Aspectos Qualitativos das Águas em Sergipe

Matéria Orgânica – Fósforo - Metais traço

Prof. Dr. José do Patrocinio Hora AlvesDiretor-Presidente do ITPS

Professor do Departamento de Química da UFS

SUMÁRIO

� Matéria orgânica aquática;

� Características quantitativas e qualitativas da matéria orgânica das Bacias Hidrográficas do Estado de Sergipe;

� Fósforo em sedimentos do Açude Marcela;

� Metais traços em sedimentos da bacia do rio Sergipe.

MATÉRIA ORGÂNICA AQU ÁTICA

Compostos bioquimicamente

definidos

Substâncias Húmicas estrutura complexa

grupo heterogêneo de compostos

Aminoácidos, carboidratos, proteínas, lipídios e

ácidos orgânicos

Produto da degradação química e biológica

de plantas e resíduos de animais

OrigemPedogênica: originária da lixiviação do solo, resultante da decomposição

de plantas superiores por bactérias e fungos;

Aquogênica: formada na água essencialmente pela excreção e decomposição do plâncton e de bactérias aquáticas

FUNÇÕES ECOLÓGICAS E GEOQUÍMICAS DA MATÉRIA ORGÂNICA AQU ÁTICA

� Representa um dos principais reservatórios de carbono na superfície da terra;

� Exerce influência direta na qualidade espectral da luz na colunad’água e indireta na produção primaria;

� Controla os níveis de oxigênio dissolvido, nitrogênio e fósforo (as reações fotoquímicas produzem compostos orgânicos de baixo peso molecular e compostos de fósforo e nitrogênio);

� Interage com contaminantes orgânicos e inorgânicos, controlando o transporte e a biodisponibilidade;

� Causa problemas estéticos como: cor, gosto, odor;� Produz os indesejáveis subprodutos da desinfecção

� Determinação do Carbono Orgânico Dissolvido(converte a MO em solução em CO2 e mede o CO2);

TÉCNICAS DE CARACTERIZA ÇÃO DA MATÉRIA ORGÂNICA DISSOLVIDA (MOD)

� Absorbância no UV – VIS

� A técnica do UV-Vis pode ser utilizada para a caracterização da MOD em função da grande quantidade e variedade de grupos cromóforos existentes nas substâncias húmicas.A absorbância em 254nm é uma medida dos orgânicos ricos em constituintes aromáticos.

Cromóforos presentes nas substâncias húmicas

•Espectroscopia de fluorescências Durante a absorção de radiação eletromagnética UV as moléculas são elevadas do estado fundamental (S0) para um estado eletrônico excitado (S1

ou S2). Durante o retorno ao estado fundamental, a energia reemitida a partir do primeiro estado excitado S1 So corresponde à fluorescência.A espectroscopia de fluorescência permite discriminar os cromóforos que absorvem em comprimentos de onda similares)

250,0 300 350 400 450 500 544,5

4,4

20

40

60

80

100

120

140

160

187,6

nm

Espectro típico de fluorescência sincronizada

material mono-aromático e

tipo – proteínas (270-300nm)

Material com 2 anéis condensados e tipo – triptofano (~350 nm)

Ácidos fúlvicos

(370 – 400 nm)

Ácidos húmicos e substâncias tipo-húmico

(=> 460nm )

Espectros de fluorescência sincronizada para água do Rio Piauí (Costa, A.S., 2008

250,0 300 350 400 450 500 544,5

1,2

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220231,1

nm

Estuário do Rio Piauí:Região de maior influência fluvial,

MO Aloctone)

Estuário do Rio Piauí:Região de maior influência marinha,

MO Aquogênica (autoctone)

250,0 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 544,5

3,3

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150,0

nm

Espectros de fluorescência sincronizada para água da Cachoeira do Cipó– Parque Nacional Serra de Itabaiana (Santana, M.A.A., 2009)

Matéria Orgânica Naturalde origem Pedogênica

250,0 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 544,5

4,3

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

254,2

nm

Rio do Sal:Amostra da parte superior do rio

impacto de fontes difusas

Rio do SalAmostra da região

impactada por esgotos

Espectros de fluorescência sincronizada para água do Rio do Sal (Costa. A.S., 2009)

0

5

10

15

20

25

30

35

mg/L

Sergipe/FN Cotinguiba Poxim Sergipe/DO Jacarecica Pucabi

Maio

Setembro

maio

Bacia do Rio Sergipe

COD

FluorescênciaSincronizada

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

mg/L

Jacaré S. Francisco/CA Rio Cachorro S. Francisco/NE Riacho Pilões

Maio

Setembro

Bacia do Rio São Francisco

COD

FluorescênciaSincronizadaMaio.2009

0

5

10

15

20

25

30

35

mg/L

VazaBarris/PM

VazaBarris/IT

RiachoTraíras

Indiaroba Piauitinga Piauí Real/TB Real/PV

Maio

Setembro

250,0 300 350 400 450 500 544,5

2,4

50

100

150

200

250

300

350,0

nm

Rio Vaza Barris

Rio Vaza Barris

Riacho Traíras

COD

Relações Abs. 254nm x COD mai/2009-jan/2010

Bacia Rio Sergipe

Bacia Rios Piauí - Real

Bacia Rio Japaratuba

Bacia Rio Vaza-Barris

Sedimentos aqu áticos: fósforo e metais traço

� Cobrem o fundo dos rios, lagos, reservatórios, estuários e oceanos e são formados por camadas de partículas minerais e orgânicas com granulometria fina;

� O tipo de associação elemento traço – sedimento, influencia a mobilidade, a biodisponibilidade e a toxicidade para organismos.

a: adsorção/desorção e co-precipitação

b: sedimentação e processos de erosão

c: adsorção/desorção e precipitação/dissolução

d: difusão

a

b

c

d

Compartimentos abióticos

Fósforo em sedimentos do A çude Marcela – Itabaiana/SE

� O fósforo é frequentemente o nutriente limitante que controla a produtividade aquática, daí a importância do estudo do fósforo em sedimentos.

1

2

Variações das formas de fósforo nos sedimentos do A çude Marcela 2001 - 2008

0,0

100,0

200,0

300,0

400,0

500,0

600,0

700,0

Sítio I/2001 Sítio II/2001 Sítio I/2008 Sítio II/2008

Ptotal Pinorg Porg

Pinorg: aporte de fontes pontuais, tipo esgotos e efluentes industriais;

Porg: aporte fontes difusas

(Sandrini, M.; Santos, I. S.; Passos, E. A.; Alves, J.P.H. IX Congresso Latino – Americano de Química Analítica Ambiental e Sanitária, 2011)

0,43 0,16

12,08

4,91

Sítio I/2001 Sítio II/2001 Sítio I/2008 Sítio II/2008

Pinorg/Porg

Pinorg/Porg: evidencia um aumento significativo do aporte antropogênico;

Pbiodisponível no sítio II: passou de 67,0 (2001) – 114,9 (2008).

Metais tra ço nos sedimentos

Metais/Local Cd Cr Cu Ni Pb Zn

Estuário rio Sal1 - 2005 0,32 - 0,46 9,3 - 39,9 6,6 - 26,8 4,6 - 15,6 6,8 - 10,8 23,5 - 51,7

Estuário Sergipe1 - 2005 0,24 - 0,43 10,4 -46,9 7,5 - 19,1 4,4 - 14,9 11,5 - 23,5 23,4 - 53,4

Estuário Poxim1 - 2005 0,07 - 0,56 4,0 - 17,9 4,9 - 16,5 0,3 - 4,0 8,1 - 20,6 7,3 - 30,0

Açude Marcela2 - 2010 _ 257 - 327 37,7 - 53,2 146 - 224 37,5 - 49,2 67,5 - 108

Concentrações totais dos metais traço em µg g -1

1 Garcia, C.A.B; Passos, E.A.; Alves, J.P.H. Environ. Monit. Assess., in press, 2011

2 Santos, I. S. Dissertação de Mestrado, UFS, 2010

Fator de risco: % de metais biodispon íveis

0

10

20

30

40

50

60

Cd Cr Cu Ni Pb Zn

Estuário rio Sal Estuário Sergipe Estuário Poxim Açude Marcela

Baixo

Médio

Alto

Altíssimo

Passos, E.A.; Alves, J.C; Santos, I.S.; Alves, J.P.H; Garcia, C.A.B.; Costa, A.C.S. Microchemical Journal, 96, 50-57, 2010;

Passos, E.A.; Alves, J.P.H.; Garcia, C.A.B.; Costa, A.C.S. J. Braz. Chem. Soc. In press, 2011

Santos, I. S. Dissertação de Mestrado, UFS, 2010.

CONCLUSÕES

� Para uma mesma Bacia Hidrográfica foi observada uma variação espacial e temporal, qualitativa e quantitativa, na MOD na água;

� A técnica de fluorescência é uma ferramenta potencial no monitoramento de rios e no processo de controle do tratamento daágua.

� A relação Pinorg/Porg evidencia um aumento significativo do aporte antropogênico no Açude Marcela;

� Já se observa uma contaminação dos sedimentos da Bacia do Rio Sergipe por metais traço, contudo efeitos adversos sobre a biota aquática devem ocorrer raramente.

NOSSO GRUPO DE PESQUISA

� Prof. Dr. José do Patrocinio Hora Alves(ITPS e Departamento de Química/UFS);

� Prof. Dr. Carlos Alexandre Borges Garcia(Departamento de Química/UFS);

� Profa. Dra. Elisangela de Andrade Passos(Departamento de Química/UFS);

� Dra. Maria Marques Nogueira/ITPS

� Adnivia Santos Costa (Mestranda em Química/UFS);

AGRADECIMENTOS

Dra. Maria Marques Nogueira/ITPS

(Bolsista DCR/CNPq/FAPITEC)