Potencial disponibilidade de metais traço em sedimentos em áreas de estaleiros no sudeste e sul do Brasil

Abstract

A especiação e fracionamento dos metais traço, da fase sólida à líquida dos sedimentos, controlam sua potencial disponibilidade e, assim, seu risco ecológico para os organismos. Portanto, para obter uma avaliação de risco mais abrangente, é necessário acoplar metodologias capazes de avaliar a mobilidade de metais no sedimento. Neste estudo, a técnica de Gradientes Difusivos de Fina Membrana (DGT) e métodos clássicos de extração química para estabelecer a biodisponibilidade de metais traço em sedimentos, juntamente com sensores voltamétricos de estado sólido, foram acoplados com o objetivo de avaliar a mobilidade e potencial disponibilidade de Cr, Cu, Ni, Pb, V e Zn em água intersticial e sedimentos de áreas de estaleiros do sudeste e sul do Brasil. As maiores concentrações de metais lábeis foram determinadas quando maior quantidade de embarcações foram reparadas e em estaleiros com um maior tempo de operação. Além disso, a distribuição dos metais na água intersticial e na fase sólida dos sedimentos (metais móveis) e as relações significativas entre os metais permitiram distinguir a contribuição dos componentes das tintas anti-incrustante e produtos derivados do petróleo. O fluxo difusivo de cada metal para a interface água-sedimento indicou que o CuDGT apresentou o maior fluxo difusivo (3,66E-03 mmol.m-2.d-1) no estaleiro com o maior tempo de operação. Portanto, um enriquecimento foi observado para Cu, Pb e Zn nos sedimentos e um possível risco ecológico de Effects Range Median para Apparent Effects Threshold para a biota aquática. Isto, independentemente das condições físico-químicas e hidrodinâmicas de cada ambiente. Finalmente, o acoplamento destas metodologias permitiu uma avaliação abrangente das propriedades geoquímicas do sedimento e a potencial biodisponibilidade e risco ecológico dos metais traço em sistemas estuarinos onde há entrada contínua e específica desses elementos. Assim como o uso da técnica de DGT no sedimento, pela primeira vez, em distintos sistemas estuarinos demonstrou seu potencial para ser aplicado em futuros programas de monitoramento.

Speciation and partitioning of trace metals, from solid to solution phases of sediments, control their potential availability and thus, their potential ecological risk to organisms. Therefore, in order to obtain a broad evaluation of their risk, it is necessary to couple methodologies which are able to assess metal mobility in the sediment. In this study, the Diffusive Gradients in Thin Films (DGT) technique and classic chemical extraction methods of trace metal availability in sediments, together with solid-state voltammetric sensors, were coupled with the objective of assessing mobility and potential availability of Cr, Cu, Ni, Pb, V and Zn in sediment porewaters and sediments in southeastern and southern Brazilian shipyard areas. The highest labile metal concentrations were determined where great vessel repairs were carried out and in shipyards with the longest operating time. In addition, trace metals distribution in solution phase and solid phase of sediments (mobile metals) and significant relations among metals enabled to distinguish the contribution of antifouling paint components and petroleum products. The diffusive flux of every metal to the sediment-water interface indicated that CuDGT had the highest flux (3.66E-03 mmol.m-2.d-1) in the shipyard with the longest operating time. Therefore, enrichment was observed for Cu, Pb and Zn in sediments and a possible ecological risk of Effects Range Median to Apparent Effects Threshold for aquatic biota. This was observed regardless of the physicochemical and hydrodynamic conditions of each environment. Finally, coupling of these methodologies allowed a comprehensive evaluation of the geochemical properties of the sediment and the potential bioavailability and ecological risk of trace metals in estuarine systems where there is continuous and specific input of these elements. The use of the DGT technique in the sediment, for the first time, in distinct estuarine systems demonstrated its potential to be applied to future network programs.