21 13 249 365

P12- Horto, Ipatiga 15 4 328 501 31 29 523 250

P13- Bom Retiro,

Ipatinga - 0 581 138 8 23 - 238

P14- Santa Helena, Coronel

Fabriciano 2 8 1169 1091 22 27 226 168

P15-Ana Malaquias,

Timóteo 4 5 2516 280 42 28 164 191

P16- PERD, Marliéria - 3 208 1088 3 40 - 124

P17- PERD,

Marliéria - 33 2971 4206 32 71 - 98

Page 62: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

62

0

2e+4

4e+4

6e+4

8e+4

1e+5

-19,80-19,75

-19,70-19,65

-19,60-19,55

-19,50-19,45

42,4642,48

42,5042,52

42,5442,56

42,5842,60

42,6242,64

Con

cent

raçã

o, µ

g g-1

Latitude

Longitude

Gráfico 2. Resultados do Al (ρρρρ= 2,70 g cm-3), Junho de 2007.

12 4

3

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8

9101112

15

14

13

16

17

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

-19,80-19,75

-19,70-19,65

-19,60-19,55

-19,50-19,45

42,4642,48

42,5042,52

42,5442,56

42,5842,60

42,6242,64

Con

cent

raçã

o, µ

g g-1

Latitude

Longitude

Gráfico 1. Resultados do Al (ρρρρ= 2,70 g cm-3), Janeiro de 2007.

1

2

4

3 5

67

89

10

11

12

15 14

13

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17

Page 63: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

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2

3

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5

6

7

-19,80-19,75

-19,70-19,65

-19,60-19,55

-19,50-19,45

42,4642,48

42,5042,52

42,5442,56

42,5842,60

42,6242,64

Con

cent

raçã

o, µ

g g-1

Latitude

Longitude

Gráfico 3. Resultados do As (ρρρρ= 5,72 g cm-3), Janeiro de 2007.

12 4 3

5

6

7

8 9

10

111215

1413

16 17

0

1

2

3

4

5

6

-19,80-19,75

-19,70-19,65

-19,60-19,55

-19,50-19,45

42,4642,48

42,5042,52

42,5442,56

42,5842,60

42,6242,64

Con

cent

raçã

o, µ

g g-1

Latitude

Longitude

Gráfico 4. Resultados do As (ρρρρ= (5,72 g cm-3), Junho de 2007.

1

24

3

56

7

8

910

11

12

15

14

13

16

17

Page 64: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

64

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0,02

0,04

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0,12

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-19,80-19,75

-19,70-19,65

-19,60-19,55

-19,50-19,45

42,4642,48

42,5042,52

42,5442,56

42,5842,60

42,6242,64

Con

cent

raçã

o, µ

g g-1

Latitude

Longitude

Gráfico 6. Resultados do Au (ρρρρ= (19,32 g cm-3), Junho de 2007.

1

24

3 5

6 78

9

1011

12

15 14 13

16

17

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

-19,80-19,75

-19,70-19,65

-19,60-19,55

-19,50-19,45

42,4642,48

42,5042,52

42,5442,56

42,5842,60

42,6242,64

Con

cent

raçã

o, µ

g g-1

Latitude

Longitude

Gráfico 5. Resultados do Au (ρρρρ= (19,32 g cm-3), Janeiro de 2007.

124

35

6 78 91011

12

1514

13

1617

Page 65: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

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6

7

-19,80-19,75

-19,70-19,65

-19,60-19,55

-19,50-19,45

42,4642,48

42,5042,52

42,5442,56

42,5842,60

42,6242,64

Con

cent

raçã

o, µ

g g-1

Latitude

Longitude

Gráfico 7. Resultados do Co (ρρρρ= (8,89 g cm-3), Janeiro de 2007.

12

43 5

6

7

8 910

11

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-19,80-19,75

-19,70-19,65

-19,60-19,55

-19,50-19,45

42,4642,48

42,5042,52

42,5442,56

42,5842,60

42,6242,64

Con

cent

raçã

o, µ

g g-1

Latitude

Longitude

Gráfico 8. Resultados do Co (ρρρρ= (8,89 g cm-3), Junho de 2007.

124

3

56 78

910

111215

14

13

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-19,60-19,55

-19,50-19,45

42,4642,48

42,5042,52

42,5442,56

42,5842,60

42,6242,64

Con

cent

raçã

o, µ

g g-1

Latitude

Longitude

Gráfico 9. Resultados do Cr (ρρρρ= (7,14 g cm-3), Janeiro de 2007.

12

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8

9101112

15

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-19,80-19,75

-19,70-19,65

-19,60-19,55

-19,50-19,45

42,4642,48

42,5042,52

42,5442,56

42,5842,60

42,6242,64

Con

cent

raçã

o, µ

g g-1

Latitude

Longitude

Gráfico 10. Resultados do Cr (ρρρρ= (7,14 g cm-3), Junho de 2007.

1243 5

6

7

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910

11

12

15

14

13

1617

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-19,50-19,45

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Con

cent

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o, µ

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Latitude

Longitude

Gráfico 11. Resultados do Cu (ρρρρ= 19,32 g cm-3), Janeiro de 2007.

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-19,50-19,45

42,4642,48

42,5042,52

42,5442,56

42,5842,60

42,6242,64

Con

cent

raçã

o, µ

g g-1

Latitude

Longitude

Gráfico 12. Resultados do Cu (ρρρρ= 19,32 g cm-3), Junho de 2007.

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Con

cent

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g g-1

Latitude

Longitude

Gráfico 14. Resultados do Fe (ρρρρ= 8,92 g cm-3), Junho de 2007.

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Con

cent

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g g-1

Latitude

Longitude

Gráfico 13. Resultados do Fe (ρρρρ= 8,92 g cm-3), Janeiro de 2007.

1

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Con

cent

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g g-1

Latitude

Longitude

Gráfico 15. Resultados do Hg (ρρρρ= 13,55 g cm-3), Janeiro de 2007.

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42,4642,48

42,5042,52

42,5442,56

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42,6242,64

Con

cent

raçã

o, µ

g g-1

Latitude

Longitude

Gráfico 16. Resultados do Hg (ρρρρ= 13,55 g cm-3), Junho de 2007.

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Con

cent

raçã

o, µ

g g-1

Latitude

Longitude

Gráfico 17. Resultados do Mg (ρρρρ= 1,74 g cm-3), Janeiro de 2007.

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42,5042,52

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42,5842,60

42,6242,64

Con

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Latitude

Longitude

Gráfico 18. Resultados do Mg (ρρρρ= 1,74 g cm-3), Junho de 2007.

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Latitude

Longitude

Gráfico 19. Resultados do Mn (ρρρρ= 7,44 g cm-3), Janeiro de 2007.

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42,4642,48

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42,5842,60

42,6242,64

Con

cent

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o, µ

g g-1

Latitude

Longitude

Gráfico 20. Resultados do Mn (ρρρρ= 7,44 g cm-3), Junho de 2007.

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42,6242,64

Con

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g g-1

Latitude

Longitude

Gráfico 21. Resultados do Th (ρρρρ= 11,72 g cm-3), Janeiro de 2007.

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-19,70-19,65

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-19,50-19,45

42,4642,48

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42,6242,64

Con

cent

raçã

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g g-1

Latitude

Longitude

Gráfico 22. Resultados do Th (ρρρρ= 11,72 g cm-3), Junho de 2007.

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Con

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g g-1

Latitude

Longitude

Gráfico 23. Resultados do Ti (ρρρρ= 4,51 g cm-3), Janeiro de 2007.

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Latitude

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Gráfico 24. Resultados do Ti (ρρρρ= 4,51 g cm-3), Junho de 2007.

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Con

cent

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g g-1

Latitude

Longitude

Gráfico 25. Resultados do V (ρρρρ= 6,09 g cm-3), Janeiro de 2007.

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g g-1

Latitude

Longitude

Gráfico 26. Resultados do V (ρρρρ= 6,09 g cm-3), Junho de 2007.

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Con

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Latitude

Longitude

Gráfico 27. Resultados do Zn (ρρρρ= 7,14 g cm-3), Janeiro de 2007.

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42,4642,48

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42,5442,56

42,5842,60

42,6242,64

Con

cent

raçã

o, µ

g g-1

Latitude

Longitude

Gráfico 28. Resultados do Zn (ρρρρ= 7,14 g cm-3), Junho de 2007.

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Page 76: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

76Com o objetivo de comparar os resultados obtidos neste trabalho, foram realizadas

análises da comunidade epifítica na Serra de Piedade, localizada no município de Caeté – MG,

coletada no mês de junho de 2007. Foram também considerados os resultados obtidos de

trabalhos científicos recentes. Os dados comparativos estão indicados na tabela 7.

Tabela 7. Comparação dos resultados obtidos neste trabalho (Vale do Aço e Serra da Piedade) com outros trabalhos recentes da literatura (µg.g-1).

Ele- mento

Vale do Aço (Variação) Caeté

Áustria*

Singapura**

Itália***

Riscos à Saúde

Humana, (Tab. 2)

Toxicidade Relativa para as plantas (Tab. 2)

Al 3048 - 95113 1400 394 1,3 - 218 50-200

As 0,41 - 6,15 0,43 0,15 - - 1 5-20

Au 0,01 - 0,40 - - - - - -

Br 2,43 - 92,7 3,2 - - - - -

Co 0,37 - 12,25 0,27 0,27 - - 49 15-50

Cr 2 - 493 11 0,99 - 1,9 17 - 76 5-30

Cu 7 - 99 - - 32,88 5,4 141 20-100

Fe 2407 - 73500 3300 503 - - - >1000

Hg 0,45 - 6,83 0,14 0,049 - - 3 1-3

K 240 - 13016 388 - - - - -

Mg 823 - 8919 590 - - - - -

Mn 150 - 2160 139 - - - - 300-500

Na 67 - 1587 56 - - - 131 -

Th 1 - 33 0,25 - - - - -

Ti 109 - 4206 45 - - - - -

V 3 - 71 2 1,14 - 3,6 203 5-10

Zn 96 - 523 85 33,2 65,58 25 73 100-400

* Krommer et al. (2007), ** NG et al. (2005), *** Schintu et al. (2005).

Page 77: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

77De acordo com os resultados obtidos neste trabalho pôde-se observar:

1. os dados mostrados na tabela 7 relativos aos resultados da região Vale do Aço

estão com teores muito mais elevados do que aqueles encontrados nas amostras

da Serra de Piedade, município de Caeté e dos dados recentes da literatura;

2. os elementos Al, Co, Cr, Cu, Fe, Mg, Th e Ti apresentaram maiores

concentrações na segunda coleta, em junho de 2007, época da estação seca;

3. as amostras 16 e 17, do PERD, município de Marliéria, apesar de situarem em

uma área de preservação ambiental, apresentaram os teores mais elevados dos

elementos Al, Au, Co, Cu, Ti e V, quando comparados com os outros pontos de

coleta. Este fenômeno pode provavelmente ser atribuído ao efeito “fallout”

(deposição de matérial particulado) e pela direção predominante dos ventos

indicados na figura 14;

4. o elemento As teve maiores concentrações nas duas estações da amostra 7,

Distrito Industrial de Santana do Paraíso, sendo também detectado nas amostras 5

e 10, bairros Iguaçu e Carirú, próximos à Usiminas na estação chuvosa. Não foi

encontrado nas demais amostras da estação chuvosa. Na estação seca foi

encontrado em todas as amostras, provavelmente devido a falta de chuvas;

5. a detecção do Au, na estação seca, foi também observada nos pontos

circunvizinhos à Usiminas, destacando-se maior concentração em P12, bairro

Horto e P9, Centro de Ipatinga;

6. para os elementos Co, Cr, Cu, Fe, Mg, Mn, V, Ti e Zn pode-se atribuir suas

distribuições nos pontos de coleta próximos às duas indústrias locais, Usiminas e

AcelorMittal. Destacando-se as altíssimas concentrações dos elementos Fe, Mn e

Zn principalmente em P12, Horto; P10, Carirú; P14 Coronel Fabriciano e P15,

Timóteo;

7. como já foi discutido neste trabalho o elemento Cr, em sua forma química Cr+6 é

cancerígeno, sua elevada concentração obtida nos pontos P14,

Coronel Fabriciano e P15, Timóteo, deve ser aqui destacado;

8. o elemento Hg (principalmente o metilmercúrio) é altamente tóxico e foi

detectado em P12, bairro Horto com uma concentração de 6,83 µg g-1 , valor

acima do limite citado na tabela 6, como risco à saúde humana, 3 µg g-1 ;

9. o elemento Th foi surpriendentemente detectado nas amostras da comunidade

epifitica terrestre, como ja citado no item 1, com maiores teores na estação seca.

Este elemento é radioativo e também cancerígeno.

Page 78: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

789. CONCLUSÕES

Este trabalho, propõe uma avaliação da presença de metais e elementos tóxicos, em

amostras da comunidade epifítica terrestre, para estudar a poluição atmosférica da região do Vale

do Aço, Minas Gerais.

Tendo em vista os resultados obtidos, podemos concluir que se estas amostras são

capazes de reter acima de 20% da humidade relativa ao seu peso seco (ver pág. 26), todos os

metais que foram detectados neste trabalho, foram indubitavelmente, adsorvidos e/ou absorvidos

pela comunidade epifitica terrestre provenientes da poluição atmosférica da região do

Vale do Aço.

Os resultados indicam altas concentrações dos elementos Al, As, Au, Co, Cr, Cu, Fe, Hg,

Mn, Mg, Cr, Zn, V e Th quando comparados com os valores citados na literatura. O biomonitor

utilizado, comunidade epifítica terrestre, apresentou uma excelente capacidade de acumulação de

metais de contaminantes atmosférico.

Ficou comprovado a eficiência da bioacumulação de metais pelas amostras da

comunidade epifitica terrestre, podendo serem utilizadas em um biomonitoramento extensivo da

poluição atmosférica de regiões industrializadas.

De acordo com Baird (2002), dentre os poluentes oriundos da ação humana, os mais

preocupantes são os persistentes, pois não são alterados pela ação de luz, água, ar ou

microorganismos, durante períodos muito longos de tempo. Como exemplo dessas substâncias

persistente, temos os metais como o mercúrio. Além disso, muitas sustâncias persistentes não se

tornam uniformemente dispersas no meio ambiente, em vez disso, concentram-se em organismos

vivos afetando sua saúde e até levando a morte prematura. O elemento mercúrio foi detectado

neste trabalho em P12, bairro Horto, município de Ipatinga com uma concentração de

6,83 µg g-1 , valor acima do limite citado na tabela 6, como risco à saúde humana, 3 µg g-1 .

É então preciso esclarecer e informar a população sobre os riscos e conseqüências da

contaminação por esses metais para a saúde humana e para o ecossistema, para que assim

possamos exigir uma adequada segurança para o trabalhador e para a população em geral.

Portanto, é importante tentarmos reduzir a quantidade de sustâncias emitidas para o meio

ambiente, para isso, devemos fazer a captura e a disposição de uma grande fração de sua massa

antes da ocorrência da dispersão e adotar medidas preventivas, como substituição de solventes

orgânicos por água e utilização de substâncias benignas do ponto de vista ambiental para

substituir catalisadores a base de metais. Pois, só assim estaremos arcando com uma parte da

responsabilidade pela poluição.

Page 79: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

7910. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS

� Estabelecer uma relação matemática entre os metais absorvidos e/ou adsorvidos nas

briófita e o teor deste metal nas partículas totais em suspensão, PTS, conforme resolução

CONAMA;

� Utilizar o método saco de musgo “moss bag”, nos pontos onde foram encontrados

maiores concentrações de metais neste trabalho, cultivando as amostras em laboratório,

podendo assim ter um padrão zero de poluição;

� Fazer um estudo epidemiológico, principalmente para doenças respiratórias, nos postos

de saúde mais próximos dos pontos de maiores concentrações obtidas neste trabalho,

como por exemplo, P12, bairro Horto, Ipatinga;

� Estudar fatores biológicos de bioacumulação de cada parte constituinte das amostras

separando os rizóides, caulóides e filóides.

� Fazer um biomontoramento extensivo por longos períodos para verficar a contribuição

das fontes poluidoras e as mudanças climáticas da região do Vale do Aço.

Page 80: CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

80REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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ANEXOS

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84ANEXO I

CARACTERÍSTICAS NUCLEARES DOS ELEMENTOS ANALISADOS

NAS AMOSTRAS EM ESTUDO E NOS MATERIAIS DE REFERÊNCIA

Elemento Isótopo Seção de

Choque (barn)

Meia Vida T1/2

Energia Gama

Principal keV

Na Na-24 0,52 14.96H 1368,6 Al Al-28 0,226 2.24 M 1778,9 Sc Sc-46 12 83,3 D 889,3 Ti Ti-51 0,179 5,7 M 320,1 Cr Cr-51 13,5 27,7 D 320,1 Mn Mn-56 13,2 2,58 H 846/1810 Fe Fe-59 0,98 44,6 D 1099 / 1291 Co Co-60 20 5,3 A 1173,2 Zn Zn-65 0,44 244 D 1115,5 Cu Cu-66 2,2 5.1 M 1038.0 Ga Ga-72 4,7 14,1H 834/630 As As-76 5,4 26,3 H 559,2 Rb Rb-86 0,8 18,7 D 1076 Sr Sr-85 1,0 64,8 D 514 Sb Sb-122 6,8 2,7 D 564/693 Sb Sb-124 2,5 60,2 D 603/1691 La La-140 8,2 40,2 H 1596,5 Ce Ce-141 0,31 32,5 D 145,4 Au Au-198 96 2,7 D 411,8

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85Resultados de Análises (µµµµg.g-1) e valores certificados de amostras de referência.

Elementos de Meia

Vida Curta

GBW 08303 Soil

GBW 09101-Human Hair

GXR1

Soil

GXR6

Soil

IAEA Soil-7

Bovine Liver

Al A 73000± 800 14,7± 7 ND ND 52000± 700 3,4± 0,3

C 68600±3400 13,3± 2,3 - - - 3 NC

Cu A ND 19± 2 1390±150 ND <10 130± 13

C - 23± 1,4 1110±115 66± 8 11± 2 160± 8

Mn A 590± 10 4± 2 860± 70 1020± 40 680± 60 9,0±1

C 519± 36 2,94± 0,20 880± 70 1040±50 631± 30 10,5± 4

Ti A 2700± 300 ND ND 5100± 200 2600± 300 ND

C 3600± 200 - 380± 190 5000± 100 3000± 400 -

V A 80± 10 ND 95± 9 200± 20 60± 6 ND

C - 0,069 i 80± 10 186± 11 66± 7 0,123NC A, Amostras ; C, Valores Certificados; ND, Não Detectados; i, Valores Informativos ; NC, Não Certificados

Resultados de Análises (µµµµg.g-1) e valores certificados de amostras de referência.

Elementos de Meia

Vida Curta

GBW 08303 Soil

GBW 09101-Human Hair

GXR1

Soil

GXR6

Soil

IAEA Soil-7

Bovine Liver

As A ND ND 400± 40 290± 30 16± 4 ND

C - - 427± 45 330± 25 13,4± 0,8 0,05NC

Au A ND ND 5± 1 0,12± 0,01 ND ND

C - - 3,3± 0,3 0,095± 0,014 - -

Ga A ND ND 16± 1 42± 4 7,6± 0,8 -

C - - 13,9± 1,6 35± 3 10± 3 -

Na A 11800± 200 270± 50 ND - 2300± 20 1880± 100

C 11000±1200 266± 12 - - - 2420 ± 800

La A 40± 10 ND 10± 1 13± 1 26± 2 -

C 40 i 0,014 i 7,5± 0,8 13,9± 0,9 28± 1 - A, Amostras ; C, Valores Certificados; ND, Não Detectados; i, Valores Informativos; NC, Não Certificados

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86Resultados de Análises (µµµµg.g-1) e valores certificados de amostras de referência.

Elementos de Meia

Vida Curta

GBW 08303 Soil

GBW 09101-Human Hair

GXR1

Soil

GXR6

Soil

IAEA Soil-7

Bovine Liver

Co A 11± 1 ND 7,3± 0,5 14,8± 0,5 8,6± 0,5 -

C 13,0± 1,2 0,135± 0,008 8,2±1,5 13,8± 1 8,9± 0,25NC

Cr A 110± 1 4,6± 0,6 ND - 70± 1 -

C 112± 12 4,77± 0,38 - - 60± 14 -

Cs A 6,5± 0,1 ND 2,4± 0,2 4,4± 0,4 6,1± 0,6 -

C - - 3,0± 0,6 4,2± 0,21 5,4± 1 -

Fe A 27700±100 ND 270000± 20000 60000± 5000 29000± 3000 -

C 29700± 2000 71,2± 6,6 250000± 12000 55800± 4100 25700± 5000 184

Rb A 80± 2 ND 25± 3 100± 10 61± 6 ND

C 68 i - 14± 9 90± 4 51± 5 13,7

Sb A 40± 1 ND 110± 10 6± 2 1,9± 0,1 -

C - 0,21 i 122± 18 3,6± 1 1,6± 0,2 0,003 NC

Sc A 10,2± 0,02 ND 1,8± 0,2 24,8± 0,4 9,4± 0,9 -

C 10 i - 1,58± 0,2 27,6± 2,6 8,3± 0,7

Zn A ND 160± 10 ND ND - 135± 20

C - 189± 8 - - - 127 ± 20 A, Amostras ; C, Valores Certificados; ND, Não Detectados; i, Valores Informativos ; NC, Não Certificados