Toxicologia: água e sedimento

O Reservatório Rio Grande é um dos braços do Complexo Billings, localizado a oeste do corpo principal, possui aproximadamente 7,4 km2 de área, 9 km de extensão e se localiza nos municípios de São Bernardo do Campo, Santo André, Ribeirão Pires e Rio Grande da Serra. Em 1981, esse braço foi isolado do restante do complexo pela barragem Anchieta, sobre a qual passa a via Anchieta, dando origem ao reservatório Rio Grande. Isso foi necessário porque, próximo à atual barragem, existe um ponto de captação de água da Sabesp para abastecimento público, e havia necessidade de preservar a qualidade da água do braço Rio Grande (MAIER et al., 1997; CAPOBIANCO, 2002); como a principal carga poluidora chegava ao corpo central através do braço Pedreira, o mais próximo da cidade de São Paulo, a.  A ETA Rio Grande produz 4,2 mil litros de água por segundo abastecendo 1,2 milhões de pessoas em Diadema, São Bernardo do Campo e parte de Santo André (SABESP, 2005).

O Projeto "A represa Billings, um reservatório tropical urbano eutrofizado e as macrófitas aquáticas: aspectos ecológico e diagnóstico ambiental", financiado pela FAPESP e sob coordenação do Prof. Dr. Marcelo Pompêo, teve início em 2003, e levantou dados de qualidade de água da represa Billings como um todo, envolvendo estudos de nutrientes, perfis de temperatura, pH e condutividade elétrica, levantamento de macrófitas aquáticas, fitoplâncton e sedimentos (BRAIDOTTI et al., 2005; LIMA et al., 2005; LOBO et al., 2005; MARIANI et al., 2005; NISHIMURA et al., 2005; PADIAL et al., 2005; POMPÊO et al., 2005). Esses estudos indicam que o Complexo apresenta comprometimento na qualidade das águas e dos sedimentos, sendo classificada de meso a eutrófica. Além disso, apontam uma heterogeneidade espacial, observada horizontalmente, e diferenças de qualidade da água entre os braços que compõem o Complexo.

Especificamente no Rio Grande, o Projeto financiou estudos de sedimento e qualidade da água. Pompêo (2006) e Lobo et al. (2005) estudaram a água superficial do Reservatório Rio Grande por meio de imagens de satélite e classificaram o grau de trofia, seguindo índices de estado trófico para clorofila a e Disco de Secchi. Esses autores concluíram que existe uma heterogeneidade espacial, sendo a parte alta hipereutrófica, a parte média mesotrófica e a parte baixa oligotrófica (Figura 1).

a)

EcoA.gif

 b)

EcoB.gif 

Figura 1. Estado trófico no Reservatório Rio Grande calculado: a) por Clorofila a e estimado com imagem reflectância no vermelho e; b) por Disco de Secchi e estimado com imagem reflectância no verde, satélite CBERS-2. Fonte: Pompêo (2006).

 

Mariani (2006) estudou a coluna d’água de 6 pontos de coleta ao longo desse reservatório, em duas excursões a campo, uma em março e outra em outubro de 2004, quando foram feitas medições de parâmetros in situ (pH, temperatura, condutividade elétrica, oxigênio dissolvido (OD), transparência da coluna d’água) e no laboratório (material em suspensão, sólidos totais, clorofila a, feoftina e compostos nitrogenados). Em comparação entre os dois meses, durante o mês de março, houve estratificação térmica, de pH e de condutividade elétrica; já no mês de outubro houve maiores concentrações de clorofila a e menor transparência do disco de Secchi. O Índice de Estado Trófico, calculado a partir da clorofila a e a partir da profundidade do disco de Secchi, revelaram um ambiente meso a eutrófico.

Os dados desse trabalho foram tratados estatisticamente, através de uma técnica conhecida como Análise de Componente Principal (PCA – do inglês Principal Component Analysis). Com isso, foi possível concluir que os parâmetros nitrogênio total e o pH foram as variáveis que mais contribuíram para representar o conjunto de dados, refletindo a importância do estado trófico para a caracterização do reservatório e a carga de esgoto que o corpo d’água recebe. Além disso, foram registrados teores de amônio, OD e clorofila a não conformes com o estabelecido na legislação através da Resolução CONAMA n° 357 de 17/03/2005.

Mariani (2006) estudou também o sedimento desse reservatório, e teve como objetivo verificar a existência de heterogeneidade espacial de metais no sedimento da represa, e se havida potencial tóxico para os organismos vivos em contato com o sedimento. Sendo assim, foram amostrados sedimentos em 29 pontos ao longo do reservatório.

Nesse trabalho, foi utilizado um método para estudo dos metais sugerido pela USEPA (Agência Estadunidense de Proteção Ambiental), em que é extraída a fração de metais que pode ser disponibilizada para os organismos vivos, conhecida como fração potencialmente biodisponível. Esse método permite também comparação direta com a concentração de sulfetos, que são um dos principais compostos cuja presença torna os metais não biodisponíveis. Matéria orgânica (MO) e a porcentagem de silte e argila também foram quantificadas, porque contribuem para que os metais fiquem não biodisponíveis. Os metais estudados foram: Cd, Cu, Ni, Pb, Cr e Zn.

Os resultados foram comparados com valores-guias de qualidade de sedimento sugeridos pela USEPA (relação molar ∑ MES-SVA) e pelo Conselho Canadense do Ministério do Meio Ambiente (CCME) e também com Valores de Referência Regionais (VRR) estabelecidos para a Bacia do Alto-Tietê (ver mais informações nos links abaixo). O objetivo era saber o potencial tóxico dos sedimentos através da comparação com esses valores de referência. Os resultados mostraram haver excesso de sulfeto em relação aos teores de metais, o que indica um baixo potencial de biodisponibilidade dos metais. No entanto, as concentrações de metais foram superiores ao VRR, especialmente Cu (102,7 vezes maior), Cd (46,2 vezes) e Pb (12,5 vezes), revelando que há um incremento dos metais em comparação com o que pode ser considerado natural. Também foram registradas concentrações maiores que as sugeridas pelo CCME (9,3; 8,3 e 2,9 vezes maior para Cu, Pb e Cd, respectivamente), o que significa que existe potencial para causar efeitos negativos à biota. À exceção do Zn, todos os metais analisados apresentaram incremento no sentido montante-jusante. A análise estatística tipo PCA demonstrou que a variação dos dados de metais possui correlação com a variação de MO, ao invés de SVA, o que sugere a importância da MO no controle da biodisponibilidade de metais.

Sendo assim, as conclusões desse trabalho foram que existe heterogeneidade espacial e existe metal em concentração alta suficiente para causar efeitos negativos nos organismos, apesar de as condições ambientais favorecerem a permanência dos metais em uma forma não biodisponível.

De forma a dar continuidade a essa trabalho e complementá-lo, foram feitos mais estudos com o sedimento da Represa Rio Grande.

A heterogeneidade no espaço quanto à concentração de metais havia sido identificada, porém haveria heterogeneidade também no tempo? Já havia sido identificada concentrações de metais com potencial para causar efeito adverso na biota, porém esse potencial se manifestava?

A avaliação de sedimentos contendo de mistura complexa de substâncias contaminantes é um grande desafio, especialmente em reservatórios localizados próximos a áreas urbanas, onde existe um grande número de fontes de poluição, como é o caso do reservatório Rio Grande. Com o objetivo de proceder uma análise integrada, nós realizamos uma bateria de biotestes usando amostras de sedimento do reservatório Rio Grande e células permanentes da linhagem RTL-W1 e bactérias expostas a extrato acetônico (teste de citotoxicidade, teste de EROD, teste cometa, teste do micronúcleo e teste de flutuação de Ames) e também embriões de Danio rerio (teste de contato com o sedimento). Após a exposição dos embriões, nós retiramos o córion e realizamos medição de metais (ICP-MS) em embriões não coagulados (digestão: H2O2 e HNO3 sob radiação UV). Nós realizamos análises químicas de HPAs alvos no extrato e de dinâmica de metais, esta última avaliada como heterogeneidade temporal e remobilização para a coluna d'água. O extrato do sedimento se mostrou citotóxico (NR50 = 10,3 mg sedimento equivalente /mL; n=4) e o sedimento se mostrou com elevado potencial tóxico para embriões de peixe (EC50 48h=12 mg sedimento/ mL; n=4). Não foram detectados metais no tecido de embriões não coagulados. Teste de EROD revelou alta atividade enzimática, com EC25 TCDD = 0,82 mg of SEQ/mL, e Bio-TEQ = 1884 pg/g (n=6). A concentração total de HPAs analisados no extrato foi de  763,6 µg/kg; apesar disso, apenas 4.64 % do Bio-TEQ pôde ser explicado pelo PAH-TEQ. O teste de flutuação de Ames e o teste cometa revelaram altos potenciais para mutageno e genotóxicos. Os metais estudados aparentemente não são a causa primária para o efeito agudo observado, assim como os HPAs analisados. Porém, nós encontramos uma alta concentração de metais no sedimento, além de uma heterogeneidade temporal de curto tempo coincidente com a passagem de uma frente fria, e uma possível remobilização de metais para a coluna d'água, o que levanta a necessidade de um melhor entendimento da dinâmica dos metais em um ambiente aquático como o estudado (tropical e polimítico), além da necessidade de  um planejamento cuidadoso de desenhos experimentais de estudos de sedimentos (considerando as escalas temporal e espacial e a massa d'água como um todo). Análise Integrada por meio de “ponderação das evidências” indicou a necessidade de ações de manejo para o sedimento do reservatório Rio Grande. No entanto, deve ser realizada a caracterização do risco, no contexto de uma Análise de Risco Ecológica, antes que se decida qual ação tomar, de forma a melhor dirigir o problema. Estudos complementares devem priorizar testes com organismos com exposição crônica a amostras do sedimento do Rio Grande; PCBs e dioxinas devem ser considerados como possíveis indutores de atividade de EROD; análises químicas do sedimento devem ser expandidas e considerar outros compostos orgânicos; técnicas de fracionamento de sedimento devem ser empregadas visando o estabelecimento de causalidade em respeito aos compostos orgânicos.


VER:

http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/41/41134/tde-16052006-121526/pt-br.php

www.springerlink.com/index/puq8gv6848713251.pdf

Outras informações também podem ser obtidas em Publicações, no CD ROM “Plantas aquáticas: represa do Guarapiranga – SP”, no seguinte link (a ser adicionado posteriormente).

 
Por Carolina Fiorillo Mariani
PPG Ecologia, USP, IB, Depto de Ecologia.