Contribuição para o estudo da contaminação de solos por metais pesados

Dissertação de mestrado em Engenharia Sanitária

Inventário hidrogeológico e dos potenciais focos de contaminação nas bacias hidrográficas da Asprela e Massarelos: implicações no ciclo hidrológico urbano

O desenvolvimento incessante em áreas urbanas ameaça a qualidade e quantidade das águas subterrâneas. O Porto é uma cidade densamente urbanizada, dominada por granitos, os quais constituem um meio fraturado anisotrópico e heterogéneo. O principal objetivo desta dissertação foi realçar a importância da cartografia hidrogeológica, bem como a relevância de realizar inventários hidrogeológicos e de potenciais focos de contaminação para compreender a vulnerabilidade dos sistemas aquíferos na cidade do Porto. Para tal, foram selecionadas as bacias hidrográficas da Asprela e de Massarelos. Assim, foram levados a cabo dois inventários, um hidrogeológico e outro das potenciais atividades de contaminação. O estudo foi apoiado pelos Sistemas de Informação Geográfica (SIG), os quais foram fundamentais para um melhor conhecimento e integração nas áreas de estudo. Previamente à implementação dos inventários foi feita uma caracterização das duas bacias, em termos geográficos, hidroclimatológicos, de ocupação do solo, geomorfológicos e hidrogeológicos. As duas bacias desenvolvem‐se, principalmente, na unidade hidrogeológica do granito de grão médio a fino, por vezes com saprólito. O inventário hidrogeológico contemplou principalmente fontanários e nascentes, tendo incluído, respetivamente, 8 e 21 pontos de água nas bacias da Asprela e de Massarelos. As águas subterrâneas são límpidas, sem turvação ou cheiro, ácidas, com mineralizações baixas a médias, temperaturas baixas e caudais muito pequenos. Quanto aos potenciais focos de contaminação, na bacia da Asprela foram reconhecidos 61, enquanto que na bacia de Massarelos foram identificados 78. A maioria destas atividades é pontual correspondendo, nomeadamente, a estabelecimentos de ensino e estações de serviço/oficinas de automóveis. Contudo, os focos lineares apresentam uma difusão significativa nas duas bacias hidrográficas. Apesar de a vulnerabilidade intrínseca à contaminação das águas subterrâneas nestas áreas ser baixa a moderada, a localização dos potenciais focos de contaminação poderá ser responsável pelo aumento da vulnerabilidade nas duas bacias estudadas. Esta metodologia demonstrou ser extremamente importante para um melhor conhecimento dos sistemas de água subterrânea do Porto e, ainda, da hidrogeologia de áreas urbanas.

Avaliação da contaminação de amostras de soja com resíduos de agrotóxicos pelo método QuEChERS acetato com análise por meio de CLAE-EM/EM

O presente estudo teve por finalidade avaliar a situação atual do consumo de alimentos à base de soja disponíveis no mercado em relação à presença de resíduos de agrotóxicos. A metodologia foi validada para efetuar a determinação de 122 resíduos de pesticida na matriz soja e de 124 substâncias na matriz extrato solúvel de soja. As curvas analíticas estudadas nas duas matrizes apresentaram linearidade na faixa de trabalho analisada (0,002 a 0,200 μg.mL-1). A exatidão e a precisão em dois níveis de fortificação apresentaram valores de 70 % a 119 % de recuperação e de CV (%) de 1 a 18. O Limite de Quantificação (LQ) apresentou resultados satisfatórios (0,005 a 0,215 mg.kg-1 matriz soja e 0,006 a 0,028 mg.kg-1 matriz extrato solúvel de soja) em relação aos Limites Máximos de Resíduo (LMRs) quando existentes. Para realizar o estudo, foram selecionadas 42 amostras de soja e materiais à base de soja. As amostras foram adquiridas, no período de 2011 a 2012, em estabelecimentos comerciais na região metropolitana do Rio de Janeiro. Esta avaliação exploratória de contaminação evidenciou o uso inapropriado dos agrotóxicos ciprodinil, pirimifós-metílico, ciazofamida e butóxido de piperonila na soja e de estar em desacordo com a legislação vigente.

Contaminação de lesões não cavitadas: estudo em microscopia eletrônica de varredura

Resumo não disponível.

Preparação de sílica organofuncionalizada à base de zircônia e estudos de adsorção de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos e pesticidas organoclorados

O trabalho realizado conjuga informações de preparação e caracterização de materiais à base de sílica, com avaliação de possível aplicação potencial na área de química analítica ambiental. As sílicas organofuncionalizadas foram preparadas segundo 2 métodos: grafting e sol-gel. Os 4 sólidos obtidos por grafting diferem essencialmente na natureza da esfera de coordenação em torno do centro metálico (átomo de zircônio), enquanto que os 2 sólidos obtidos pelo processo sol-gel são sólidos híbridos, contendo ligantes indenil, grupos silanóis e etóxidos na superfície, diferindo entre si pela presença de centro metálico. Os teores de metal, determinados por RBS, nas sílicas organofuncionalizadas ficaram em torno de 0,3 % para os sólidos preparados por grafting e 4,5 %,no caso, do sólido preparado por sol-gel. A análise por DRIFTS confirmou a presença dos ligantes orgânicos e, ainda, grupos silanóis residuais nos adsorventes preparados por grafting. A capacidade de adsorção das sílicas organofuncionalizadas foi avaliada frente a duas famílias de compostos: HPAs e pesticidas organoclorados. A identificação e quantificação dos HPAs foi conduzida através de cromatografia gasosa com detector seletivo de massas. Os resultados da capacidade de adsorção para os 16 HPAs prioritários não foram quantitativamente considerados satisfatórios, em parte devido à dificuldade de solubilidade em água. A determinação quantitativa da eficiência dos adsorventes sólidos, na pré-concentração/extração dos pesticidas organoclorados, foi realizada através da cromatografia gasosa com detector de captura de elétrons. Os resultados de recuperação, para os compostos organoclorados: heptacloro epóxido, dieldrin e endrin foram considerados satisfatórios e em concordância com valores encontrados com o adsorvente comercial LC-18. O lindano apresentou boa recuperação especificadamente nos adsorventes preparados por sol-gel. De uma forma geral, os resultados indicam a possibilidade de utilização futura dos adsorventes sólidos preparados em protocolos de pré-concentração/extração de organoclorados a nível de traços.

Avaliação genotóxica pelo teste Salmonella/Microssoma e determinação de contaminantes químicos de amostras de água superficial da bacia do Guaíba

A avaliação do potencial genotóxico é um importante índice da ação do homem sobre os corpos d’água, complementando os critérios legalmente exigidos na avaliação da qualidade de águas. A bacia do Lago Guaíba é a mais importante do Rio Grande do Sul em termos sócio- econômicos, concentrando em suas margens mais da metade da população e 86% da produção do estado. Esse estudo avaliou o potencial mutagênico de amostras não concentradas das águas superficiais dos rios que compõem a bacia hidrográfica do Guaíba, e do próprio Lago Guaíba, pelo ensaio Salmonella/Microssoma. Paralelamente foi analisada a presença de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (criseno e benzo[a]pireno), de pesticidas (pentaclorofenol, organofosforados e carbamatos), e de elementos inorgânicos, buscando uma possível correlação desses com os efeitos mutagênicos encontrados. As amostras apresentaram fraca atividade mutagênica, sendo detectado um único resultado positivo frente a linhagem TA98, na presença de ativação metabólica em águas coletadas no lago Guaíba próximo a um local de liberação de efluente urbano Foram ainda observados cinco indícios de mutagenicidade, indicando a provável presença de compostos de ação indireta sobre o DNA, que causam mutações do tipo substituição nos pares de bases (detectado pela TA100). Os efeitos tóxicos encontrados foram igualmente pouco intensos, podendo estarem relacionados à presença de elementos inorgânicos detectados acima dos limites permitidos pela resolução número 20 do CONAMA. Além disso, observou-se influência sazonal sobre a resposta mutagênica das amostras de água da bacia do Lago Guaíba. Os resultados nos levam a concluir que os rios que formam a Bacia do Guaíba contribuem com uma parte muito pequena da atividade genotóxica das águas do Lago Guaíba, sendo o grande problema a contaminação por esgoto urbano.

Comportamento dos contaminantes nos solos e águas subterrâneas em depósito de resíduos do refino de petróleo - Borreiro - Na Refinaria Alberto Pasqualini, RS

Resíduos do refino de petróleo dispostos no meio ambiente representam fontes de contaminação por metais pesados e hidrocarbonetos para solos, subsolos, águas superficiais e subterrâneas. O presente estudo foi realizado na área designada Borreiro da Refinaria Alberto Pasqualini, RS – REFAP, onde nas décadas de ‘70 e ‘80 foram depositados resíduos do refino de petróleo (borra) intercalados com camadas de aterros em volume total da ordem de 100.500 m3. O uso da área cessou há cerca de 20 anos, estando os materiais, desde então sujeitos aos mecanismos de atenuação natural. É objetivo do trabalho avaliar a situação da área, relacionando e descrevendo as interações dos sedimentos e das águas subterrâneas com os contaminantes. Para caracterização geológica e hidrogeológica da área foram realizadas 35 sondagens e construídos 6 poços de monitoramento com profundidades de 5 a 7 metros. Visando avaliar a contaminação do meio ambiente pela disposição de borra, foram amostrados os materiais do depósito, bem como os sedimentos cenozóicos que constituem a base do depósito, formada dominantemente por areia fina siltico-argilosa. Também foram coletadas, amostras de águas subterrâneas do aqüífero freático que juntamente com os sedimentos foram analisadas por Espectrofotometria de Absorção Atômica e por Cromatografia Gasosa. Para caracterização da distribuição espacial e análise da mobilidade dos componentes da borra, foram construídos mapas de isoteores e perfis verticais das sondagens, comparando textura dominante e profundidade de cada amostra com seu conteúdo de contaminante. Foram realizados testes de lixiviação e de solubilização para avaliar a relação dos contaminantes com os materiais, permitindo classificar as amostras de acordo com a NBR-10.004, determinando, assim as zonas mais impactadas da área. A caracterização geológica e hidrogeológica serviu de base de dados para a apresentação da dispersão dos contaminantes no depósito, nos sedimentos cenozóicos e no aqüífero freático. Foi definida a dispersão dos contaminantes orgânicos nas fases, livre, adsorvida, residual, gasosa e dissolvida bem como a distribuição dos metais na superfície, no subsolo e nas águas subterrâneas.

Avaliação da contaminação das águas subterrâneas na área de influência da usina de tratamento de resíduos s.a. UTRESA, em Estância Velha (RS)

Este trabalho objetiva avaliar a contaminação das águas subterrâneas em uma área de disposição de resíduos, originados, principalmente, nas indústrias pertencentes ao ramo coureiro-calçadista, a partir da comparação dos resultados das análises físicas e químicas realizadas em amostras de água subterrânea do aquífero freático à jusante da área, com os padrões de potabilidade da água estabelecidos na legislação vigente e com as características das águas subterrâneas do aquífero à montante da área de disposição de resíduos, através da determinação dos seguintes parâmetros: condutividade, SDT, Eh, pH, OD, temperatura, DQO, alcalinidade, turbidez, SST, cloreto, sulfato, nitrato, ferro, manganês, cromo, sódio, magnésio, potássio, cálcio, cádmio, cobre, chumbo, zinco e níquel. Objetiva, também, quantificar os diferentes tipos de resíduos dispostos na área e fornecer subsídios técnicos para o Sistema de Gerenciamento de Resíduos Sólidos Industriais da FEPAM, no que tange ao monitoramento da qualidade das águas subterrâneas em áreas de disposição de resíduos sólidos. A área estudada é a UTRESA - Usina de Tratamento de Resíduos S/A, que abrange 29 ha e está localizada no extremo sudoeste do município de Estância Velha- RS. A metodologia utilizada consistiu das seguintes etapas: quantificação dos resíduos depositados na área, seleção e instalação de nove poços de monitoramento, realização de quatro amostragens das águas subterrâneas, no período compreendido entre junho de 1999 e março de 2000 e tratamento dos dados, com a determinação de índices de qualidade de água subterrânea para cada poço de monitoramento. O monitoramento demonstrou que alguns parâmetros amostrados nos diferentes poços de monitoramento não atenderam os valores recomendados para a potabilidade das águas pelo Ministério da Saúde e pela Organização Mundial da Saúde, bem como apresentaram valores superiores quando comparados ao ponto controle, localizado à montante da área, observando-se o pior índice de qualidade das águas subterrâneas no PM 05, devido a presença de cromo, nitrato, sulfato, cloreto, sódio e SDT.

Desenvolvimento e caracterização de revestimentos protetores contra carburização em tubos de pirólise de hidrocarbonetos na produção de olefinas

Este trabalho consistiu no desenvolvimento de revestimentos protetores contra carburização em ligas HP-40Nb, utilizadas na em fornos de pirólise para produção de olefinas, e do desenvolvimento de aparatos e técnicas para o teste, avaliação e caracterização destes revestimentos em ambientes fortemente carburizantes. Foram testados vários tipos de revestimentos, podendo estes ser resumidos em três grupos: i) camada de difusão de elementos específicos para o interior do metal (Al, Cu e Sn); ii) recobrimento com liga metálica (Ni-50Cr e Ni-5Al) e iii) recobrimento cerâmico (Al2O3, Cr2O3 e Al2O3 - TiO2). Além de revestimentos e camadas de difusão, um quarto tipo de material foi testado em sua resistência à carburização: ligas do tipo Fe-Cr- Al. A fim de testar os revestimentos e materiais desenvolvidos foram testados vários meios carburizantes. O que se mostrou mais adequado foi a mistura gasosa de hidrogênio e n-hexano, a uma temperatura de 1050°C. Foi construído um aparato exclusivamente para estes ensaios de carburização, o qual também foi utilizado para realizar os tratamentos de difusão necessários para produzir alguns dos revestimentos. A avaliação da resistência a carburização dos revestimentos e materiais foi feita por medição da profundidade de avanço da zona de precipitação de carbetos causada pela carburização, feito com auxílio de microscópio ótico. Os resultados dos ensaios mostraram que as camadas de difusão de alumínio, o revestimento da liga Ni-50Cr, o revestimento cerâmico de Al2O3 e as ligas Fe-Cr-Al tiveram bom ou ótimo desempenho como barreiras contra a carburização. Os outros revestimentos ou permitiram a penetração de carbono no metal base ou causaram uma deposição exagerada de coque na superfície dos corpos de prova.

Determinação da mutagenicidade e atividade citotóxica de sedimentos em área sujeita à contaminação petroquímica

O acúmulo de mutações, alterações incorporadas ao patrimônio genético de células somáticas e germinais, pode causar redução de populações naturais que são críticas para a cadeia alimentar, pondo em risco a sobrevivência de determinadas espécies. Embora o dano causado pela contaminação química ocorra em nível molecular, existem efeitos emergentes nas populações, tais como perda da diversidade genética, que não é previsível com base somente no conhecimento dos mecanismos de toxicidade não genéticos. Alguns compostos de origem antrópica tendem a adsorver no material orgânico do sedimento, sendo concentrados ao longo do tempo. Contaminantes ambientais podem ser mais associados com a porção fina dos sedimentos (silte ou argila) do que com a grosseira (areia ou cascalho). O presente estudo avaliou a atividade mutagênica e citotóxica de extratos moderadamente polares de sedimento em três pontos durante 5 coletas realizadas nos anos de 1999 e 2000 no arroio Bom Jardim, que drena a região do Complexo Petroquímico, localizado no município de Triunfo, Rio Grande do Sul. Foi utilizado na avaliação da mutagenicidade e citotoxicidade o ensaio Salmonella/microssoma, método de microssuspensão. A análise de granulometria mostrou um conteúdo de partículas finas em média menor no ponto em frente ao complexo, sendo este também o ponto amostral com menor percentual de material orgânico extraído. Observou-se baixa atividade mutagênica nos diferentes locais estudados, variando de 3,3% até 8,3%, sendo a citototoxicidade o mais importante efeito biológico observado na região, variando de 20% até 40%, somados os resultados dos ensaios em presença e ausência de metabolização externa. Os pontos com maior contaminação estão localizados em frente e a jusante da área industrial, havendo uma distribuição gradativa e sazonal das respostas à medida que o local se aproxima da foz do arroio. Em ensaios com ausência de fração de metabolização hepática, as respostas para mutagênese e citotoxicidade foram mais freqüentes, sendo os danos do tipo erro no quadro de leitura os mais presentes. A determinação da atividade mutagênica e citotóxica em amostras de sedimento mostrou-se importante na determinação da qualidade ambiental, apesar da composição química desta matriz ser bastante complexa. O ensaio Salmonella/microssoma monitorando danos moleculares e, principalmente citotoxicidade, foi uma ferramenta importante no diagnóstico da presença de poluentes. A possibilidade de avaliar danos precoces, através deste ensaio, promove a melhoria da qualidade ambiental e motiva ações de preservação do patrimônio genético da fauna e flora atingidas pela atividade antrópica.

Avaliação da coloração, consistência e contaminação da dentina de dentes decíduos submetidos ao capeamento pulpar indireto com remoção parcial de tecido cariado

Este ensaio clínico randomizado, controlado, duplo-cego, em paralelo, objetivou comparar o efeito do cimento de hidróxido de cálcio (grupo HC) ao de um material inerte (grupo cera) sobre a dentina cariada de molares decíduos submetidos à remoção incompleta de tecido cariado, bem como verificar a correlação entre coloração, consistência e contaminação da dentina. A amostra foi constituída por 30 crianças, de 4 a 8 anos de idade, que apresentavam um molar decíduo com lesão de cárie ativa em dentina profunda, sem sinais clínicos e radiográficos de patologia pulpar irreversível. Após anestesia local e isolamento absoluto do campo operatório, a dentina cariada das paredes laterais da cavidade foi totalmente removida, e a da porção pulpar, parcialmente removida. Um examinador calibrado avaliou visualmente o grau de coloração e de consistência da dentina cariada remanescente. Uma amostra do tecido cariado foi coletada para avaliação ao microscópio eletrônico de varredura (MEV). Aplicou-se, aleatoriamente, um dos materiais capeadores sobre o tecido, e os dentes foram restaurados com sistema adesivo e resina composta. Passados 90 dias realizou-se o exame clínico e radiográfico, remoção da restauração e do material capeador, avaliação da coloração e consistência do tecido e coleta de amostra da dentina remanescente. Após a fixação e preparo para MEV, foi realizado um registro, em 2000x de aumento, da região central de cada amostra e o escore do grau de contaminação foi determinado. Para comparação entre os grupos dos graus de coloração, consistência e contaminação atribuídos no início e no final do estudo aplicou-se a prova U de Mann-Whitney. Através do teste de Wilcoxon, as variáveis estudadas foram comparadas entre a fase inicial e final do estudo, dentro de um mesmo grupo. O teste de correlação de Spearman foi realizado para avaliar a correlação entre as variáveis clínicas e a contaminação da dentina. O nível de significância estabelecido foi de 5%, e o indivíduo considerado a unidade analítica. Não houve diferença entre os grupos quanto à coloração (p=0,355), consistência (p=0,329) e contaminação (p=0,561) dentinária no início do estudo. Ao final, houve diferença quanto à coloração (p=0,023) e consistência (p=0,022), demonstrando que o hidróxido de cálcio promoveu endurecimento e escurecimento da dentina significativamente maior do que a cera. Quanto aos graus de contaminação, não houve diferença entre os grupos (p=0,703). Entre as fases do estudo, o hidróxido de cálcio promoveu alteração significativa nos graus de coloração (p=0,011), consistência (p=0,003) e contaminação (p=0,006) da dentina; enquanto a cera promoveu alteração nos níveis de consistência (p=0,007) e contaminação (p=0,003), não alterando os graus de coloração (p=0,564) da dentina. A coloração e contaminação iniciais apresentaram correlação positiva (rS=0,40; p=0,028), enquanto a consistência e contaminação finais apresentaram correlação negativa (rS=-0,50; p=0,005). Concluiu-se que o cimento de hidróxido de cálcio e a cera, quando utilizados como capeadores da dentina cariada, promoveram a inativação do processo carioso verificada por meio da alteração na consistência, bem como redução na contaminação do tecido.

Avaliação das alterações ambientais causadas por perfuração exploratória em talude continental a partir de dados geoquímicos - Bacia de Campos, Brasil.

As atividades de exploração e produção de petróleo e gás no Brasil têm se tornado mais intensas ao longo desta última década, apresentando uma tendência de avanço em direção a ambientes de maior profundidade, onde se localizam grande parte das reservas de óleo já comprovadas. Os processos de exploração e produção de petróleo e gás apresentam muitas etapas com considerável potencial gerador de impactos ao meio ambiente, entre elas, a perfuração de poços exploratórios marítimos, objeto do presente estudo. Este estudo originou-se do Projeto MAPEM – Monitoramento Ambiental em Atividades de Perfuração Exploratória Marítima (Águas Profundas), do qual foram utilizados os dados analisados nesta dissertação. O monitoramento foi realizado visando avaliar os efeitos da perfuração do poço Eagle, localizado em talude continental, região norte da Bacia de Campos, Brasil, próximo ao limite entre os estados do Rio de Janeiro e Espírito Santo, a 902 metros de profundidade. Foram coletadas amostras de sedimentos superficiais na região de entorno da atividade, em 48 estações de monitoramento e 6 estações de controle, durante os cruzeiros oceanográficos realizados um mês antes, um mês após e um ano após a perfuração. As análises dos sedimentos geraram informações sobre sua composição granulométrica, mineralógica (argilominerais e carbonato de cálcio) e química (hidrocarbonetos e metais), e foram comparadas em sua variação espacial (área de monitoramento/estações de controle) e temporal (3 cruzeiros oceanográficos). A variação temporal foi abordada de três maneiras distintas, onde o Cruzeiro I representou o background da área, a variação do Cruzeiro I para o II representou o impacto sobre a área de monitoramento e na variação do Cruzeiro II para o III, buscou-se evidências de recuperação da área monitorada com tendência de retorno às suas características iniciais O background da área definiu os níveis médios de todas variáveis analisadas, identificando, além de teores naturais para alguns dos componentes dos sedimentos, sinais de contaminação de origem antrópica, principalmente de As, Pb e hidrocarbonetos petrogênicos (n-alcanos) e pirogênicos (aromáticos). Na perfuração do poço Eagle foi utilizado fluido de base aquosa (FBA) e fluido de base sintética (FBS), dos quais se buscou identificar as áreas de influência e as alterações causadas nos sedimentos. Identificou-se a ocorrência de um fluxo gravitacional de massa, no período entre o Cruzeiro I e a perfuração, restrito ao cânion submarino que cruza a área de monitoramento, do qual também foi avaliada a influência sobre a composição dos sedimentos. A influência do FBA (indicada pelos teores de bário) estendeu-se por uma grande área, apresentando maiores concentrações nas estações próximas do poço. A área de influência do FBS (indicada pelos n-alcanos entre C14 e C22) apresentou distribuição mais restrita, em duas manchas, uma a norte e outra a oeste do poço. Além dos n-alcanos, foi identificado aumento dos teores de bário, UCM (mistura complexa não resolvida), fluoreno e acenaftaleno. O fluxo gravitacional de massa causou elevações na proporção de areia das estações do cânion submarino e redução do carbono orgânico. Efetivamente pode se concluir que a atividade de perfuração exerceu influência significativa nas propriedades químicas dos sedimentos, contudo, de improvável efeito tóxico sobre a biota. Pode-se concluir também que ocorreu recuperação da área, após o período de um ano, por redução das concentrações médias de algumas variáveis e sinais de reposição de n-alcanos naturais, porém não foi possível a identificação de degradação do material sintético utilizado no FBS.