Análise do impacto antrópico no sistema banhado do trecho inferior do Rio dos Sinos-RS através de indicadores isotópicos de C e N.

Abstract

A análise isotópica no sistema solo-planta-atmosfera tem se tornado uma importante ferramenta nos estudos de processos de mobilidade e enriquecimento de nutrientes, bem como na melhor compreensão sobre os ciclos biogeoquímicos e traçadores de elementos de fontes naturais e antropogênicas. Os isótopos de interesse para esse sistema são o C e N por fazerem parte da nutrição e crescimento das plantas, fotossíntese, além de constituírem os resíduos orgânicos dispostos no ambiente. O emprego da análise isotópica no estudo da dinâmica da matéria orgânica é bastante eficiente porque não se observa alterações significativas no registro isotópico entre o material de origem e o material decomposto. Partindo dessa premissa, este trabalho objetivou analisar o sedimento de fundo e em suspensão do sistema banhado no trecho inferior do Rio dos Sinos/RS para a investigação de fontes naturais e antropogênicas. O banhado é um ecossistema ameaçado pela ocupação irregular e não planejada, construção de diques, contaminação proveniente de descarte de resíduos e da própria dinâmica hídrica do rio, que transporta materiais particulados com variada composição. Os banhados do Rio dos Sinos passam por estes impactos além de ter perdido uma parte da fauna desde a ocupação da colonização alemã do século 19. A escolha dos banhados para amostragem, controle da sedimentação e fonte do material particulado foi baseada nos argumentos e interesses de órgãos ambientais da Bacia Hidrográfica do Rio dos Sinos, como Secretaria municipal do Meio Ambiente de São Leopoldo, UPAN e COMITESINOS. Os banhados incluídos no projeto foram: 1) Jusante do Arroio Portão, município de Portão, contígua a área industrial (B1); 2) Banhado adjacente ao Arroio João Correa, município de São Leopoldo (B2); 3) Banhado na margem oposta a do bairro Imperatriz de São Leopoldo, devido à ocupação urbana e programa municipal de reconstituição deste banhado (B3); 4) Jusante do Arroio Preto em Novo Hamburgo, por apresentar grande descarga de efluente doméstico (B4). A metodologia proposta deste estudo está fundamentada na utilização de isótopos de 13C, 15N e a razão C/N que permite estabelecer relações entre as propriedades hidrodinâmicas deste ecossistema e composições isotópicas de acordo com as diversas fontes do material particulado. A partir dos resultados obtidos, os banhados foram separados em dois tipos, abertos e mais restritos, de acordo com a geometria e tipos de conexões com o rio e arroios. Ocorrem, portanto, duas fontes predominantes de contaminação bem definidas nos banhados: a industrial e o esgoto doméstico. Todos os banhados apresentam Ni e Cr acima do limite PEL (CCME). Os banhados B1, B2 e B4 apresentam o processo de eutrofização, δ13C -29 a -33‰ e C/N em torno de 8. O B3 apresenta δ13C -23,69‰ e C/N em torno de 9, caracterizando contribuição de esgoto, assim como todos os pontos amostrados no Rio dos Sinos. Todas as plantas amostradas fazem parte do grupo fotossintetizante das plantas C3. Os dados de δ13C para a espécie Ingá vera (Ingá) é -31,51‰; Salvínia (Salvinia cf. auriculata), -30,01‰; Mimosa bimucronata (Maricá), -28,1‰; Hymenachne amplexicaulis (Cana d’água), -28,76‰; e Eichhornia azurea (aguapé-de-baraço), -28,8‰. Os perfis têm contribuição da decomposição das plantas no nível superior e composição isotópica variada em profundidade. O perfil João Correa é o mais bem preservado em relação a esgoto doméstico. A caracterização por DRX indica que a caulinita e a esmectita são os minerais que contribuem para a sorção de contaminantes, sendo a caulinita preferencialmente detrítica e a esmectita podendo ser formada in situ.

Isotopic analysis in the soil-plant-atmosphere system has become an important tool in studies of mobility processes and nutrient enrichment, as well as better understanding of the biogeochemical cycles and tracers of natural and anthropogenic sources. The isotopes of interest for this system are the C and N by being part of the nutrition and plant growth, photosynthesis, besides being organic waste disposed in the environment. The use of isotope analysis to study the dynamics of organic matter is very efficient because it is not observed significant changes in the isotopic record from the source material and the material decomposed. From this premise, this research aims to analyze the bottom sediment and suspended wetland system Sinos River for the investigation of natural and anthropogenic sources in particulate matter. The wetland is an ecosystem threatened by irregular and unplanned construction of dams, pollution from waste disposal and water dynamics of the river, carrying particulate materials with varied composition. The wetlands of Sinos River go through these impacts and has lost a part of wildlife since the occupation of the German colonization of the 19th century. The selection of wetlands for sampling, control of sedimentation and source of the particulate matter was based on the concerns of the environmental agencies of Rio dos Sinos Watershed, as Municipal Secretary of Environment of São Leopoldo, UPAN and COMITESINOS. The wetlands included in the project are: 1) Portão river, the city of Portão adjacent industrial area (B1), 2) Wetland adjacent to João Correa river in Sao Leopoldo (B2), 3) Imperatriz river in São Leopoldo due adjacent to urban occupation and city program to reconstitute this wetland (B3), 4) Preto river in New Hamburgo for presenting large discharge of wastewater (B4). The methodology proposed in this study is based on the use of isotopes 13C, 15N isotope and C/N ratio for establishing relationships between the hydrodynamic properties of this ecosystem and isotopic signatures according to the various sources of particulate matter. From the results, the wetlands were divided into two types, open and more restricted in accordance with the geometry and types of connections to the Sinos river and small rivers. Occur, thus two predominant sources of contamination in the wetlands well defined: the industrial and domestic sewage. All wetlands have Ni and Cr above the PEL (CCME). The B1, B2, B4 wetlands show the process of eutrophication δ13C -29 to -33 ‰ and C/N around 8. The B3 has δ13C -23.69 ‰ and C/N around 9, featuring contributions from sewage, as well as all points sampled in Sinos River. All sampled plants are part of the C3 photosynthetic plants group. δ 13C data for the species Inga vera is -31.51 ‰; Salvinia (Salvinia cf. Auriculata), -30.01 ‰; Mimosa bimucronata, -28.1 ‰; Hymenachne amplexicaulis, -28.76 ‰, and Eichhornia azurea, -28.8 ‰. The profiles have contribution from the decomposition of plants on the upper level and isotopic composition varied. João Correa profile is better preserved with respect to domestic sewage. The characterization by XRD shows that the smectite and kaolinite are minerals that contribute to sorption of contaminant with preferably a detrital kaolinite and smectite may be form in situ.