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Estudo de metais pesados (Co, Cu, Fe, Cr, Ni, Mn, Pb e Zn) na Bacia do Tarumã-Açu Manaus – (AM)

Genilson Pereira SANTANA1; Priscila de Souza Rosa BARRONCAS2

RESUMO Os resíduos gerados em domicílios incluem diversos produtos, como pesticidas, produtos farmacêuticos, detergentes, óleos de cozinha, metais pesados contidos em baterias e outros utensílios. Esses resíduos são lançados continuamente em aterro sanitário ou lixões em cidades como Manaus. O chorume produzido nesses aterros, quando não tratados, contamina recursos hídricos superficiais e subterrâneos. Neste estudo foi feita uma avaliação das conseqüências da liberação do chorume no sistema hídrico da bacia do Tarumã-Açu. Amostras de água e sedimento foram coletadas nos igarapés Matrinxã, Acará, Bolívia, bacia do Tarumã-Açu e dentro do aterro sanitário (Manaus - Amazonas - Brasil) em março 2001. As amostras de água foram filtradas em filtro Milipore (0,45 m de poro) e, em seguida, tratadas com HNO3 concentrado. As amostras de sedimento foram peneiradas em malha de 0,053 m e digeridas com HCl:HNO3 (1:3) a 150o C. As concentrações de alguns metais pesados (Co, Cu, Fe, Cr, Ni, Mn, Pb e Zn) foram determinadas nas amostras de água e sedimento por espectrometria de absorção atômica de chama. Os resultados revelaram que a concentração dos metais pesados é muito acima dos permitidos pela resolução 357/2005 do CONAMA em praticamente todos os locais amostrados, mostrando que o Aterro Sanitário é um dos principais responsáveis pelo impacto ambiental observado nos corpos hídricos estudados. As análises dos componentes principais (PCA) e hierárquica de cluster (HCA), revelam que os pontos de coleta localizados dentro do aterro sanitário apresentam características diferentes dos outros locais amostrados. Além disso, o HCA e PCA mostraram que existe uma similaridade entre os pontos de coleta localizados fora do aterro o que permite afirmar que o chorume do aterro se dissolve por todo corpo hídrico estudado.

PALAVRAS-CHAVE Metais pesados, aterro sanitário, AAS, PCA, HCA.

Heavy metal (Co, Cu, Fe, Cr, Ni, Mn, Pb e Zn) study in the Tarumã-Açu Basin – Manaus (AM)

Domestic sewage involves several products, such as pesticides, pharmaceutics products, detergents, soybean oil, heavy metal of battery, and others. It is discharged continually in landfill or at any place in city as Manaus. When non-treated the landfill leachate contaminates the superficial and groundwater water. The water and sediment samples were collected from the following streams: Igarapé do Matrinxã, Igarapé do Acará, Igarapé da Bolívia, Bacia do Tarumã-Açu and within Sanitary Landfill (Manaus – Amazonas - Brazil) in March of 2001.

The water samples were filtered in Milipore 0.45 m, treated with concentrated HNO3 . The sediment samples were served to 0.053 m and treated with concentrated HCl:HNO3 (1:3). The Co, Cu, Fe, Cr, Ni, Mn, Pb and Zn concentrations were determined by flame atomic absorption spectrometric. The results showed that heavy metals have concentration above the level permitted by Brazilian Environmental protection law (number 357/2005 CONAMA) showing that landfill is the major responsible by environment impact of aquatic system. The principal component (PCA) and hierarchical cluster (HCA) analyses reveal that samples collected within of sanitary landfill have different characteristics from other site sampling. Additionally, HCA and PCA show a similarity between site samplings located out landfill it allows to sustain that the leachate is dissolved by whole aquatic system studied.

Heavy Metals, Sanitary Landfill, AAS, PCA, HCA.Professor Associado, Universidade Federal do Amazonas – Instituto de Ciências Exatas - Departamento de Química – Av. Gal. Rodrigo Octávio Jordão Ramos, 3000 – Coroado I – Manaus. CEP: 69077-0 – e-mail gsantana@ufam.edu.brProfessora UniNiton Lins - Av. Prof. Nilton Lins, 3259 - Parque das Laranjeiras – Flores, CEP 9058-040

O número de habitantes de Manaus passou de aproximadamente 67.0 para 284.118 dos anos de 1940 a 1970; ou seja, a cidade teve um aumento correspondente a 4,2 vezes, o que representa um crescimento demográfico da ordem de 325 %. Na década de 1980, a cidade ampliou aproximadamente 8 % ao ano e a população ultrapassou 635.0 habitantes, chegando em 2004, à marca de 1.592.5 habitantes, estando em oitavo lugar entre os municípios mais populosos do Brasil (GeoManaus, 2002; IBGE, 2007).

Em conseqüência da explosão demográfica, a geração de lixo aumentou consideravelmente, cerca de 70 % do lixo da cidade, sendo armazenado em áreas não apropriadas ou simplesmente sendo despejado em lugares a céu aberto, sem nenhuma preocupação com o ambiente. Apenas 32 % do lixo são depositados em um aterro sanitário do tipo controlado, localizado no km 19 da rodovia AM-010, que liga Manaus a Itacoatiara (GeoManaus, 2002). No aterro são depositados diversos tipos de lixo: de origem industrial, urbana e hospitalar. A princípio, os resíduos sólidos seriam aterrados, os líquidos tratados em reatores e os gasosos captados e, em seguida, tratados.

Entretanto, umas das características marcantes desse aterro sanitário é a grande produção de chorume. Este líquido é despejado no igarapé do Matrinxã, bem como em duas de suas nascentes. É possível, devido à deposição inadequada de diversos componentes do lixo (pilhas, latas, baterias etc.), que alguns metais pesados estejam contaminando todo o sistema hídrico da bacia do Tarumã-Açu, no mínimo.

Uma vez no ecossistema aquático, os metais pesados são distribuídos nos diversos compartimentos do ambiente, como solo, sedimento, plantas e animais. Especificamente no caso dos sedimentos, a literatura mostra que este compartimento funciona como um sistema de estoque de poluentes (Förstner, 1987; Filgueiras et al., 2004).

Diante dessa possibilidade, foram determinadas as concentrações de alguns metais pesados: Co, Cu, Fe, Cr, Ni, Mn, Pb e Zn, nas águas e sedimentos do aterro sanitário e da bacia do Tarumã-Açu (igarapés do Matrinxã, da Bolívia, Acará e do Tarumãzinho), com o objetivo de avaliar as conseqüências da liberação do chorume para o sistema hídrico da bacia do Tarumã- Açu.

Manaus situa-se quase ao centro da grande Planície Amazônica (3o08’07’’ S e 60o01’34’’ W), sua superfície total corresponde a uma área de 1.458,5 km2, e o clima é classificado como equatorial quente e úmido, apresentando apenas duas estações ao longo do ano: i) chuvosa (inverno), que ocorre entre os meses de novembro e junho, período em que a temperatura é mais amena; i) seca (verão) de julho a outubro, período de sol intenso e temperaturas elevadas em torno de 38 ºC, atingindo cerca de 40,0 ºC, no mês de setembro, o mais quente do ano. A temperatura média anual observada em Manaus é de 26,7 ºC, com variações médias entre 23,3 e 31,4 ºC. A umidade relativa do ar média é de cerca de 80% (Franzinelli & Igreja, 2002).

A área urbana da cidade abrange quatro bacias hidrográficas afluentes do rio Negro: São Raimundo, Educandos, Tarumã- Açu e do Puraquequara. As duas primeiras se encontram integralmente dentro da cidade e outras duas parcialmente inseridas na malha urbana.

Particularmente, o aterro sanitário da cidade de Manaus se encontra dentro da microbacia do igarapé Matrinxã, que pertence ao sistema hídrico composto pelos igarapés Acará, da Bolívia, Tarumãzinho, afluentes da bacia do Tarumã-Açu (Figura 1).

Os locais amostrados foram escolhidos baseados na fonte de poluição, neste caso, o aterro sanitário e na possível distribuição dos metais pesados (Tabela 1). Em março de 2001, 16 amostras de água e ao mesmo tempo 16 amostras de sedimentos foram coletadas conjuntamente na região do aterro sanitário e igarapés do Matrinxã, Acará, Bolívia, Tarumãzinho e Tarumã-Açu (Figura 1).

Os sedimentos foram coletados com auxílio de um trado a uma profundidade de 10 cm e secados ao ar em média por uma semana (Jordão et al., 1997). As amostras de água foram coletadas a 10 cm de profundidade da seguinte forma: inicialmente cerca de 10 l foram recolhidos em balde, sendo o pH medido. Em seguida retirado 1 l para recipiente plástico previamente esterilizado (Kegley & Andrews, 1998).

Foi retirada uma alíquota de 100,0 ml de água previamente filtrada (Millipore 0,45 m de poro) para béquer de 250 ml, sendo adicionados também 10 ml de HNO3 concentrado. O béquer foi aquecido em banho-maria a 100 ºC, até que o volume atingisse cerca de 10 ml, sendo transferido quantitativamente para balão volumétrico de 25,0 ml e o volume aferido com água desmineralizada (Kegley & Andrews, 1998).

As amostras de sedimento foram peneiradas em peneira com malha de 0,053 m. Desta fração, 0,1000 g foi transferido para cadinho de teflon, sendo adicionados 5,0 ml de uma mistura de

HNO3 :HCl (1:3). Em seguida, o cadinho foi aquecido em banho-maria a 105 ± 5 ºC até a completa digestão. Após foram adicionados 10 ml de HNO3 concentrado e a solução diluída para 25 ml água deionizada (Jordão et al., 1997).

Os metais pesados (Co, Cu, Fe, Cr, Ni, Mn, Pb e Zn) das amostras de água e os sedimentos foram determinados por

espectrometria de absorção atômica (Perkin Elmer, modelo ASS 30) em chama de ar/acetileno, pelo método direto e corretor de fundo (Welz, 1985). Cada metal foi medido segundo suas curvas de calibração com os seguintes limites de detecção (Fg ml-1): Cu = 0,025, Co = 0,05, Cr = 0,05, Fe = 0,05, Mn = 0,02, Ni = 0,04, Pb = 0,06 e Zn = 0,008.

A análise estatística multivariada (componentes principais e cluster) foi usada neste trabalho segundo Bini (2004), para:

1.Descrever a similaridade entre as amostras considerando o conjunto total de variáveis e as correlações entre essas variáveis; e

2.Encontrar conjuntos de variáveis que possam ser consideradas redundantes.

A análise dos componentes principais (PCA) foi usada para transformar os dados para duas dimensões e, assim, fazer uma estimativa das similaridades dos dados (Moita Neto & Moita,

1998; Otto, 1999; Goloboèanin et al., 2004; Yüdel & Demir, 2004). O PCA consiste na projeção das medidas representadas por m-dimensões de uma matriz X (n amostras versus m variáveis) em coordenadas bidimensionais. As m-dimensões da matriz X são decompostas na matriz score T, na matriz loading P’ e na matriz erro residual E:

Portanto, o PCA consiste essencialmente em reescrever as coordenadas das amostras em outro sistema de eixo mais conveniente para a análise dos dados. Em outras palavras, as nvariáveis originais geram, através de suas combinações lineares, n-componentes principais (PCs), cuja principal característica, além da ortogonalidade, é que são obtidas em ordem decrescente de máxima variância; ou seja, a componente principal 1 (PC1) detém mais informações que componente principal 2 (PC2), que por sua vez tem mais informação estatística que a componente principal 3 (PC3) e assim por diante. Normalmente, valores de autovalores > 1 são considerados de interesse para a interpretação dos dados estatísticos (Danielsson et al., 1999; Yüdel & Demir, 2004).

Estação Localização Descrição

1Nascente A

Nasce dentro do Aterro Sanitário, provavelmente com o recebimento de lixo será aterrado.

2Nascente B Nasce próximo a estação 1, cerca de 100 m, também sofre o impacto do Aterro Sanitário.

3Igarapé do Matrinxã

Passa por dentro do Aterro Sanitário, nesta estação suas águas foram represadas formando uma lagoa.

4Igarapé do Matrinxã Localizada a 1 Km da estação 3, ainda não houve contato direto com o chorume.

5Lagoa de chorume

Líquido de cor escura resultante da decomposição da matéria orgânica presente no lixo, que percola das camadas construída no Aterro Sanitário e entra em contato com as águas do igarapé do Matrinxã.

6Igarapé do Matrinxã Estação localização imediatamente após este igarapé receber descarga de chorume.

7Igarapé do Matrinxã Estação localizada a 1 Km após receber descarga de chorume.

8Igarapé do Matrinxã Área de lazer, localizada a cerca de 2 Km do

Aterro Sanitário.

9Igarapé Acará

Estação localizada antes deságua no igarapé do Matrinxã para formar o igarapé da Bolívia. Este o Acará durante o seu percurso atravessa os bairros Santa Etelvina e Novo Israel.

10Igarapé da Bolívia

Ponto de coleta localizado nas proximidades do posto de fiscalização, cerca de 5 Km da Estação 9

11Igarapé da Bolívia Estação localizada a 1 Km da Estação 10, local de invasão.

12Bacia do Tarumã-AçuLocalizado na Ponte do Tarumã-Açu

13Bacia do Tarumã-Açu Área de igapó, localizada a 1 Km da Estação

14Igarapé do Tarumã-AçuEstação localizada no Balneário da CETUR

15Igarapé do Tarumã-Açu Localizado nas proximidades do flutuante do

Miro

16Igarapé do Tarumã-AçuÁrea da marina Tauá

Tabela 1 – Descrição das estações de coleta. Figura 1 – Local de coleta das amostras de água e sedimentos

A técnica de agrupamento hierárquico (HCA) que é usada para reconhecer padrões (similaridades) de amostras a partir de um conjunto de dados obtidos; ou seja, de acordo com as variáveis escolhidas esta técnica agrupa as amostras entre si. A suposição básica de sua interpretação é que quanto menor for a distância entre os pontos, maior a semelhança entre as amostras, na prática isso é mostrado por dendrogramas. Os dendrogramas são especialmente úteis na visualização de semelhanças entre amostras ou objetos representados por pontos em espaço com dimensão maior do que três, onde a representação de gráficos convencionais não é possível. Existem muitas maneiras de procurar agrupamentos no espaço n-dimensional. A maneira matematicamente mais simples consiste em agrupar os pares de pontos que estão mais próximos, usando a distância euclidiana. Um dos métodos mais usados para determinar a distância Euclidiana é o de Ward, cujo cálculo é feito da seguinte forma.

Onde xij e xkj são os valores das variáveis j para amostras i e k e n é o número de variáveis (Moita Neto & Moita, 1998; Otto, 1999; Goloboèanin et al., 2004; Yüdel & Demir, 2004).

As concentrações dos metais pesados (Cu, Fe, Cr e Zn) nas amostras de águas são mostradas na Tabela 2. Nota-se que algumas concentrações se encontram acima dos valores recomendados para águas de classe 2, segundo a resolução No 357/2005 do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA). Os resultados revelam também que os níveis de contaminação por metais pesados dependem do ponto de coleta e, evidentemente, do elemento. Por exemplo, o Zn e Cr apresentaram concentrações significativas na região do aterro sanitário, ponto de coleta 1, 3, 4 e 6, respectivamente. Já o Cu apenas nos pontos de coleta 2, 3, 4, 5 e 6; e o Fe em todos os locais amostrados.

Segundo Øygard et al. (2004) a mistura composta de plástico, metal e outros materiais orgânicos produzem um chorume rico em metais pesados. Como a única fonte antrópica da região é o aterro sanitário, presume-se que o chorume despejado no igarapé do Matrinxã é o principal responsável pelos níveis de metais pesados encontrados na bacia do Tarumã-Açu.

Os valores de pH das águas variaram entre 4,29 e 6,85 nos 16 pontos de coleta (Tabela 2). Este resultado é diferente do observado em ecossistemas aquáticos preservados da região de Manaus, que é formado por águas pretas com valores de pH variando entre 3,0 e 5,0 (Sioli, 1975; Cleto Filho & Walker 2001). Alguns valores determinados na bacia do Tarumã-Açu são similares aos observados nos igarapé do Quarenta, 4,90 – 6,40 (Silva, 1996) e igarapés do Distrito Industrial, 4,7-6,7 (Sampaio, 2000) que são áreas contaminadas por metais pesados.

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