Orientadores: Wanilson Luiz Silva

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociências

Resumo: O sistema estuarino de Santos-Cubatão (SP) está localizado em uma das áreas mais industrializadas da América Latina. Os estuários são ambientes de grande complexidade, onde ocorrem interrelações entre componentes geológicos, físicos, biológicos e químicos. O histórico de contaminação desse...

Resumo: O sistema estuarino de Santos-Cubatão (SP) está localizado em uma das áreas mais industrializadas da América Latina. Os estuários são ambientes de grande complexidade, onde ocorrem interrelações entre componentes geológicos, físicos, biológicos e químicos. O histórico de contaminação desse ambiente estuarino, decorrente de diferentes atividades antrópicas, pode resultar em altos níveis de contaminação, e os sedimentos podem representar uma fonte latente de elementos-traço para o ambiente aquático. Com o objetivo de investigar a variabilidade geoquímica sazonal de elementos-traço, os sedimentos de superfície dos principais rios deste sistema estuarino (Casqueiro, Cubatão, Cascalho, Morrão e Capivari) foram amostrados no inverno e no verão. Concentrações químicas multi-elementares em diferentes granulometrias (<63 mm, <177 mm e total), obtidas por ICP-MS, e os níveis de matéria orgânica foram relacionados. As texturas dos sedimentos estudados apresentaram característica silto-argilosa (64 a 87%). Os maiores níveis de matéria orgânica foram encontrados nos sedimentos do rio Morrão (10,92 a 12,05%), porém não foi observada relação com a granulometria. Em geral, os metais e metalóides foram mais concentrados na textura silto-argilosa, mas isso não foi sistemático para todo o ambiente. Considerando fatores de enriquecimento, anomalias geoquímicas foram encontradas para os elementos Be, Bi, Ca, Co, Cu, Cd, Cr, Fe, Hf, Hg, Mn, Ni, Nb, P, Pb, Sb, Sr, Ta, Th, U, Y, Zn e Zr especialmente no rio Morrão. Com exceção do rio Capivari, o Hg e o P foram os únicos elementos que se apresentaram anômalos nos demais rios investigados. Elementos como Al, As, Cs, K, Li, Mg, Na, Rb, S, Ti e V apresentaram comportamento geogênico ao longo de todo o ambiente deste estudo. A sazonalidade geoquímica foi notificada claramente nos sedimentos do rio Morrão e parece não ocorrer para a maioria dos elementos tratados nos demais rios investigados. Em geral, foi observado um maior enriquecimento dos elementos contaminantes durante o verão, provocando uma diminuição relativa dos elementos geogênicos nesta estação. O contrário ocorreu durante o inverno. Este trabalho mostrou que o incremento nos níveis de contaminação favorece a flutuação sazonal das concentrações de elementos nos sedimentos. Possivelmente, a sazonalidade associada aos elementos contaminantes pode estar ligada ao fato de estes elementos ocuparem posições mais instáveis em fases minerais e não-minerais do ambiente sedimentar. Isso possibilita uma maior mobilização da carga de elementos contaminantes em função das variações das condições físicas e/ou químicas do meio (pH, Eh, salinidade), se comparada aos elementos geogênicos mais estáveis no ambiente.

Abstract: The Santos-Cubatão estuarine system (SP) is located in one of the most industrial areas in Latin America. Estuaries are environments of great complexity where there is an interrelation among geological, physical, biological, and chemical compounds. The contamination history at this...

Abstract: The Santos-Cubatão estuarine system (SP) is located in one of the most industrial areas in Latin America. Estuaries are environments of great complexity where there is an interrelation among geological, physical, biological, and chemical compounds. The contamination history at this environment is a result of different anthropic activities which can be high, and the sediments can represent a significant source of trace elements to aquatic environment. By investigating the seasonal geochemical range of trace elements, the surface sediments of the main rivers from this estuarine system (Casqueiro, Cubatão, Cascalho, Morrão, and Capivari) were sampled in the winter and summer. Multi-elemental chemical concentrations in different grain-size (<63 mm, <177 mm and total), gotten by ICP-MS, and the organic matter level were related. The texture of the studied sediments presented silt-clay characteristics (64 to 87%). The highest levels of organic matter were found in the sediments of Morrão River (10.92 to 12.05%), however, no direct relation with the grain-size. In general, the metals and metalloids were more concentrated in the siltclay texture, but it was not systematic to the entire estuary. Regarding enrichment factors, geochemical anomalies were found to the following elements Be, Bi, Ca, Co, Cu, Cd, Cr, Fe, Hf, Hg, Mn, Ni, Nb, P, Pb, Sb, Sr, Ta, Th, U, Y, Zn, and Zr, mainly in Morrão River. The only elements that were presented anomalous in every river studied, except in Capivari River, were Hg and P. Elements as Al, As, Cs, K, Li, Mg, Na, Rb, S, Ti, and V presented geogenic behavior all along the environment of this study. The geochemical seasonality was clearly seen in the sediments of Morrão River, but not conclusive to most elements in the other rivers. In general, it was observed a higher enrichment of contaminant elements during the summer, causing a relatively decrease of geogenic elements in that season. However, the opposite happened during the winter. This work shows that the increment in the contamination level contributes to the seasonal fluctuation of the element concentrations in the sediments (e.g. Morrão River). The seasonality associated to the contaminant elements can be regarded to the fact that these elements occupy more unstable positions in mineral and non-mineral phases of the sedimentary environment, leading to a great mobilization of contaminant elements load caused by the physical and/or chemical range of conditions of the environment (mainly, pH, Eh and salinity), when compared to the more stable geogenic elements in the environment.