Pb isotopes in sediments from a non-polluted bay: Ribeira Bay, Angra dos Reis (RJ)

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1 ISÓTOPOS DE CHUMBO EM SEDIMENTOS SUPERFICIAIS DE UMA BAÍA CONSIDERADA NÃO POLUÍDA: BAÍA DA RIBEIRA, ANGRA DOS REIS (RJ) Bruno Cunha 1 (M), Wilson Machado 1, Daniel Araújo 3, Mauro Geraldes 2 1 Programa de Pós-Graduação em Geociências (Geoquímica Ambiental) Universidade Federal Fluminense Niterói, RJ alcantaracunha@gmail.com 2 - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Faculdade de Geologia, Maracanã, Rio de Janeiro, RJ 3 - Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Campus Darcy Ribeiro, Brasília, Distrito Federal Resumo: Sedimentos superficiais da Baía da Ribeira, sistema estuarino localizada no município de Angra dos Reis, sul do Estado do Rio de Janeiro, foram coletados com o objetivo de caracterizar possíveis fontes de poluição na região. A baía ainda é considerada como ambiente de referência para metais pesados. As análises isotópicas mostraram a razão 206 Pb/ 207 Pb variando entre 1,15 a 1,34. Os resultados definiram dois grupos interpretados como influenciados por diferentes fontes de Pb. O primeiro grupo (1,15 a 1,23) com uma componente antrópica e o segundo grupo (1,26 a 1,34) com uma componente natural. Os resultados quando comparados com diferentes fontes antropogênicas mostraram similaridade, por exemplo, com resultados influenciados por gasolina, emissões industriais e esgoto doméstico. Estes dados foram também próximos aos de sistemas costeiros como Sepetiba, Paraty e Guanabara). O estudo evidencia a aplicabilidade da ferramenta de isótopos de chumbo para traçar a mudança de fontes de poluição ao longo do tempo. Palavras-chave: Isótopos do chumbo, sedimentos, fontes, poluição, Baía da Ribeira Pb isotopes in sediments from a non-polluted bay: Ribeira Bay, Angra dos Reis (RJ) Abstract: Pb isotope were assess in samples of surface sediments along Ribeira Bay (RJ). Isotopic analyses showed the 206 Pb/ 207 Pb ratio ranging from 1,15 to 1,34. The results were useful to identify different sources of Pb. Keywords: Pb isotopes, sediments, source, pollution, Ribeira bay Introdução A Baía da Ribeira é um sistema estuarino localizado no município de Angra dos Reis, Rio de Janeiro. Na baía despontam atividades relacionadas ao turismo e pesca e a mesma é considerada ainda como área de referência para metais desde 1980 (Lacerda et al., 1982; Cardoso et al., 2001; Gomes et al., 2009; Freret-Meurer et al., 2010; Chiappetta et al., 2016). Entretanto, algumas fontes potenciais de contaminação dentro da baía podem estar mudando a qualidade dos sedimentos na região (rios com ocupação urbana na bacia de drenagem e marinas). Em adição, existem algumas fontes difusas próxima a baía, como o estaleiro Verolme, o terminal de petróleo da baía da Ilha Grande (TEBIG), o porto da cidade de Angra dos Reis e duas usinas Termonucleares. O objetivo do presente trabalho foi caracterizar as assinaturas isotópicas de Pb nos sedimentos da baía além de comparar as assinaturas isotópicas de Pb em outros sistemas costeiros do Rio de Janeiro. Experimental Os sedimentos foram coletados com amostrador do tipo Van Veen em 2011(Fig.1). Após a coleta as amostras foram levadas para o Laboratório Geológico de Preparação de Amostras (LGPA- UERJ). A preparação das amostras incluiu: secagem, peneiramento em frações menores que 200

2 mesh, pesagem final, extração total em meio ácido (HNO3+HF) e leitura em espectrômetro de massa Varian Vista ICP (ICP-MS) realizado no ACTLABS, laboratório no Canadá. Fig.1 Pontos amostrados em triângulo fechado Os dados de isótopos de Pb usados em estudos geocronológicos tem seus valores expressos em relação ao 204 Pb. Entretanto, em estudos ambientais, é preferível a utilização das razões entre os três isótopos radiogênicos ( 208 Pb, 207 Pb e 206 Pb). Essa preferência é justificada devido aos três isótopos ocorrem em maior abundância do que o 204 Pb, e consequentemente, os sinais obtidos por eles no ICP-MS são mais estáveis. Dessa forma, a razão entre eles apresenta valores mais precisos, favorecendo a interpretação dos dados. Neste trabalho utilizamos a razão 206 Pb/ 207 Pb por ser a mais utilizadas em estudos ambientais e, portanto, favorece as comparações entre as variadas assinaturas isotópicas de Pb relatadas na literatura. Resultados e Discussão Os resultados aqui apresentados para sedimentos da Baía da Ribeira mostraram valores para a razão 206 Pb/ 207 Pb variando de 1,15 a 1,34. As quatro amostras coletadas fora da baía (Fig.1) exibiram a razão 206 Pb/ 207 Pb entre 1,26 a 1,34, mais radiogênicos. O restante das amostras coletadas no interior da baía (Fig.1) e nas enseadas apresentaram resultados menos radiogênicos ( 206 Pb/ 207 Pb entre 1,15 a 1,25) com exceção de uma amostra coletada na enseada do Ariró (1,25). Os resultados quando plotados no digrama 206 Pb/ 204 Pb versus 206 Pb/ 207 Pb (Fig.2) podem, tentativamente, ser agrupados em dois conjuntos. O primeiro conjunto (amostras coletadas no fundo das enseadas) com uma componente antrópica com valores da razão 206 Pb/ 207 Pb entre 1,15 a 1,23 e o segundo (amostras coletadas na entrada da baía e região fora da baía) com uma componente mais natural, com razões 206 Pb/ 207 Pb entre 1,26 a 1,34.

3 Fig.2 Composições isotópicas de chumbo As razões 206 Pb/ 207 Pb para a baía da Ribeira podem ser comparadas com assinaturas antropogênicas em outros estudos no Brasil (Fig. 3). Os dados isotópicos obtidos em sedimentos da Baía de Sepetiba por Cunha et al. (2009) identificaram dois End Members: O primeiro representado pelo Rio Guandu e Canal de São Francisco e o segundo por aguas oceânicas. Neste caso, as amostras coletadas próximo a desembocadura do Rio Guandu e canal de São Francisco ( 206 Pb/ 207 Pb entre 1,18 a 1,19) são similares a assinatura isotópica da gasolina e rejeitos industriais ( 206 Pb/ 207 Pb entre 1,15 a 1,26) e similares também ao primeiro conjunto de amostras (interior da baía da Ribeira) do presente trabalho. Por outro lado, os sedimentos coletados próximo à entrada da Baía de Sepetiba (parte oeste) apresentaram valores 206 Pb/ 207 Pb entre 1,33-1,34 e sugerem uma segunda fonte, próxima a valores reportados para as amostras do segundo grupo (parte externa da baía da ribeira) do presente trabalho. Para a baía de Guanabara, os resultados das análises isotópicas reportadas por Geraldes et al. (2006) mostraram valores similares ao primeiro conjunto de dados do presente trabalho (antrópico) e indicaram misturas de fontes entre os rios Iriri e Surui. Os resultados apresentados por Geraldes et al. (2015) para sedimentos coletados na baía de Paraty e baía do Pouso também apresentaram similaridades com este trabalho. Naquele estudo, foram evidenciadas fontes antropogênicas com assinaturas 206 Pb/ 207 Pb entre 1,18 a 1,22 para as amostras localizadas próximo ao continente e fontes oceânicas e ou naturais representada por amostras coletadas distante da costa e em região não contaminada com 206 Pb/ 207 Pb 1,32.

4 Fig.3 Comparação entre os isótopos de Pb aqui reportados com outros sistemas costeiros do Rio de Janeiro Conclusões Os resultados aqui apresentados para a Baía da Ribeira mostraram a razão 206 Pb/ 207 Pb entre 1,15 a 1,34 e podem ser interpretados como duas assinaturas de isótopos de Pb compreendidas como sedimentos continentais e poluição antrópica e assinatura oceânica ou geogênica. Os resultados quando comparados com fontes antrópicas mostraram similaridades, por exemplo gasolina ( 206 Pb/ 207 Pb 1,15 a 1,18), emissões industriais (1,16 a 1,28), esgoto doméstico (1,14 a 1,20) e tintas contendo chumbo (1,08 a 1,18), além disso, os resultados aqui apresentados também mostraram similaridades com os resultados de outros sistemas costeiros do Rio de Janeiro, com a Baía de Sepetiba, Baía de Paraty e Pouso e Baía de Guanabara. Dessa foram, os isótopos de chumbo se mostraram como uma importante ferramenta para traçar a mudança de fontes de poluentes de chumbo (e outros metais) em ambientes costeiros através do tempo. Referências Bibliográficas Aily, C Caracterização isotópica de Pb na atmosfera: Um exemplo da cidade de Sao Paulo. Dissertação de mestrado, Instituto de Geociências, USP, Sao Paulo, 76 p. Cardoso, A.G.A., Boaventura, G.R., Silva-Filho, E.V., Brod, J.A Metal distribution in sediments from the Ribeira Bay, Rio de Janeiro Brazil. Journal of the Brazilian Chemical Society 12: Cunha, B.C.A., Rocha, D., Geraldes, M.C., Pereira, S.D., Almeida, A.C Pb Isotopic Signatures in Sediments of a Sub-Tropical Coastal Lagoon: Anthropogenic Sources for Metal Contamination in the Sepetiba Bay (SE-Brazil). Journal of Coastal Research 56: Chiappetta, J., Machado, W., Santos, J., Lessa, J Trace metal bioavailability in sediments from a reference site, Ribeira Bay, Brazil. Marine Pollution Bulletin 106:

5 Freret-Meurer, N.V., Andreata, J.V., Meurer, B.C., Manzano, F.V., Baptista, M.G.S., Teixeira, D.E., Longo, M.M Spatial distribution of metals in sediments of the Ribeira Bay, Angra dos Reis, Rio de Janeiro. Brazil. Marine. Pollution Bulletin 60: Gomes, F.M.C., Godoy, J.M., Godoy, M.L.D.P., Carvalho, Z.L., Lopes, R.T., Sanchez-Cabeza, J.A., Lacerda, L.D., Wasserman, J.C Metal concentrations, fluxes, inventories and chronologies in sediments from Sepetiba and Ribeira Bays: a comparative study. Marine. Pollution Bulletin 59: Geraldes, M.C., Paula, A.H., Godoy, J.M. and Valeriano, C.M Pb Isotope Signatures of Sediments from Guanabara Bay, SE Brazil: Evidence for Multiple Anthropogenic Sources. Journal of Geochemical Exploration 88: Geraldes, M., Pereira, S., Villena, H. and Herms, F Pb Isotopes Study in Recent Sediments from Paraty Bay (Rio de Janeiro, Brazil): Antropogenic Versus Oceanic Signatures. International Journal of Geosciences 6: Lacerda, L.D., Pfeiffer, W.C., Fiszman, M., Níveis naturais de metais pesados em sedimentos marinhos da Baía da Ribeira, Angra dos Reis. Ciência e Cultura 34: Moura, C.A.V., Gaudette, H.E., Carvalho, M.C. and Morales, G.P The Use of Lead Isotope Composition as a Tool to Investigate the Anthropogenic Impacts on the Environment in the Metropolitan Region of Belém (PA). Terrae 1: Mirlean, N., Robinso, D., Kawashita, K., Vignol, M.L., Concenição, R., Chemale, F Identification of local sources of lead in atmospheric deposits in an urban area in Southern Brazil using stable isotope ratios. Atmospheric Environment 39: