Caracterização espectroscópica dos sedimentos da bacia hidrográfica do Rio dos Sinos (RS)

Abstract

O presente estudo teve como objetivo avaliar o teor de Cu, Cr, Ni, Zn, Pb, Mn, Al e Fe e sua partição geoquímica em sedimentos da bacia hidrográfica do rio dos Sinos, Sul do Brasil. Esta bacia apresenta elevada densidade populacional e industrial, especialmente dos setores de metalurgia, galvanoplastia, siderurgia, petroquímica e curtumes. As concentrações totais de metais, determinadas por espectroscopia de fluorescência de raios X, e as concentrações nas fases dos sedimentos, determinadas através da aplicação do esquema de extração sequencial BCR-701 proposto pelo Community Bureau of Reference, da Comunidade Europeia, utilizando ICP/OES, foram avaliadas nos sedimentos com granulometria <63 μm. Também foram considerados os teores extraídos através de uma solução de HCl 0,5 mol/L nesta fração dos sedimentos. Os resultados na região industrializada e com alta densidade populacional mostraram um aumento nas concentrações totais, para Cu, Cr, Zn e Pb, e nas frações potencialmente móveis para os metais Cu, Cr, Zn e Ni extraídos sequencialmente. O Cr destacou-se especialmente no arroio Portão, apresentando uma concentração total de 1286 mg/kg, devido à influência de curtumes localizados nesta região. Os sedimentos também foram caracterizados através de espectroscopia de reflectância, método rápido e não destrutivo de caracterização dos diferentes materiais, na região entre 400 e 2500 nm. Nos espectros de reflectância das amostras avaliadas observou-se que as principais feições espectrais são resultantes das absorções decorrentes da água, das ligações Al-OH e dos teores de ferro presentes. Ainda ficou evidenciada a influência da granulometria, dos teores de ferro e matéria orgânica sobre os espectros de reflectância resultantes. Não foi possível observar as feições espectrais decorrentes dos metais pesados, provavelmente devido às altas concentrações de ferro observadas nas amostras e devido ao fato destes metais apresentarem as suas feições espectrais nas mesmas regiões de comprimento de onda onde ocorrem as feições do ferro.

The present study aimed to evaluate the content of Cu, Cr, Ni, Zn, Pb, Mn, Al, and Fe as well as their geochemical partitioning in sediments of the Sinos river basin in southern Brazil. This basin has a high population density and a great number of industries, especially metallurgy, electroplating works, steel mills, petrochemicals, and tanneries. The total metal concentrations, determined by X-ray fluorescence, and the concentrations in the sediment phases, determined by applying the BCR-701 sequential extraction method proposed by the Community Bureau of Reference of the European Community, using ICP/OES, were evaluated in the sediment fraction <63 μm. The contents extracted by a solution of 0.5 mol/L HCl were also considered in this fraction. Results in the industrialized and densely populated region showed an increase in the total concentrations for Cu, Cr, Zn, and Pb, and in the potentially mobile fractions for the sequentially extracted metals Cu, Cr, Zn and Ni. Cr stood out particularly in the Portão stream, showing a total concentration of 1,286 mg/kg, due to the influence of tanneries in this region. The sediments were also characterized by reflectance spectroscopy, a rapid and nondestructive method for characterization of different materials, in the region between 400 and 2500 nm. The reflectance spectra of the samples showed that the main spectral features are the result of the absorptions due to water, Al-OH bonds and contents of iron. The influences of particle size, organic matter and mineral composition on the absorption features and on the reflection coefficient of the spectra were also evidenced. It was not possible to observe the spectral features resulting from metals, probably due to high iron concentrations observed in the samples, and because these metals make their spectral features on the same wavelength regions where there are the iron spectral features.