Elementos traços em sedimentos e qualidade da água de rios afetados pelo rompimento da Barragem de Fundão, em Mariana, MG | Trace elements in sediments and water quality of rivers affected by the rupture of Fundão Dam in Mariana City, MG

Os recursos hídricos são requeridos em quantidade e qualidade no processo de desenvolvimento econômico e social, bem como na manutenção do equilíbrio dos ecossistemas naturais. O Rio Doce é formado pela confluência dos rios do Carmo e Piranga, atravessa o leste de Minas Gerais e o estado do Espírito Santo, passando por municípios onde desempenha importantes funções na manutenção dos ecossistemas ripários e no abastecimento hídrico. Em novembro de 2015 a Barragem de Fundão, localizada no Distrito de Bento Rodrigues, município de Mariana, MG, se rompeu liberando cerca de 40 milhões de m³ de rejeitos da mineração de ferro nos rios Gualaxo do Norte, do Carmo e Doce, causando graves impactos ambientais e comprometendo o abastecimento hídrico em muitas localidades. O objetivo deste trabalho foi avaliar a qualidade das águas, a presença de elementos traços em sedimentos e investigar a mobilidade destes elementos para as águas dos rios do Carmo, Doce e Piranga. Amostras de água e sedimentos foram coletadas em 12 trechos dos rios do Carmo, Piranga e Doce. Para as amostras de água foram obtidos os parâmetros de qualidade da água: pH, oxigênio dissolvido, cor verdadeira, turbidez, Escherichia coli, sólidos suspensos totais e as concentrações de Al, As, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, Mg, Mn, Ni, Pb e Zn solúveis, por meio de digestão ácida estabelecida pelo método USEPA SW-846 3015A. Nos sedimentos foram quantificados os teores totais de Al, As, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, Mg, Mn, Mo, Ni, Pb, V e Zn, por digestão ácida estabelecida pelo método USEPA SW-846 3051 e as frações: trocável, redutível, oxidável e residual, deste mesmos elementos químicos por extração sequencial BCR seguida por digestão ácida. O Rio Doce e seus formadores estão enquadrados na Classe 2, de acordo com legislação ambiental vigente. Para os três rios avaliados os valores obtidos para pH, cor verdadeira e sólidos suspensos totais ficaram na faixa de tolerância estabelecida para a Classe 2 e os valores obtidos para oxigênio dissolvido e E. coli acima dos limites estabelecidos para a classe. Apenas as águas do Rio Piranga atenderam ao valor estabelecido para turbidez. Nos rios do Carmo e Piranga as concentrações de As dissolvido ficaram acima do limite estabelecido para a prática da pesca e da aquicultura, porém dentro da faixa de tolerância para o uso em irrigação e abastecimento hídrico. Nestes rios as concentrações de Fe solúvel excederam o valor máximo estabelecido para a Classe 2. Mn dissolvido excedeu o valor máximo em apenas dois trechos do Rio Doce e Zn dissolvido em apenas um trecho do Rio do Carmo indicando contaminações localizadas destes elementos. Os sedimentos dos rios do Carmo e Doce apresentaram composição química similar considerando os elementos analisados. Foram encontrados teores de Cd acima do valor de investigação (VI) e teores de Hg acima do valor de prevenção (VP). Para os sedimentos do Rio Piranga foram encontrados teores de Cd, Cr, Ni e Zn acima do VP e teores de Co e Mo acima do valor de referência de qualidade (VRQ). O gelfloc coletado no Rio do Carmo apresentou maiores teores de As, Al, Ca, Cd, Co, Cr, Fe, Ni, Pb, V e Zn em relação ao sedimento coletado no mesmo trecho, porém o conteúdo de Hg neste material foi 4 vezes menor. Para a maior parte dos elementos analisados, exceto Ca, Mg e Mn (para os rios do Carmo e Doce) e As, Co e Mn (para o Rio Piranga), as maiores frações foram extraídas da fase residual, o que se traduz em baixa mobilidade destes elementos para a água dos rios, por consequência de estarem constituindo a rede cristalina dos minerais ou ocorrendo na forma de concreções pouco solúveis.

The water resources are required in quantity and quality at process of economic and social development and in upkeep the balance of natural ecosystems. The Doce River is formed by the confluence of Carmo with Piranga rivers. It crosses the east of Minas Gerais state and Espírito Santo state, passing through cities where it plays important functions at the maintenance of riparian ecosystems and water supply. In November 2015, the tailing dam of Fundão, located at Mariana City, Minas Gerais, ruptured and released around 40 million m³ of iron ore tailings in North Gualaxo, Carmo and Doce rivers, which caused a serious environmental impacts and compromised water supply in many cities. The objective of this work was to evaluate the water quality, the presence of traces elements in sediments and to investigate the mobility of these elements to the waters of the rivers Carmo, Doce and Piranga. Water and sediment samples were collected in 12 sites of Carmo, Piranga and Doce rivers. For water samples was measured the parameter of water quality: pH, dissolved oxygen, true color, turbidity, Escherichia coli, total suspended solids and Al, As, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, Mg, Mn, Ni, Pb and Zn concentrations by acid digestion established by USEPA method SW- 846 3015A. In the sediments were quantified the contents of Al, As, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, Mg, Mn, Mo, Ni, Pb, V and Zn by acid digestion established by USEPA method SW-846 3051A. The exchangeable, reducible, oxidizable and residual fractions, of these same chemical elements were also evaluated by sequential extraction BCR. Doce River and its tributaries are classified in Class 2 according to the current environmental legislation. For the three rivers evaluated, the values obtained for pH, true color and total suspended solids were within the tolerance range established for class 2. However, the values of dissolved oxygen and E. coli were above the established limits. Only the water from Piranga river was accomplished within the threshold of turbidity. At rivers Carmo and Piranga, the soluble As were above the established limit for fishing and aquaculture, but within the tolerance range for irrigation and water supply. Howsoever, the soluble Fe exceeded the maximum value established for Class 2, in these rivers. Soluble Mn exceeded the maximum value in two sites collected at Doce River and Soluble Zn in only one site of Carmo River, which indicated local contaminations of these elements. The sediments of Carmo and Doce rivers presented similar chemical composition considering the analyzed elements, where were found levels of Cd above the value of investigation (VI) and Hg levels above the value of prevention (VP). For sediments of Piranga River, levels of Cd, Cr, Ni and Zn were above the VP, and Co and Mo contents were above the quality reference value (VRQ). The samples of biomaterial of iron accumulation, called gelfloc, which was collected at Carmo River presented higher contents of As, Al, Ca, Cd, Co, Cr, Fe, Ni, Pb, V and Zn in relation to the sediments collected in the same site, but the Hg content in this material was 4 times smaller. Most of the elements in the sediments, excepted Ca, Mg and Mn (for the Carmo and Doce rivers) and As, Co and Mn (for the Piranga River), were associated to residual fraction, which indicated a lower mobility of these elements, due the association to the crystalline network of the stable minerals.

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