AVALIAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DE METAIS PESADOS EM ÁGUAS SUPERFICIAIS DO RIO PIRACICABA EM JOÃO MONLEVADE - MG

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1 AVALIAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DE METAIS PESADOS EM ÁGUAS SUPERFICIAIS DO RIO PIRACICABA EM JOÃO MONLEVADE - MG Elizêne V. Ribeiro 1 *; Kelly C. Mesquita 2 ; Izabela A. S. Mendes 3 ; Wallace M. Trindade 4 & Adolf H. Horn 5 Resumo A visibilidade das emissões e os lançamentos pontuais de efluentes chama atenção para a alteração da qualidade da água decorrente da atividade industrial. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo avaliar a influência dos efluentes industriais na qualidade da água no Rio Piracicaba em João Monlevade - MG. A metodologia baseou-se na análise de metais pesados, via ICP-OES, em sete pontos de amostragem (montante e jusante do efluente). Os resultados indicam a contaminação por Fe e Zn com valores altos na área do efluente industrial e Zn acima do limite máximo permitido. Os elementos com potencial tóxico maior (Cr, Cu, Ni,Ca, Pb) apresentaram concentrações abaixo do Limite de Detecção, neste caso, sugere-se estudos de detalhe, com análises de metais totais em água e sedimento utilizando equipamento de maior precisão. O impacto do efluente mostrado pelas concentrações de Fe e Zn alerta para a necessidade de intervenção na gestão da água na área de estudo, iniciando com ações do Comitê de Bacia para preservação do uso múltiplo conforme a lei 9433/97. Por fim, espera-se que os resultados obtidos, ainda que preliminares, desperte a população local e órgãos governamentais para a questão ambiental da água no município. Palavras-Chave Qualidade da água e efluente industrial EVALUATION OF HEAVY METAL CONCENTRATION IN SURFICIAL WATERS OF RIO PIRACICABA IN JOÃO MONLEVADE - MG. Abstract - The emissions of wastewater call for attention for the alteration of water quality due to industrial activities. This work had as an objective to evaluate the influence of industrial wastewater in the water quality of Rio Piracicaba in João Monlevade MG. The methodology was based in the analyses of heavy metals by ICP-OES in seven field samples. The results indicated a contamination by Fe and Zn with high values in the area of industrial emissions and with Zn values above the maximum limit permitted by law. More potential toxic elements (Cr, Cu, Ni, Ca and Pb) showed concentrations below the detection limit, showing the need for measurements with more accuracy in a study that will focus on total metals concentrations in water and sediment using an equipment with more precision. The impact of the wastewater emissions showed by the concentrations of Fe and Zn emphasize the need for intervention in water management, beginning with actions of the Basin Committee concerning the preservation for multiple uses of the water as stated in the Law 9433/97. Finally, it is expected that the results obtained, although preliminary, awaken local population and government agencies for water environmental issues in the city. Keywords - Water quality and industrial effluent 1 IFMG - Campus Ouro Preto, elizenev@yahoo.com.br 2 IFMG - Campus Ouro Preto, kellynha118@gmail.com 3 UFV, mendes.ias@gmail.com 4 IFMG -Campus Congonhas, wallacegeografo@yahoo.com.br 5 UFMG, hahorn@gmail.com * Autor Correspondente XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 1

2 INTRODUÇÃO O processo de industrialização brasileiro no final século XIX e principalmente do século XX atraiu a população para os centros urbanos e intensificou a urbanização, processo que levou ao aumento da demanda por água e a crescente produção de efluentes domésticos e industriais, resultando na degradação dos recursos hídricos. Neste contexto o lançamento de efluentes industriais destaca-se como um problema ambiental devido a possível presença de contaminantes como Cr, Cu, Cd, Zn e Pb com alto potencial de toxidade. Esses elementos fazem parte de um grupo de contaminantes denominados metais pesados 6. Segundo Malavolta (1994), a expressão metal pesado se aplica a elementos que têm densidade atômica maior que 5g/cm³ ou que possuem número atômico maior que 20; definição engloba metais, semi-metais e mesmo não metais. Apesar das críticas ao termo seu uso é reconhecido e frequentemente aplicado a elementos associados a problemas de contaminação e toxidade (Baird, 2002). Ainda segundo este autor uma característica importante desses elementos é a biomagnificação que aumenta o risco para o homem. A entrada dos metais pesados nos corpos hídricos pode ocorrer por fontes naturais ou antrópicas, nestas o uso do solo é um importante indicador da possível interferência na qualidade da água. De acordo com Sperling (1998), a qualidade de uma determinada água é função do uso e ocupação em uma bacia hidrográfica. Dentre as atividades humanas, as indústrias contribuem significativamente com a poluição das água por meio do lançamento de efluentes (Giordano, 2004). A estreita relação entre qualidade da água e atividades industriais é conhecida em todo o Brasil e a área industrial na bacia do rio Piracicaba em João Monlevade apresenta-se como um importante cenário para investigação, tendo em vista o lançamento de efluentes e a demanda por recursos hídricos em quantidade e qualidade pela população local. Neste sentido, o objetivo do presente trabalho é analisar as concentrações de metais pesados na área de lançamento de efluentes industriais no Rio Piracicaba em João Monlevade e identificar violações à legislação ambiental. A bacia do Piracicaba está situada na região sudeste do país, na porção centro-oeste do estado de Minas Gerais e caracteriza-se pelo intenso uso do solo desde a nascente em Ouro Preto até a foz na região do Vale do Aço, sobretudo com as atividades de mineração e siderurgia. E, no município de João Monlevade, área de estudo, destaca-se a presença da indústria siderúrgica, principal atividade econômica da cidade e parte do maior complexo siderúrgico da América Latina. METODOLOGIA O procedimentos metodológicos incluíram trabalhos de campo (levantamento dos aspectos fisiográficos, identificação dos lançamentos de efluentes, determinação dos pontos de amostragem, coleta de amostras de água) e análises laboratoriais (metais pesados). A primeira etapa refere-se aos trabalhos de campo e coleta de amostras. Para a determinação dos pontos de amostragem foi considerado como referência o efluente industrial, sendo definidos 6 Discussão do termo em Chemistry International, Vol 23 No 6 November 2001 Heavy Metals A Meaningless Term por John H. Duffus. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 2

3 dois pontos a montante (P1 e P2), um na área de lançamento (P3) e quatro pontos a jusante (P4, P5, P6 e P7) do efluente. Os pontos um, seis e sete localizam-se no Rio Piracicaba e os demais no afluente Córrego carneirinhos, onde ocorre o lançamento do efluente. Figura 1 - Pontos de amostragem no contexto hidrográfico e na área de estudo XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 3

4 O primeiro ponto (P1) localiza-se no rio Piracicaba a montante do Córrego Carneirinhos, caracteriza-se pela presença de mata ciliar fechada e pela cor amarelada da água. O segundo (P2) localiza-se no córrego Carneirinhos, a montante do efluente industrial, parte do córrego neste segmento foi canalizado na área urbana e industrial do município. Figura 2 - Área de entrada do Efluente Industrial no Córrego Carneirinhos. O terceiro ponto (P3) refere-se a área de entrada do efluente industrial localizado entre os paredões rochosos. A coloração da água é escura e há um forte odor. Neste ponto foi observada uma variação na temperatura do ar associada a maior temperatura da água/efluente (P2=26,1 C; P3 = 34,3 C e P4=30,1 C). Essa variação da temperatura está relacionada a utilização da água no resfriamento de equipamentos e de produto nos processos siderúrgicos. O quarto ponto (P4) refere-se à área a jusante do efluente industrial, no córrego carneirinhos, onde ocorre a mistura das águas do córrego com as águas que recebem o efluente (canal afluente). O quinto (P5), localiza-se na foz do córrego Carneirinhos onde a água é represada pela correnteza do Piracicaba e de coloração mais escura. O sexto (P6) inclui a área a jusante da foz do córrego Carneirinhos, refere-se à mistura da água do córrego com a água do rio Piracicaba. No sétimo ponto (P7), a amostragem foi realizada no Rio Piracicaba a jusante da mistura das águas do córrego Carneirinhos e do Piracicaba, a determinação desse ponto baseou-se na observação da coloração da água e na movimentação da coluna de água no canal que apresenta um pequeno trecho de corredeiras, cuja movimentação promove a homogeneização das águas do Piracicaba e do córrego Carneirinhos. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 4

5 Figura 3 - A) Foz do córrego carneirinhos e B) águas do Rio Piracicaba a jusante da foz. A segunda etapa metodológica refere-se a análise das concentrações dos metais pesados e elementos selecionados em laboratório. Foram analisados o Alumínio (Al), Cromo (Cr), Cobalto (Co), Cobre (Cu), Cádmio (Cd), Titânio (Ti), Manganês (Mn), Níquel (Ni), Bário (Ba), Chumbo (Pb), Magnésio (Mg), Ferro (Fe), Zinco (Zn), Cálcio (Ca). A análise dos metais, para a fração dissolvida, foi realizada no laboratório do CPMT - UFMG, tendo como procedimento a filtragem a vácuo - filtro micropore 0,45 µm de 250mL de amostra. Após a filtragem retirou-se uma alíquota de 10 ml de amostra que foi acidificada a ph 4,0 e acondicionada em geladeira; posteriormente realizou-se a leitura via ICP-OES. Os resultados foram analisados tendo como referência as concentrações máximas estabelecidas na Conama 357/2005 para classe II, conforme determina a legislação para os cursos d'água onde não foi realizado o enquadramento dos corpos hídricos. RESULTADOS E DISCUSSÃO O Magnésio (LD 0,0058) e o Cálcio (LD 0,0412) são dois elementos que não possuem limites ambientais no entanto são importantes parâmetros de caracterização da qualidade da água cujas concentrações estão associadas a dureza da água (Perpetuo, 2011), e podem está relacionadas a distribuição dos metais pesados (adsorção). Figura 4 - Gráfico das concentrações de Ca e Mg XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 5

6 Os valores de Mg ficaram entre o mínimo 0,9 no P1 e o máximo 4,9 no P3 demonstrando uma relação com a entrada do efluente industrial. Os menores valores de Mg encontrados nos P1 e P7, no rio Piracicaba. Para o Ca tem-se concentrações baixas no rio Piracicaba ( P1=2,6 e P7=3,7) e mais elevadas no córrego Carneirinhos com média de 17,01 mg/l quatro vezes superior ao valor médio do Piracicaba (4,35 mg/l). A diferença nos valores destes elementos entre as duas drenagens pode está relacionada a dois aspectos que devem ser investigados: a geologia do local e outras fontes de poluição no córrego Carneirinhos a exemplo de efluentes domésticos. Para o cálcio, os resultados evidenciam que existe uma marcante diferença entre o rio Piracicaba e o seu afluente córrego Carneirinhos que reforça a necessidade de investigação dos valores naturais na bacia e subbacia estudada assim como um levantamento de possíveis fontes antrópicas de contaminação. Os valores mais elevados do Ca no P6 se deve a esse ser um ponto de mistura entre as águas do córrego e do rio Piracicaba mostrando a influência predominante do córrego nas águas dessa zona de mistura. A capacidade de diluição do rio Piracicaba é mostrada pelos valor obtido no P7, onde já ocorreu a mistura das águas e os valores são semelhantes aqueles do P1. Os elementos de menor potencial tóxico, tais como: Alumínio (Al), Titânio (Ti) e Manganês (Mn), apresentam valores abaixo do limite de detecção. Para Mn e Al que possuem limite ambiental é necessário que seja realizada análise de maior precisão já que o limite de detecção está acima do limite ambiental. Para os metais de maior potencial tóxico como Cromo (Cr), Cobalto (Co), Cobre (Cu), Cádmio (Cd), Níquel (Ni) e Chumbo (Pb), os valores estão abaixo do limite de detecção em todos os pontos analisados. É importante destacar que a análise foi realizada para os elementos dissolvidos não sendo possível descartar a possibilidade da presença destes na fração total (incluindo os metais adsorvidos ao material particulado em suspensão presente na água). O Cu que tem o limite máximo determinado para a fração dissolvida apresentou concentrações abaixo do limite de detecção (LD), no entanto a precisão do aparelho utilizado ( LD = 0,02mg/L) não atende a legislação ambiental com limite máximo de 0,009 mg/l indicando a necessidade de análise em equipamento de maior precisão. Os resultados para os metais Fe e Zn indicam a influência do efluente industrial na composição química da água na área de estudo. Os valores de Fe dissolvido apesar de atender ao limite ambiental da Conama (0,3 mg/l Dissolvido 357/2005) apresenta concentração alta (0,1169) na área de lançamento do efluente industrial (P3) em comparação com os demais pontos onde o Fe dissolvido esta abaixo do Limite de detecção (0,0152) e também em relação ao P7 onde a concentração é de 0,821. Sobre as concentrações de ferro no P7 no rio Piracicaba, em campo foi observada grande quantidade de partículas de minério de ferro tanto no solo quanto no sedimento do rio, sendo assim, este ferro pode está associado ao minério de ferro transportado na área. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 6

7 Figura 5 - Partículas Minério de Ferro na área do P7. Para o Zn somente o P3 apresentou valores acima do limite de detecção e essa concentração na fração dissolvida (0,228) está acima do limite ambiental (0,18). Os valores obtidos neste trabalho refere-se a fração dissolvida que já se encontra acima do limite ambiental que é para o Zn total. Uma vez que são esperadas concentrações mais elevadas para a fração total este resultado alerta para contaminação por Zn na área tanto na água como nos sedimentos (onde esse metal vem se acumulando adsorvido as partículas) Figura 6 - Gráfico das concentrações de Fe e Zn Nesta área onde ocorre o lançamento do efluente é necessário que se faça uma análise de Zn total no P3, na zona de mistura e também do efluente lançado (empresa), pois uma vez encontrada essa quantidade de Zn dissolvido é provável que a quantidade de Zn total seja bem maior. As concentrações do metais Zn e Fe mostram as alterações associadas ao lançamento do Efluente Industrial e indicam a necessidade de análises mais detalhadas da água na área industrial que incluam análises de metais totais tanto no curso d'água quanto do efluente e sedimentos de corrente. CONSIDERAÇÕES FINAIS XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 7

8 A qualidade da água é um dos principais temas abordados na temática ambiental na atualidade a legislação apresentou significativa evolução nas ultimas décadas. Apesar das mudanças no cenário da legislação a contaminação associada ao lançamento dos efluentes industriais é bastante recorrente e os mecanismos de fiscalização e monitoramento pouco eficientes dificultam ainda mais a gestão da qualidade da água. As violações da legislação observadas para as concentrações de Zn na bacia do piracicaba em João Monlevade demonstra a contaminação por efluentes industriais apesar dos diversos mecanismos de tratamento e controle disponíveis no mercado. Por fim, espera-se que os resultados obtidos, ainda que preliminares, possam ser um ponto de partida para que seja iniciado um processo de gestão participativa baseado na preservação dos usos múltiplos, fundamental para a manutenção da qualidade da água. REFERÊNCIAS BRITO, O. E. A.; MARTINS, R. B.(1989) História da mineração no Brasil. Atlas Copco, 119p. BAIRD, C.(2002). Química ambiental. 2. ed. Bookman, Porto Alegre, 607 p. CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE CONAMA. Resolução n 357/2005. Dispõe sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes, e dá outras providências. Disponível em: Acesso em: 04 mai Resolução n 430/2011. Dispõe sobre as condições e padrões de lançamento de efluentes, complementa e altera a Resolução no 357, de 17 de março de 2005, do Conselho Nacional do Meio Ambiente-CONAMA.Disponível em: Acesso em: 04 mai GIORDANO, G. (2004). Tratamento e controle de efluentes industriais. Disponível em: Acesso em: 12 de maio de PETRONI, S. L. G. (1999). Estudos de adsorção de zinco e cádmio em turfa. Potencialidade de utilização de um adsorvedor natural em sistemas de tratamento de efluentes Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear). Universidade de São Paulo, São Paulo. SPERLING, M. V. (2005). Princípios do Tratamento Biológico de Águas Residuárias - Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos. Belo Horizonte: Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental, Universidade Federal de Minas Gerais. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 8