Concentração de metais pesados em sedimento, água e macrófitas aquáticas em duas represas do Município de Viçosa, MG | Heavy metals concentration in sediments, water and aquatic macrophytes in two dams of Viçosa, MG

A contaminação por metais pesados em ecossistemas aquáticos pode ser avaliada a partir do monitoramento da concentração dos elementos químicos em sedimento, água e macrófitas aquáticas. Neste estudo foi avaliada a concentração de metais e P em sedimento, água e macrófitas aquáticas em represas, visando analisar níveis de contaminação e a transferência biogeoquímica no ecossistema aquático diante do uso diferenciado dos seus entornos. O estudo foi realizado em duas represas inseridas na microbacia da Eqüídeocultura do Campus da Universidade Federal de Viçosa. Na zona litorânea de cada represa foram coletadas amostras de sedimento, água e macrófitas aquáticas no final dos períodos, seco (out/2003) e chuvoso (abr/2004). A amostragem foi estratificada com casualização de 30 repetições por represa. Os metais foram extraídos por ataque triácido (HClO4 (conc.) + HF(conc.) + H2SO4 (conc.)) no sedimento e também por diferentes concentrações de HCl. A extração dos metais nas amostras de água foi com 0,5 mL de ácido nítrico concentrado para 50 mL de amostra de água e digestão em chapa quente. Nas plantas, a digestão foi nitro-perclórica (3:1 v/v). A concentração dos metais nos extratos foi determinada em Espectrometria de Plasma Acoplado Indutivamente (ICP) e o P em fotocolorímetro pelo método de ácido ascórbico. Para a análise do potencial de acumulação (ΨAc) considerou-se a relação entre a concentração dos metais nas plantas inteiras e os valores normais para plantas aquáticas de ambientes não contaminados. A transferência biogeoquímica foi dada pelo fator de concentração (FC), sendo a razão entre a concentração dos metais nas macrófitas aquáticas e a concentração do elemento no ambiente. Para efeito de tratamento estatístico os dados foram organizados em esquema fatorial no delineamento inteiramente casualizado e a ANOVA desenvolvida em parcelas subdivididas e sub-subdivididas de acordo com as características de cada componente do ecossistema aquático. As médias foram comparadas pelo teste de Tukey (p ≤ 0,05) usando o programa WinStat. 2.11 e a análise de correlação de Pearson entre os metais extraídos em HCl, COT, ADA, argila e silte foi realizada usando o programa SAEG 9.0, considerando apenas valores ≥ 0,75 pelo teste T a 1 %. As represas apresentam potencialmente formas não pontual de contaminação nos seus entornos devido ao uso de calcários e fertilizantes, além da produção de estercos pelos eqüídeos. A diferença da composição florística entre as represas pode ser explicada pelo índice de estado trófico para fósforo. A acumulação dos metais apresentou comportamento diferenciado em relação aos níveis de concentração entre amostras de sedimento, água e plantas. Os sedimentos não estão contaminados em relação à maioria dos metais. No entanto, a concentração de metais na água e plantas foi acima dos valores considerados normais em ambientes não poluídos para todos os metais analisados. Salvinia auriculata, Eleocharis obtusetrigona, Eichhornia crassipes e Pistia stratiotes apresentaram para a maioria dos metais, médias superiores às concentrações normais em ambientes não contaminados, sendo consideradas acumuladoras. Existe diferença significativa para a acumulação dos metais analisados entre grupos ecológicos vegetais distintos, submetidos às mesmas condições ambientais. Em estudos de monitoramento da contaminação de metais pesados em ecossistemas aquáticos deve ser considerado a sazonalidade como um importante fator de avaliação.

Heavy metals contamination in aquatic ecosystems can be assessed by monitoring the concentration of chemical elements in sediments, water and aquatic macrophytes. In this study, metals and P concentration in sediments, water and aquatic plants in small dams, were evaluated. The aim was to analyze contamination levels and the biogeochemistry transfer in the aquatic ecosystems from different land use of surrounding areas. The study was perfomed in two dams in Equideocultura watershed of the Universidade Federal de Viçosa. In the coastal areas of each dam, samples were collected of sediments, water and aquatic macrophytes in the end of dry season (oct/2003) and rainy season (apr/2004). The samplings were stratified with 30 replications randomized at each dam. The metals were extracted by triacid attack in the sediments (HClO4 (conc.) + HF(conc.) + H2SO4 (conc.)) and different HCl concentrations. The metals extraction in water samples were done by 0,5 mL of HCl in 50 mL of water samples, subsequentially digested on hot plate. In plants, the digestion was done using perchloric-nitric acid (3:1 v/v). The metal concentrations in extracts were determined by Inductively Coupled Plasma Spectrophotometry and P by photocolorimetry using the ascorbic acid method. The biogeochemistry transfer was estimated by concentration factor (FC), being the ratio between the metals concentration in aquatic macrophytes and the concentration in the environment. For statistical analysis, were organize in a factorial scheme in developed by split plot and split-split plot design in agreement with each component characteristic of the aquatic ecosystem. The averages were compared by the Tukey test (p ≤ 0.05) using WinStat program and Pearson correlation analysis were calculated for HCl extracted metals, total organic carbon (TOC), water dispersible clay (ADA), clay and silt contents were correlated using the SAEG 9.0 program, only considering r values ≥ 0.75 by 1 % T test. The dams showed a potential for dispersed contamination of the surrounding areas, due to the use of limestone and fertilizers, besides horse manures. The differences in floristic composition between the dams can be explained by the trofic state index for phosphorus. The metal accumulation showed a constrating behavior in relation to the concentration levels in sediments, water and plant samples. Sediments are not contaminated regarding most metals; however, the water and plant metal concentration were higher than the normal values for unpolluted environment, for all analyzed metals. Salvinia auriculata, Eleocharis obtusetrigona, Eichhornia crassipes and Pistia stratiotes showed higher means of metals concentrations compared with concentration from uncontaminated sites, being considered bioaccumulators. Significant differences were observed for metals accumulation analyzed for distinct plant ecological groups, submitted to the same environmental conditions. In monitoring studies of heavy metals contamination in aquatic ecosystems, seasonality must be considered as an important factor.