mayra di matteo

Universidade Presbiteriana Mackenzie

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DIAGNÓSTICO DA QUALIDADE DO SEDIMENTO NA AVALIAÇÃO DE IMPACTOS ANTRÓPICOS EM BACIAS HIDROGRÁFICAS

Mayra Di Matteo Campos (IC) e Paola Lupianhes Dall´Occo (Orientadora)

Apoio: PIBIC Mackenzie/MackPesquisa

Resumo

Cada vez mais, se faz preciso o desenvolvimento e selecionamento de metodologias analíticas que sejam capazes de avaliar a degradação crescente dos recursos naturais renováveis. A bacia hidrográfica é reconhecida mundialmente como a melhor unidade para o manejo dos recursos naturais, assim metodologias para o diagnóstico da situação real de seus recursos hídricos passam a ser instrumentos necessários para sua preservação e gerenciamento. Para realizar esse diagnóstico, a análise da qualidade do sedimento vem ganhando destaque nos últimos anos, pois esse compartimento tem papel fundamental no armazenamento e disponibilização de contaminantes para a água e consequentemente para os organismos que dela dependem. Este estudo, através de revisão bibliográfica, tem como finalidade caracterizar o conhecimento já desenvolvido sobre a análise da qualidade dos sedimentos em bacias hidrográficas, identificando as principais técnicas utilizadas, as variáveis analisadas (físicas, químicas, hidrobiológicas e toxicológicas), a importância e eficácia do estabelecimento de valores orientadores, bem como a atuação e atualização das políticas normativas em relação às preocupações ambientais. Constata-se que muitos aspectos ainda são pouco compreendidos como os fatores que afetam a biodisponibilidade de elementos da coluna sedimentar para a água, a relação de muitos compostos entre si e o efeito de muitos contaminantes sobre a biota, o que fomenta a necessidade de mais estudos e estímulos legais para uma devida avaliação da qualidade dos sedimentos que irá auxiliar na identificação do estado real da bacia hidrográfica, permitindo o desenvolvimento de ações efetivas de prevenção e mitigação da contaminação de ecossistemas aquáticos.

Palavras-chave: sedimento, bacia hidrográfica, avaliação da qualidade

Abstract

More and more, it has become necessary to develop and select analytical methodologies that are capable of evaluating the expanding degradation of renewable natural resources. The watershed is worldly recognized as the best handling of natural resources unit, therefore methodologies to diagnose the real situation of hydric resources turn into essential instruments of preservation and management. In order to perform this diagnose, the analysis of the sediment has gained the spotlight in the last few years, due to the fact that this compartment has a key role in the storing and availability of contaminants to the water and as a result, it is also important for the life forms that depend on water. This study, throughout bibliographic review, has as its purpose to portray the knowledge already developed about the analysis of sediment quality in watersheds, identifying the main techniques used, the analyzed variables (physical, chemical, hydro biological and toxicological), the importance and efficacy of guidelines that were established, such as the usage and upgrade of regulatory politics regards to environmental concerns. It is verified that many aspects are still not so well comprehended, such as the elements that affect the bioavailability of elements from the sedimentary column to the

VII Jornada de Iniciação Científica - 2011

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water, the connection between compounds and the effect of many contaminants upon the biota, what brings up the need for deeper studies and legal aids to develop a proper evaluation of sediment quality that will help in identifying the real state of the watersheds, allowing the development of effective prevention and mitigation actions of contamination in aquatic ecosystems.

Key-words: sediment, watershed, quality evaluation


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Introdução

Todas as atividades humanas se desenvolvem sobre o território da bacia hidrográfica. Suas

águas são a fonte para manter a vida dos organismos e o funcionamento das indústrias,

mas ao mesmo tempo, são também o destino final de lixo tóxico e esgotos. Para utilizar esta

água, portanto, é necessária uma rigorosa avaliação de qualidade que possa identificar,

quantificar e prevenir o efeito de substâncias sobre o meio ambiente e a saúde dos seres

humanos. As relações da água com o sedimento fazem deste compartimento um dos

principais alvos de análise, dada a sua importância na ciclagem da matéria e na

biodisponibilidade de diversos compostos químicos para o ambiente aquático.

Este estudo tem como objetivo a caracterização do conhecimento já desenvolvido sobre a

análise da qualidade dos sedimentos em bacias hidrográficas, através da revisão

bibliográfica, identificando as principais técnicas utilizadas, as variáveis analisadas (físicas,

químicas, hidrobiológicas e toxicológicas), a importância e eficácia do estabelecimento de

valores orientadores, bem como a atuação e atualização das políticas normativas em

relação às preocupações ambientais.

Assim a possibilidade de expor a situação atual da avaliação da qualidade do sedimento em

bacias hidrográficas no Brasil, visa estimular o desenvolvimento de novas técnicas de

identificação e quantificação dos contaminantes, bem como de mensuração de seus efeitos

nocivos, necessários ao planejamento de ações efetivas de prevenção e mitigação da

contaminação desse importante recurso hídrico.

Referencial Teórico

Bacia hidrográfica é uma área de captação natural da água de precipitação, composta por

um conjunto de superfícies vertentes e de uma rede de drenagem formada por cursos de

água, que convergem o escoamento para um único ponto de saída (TUCCI, 1997). A bacia

hidrográfica pode ser então considerada um ente sistêmico. É onde se realizam os balanços

de entrada proveniente da chuva e saída de água através do exutório, permitindo que sejam

delineadas bacias e sub-bacias, cuja interconexão se dá pelos sistemas hídricos (PORTO;

PORTO, 2008).

As regiões hidrográficas nacionais sofreram uma divisão definida pela Resolução do

Conselho Nacional de Recursos Hídricos, CNRH 32/03 (fig. 1). A configuração física e a

característica local, conforme a necessidade de gestão dos recursos hídricos, definiram a

divisão das bacias hidrográficas. Essas regiões têm sua divisão justificada pelas diferenças

existentes no país, tanto no que se refere aos ecossistemas como também diferenças de

caráter cultural, social e econômico (PORTO; PORTO, 2008).


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Figura 1. Regiões hidrográficas brasileiras (CNRH, 2003).

Todas as atividades humanas se desenvolvem sobre o território definido como bacia

hidrográfica, assim, todas as áreas urbanas, industriais, agrícolas ou de preservação fazem

parte de alguma bacia hidrográfica. Pode-se dizer então, que no seu exutório, estarão

representados todos os processos que fazem parte do seu sistema, pois o que ocorre ali é

consequência das formas de ocupação do território e da utilização das águas que para ali

convergem (PORTO; PORTO, 2008).

O estabelecimento da qualidade do manancial para fins de abastecimento público, durante

mais de vinte anos, foi feita com a avaliação da qualidade da água (ARAÚJO, 2005). Entre

as várias técnicas usadas para elaboração de índices de qualidade de água, a mais

empregada é aquela desenvolvida pela National Sanitation Foundation Institution e usada

em países como EUA, Brasil e Inglaterra (TOLEDO; NICOLELLA, 2002).

O uso de indicadores de qualidade de água consiste no emprego de variáveis que se

correlacionam com as alterações ocorridas na bacia, sejam estas de origens antrópicas ou

naturais. Cada sistema hídrico possui características próprias, o que torna difícil estabelecer

uma única variável como um indicador padrão. Neste sentido, a busca é a obtenção de

índices de qualidade de água que reflitam resumidamente e objetivamente as alterações,

com ênfase para as intervenções humanas, como o uso agrícola, urbano e industrial

(TOLEDO; NICOLELLA, 2002).

É preciso compreender que o termo "qualidade de água” se refere às características

químicas, físicas e biológicas conforme são estipuladas diferentes finalidades para a água e

não necessariamente se refere a um estado de pureza. Assim, segundo Merten (2002), a

política normativa nacional de uso da água, como consta na Resolução do Conselho


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Nacional do Meio Ambiente, CONAMA 20/86, procurou estabelecer parâmetros que definem

limites aceitáveis para cada substância, considerando os diferentes destinos da água

(abastecimento para consumo humano, proteção das comunidades aquáticas, irrigação,

recreação de contato primário ou secundário, pesca, navegação, harmonia paisagística,

entre outros).

Ainda de acordo com esta resolução, os efluentes líquidos não devem conferir

características em desacordo com as metas progressivas e intermediárias do seu

enquadramento e nem ultrapassar os limites permissíveis para o seu lançamento,

considerando que as eventuais interações não devem causar efeitos tóxicos (ARAÚJO,

2005).

A Resolução CONAMA 20/86 foi revogada pela Resolução CONAMA 357/05, em resposta à

evolução nos métodos de controle da qualidade das águas e dos padrões de lançamento de

resíduos químicos e tóxicos. A nova resolução estabelece que é necessário realizar 112

análises diferentes na água, enquanto antigamente eram realizadas periodicamente apenas

74 análises. Entre os novos parâmetros incluídos está a quantificação da densidade de

cianobactérias e da concentração de alguns compostos orgânicos e da clorofila-a.

Segundo Mozeto et al. (2003), ao longo dos últimos anos, mudanças substanciais nos

estudos de avaliação da qualidade da água afetaram, direta e indiretamente, a concepção

dos programas de monitoramento ambiental. A qualidade dos sedimentos, que era

considerado até pouco tempo um compartimento apenas acumulador de nutrientes e de

uma variedade de contaminantes, passa a ser analisada nesta nova abordagem, dada sua

importância nas relações de interação com a coluna d’água e com a biota residente.

O sedimento é um dos compartimentos mais importantes dos ecossistemas aquáticos

continentais, do ponto de vista de ciclagem de matéria e fluxo de energia. Nele ocorrem

processos biológicos, físicos e/ ou químicos, que influenciam o metabolismo de todo o

sistema, por isso, o sedimento pode ser considerado o resultado da integração de todos os

processos que ocorrem em um ecossistema aquático. Atualmente, já se reconhece que os

sedimentos desempenham um papel fundamental na biodisponibilidade de vários

compostos químicos (SILVÉRIO, 2003).

O sedimento de fundo é definido por Bostelmann (2006) como todo material não

consolidado, constituído por partículas de diferentes tamanhos, formas e composição

química, transportadas por água, ar ou gelo, distribuído ao longo dos vales do sistema de

drenagem e orientado a partir da interação constante dos processos de intemperismo e

erosão que atuam sobre diversos tipos de rochas e/ou seus produtos de intemperização.


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De acordo com Esteves (1998), o sedimento aquático pode ser de dois tipos: orgânico e

mineral.

Para um sedimento ser considerado orgânico deve apresentar concentração de matéria

orgânica superior a 10% do peso seco. O sedimento orgânico pode ser distinguido entre

“gyttja” e “dy”. O sedimento “gyttja” é formado a partir de matéria orgânica autóctone, ou

seja, de detritos formados no próprio corpo hídrico. “Dy” caracteriza sedimento com matéria

orgânica de origem alóctone, ou seja, que provém principalmente de vegetais superiores

terrestres. No Brasil, a maioria dos corpos hídricos recebe efluentes que podem transportar

para o seu interior grande quantidade de matéria orgânica de diferentes origens. Além disso,

a maior parte deles sofre grande variação de nível d’água e recebem o aporte de matéria

orgânica de florestas ribeirinhas. Desta maneira, os sedimentos brasileiros podem ter tanto

características de “gyttja” como de “dy”. A predominância de um ou de outro tipo depende,

em primeiro lugar, do grau de influência a que estão submetidos.

O sedimento mineral é caracterizado pelo baixo teor de matéria orgânica e ocorre

principalmente em ambientes aquáticos oligotróficos de regiões temperadas. Na sua

composição predomina sílica, argila, e compostos de cálcio, ferro, manganês, entre outros.

No Brasil, este tipo de sedimento é encontrado principalmente em lagunas e represas.

Esteves (1998) também distingue o sedimento em duas camadas: a recente ou biológica e a

permanente.

A camada recente apresenta maior concentração de matéria orgânica por estar em contato

direto com a coluna d’água e corresponde à parte do sedimento biologicamente mais ativa,

pois nela os microorganismos e organismos bentônicos encontram condições ambientais

mais favoráveis para seu desenvolvimento.

A camada permanente localiza-se abaixo da camada recente e é caracterizada pelo baixo

teor de matéria orgânica e pelo fato de apresentar-se, geralmente, em anaerobiose. A

textura mais rígida também faz com que poucos organismos, além das bactérias,

desenvolvam-se nessa região do sedimento. Embora a atividade biológica na camada

permanente seja reduzida, do ponto de vista químico pode apresentar intensa atividade,

especialmente no que diz respeito à solubilização de íons.

Entre a matéria particulada das duas camadas existe a água intersticial, de fundamental

importância para a produtividade do ecossistema aquático, isto porque a coluna d’água sofre

um processo constante de enriquecimento de nutrientes, que se difundem a partir da água

intersticial, onde se encontram em concentrações mais elevadas (ESTEVES, 1998).

Silvério (2003) classifica a concentração de metais presentes na água intersticial como a

concentração resultante do equilíbrio entre as fases do sedimento, frente a processos físicos,


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químicos e biológicos que ali se desenvolveram. Os sedimentos anóxidos e sulfídricos, cuja

formação de sulfetos metálicos de baixa solubilidade retém os metais na fase sólida

apresentam concentração de metais na água intersticial relativamente baixa. Esta água

onde se encontram metais dissolvidos, porém, é filtrada por macro invertebrados bentônicos

e um novo equilíbrio é estabelecido na medida que os contaminantes vão sendo depurados

do sedimento pelos organismos bentônicos. Em seguida mais metais sofrem dissolução do

sedimento para a água intersticial, repondo as substâncias consumidas pelos organismos e

favorecendo a bioacumulação neste processo (SARAIVA, 2007).

As trocas efetuadas através da interface dos sedimentos são reguladas por mecanismos

relacionados com o equilíbrio entre os minerais e a água, processos de adsorção

(principalmente troca iônica), interações do tipo redox, dependentes do oxigênio e atividade

de bactérias, fungos, plâncton e invertebrados (WETZEL, 1993).

Considerando o sedimento como o compartimento que reflete todos os processos que

ocorrem em um ecossistema aquático, a sua composição também deve dar indicação do

estado trófico. Na grande maioria dos ecossistemas aquáticos de regiões temperadas, a

concentração de matéria orgânica é considerada a mais apropriada para indicar o nível de

produção do sistema. Já em ecossistemas aquáticos tropicais, como os brasileiros,

raramente a concentração de matéria orgânica e nutrientes do sedimento reflete o nível de

produção do sistema porque a rapidez do processo de reciclagem da matéria orgânica não

permite o acúmulo da mesma no sedimento. Esta alta decomposição decorre das altas

temperaturas, turbulências e pouca profundidade, que permitem que a maior parte da

matéria orgânica seja decomposta na coluna d’água antes mesmo de alcançar o sedimento

(ESTEVES, 1998).

A capacidade do sedimento em acumular compostos faz deste compartimento um dos mais

importantes na avaliação do nível de contaminação de ecossistemas aquáticos continentais.

Os compostos indicadores de contaminação ambiental encontrados no sedimento podem

ser orgânicos, como inseticidas e herbicidas ou inorgânicos como os elementos-traço. Estes

podem formar compostos muito estáveis que dificilmente são liberados para a coluna d’água,

acumulando-se no sedimento onde podem alcançar concentrações elevadas, superiores até

àquelas apresentadas pelos elementos comuns da crosta terrestre (ESTEVES, 1998).

Bevilacqua (1996) destaca que a distribuição de espécies nos sedimentos é de extrema

importância em estudos de impacto ambiental, pois registram em caráter mais permanente

os efeitos de contaminação. Dependendo das características físicas e químicas do ambiente,

contaminantes e nutrientes acumulados nos sedimentos podem ser redisponibilizados para


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a coluna d’agua, influenciando diretamente a qualidade desse compartimento e as formas

de vida ali instaladas.

O sedimento é habitado pelos zoobentos e fitobentos que juntos formam a comunidade

bentônica. Os zoobentos são classificados, segundo o tamanho dos organismos, utilizando-

se peneiras de diferentes tamanhos de abertura de malha. Alguns dos principais métodos

para avaliar a qualidade dos ambientes aquáticos envolvem a avaliação da estrutura de

comunidades aquáticas, a identificação de espécies indicadoras de qualidade, estudos

ecotoxicológicos e de bioacumulação (SARAIVA, 2007).

A importância do sedimento como indicador do nível de poluição torna-se ainda mais

relevante, quando considera-se que as indústrias geralmente lançam seus despejos nos

ambientes aquáticos nos finais de semana, quando o controle é reduzido. Neste caso, o

sedimento pode atuar registrando a poluição ocorrida nos dias anteriores (ESTEVES, 1998).

O Conselho Canadense de Ministros do Meio Ambiente – CCME - foi o pioneiro na

determinação de limites para substâncias químicas nos sedimentos, com a publicação de

seu Protocolo de Derivação da Qualidade dos Sedimentos para a proteção da vida aquática,

em 1995. A elaboração desse protocolo teve por objetivo estabelecer critérios para a

avaliação da qualidade dos sedimentos e do significado toxicológico das substâncias

associadas aos mesmos para os organismos aquáticos. Os valores estabelecidos pelo

CCME foram baseados em dados químicos (concentrações totais) e biológicos (ensaios de

toxicidade e parâmetros da comunidade bentônica), sendo estes valores utilizados

atualmente pela CETESB - Companhia Ambiental do Estado de São Paulo.

A CETESB faz uso de 34 variáveis de qualidade de sedimento (físicas, químicas,

hidrobiológicas e toxicológicas), entre as mais representativas estão: as variáveis físicas

(granulometria, série de resíduos e umidade), as variáveis químicas, entre elas as

inorgânicas (alumínio, chumbo, cobre, ferro, etc) e as orgânicas (PAHs, pesticidas

organoclorados), as variáveis hidrobiológicas (análise da comunidade bentônica) e as

variáveis toxicológicas (ensaio de toxicidade aguda/subletal com o anfípodo Hyalella).

De acordo com a Resolução CONAMA 344/04 o programa de investigação laboratorial do

sedimento deverá ser desenvolvido em três etapas: caracterização física, química e

ecotoxicológica.

A caracterização física através da granulometria, quantificada nas amostras de sedimento,

está intimamente relacionada à avaliação das características mineralógicas que compõe

essa matriz limnológica, de forma a se verificar a presença de areia, silte e argila (tabela I).

Uma maior quantidade de finos, representados por elevadas quantidades de silte e argila e

menor de areia, configuram uma significativa possibilidade de se encontrar contaminantes


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que permitam verificar a qualidade do sedimento presente no corpo hídrico. Isso porque o

tamanho da partícula influencia a adsorção e a retenção de contaminantes (CETESB, 2007).

A tendência observada é que quando o grão diminui, as concentrações de nutrientes e

contaminantes aumentam. Esta tendência primária é devido ao fato das pequenas partículas

terem grandes áreas de superfície para a adsorção.

Tabela I - Classificação granulométrica dos sedimentos (Escala Granulométrica de Wentworth, 1922).

Classificação Phi (φ)* (mm)

Areia muito grossa -1 a 0 2 a 1

Areia grossa 0 a 1 1 a 0,5

Areia média 1 a 2 0,5 a 0,25

Areia fina 2 a 3 0,25 a 0,125

Areia muito fina 3 a 4 0,125 a 0,062

Silte 4 a 8 0,062 a 0,00394

Argila 8 a 12 0,00394 a 0,0002 *Phi (φ) corresponde à unidade de medida do diâmetro da partícula do sedimento, cuja equivalência em milímetros (mm) é apresentada.

A caracterização química deve determinar as concentrações de poluentes no sedimento, na

fração total. O detalhamento é realizado de acordo com as fontes de poluição preexistentes

na área da análise e determinado de acordo com os valores orientadores. As substâncias

não listadas, quando necessária a sua investigação, terão seus valores orientadores

previamente estabelecidos pelo órgão ambiental competente. Existindo dados sobre valores

basais (valores naturais reconhecidos pelo órgão ambiental competente) de uma

determinada região, estes deverão prevalecer sempre que se apresentarem mais elevados.

Os valores orientadores, ilustrados na tabela II, têm como referência os valores-guias

oficiais canadenses e norte-americanos estabelecidos pelo Canadian Council of Ministers of

the Environment (CCME) e pelo Florida Department of Enviromental Protection (FDEP) em

1999 e são adotados pela Resolução CONAMA 344/04.

A concentração abaixo da qual raramente são esperados efeitos adversos para os

organismos - o menor limite – é apresentado como TEL (Threshold Effect Level). O maior

limite - PEL (Probable Effect Level) representa a concentração acima da qual é

frequentemente esperado o citado efeito adverso para os organismos. Na faixa entre TEL e

PEL situam-se os valores onde ocasionalmente esperam-se tais efeitos. A análise através

do uso destes valores é apenas uma orientação na busca de contaminantes em

concentrações tóxicas para a biota (BOSTELMANN, 2006).


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Tabela II - Valores orientadores para análise química de sedimentos de água doce. Modificado de CONAMA (2004). Poluentes

Valores orientadores (em unidade de material seco)

TEL (mg kg-1) PEL (mg kg-1) Metais pesados e arsênio (mg/kg)

Arsênio (As) 5,9 17 Cádmio (Cd) 0,6 3,5 Chumbo (Pb) 35 91,3 Cobre (Cu) 35,7 197 Cromo (Cr) 37,3 90 Mercúrio (Hg) 0,17 0,486 Níquel (Ni) 18 35,9 Zinco (Zn) 123 315

Pesticidas organoclorados (µg/kg)

BHC (Gama-BHC/Lindano) 0,94 1,38 DDD 3,54 8,51 DDE 1,42 6,75 DDT 1,19 4,77 Dieldrin 2,85 6,67 Endrin 2,67 62,4

PCBs (µg/kg) Bifenilas Policloradas - Totais 34,1 277 Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos – PAHs (µg/kg)

Grupo A

Benzo(a)antraceno 31,7 385 Benzo(a)pireno 31,9 782 Criseno 57,1 862 Dibenzo(a,h)antraceno 6,22 135

Grupo B

Acenafteno 6,71 88,9 Acenaftileno 5,87 128 Antraceno 46,9 245 Fenantreno 41,9 515 Fluoranteno 111 2355 Fluoreno 21,2 144 2-Metilnaftaleno 20,2 201 Naftaleno 34,6 391 Pireno 53 875

Os elementos cádmio, chumbo, mercúrio e arsênio são considerados não essenciais, tendo

efeito tóxico quando ingeridos ou absorvidos. Entre eles o mercúrio, encontrado como

elemento-traço em muitos minerais, possui elevada toxicidade, gerando grande

preocupação como poluente (ALEGRE, 2009).

De acordo com Tavares e Carvalho (1992) as principais fontes antropogênicas de metais no

ambiente são fertilizantes, pesticidas, água de irrigação contaminada e queima de biomassa

na zona rural, combustão de carvão e óleo, emissões veiculares, incineração de resíduos

urbanos e industriais e, principalmente, mineração, fundição e refinamento, tanto nas

regiões urbanas como na zona rural.

É necessária a análise de metais, pois tratam-se de elementos extremamente importantes

nos ecossistemas aquáticos e essenciais em pequenas concentrações, porém, quando em

altas concentrações, apresentam elevada toxicidade podendo ainda sofrer processos de

bioconcentração e biomagnificação, apresentando riscos para os predadores de topo da

cadeia alimentar, incluindo o ser humano. Além disso, os sedimentos agem como

carreadores e possíveis fontes de poluição, pois os metais pesados não são


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permanentemente fixados por eles, e podem ser ressolubilizados para a água por mudanças

nas condições ambientais (BEVILACQUA, 1996; VOUTSAS et al., 2002).

A ação química dos metais pesados tem despertado grande interesse ambiental. Isso se

deve, em parte, ao fato de não possuírem caráter de biodegradação, o que determina que

permaneçam em ciclos biogeoquímicos globais nos quais as águas naturais são seus

principais meio de condução. Vários trabalhos têm voltado seu interesse para a

quantificação de poluição por metais pesados em sedimentos, reunindo dados sobre o

impacto ambiental e suas complexas relações com as atividades econômicas (COTTA et al.,

2006).

Metais na água são absorvidos pelo organismo humano através do trato gastrintestinal. Esta

absorção pode ser afetada pelo pH, pelas taxas de movimentação no trato digestivo e pela

presença de outros materiais, sendo que combinações particulares desses fatores podem

contribuir para fazer a absorção de metais ser muito alta ou muito baixa (FREITAS et al.,

2001).

No ser humano, a contaminação por metais pode causar efeitos tóxicos reversíveis, tais

como inibição temporária do sistema enzimático ou danos permanentes no organismo.

Intoxicação por exposição aguda ou crônica a mercúrio elementar, por exemplo, cuja

sintomatologia inclui perda de apetite e peso, tremor, insônia e nervosismo, é reversível e

estes sintomas começam a desaparecer depois de interrompida a exposição. O mesmo não

acontece com a intoxicação por metilmercúrio cujos danos causados ao sistema nervoso

central permanecem por toda a vida do individuo afetado. A intoxicação por manganês, que

inclui distúrbios de fala e de memória, aumento do tônus muscular facial, o hiperemotismo e

a diminuição na habilidade motora, é reversível em alguns casos estudados e em outros não

(TAVARES; CARVALHO, 1992).

Ainda na análise química devem ser realizadas determinações de carbono orgânico total

(COT), nitrogênio Kjeldahl total e fósforo total. O valor alerta da tabela III representa a

possibilidade de causar prejuízos ao ambiente, ficando excluídos de comparação com a

caracterização, os valores oriundos de ambientes naturalmente enriquecidos por matéria

orgânica e nutrientes, como manguezais (CONAMA, 2004).

Tabela III – Valores orientadores para carbono orgânico total e nutrientes. Modificado de CONAMA (2004).

Parâmetro Valor alerta

Carbono orgânico total (%) 10

Nitrogênio kjeldahl total (mg/kg) 4.800

Fósforo total (mg/kg) 2.000


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A Teoria de Partição – TEP leva em consideração que a biodisponibilidade de metais

(cádmio, cobre, chumbo, níquel e zinco) nos sedimentos está relacionada à atividade

química dessas substâncias no sistema sedimento-água intersticial. O modelo da TEP é

baseado na determinação das concentrações de metais presentes nos sedimentos que

predizem sobre a presença ou a ausência de toxicidade nesse compartimento (SARAIVA,

2007).

Técnicas analíticas são comumente utilizadas para determinar a composição química e

mineralógica das amostras de sedimentos, entre elas a difração por raios-x, análise por

ativação neutrônica e espectrometria de absorção atômica em chama.

Segundo Saraiva (2007), a difração de raios-x é uma técnica importante de análise

estrutural, a qual possibilita a quantificação das fases cristalinas e os estudos da estrutura

interna dos materiais cristalinos.

A espectrometria de absorção atômica é uma técnica de análise usada para determinar a

presença e a quantidade de um determinado metal em solução, baseia-se no princípio da

formação de átomos livres e a absorção da radiação ultravioleta por estes átomos. As

principais vantagens desta técnica são alta especificidade, alta sensibilidade, baixos limites

de detecção para vários elementos em diferentes amostras, baixo custo relativo e

versatilidade analítica (pode-se utilizar chama, forno de grafite ou geração de hidreto)

(PICCOLI, 2006).

De acordo com Saraiva (2007), em função do uso abusivo e descontrolado de

contaminantes de todos os tipos, orgânicos e inorgânicos e, em virtude da imensidão de

compostos que podem chegar aos corpos hídricos, as análises químicas se tornam limitadas,

sendo que muitas vezes os resultados obtidos não permitem uma avaliação criteriosa dos

efeitos das substâncias sobre os seres vivos. Dessa forma, alguns métodos biológicos como

os ensaios ecotoxicológicos ou biotestes são cada vez mais empregados.

Todas as substâncias químicas têm um potencial de toxicidade sobre os organismos que

depende da concentração. Com isso, os organismos desencadeiam sua capacidade de

assimilação com danos menores, que consiste principalmente na metabolização e excreção

dos agentes agressores. O resultado desta interação é o efeito mensurável pelos ensaios

ecotoxicológicos, denominados efeitos agudos ou crônicos que resultam em morte ou em

alterações no crescimento, na reprodução, no metabolismo, em deformações e no

comportamento dos organismos-teste. Os testes agudos detectam os efeitos observados em

curtos períodos de tempo, e geralmente são irreparáveis, enquanto os testes crônicos

detectam danos após um período maior de exposição aos contaminantes (SARAIVA, 2007).


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Segundo Alegre (2009) uma avaliação ambiental realizada com análises químicas e dados

ecotoxicológicos estabelece qual poluente é verdadeiramente biodisponível e capaz de

interagir e causar efeitos aos organismos vivos. Isso visa determinar os possíveis efeitos

dos contaminantes à biota local, bem como entender a dinâmica desses contaminantes no

ambiente. Para a interpretação dos resultados, os ensaios ecotoxicológicos devem ser

acompanhados da determinação de nitrogênio amoniacal, na fração aquosa, e

correspondente concentração de amônia não ionizada, bem como dos dados referentes ao

pH, temperatura, salinidade e oxigênio dissolvido.

Para melhorar a avaliação dos níveis de metais encontrados nos corpos aquáticos é muito

importante a utilização de valores-guias locais. Estes podem ser obtidos através de

amostras coletadas em áreas vegetadas sem alterações antrópicas ou do fundo de

ambientes aquáticos, ou seja, em áreas que não foram afetadas por descargas de

contaminantes e, portanto preservam as características originais do local. As concentrações

totais de metais contidas nesses sedimentos possibilitam uma informação importante sobre

os níveis originais, podendo ser útil tanto para comparações entre os resultados de estudos

em áreas degradadas, como para a tomada de decisões quanto à remediação de áreas

contaminadas ou potencialmente contaminadas (POLETO; MERTEN, 2007).

Poleto e Merten (2007) ainda afirmam que as concentrações totais de metais não são

suficientes para realizar uma avaliação completa sobre o risco que esses metais

representam ao meio ambiente. A análise das concentrações totais de elementos traço em

sedimentos dá uma indicação de sua significância ecotoxicológica, mas não informa sobre a

sua disponibilidade para os organismos vivos. Assim, uma análise mais criteriosa de como

são e onde estão estes contaminantes, faz-se necessária, pois alterações nas condições

físico-químicas (especialmente pH e potencial redox) como, por exemplo, à exposição de

sedimentos anóxicos a condições oxidantes durante sua ressuspensão (causada por

operações de dragagem e bioturbação dos sedimentos causada pelas atividades de

organismos vivos) e disposição de sedimentos no solo (depois de inundações ou operações

de dragagem), conduzirão a liberação de metais traço associados a esses sedimentos.

Entre os procedimentos já estabelecidos, Araújo (2005) cita a aplicação de diferentes

organismos-teste: bactérias, protozoários, oligoquetas, poliquetas, insetos, anfípodas,

cladóceros, peixes, entre outros.

Os organismos-teste utilizados nos ensaios de toxicidade são escolhidos e padronizados de

acordo com algumas características, entre elas a ampla distribuição geográfica, a alta

sensibilidade a diversas classes de contaminantes, a baixa variabilidade genética, a sua


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disponibilidade em abundância e, de preferência, ser autóctone e representativo do

ambiente em estudo (ALEGRE, 2009).

O anfípoda Hyalella azteca tem se mostrado um bom organismo-teste para avaliação da

toxicidade de sedimentos de corpos de água doce no Brasil e no exterior. No estado de São

Paulo, esse organismo tem sido adotado em estudos de qualidade de sedimentos em

ambientes dulcícolas, sendo utilizado pela CETESB para avaliar a qualidade dos

sedimentos dos principais reservatórios do estado, desde 2000 (ALEGRE, 2009).

Ensaios que utilizam a bactéria marinha Vibrio fischeri são amplamente utilizados para

determinar a toxicidade de amostras de água, efluentes e extratos de sedimentos (elutriato e

água intersticial) de água doce e marinhos. Esse ensaio se baseia na diferença entre a

emissão de luz da bactéria antes e depois de sua exposição a uma amostra por um período

de 15 minutos. A intensidade de luz emitida é comparada a um controle. A emissão de luz

pode ser modificada ou sofrer danos por exposição a substâncias tóxicas, culminando na

diminuição da bioluminescência, sendo esse decréscimo da quantidade de luz emitida

proporcional à toxicidade da amostra (ALEGRE, 2009).

Metodologia

Há inúmeros caminhos para a reflexão sobre a produção do conhecimento de uma área.

Neste estudo, a opção foi por uma revisão bibliográfica, realizada a partir de uma

abordagem de pesquisa qualitativa. Entre as fontes de pesquisa consultadas destacam-se

livros, artigos científicos, dissertações de mestrado e teses de doutorado.

A pesquisa iniciou-se com a consulta de livros clássicos da literatura sobre os temas

principais do artigo: bacia hidrográfica e sedimento. A partir da compreensão conceitual

destes temas, a etapa seguinte consistiu no estabelecimento de critérios para a seleção de

publicações de excelência, permitindo com a sistematização na coleta das informações e

avaliação crítica do material obtido a caracterização do conhecimento já desenvolvido sobre

a análise da qualidade dos sedimentos em bacias hidrográficas.

A pesquisa foi realizada em livros, periódicos e nas bases de dados SciELO, Science Direct

e Google Acadêmico, considerando para análise a literatura publicada nos idiomas

português e inglês.

Os descritores utilizados foram: análise da qualidade de bacias hidrográficas, análise de

sedimento de bacias hidrográficas e análise da qualidade do sedimento.


15

Discussão

Na avaliação da qualidade dos sedimentos, conforme Mariani (2006), é essencial avaliar se

existe simplesmente contaminação ou se existe poluição, ou seja, se os contaminantes

estão surtindo efeitos na biota ou não. Os valores químicos de qualidade de sedimento são

mais difíceis de serem estabelecidos porque as relações na coluna sedimentar são

complexas e os fatores que afetam a biodisponibilidade de elementos são numerosos e não

completamente conhecidos, diferente do que ocorre na coluna d’água. Esta falta de

conhecimento científico sobre todos os mecanismos que ocorrem no sedimento é o principal

fator que dificulta a definição de critérios rígidos de qualidade.

Para autores como Silvério (2003), a definição de novos valores-guia de qualidade de

sedimento com dados brasileiros é considerada desnecessária, pois afirmam que o uso dos

valores-guia canadenses é realmente superestimado e novos valores seriam igualmente

superestimados. Por outro lado, autores como Mariani (2006) alegam ser um problema o

uso dos valores-guia internacionais e que falta uma legislação brasileira que regulamente a

concentração de elementos no sedimento do país.

Saraiva (2007) defende que a aplicação destes valores deve ser uma análise inicial de uma

série de avaliações da qualidade dos sedimentos, com um caráter meramente orientativo na

busca de contaminantes em concentrações capazes de causar eleitos deletérios, mas não

como critério de corte de qualidade dos sedimentos.

Além disso, Hansen (2005) alerta que ainda são necessários mais estudos que busquem a

derivação dos valores-guia para outros metais, além dos cincos principais (cádmio, cobre,

chumbo, níquel e zinco). O Environment Canada (2003, apud POLETO; MERTEN, 2007)

considera que a falta de análise de muitos elementos químicos e a dificuldade de se

identificar impactos causados por substâncias específicas estão entre as principais

limitações dos valores-guia.

Para Alegre (2009), a maior limitação dos valores-guia é a falta de informações toxicológicas

agregadas aos limites estabelecidos, o que vem sendo implementado com novas técnicas e

informações através de diversos estudos.

As informações obtidas pelo uso dos valores-guia não consideram os efeitos antagônicos,

aditivos ou sinérgicos de outros contaminantes que podem estar presentes nos sedimentos.

Ankley (1996) afirma que ainda não se compreende completamente o significado da

biomagnificação dos metais que acontece quando predadores consomem organismos

bentônicos que acumularam metais dos sedimentos.


16

Além da análise física e química feita através do uso dos valores-guia, a Resolução

CONAMA 344/04 indica a caracterização ecotoxicológica para avaliar como os efeitos das

substâncias químicas nocivas se manifestam sobre os organismos vivos e em qual

grandeza. Os testes ecotoxicológicos não fornecem informação a respeito de qual

substância está causando o efeito tóxico, por esta razão é interessante investigar o

elemento causador em associação com o resultado das análises químicas.

Entre as outras técnicas utilizadas, a teoria da partição, segundo Hansen (2005), apesar de

ser conceitualmente simples, só pode ser utilizada para predizer sobre a não toxicidade dos

sedimentos. Para avaliar a toxicidade do sedimento é preciso utilizar em conjunto outros

critérios, como os valores-guia de unidades tóxicas das águas intersticiais, porém os

cálculos para determinar esses valores-guia, até o presente momento, detectam apenas

metais como cádmio, cobre, chumbo, níquel e zinco. Outros estudos precisam ser

realizados para analisar a presença de outros metais como cromo.

Em relação as técnicas analíticas, Saraiva (2007) destaca que dentre as vantagens da

técnica de difração de raios-x para a caracterização de fases encontram-se a simplicidade e

rapidez do método, a confiabilidade dos resultados obtidos, a possibilidade de análise de

materiais compostos por uma mistura de fases e uma análise quantitativa destas fases.

Entre as principais vantagens da ativação neutrônica destaca-se o fato de cerca de 70% dos

elementos químicos naturais poderem ser determinados, pois apresentam propriedades

nucleares adequadas para serem investigados por esta técnica; necessitando de pequena

quantidade de amostra e eliminando seu tratamento químico prévio. Entretanto, para utilizar

esta técnica é necessário dispor de um irradiador de nêutrons, envolvendo seus custos e a

mão de obra especializada, o que é um fator limitante.

A análise do sedimento através do uso de macroinvertebrados bentônicos, segundo Saraiva

(2007), é vantajosa, pois os animais apresentam ciclo de vida longo permitindo, portanto,

respostas temporais. Eles podem ser vistos a olho nu, o que facilita a sua identificação e

triagem, são sésseis ou de pouca mobilidade, as técnicas de amostragem são simples e

padronizadas, o custo dos equipamentos de coleta e análise é relativamente baixo, são

abundantes e apresentam grande diversidade de espécies, o que fornece uma ampla gama

de respostas sensíveis a variações da concentração de poluentes, com organismos

sensíveis, tolerantes e resistentes à poluição.

Porém, as análises quantitativas necessitam de um elevado número de amostras, o que

pode aumentar de forma considerável o seu custo financeiro. Variações sazonais podem

dificultar as interpretações dos resultados além de alguns grupos não serem


17

taxonomicamente bem conhecidos pelo fato das chaves de identificação utilizadas serem

desenvolvidas no exterior.

Para a análise de elementos-traço o ensaio com bactérias bioluminescentes é o mais

amplamente utilizado e apresenta diversas vantagens como rapidez na obtenção dos

resultados, alta sensibilidade a diferentes grupos de contaminantes, boa reprodutibilidade,

simplicidade e custo relativamente baixo, além de não exigir grandes quantidades de

amostra (ALEGRE, 2009).

São vários os problemas que tem sido observados em seres humanos e em outros animais

que podem estar relacionados com produtos presentes na água. Existem contaminantes que

não são contabilizados nos índices de qualidade de água e podem estar por trás de vários

efeitos relacionados à saúde humana e de ambientes aquáticos. Diversos tipos de

substâncias, como pesticidas clorados, componentes de plásticos, hormônios naturais e

artificiais, antibióticos, defensivos agrícolas, antiinflamatórios e bactericidas podem ser

encontradas em amostras de água retiradas de rios no Estado de São Paulo e essa situação

tem piorado diante do aumento no consumo de cosméticos, artigos de limpeza e

medicamentos (REYNOL, 2010).

Enquanto os filtros domésticos disponíveis nos mercados não dão conta da filtração da água

consumida nas casas, os métodos utilizados pelas estações de tratamento de água são, em

geral, seculares. Não são incorporadas novas tecnologias, como a oxidação avançada, a

osmose inversa e a ultrafiltração. Só por meio de uma legislação específica tais métodos

seriam incorporados pelas empresas, uma vez que eles encareceriam o tratamento.

Para contemplar o monitoramento de todas estas substâncias é preciso avançar mais e

desenvolver instrumentos adequados para a análise da qualidade não só da água, como

principalmente dos sedimentos dos ecossistemas aquáticos.

Conclusão

A importância do sedimento na biota aquática como ambiente que influencia na cadeia

alimentar e na qualidade da água tem sido cada vez mais considerada e, portanto, a análise

da qualidade do sedimento tornou-se indispensável para avaliar as águas de uma bacia

hidrográfica. Porém, ainda são necessários mais estudos sobre os mecanismos que

ocorrem na coluna sedimentar, a fim de obter novas informações sobre a interação entre os

elementos e o ambiente e a partir daí formular novas técnicas de análise que contemplem

toda a complexidade do sedimento.


18

Não há consenso entre a necessidade de estabelecimento de valores-guia de qualidade de

sedimentos brasileiros, mas todos os estudos consideram insuficiente a análise feita

somente através de uma técnica.

É necessário estudar mais sobre os efeitos da concentração de outros metais que não o

cádmio, cobre, chumbo, níquel e zinco. A análise através dos valores-guia é um ponto de

partida necessário para a avaliação da qualidade do sedimento, portanto, ter a possibilidade

de analisar outros metais traria mais dados e, consequentemente, mais estudos.

A biomagnificação dos metais exige que pesquisas fisiológicas nos principais animais

bentônicos associados a este meio sejam realizadas a fim de estimar o impacto ecológico

das concentrações de metais no sedimento.

Observa-se que, para conseguir dados efetivos sobre a qualidade do sedimento, sempre é

necessário fazer uso de várias técnicas. As análises físicas, químicas e biológicas buscam,

cada uma delas, dados específicos sobre alguma característica do sedimento, que só

podem ser compreendidos com seu uso concomitante, para que os dados se

interrelacionem e se aproximem mais da condição atual de cada ambiente avaliado.

Atualmente verifica-se que as políticas normativas têm buscado se atualizar em resposta às

preocupações ambientais. Porém, ao mesmo tempo em que a tecnologia de tratamento de

água avança, o aumento da poluição com compostos cada vez mais complexos também

avança, o que mantém o tratamento das águas aquém da situação ambiental de nossos

mananciais.

Esta situação alarmante chama atenção e hoje verifica-se um número crescente de

pesquisas realizadas sobre o assunto. A busca pela elaboração de uma técnica de análise

de ampla sensibilidade para diversos compostos em baixas concentrações e que seja

acessível facilitará muito a avaliação das bacias hidrográficas e a incorporação de

tratamentos de água mais modernos, dada a precisão nos resultados da análise por um

custo menor.

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mayra di matteo

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