Origem, distribuição e mobilidade potencial de metais pesados em ambiente fluvial impactado por curtumes

Abstract

Neste estudo, avaliou-se a ocorrência de metais pesados em ambiente fluvial sob influência de curtumes - a bacia hidrográfica dos rios Cadeia e Feitoria (RS, Brasil), focalizando sua origem, distribuição e mobilidade potencial. Trimestralmente, entre julho/1999 e abril/2000, analisaram-se metais e parâmetros complementares em amostras de água e sedimento coletadas em dez locais. Após identificar os contaminantes e locais críticos (cromo e mercúrio, no trecho inferior do rio Feitoria), avaliaram-se também perfis sedimentares verticais e tecido muscular de peixes de fundo (Rineloricaria). As análises de água seguiram recomendações do Standard Methods, enquanto as demais basearam-se principalmente em métodos da agência de proteção ambiental dos Estados Unidos (USEPA) ou Comunidade Européia, buscando prever a disponibilidade potencial dos metais. Utilizou-se estatística descritiva e multivariada na análise dos dados, visando sintetizar informações e subsidiar a futura elaboração de um atlas ambiental. Rastreou-se o risco potencial de danos crônicos não carcinogênicos à saúde humana por ingestão de água e peixes contaminados, conforme metodologia recomendada pela USEPA.A ocorrência de metais vinculou-se a contribuições naturais e antropogênicas, representadas principalmente pela intemperização de basaltos e atividades de curtumes. Influenciada pela proximidade dos curtumes e flutuações na vazão, a qualidade das águas diminuiu ao longo dos rios e no período de menor disponibilidade hídrica (janeiro). Os teores de metais nas águas obedeceram aos padrões da legislação brasileira, exceto para alumínio, ferro e eventualmente manganês. Considerando a ingestão de água em cenário hipotético de alta exposição aos metais estudados (água bruta, picos de contaminação, cromo na forma hexavalente), verificouse uma potencial ausência do risco de efeitos adversos à saúde humana. Entretanto, a área sob maior influência de curtumes demonstrou considerável aumento desse risco, em comparação aos locais de referência. Nos sedimentos, as concentrações de alumínio, cobre, ferro, níquel, manganês, titânio e zinco pareceram refletir níveis basais, ao contrário de cromo e mercúrio, enriquecidos no trecho inferior da bacia. Além de condições de avançado intemperismo, os perfis sedimentares indicaram que as descargas de metais antropogênicos poderiam não estar restritas a atividades pretéritas. A partição dos metais nas fases geoquímicas dos sedimentos revelou maior mobilidade potencial do manganês em toda a bacia, seguido por cromo, na área de concentração de curtumes (predominantemente vinculado à fração oxidável). Ainda que em teores abaixo do recomendado pela Organização Mundial da Saúde (0,5 μg/g), observou-seacúmulo de mercúrio nos peixes, indicando condições ambientais favoráveis à sua metilação. Para reduzir efeitos tóxicos crônicos não carcinogênicos à saúde humana por exposição ao mercúrio, um eventual consumo do peixe estudado deveria ser restrito a 32 g/dia no trecho contaminado. Mesmo não sendo detectado nos peixes, o considerável aumento do teor de cromo nos sedimentos do trecho inferior da bacia sugeriu possibilidade de ocorrerem localmente outros efeitos prejudiciais à biota aquática. Uma potencial mobilização do cromo retido nos sedimentos estaria vinculada às condições redox do meio, enquanto o enxofre poderia condicionar a biodisponibilidade do mercúrio. Estudos posteriores são necessários para melhor entendimento dos processos de mobilização e bioacumulação de metais na área de estudo, envolvendo organismos de diferentes níveis tróficos.

This study evaluated the occurrence of heavy metals in a fluvial environment under the influence of tanneries – the Cadeia and Feitoria rivers watershed (RS, Brazil), phocusing their origin, distribution, and potential mobility. Every three months, between July 1999 and April 2000, selected heavy metals and ancillary parameters were analyzed in water and sediment samples taken at ten sites. After identifying the contaminants and sites of concern (chromium and mercury at the lower reach of Feitoria River), vertical sediment profiles and bottom-fish tissue (Rineloricaria) were also evaluated. Water analyses followed recommendations of the Standard Methods, while the remaining analyses were based mainly on methods from the Environmental Protection Agency of the United States (USEPA) and European Community, searching for estimating the potential availability of metals. Descriptive and multivariate statistics were applied to water and sediment data sets, in order to obtain a synthesis of the environmental diagnosis, and to support the elaboration of an environmental atlas. A risk assessment methodology recommended by USEPA was conducted at a screening level, in order to estimate the potential non-carcinogenic toxic effects to the human health arising from life-time consumption of contaminated water and fish.The results revealed that the heavy metals originate from natural and anthropogenic contributions, mainly resultant from the weathering of basalt rocks and tannery activities. The water quality decreased along both rivers, and during the dry period (January), showing the influence of tannery plants vicinity and flow variations. Except for iron, aluminum, and eventually manganese, heavy metal contents in water were generally in agreement with Brazilian standards. Despite considering the ingestion of water in a hypothetical scenario of high human exposure to the selected metals (untreated water, peaks of contamination, chromium in the hexavalent form), the risk screening indicated a potential absence of adverse toxicological health effects. However, in comparison to the reference sites, this risk considerably increased at the lower reach of Feitoria River, the most affected by tanneries. Concerning sediments, aluminum, copper, iron, nickel, manganese, titanium, and zinc concentrations appeared to reflect the base levels, in opposition to chromium and mercury, which were enriched in the lower part of the basin. The sediment profiles revealed an advanced weathering-stage, and also indicated that the anthropogenic discharges of heavy metals might not be strictly resultant from past activities. The partition of heavy metals among the sediment geochemical phases showed higher mobility of manganese along the basin, followed by chromium in thearea most affected by tanneries (predominantly associated to the oxidizable fraction). Although occurring in levels below the World Health Organization threshold for human consumption (0.5 μg/g), the accumulation of mercury in fish indicated that the prevailing environmental conditions could favor its methylation. Considering the methodology of risk assessment, an eventual consumption of the investigated fish should be restricted to 32 g/day at the lower reach of Feitoria River, in order to reduce the occurrence of non-carcinogenic toxic effects to the human health, arising from oral exposure to mercury. Although chromium was not detected in fish tissue, its considerable enrichment in sediments from the lower part of the basin indicated a potential occurrence of other hazardous effects on aquatic organisms. A potential mobilization of chromium from the contaminated sediments would be associated to the prevailing redox conditions, while the sulfur cycling could influence the bioavailability of mercury. Further research with organisms from distinct trophic levels is needed, in order to better understand the metal bioaccumulation processes that are taking place in the study area.