Dinâmica do chumbo no lago do parque Ingá, Maringá, PR, Brasil

REVIEW

Dinâmica do chumbo no lago do parque Ingá, Maringá, PR, Brasil

Sérgio Renato Vaz

^I; Ervim Lenzi

^I,

^*; Eduardo Bernardi Luchese

^I; Luzia O. B. Fávero

^II

^IProfessor do Departamento de Química da Universidade Federal do Paraná e da Pontifícia Universidade Católica do Paraná - Curitiba – Paraná

^IIProfessores do Departamento de Química, Universidade Estadual de Maringá, Avenida Colombo, 5790 - Maringá - Paraná

RESUMO

Este trabalho analisa a dinâmica do chumbo no lago do parque do Ingá, Maringá – PR. Mensalmente durante um ano foram coletadas amostras de água e sedimentos e o pH e temperatura medidos no ato da coleta. Nas amostras de água foi determinada a Demanda Química de Oxigênio (DQO) e a concentração total de Pb na água e sedimentos. A determinação da concentração Pb na água e sedimentos foi feita com a técnica da espectrometria da absorção atômica, modalidade chama. Os valores médios mensais encontrados, em intervalos e médias globais foram respectivamente: concentração de Pb na água, em ng.mL^-1, não detectado (nd) – 55,56 e 19,23; Pb em sedimentos, em µg.g^-1, 48,73 – 92,87 e 71,93; pH, 7,02 – 8,23 e 7,60; temperatura, em °C, 19,33 – 27,48 e 23,73; DQO, em mg.L^-1, 13,33 – 30,11 e 23,54. Uma análise dos resultados das variáveis medidas, em nível de 5% de significância permitem concluir que a concentração de Pb na água é independente dos pontos de coleta (local), mas, dependente do período de amostragem (temporalidade) e nos sedimentos dependente dos dois parâmetros.

ABSTRACT

This work introduce the study of lead dynamic in the lake of Ingá Park, Maringá – PR. Monthly, during a year, samples of water and sediments were collected and pH and temperature measured. In the water samples were determined the chemical oxygen demand (COD) and the total lead concentration in water and sediment samples. The determination of lead concentration in water and sediments was performed with atomic absorption spectrometer - flame technique. The monthly mean values found, presented in intervals and global mean values, were respectively: lead concentration in water (ng.mL^-1), non detected (nd) - 55.56 and 19.23; lead in sediments (µg.g^-1), 48.73 - 92.87 and 71.93; pH, 7.02 - 8.23 and 7.60; temperature (ºC), 19.33 - 27.48 and 23.73; COD (mg.L^-1), 13.33 - 30.11 and 23.54. A survey of the lead concentration results found permit to conclude, at 5% of significance, that the lead concentration in water was independent of the sampling point (local), but dependent of the sampling period (temporality) and in the sediment dependent of the two parameters.

Key words: Lead, lakes, environmental pollution, elements environmental dynamic, environment

INTRODUÇÃO

O chumbo é um metal pesado e tem efeito tóxico na biota (Moore & Ramamoorthy, 1984). O American Council of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH), coloca seus compostos em grau máximo de toxidez (Sax, 1979 e Lewis, 1996). Nas pessoas causa a doença denominada saturnismo. A vida média do chumbo no sangue está entre 1 a 2 meses, nos ossos de 20 a 30 anos (Klaassen, 1991). Entre 1972 e 1979 2,7 milhões de crianças foram examinadas e 189.000 (ou 7%) apresentaram níveis críticos de chumbo (Boekx, 1986).

O chumbo encontra-se naturalmente na crosta terrestre num valor médio de 12,5 mg.kg^-1 (Taylor, 1965) e 16 mg.kg^-1 (Craig, 1980 e Lee, 1980). Contudo, é um dos metais que acompanha a civilização. Em 1981 era o quinto elemento no ranking mundial da produção de metais, perdendo apenas para o Fe, Cu, Al e Zn (Kirk-Othmer, 1981). A ação antrópica o espalhou no meio ambiente (Davies, 1990; Purves, 1985; Daines et al., 1970; Schuck & Locke, 1970 & Smith et al. 1970). Hoje é um elemento ubíquo no ambiente, segundo Craig, 1980. Nos grandes rios americanos encontra-se no intervalo de concentração de 0 - 55 µg.L^-1, com média 4,0 µg.L^-1 (Durum & Haffty, 1963). Em águas não contaminadas é encontrado próximo ao valor de 3,0 µg.L^-1 (Moore & Ramamoorthy, 1984). Nos solos varia de 10 a 100 mg.kg^-1 (Davies, 1980 e Adriano, 1986). Nas plantas com folhas maduras, em peso seco, a concentração de Pb varia de 5,0 a 10 mg.kg^-1. Em níveis tóxicos para as plantas, encontra-se no intervalo de 30 a 300 mg.kg^-1 (Kabata-Pendias & Pendias, 1992). Em animais encontra-se no intervalo de 0,0 a 0.35 mg.kg^-1. Na água do mar está na ordem de 3,0.10^-5 mg.L^-1 (McGraw-Hill Esncyclopedia, 1980). Em sedimentos pelágicos encontra-se na ordem de 109 mg.kg^-1 (Horne, 1969 e Chow & Patterson, 1962). Além do mais é considerado um dos principais metais pesados poluentes da atmosfera (Rodricks, 1995). Em corpos de água usados para a irrigação, sedentação animal e aquicultura são recomendados os limites de 30 a 50 µg.L^-1, Resolução Nº 20/CONAMA - (Conselho Nacional do Meio Ambiente).

Considerando que o lago (represa) do Parque do Ingá (Maringá - PR) está dentro da cidade de Maringá e é utilizado para lazer por milhares de pessoas que o visitam por ano, achou-se conveniente fazer nele um estudo do comportamento do metal pesado chumbo.

MATERIAIS E MÉTODOS

Locais e número de coletas de amostras de água (Bartram & Ballance, 1996): Foram definidos 6 locais de coleta de amostras, conforme Figura 01. Os locais 1 e 2 correspondem a pontos rasos, perto dos quais o lago é alimentado por duas fontes. Os locais: 3 e 4, 5 e 6, e 7 e 8 correspondem respectivamente à superfície e fundo do ponto. O ponto 9 corresponde ao local de escoamento do lago. Ao todo têm-se 6 amostras de superfície e 3 de fundo (50 cm do fundo). As amostras de fundo foram coletadas com o auxílio de uma garrafa de Van Dorn (Souza & Derísio, 1977). Foram obedecidas as normas e cuidados preconizados pela literatura pertinente, em seus aspectos gerais (Keith, 1996a e WMO, 1988) e para: a limpeza do material (Keith, 1996b; Moody & Lindstrom, 1977 e Karin et al., 1975), à conservação das amostras (Keith, 1996b; Mart, 1979 e Wagner, 1976) e para evitar a contaminação. (Patterson & Settle, 1976).

Para a determinação do DQO foi coletado um litro de amostra composta, em cada ponto de coleta, estocado em frasco de polietileno e adicionado H₂SO₄ concentrado até um pH < 2. Após levado à geladeira a 4ºC para a posterior análise.

Para a determinação do chumbo e outros metais pesados foi estocado um litro de amostra composta, em frasco de polietileno e conservado com HNO₃ concentrado até pH < 2. No ato da coleta foram medidos o pH e a temperatura das amostras.

Locais de coleta das amostras de sedimento (Keith, 1996a): Foram definidos 6 pontos para a coleta de sedimentos correspondendo aos 6 locais de coleta de amostras de água de superfície, conforme Figura 01. Na coleta dos sedimentos utilizou-se uma draga de Van Veen. (Souza & Derísio, 1977). Uma alíquota de aproximadamente 2 kg de sedimentos de cada local de 0 a 10 cm da parte superior do fundo (Polprasert, 1982) foi coletada e estocada em sacos plásticos e levada ao freezer (-10ºC) para posteriores análises (Agemian & Chau, 1975).

Análise da água: Determinação do Chumbo - As amostras foram inicialmente preconcentradas com a redução do volume 5 vezes em banho-maria e ao mesmo tempo digeridas, por via úmida, com alíquotas de HNO₃ concentrado. Após, a concentração de chumbo foi determinada pelo método da absorção atômica - modalidade chama (Horwitz, 1980). O espectrômetro de absorção atômica utilizado foi o da CG Instrumentos Científicos Ltda., Modelo CG AA 7000 ABC. O branco e os padrões utilizados na curva analítica foram submetidos ao mesmo tratamento das amostras. O limite de detecção do método foi c_L = 11 µg.L^-1 (Analytical Methods Committee, 1987 e Welz, 1985).

Demanda Química de Oxigênio (DQO) - A matéria orgânica das amostras foi oxidada com dicromato de potássio, em excesso, em ácido sulfúrico concentrado e sulfato de prata (catalisador), em ebulição em balão com refluxo. Após resfriamento foi titulado o excesso de dicromato de potássio. O branco foi submetido ao mesmo processo. A seguir foram feitos os cálculos (Braile & Cavalcanti, 1979).

Análise dos sedimentos: Preparação das amostras - As amostras foram descongeladas e transferidas para bacias rasas de plástico e colocadas para secar em ambiente aberto, arejado e protegido de contaminação. Após foram moídas em geral de porcelana adequado, peneiradas em tamis de 0,5 mm de malha, submetidas a quarteação, transferidas para cápsulas de porcelana de 100-ml de capacidade e colocadas em estufa por 6 horas a 110 ºC. A seguir retiradas, esfriadas em dissecador e estocadas em frascos de polietileno para posterior análises.

Digestão - Transferiu-se 0,5000 g de amostra (ou valor exato próximo deste) para um tubo de ensaio com haste longa (2,5 cm de diâmetro x 25 cm de comprimento), com uma tapa de vidro e adicionaram-se 5 gotas de H₂O₂ a 30% e 2 mL de HNO₃ concentrado. O sistema foi levado ao bloco digestor com um aumento gradativo de temperatura a 170 ºC até que o volume se reduzisse a metade. Resfriou-se e adicionou-se 1 ml de HClO₄ a 60%. O sistema retornou ao aquecimento até a temperatura de 17 0ºC, ali permanecendo até desaparecer os vapores esbranquiçados. Após retirou-se o tubo do bloco digestor, resfriou-se e com o auxílio de um funil transferiu-se quantitativamente o conteúdo do tubo de ensaio para um balão volumétrico de 50 ml e completou-se o volume com água destilada e deionizada (Sinex et al.,1980 e Krishnamurty et al., 1976). As concentrações de chumbo foram lidas com o auxílio do espectrômetro de absorção atômica, na modalidade chama. As soluções branco e padrões da curva analítica foram submetidas ao mesmo processo que as amostras.

Análise estatística: Os dados experimentais foram submetidos a uma análise estatística de variância e de correlação linear (Gomes, 1987 e Costa Neto, 1977).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os valores das concentrações de chumbo total na água, em ng.mL^-1, compõem uma matriz de 9 linhas (locais de coleta no lago) e 12 colunas (meses de coleta - temporalidade). A Tabela 01 apresenta o quadro de análise de variância dos dados.

Pela análise verifica-se que entre os pontos de coleta em nível de 5% e 1% de significância, não há diferença significativa. Ao passo que entre os meses, que expressam a temporalidade das coletas, há diferença significativa.

Os resultados da concentração de chumbo nos sedimentos, em µg.g^-1, compõem uma matriz com 6 linhas (locais de coleta) e 12 colunas (meses em que se realizaram as coletas). A Tabela 02 mostra o quadro de análise de variância dos resultados. Nela pode-se verificar que tanto a 5% quanto a 1% de significância há diferença significativa nos valores médios da concentração de chumbo encontrados nos locais (pontos) e nos meses de coletas.

Análise da influência da temporalidade: A Tabela 03 apresenta os valores médios mensais das concentrações de chumbo na água e nos sedimentos, dos 9 locais amostrados, ao longo de 12 meses. Mostra também os valores de: I.P. (Índice Pluviométrico), pH, temperatura, alcalinidade e DQO (Demanda Química de Oxigênio). A Tabela 04 apresenta o estudo da correlação destas variáveis com a concentração de Pb na água - C_Pb(a) e no sedimento - C_Pb(s).

Pela Tabela 04 verifica-se que existe uma correlação positiva da C_Pb(a) com Índice Pluviométrico (I.P.) em nível de 5% de significância, o que era esperado pelos seguintes motivos: - o lago está dentro da cidade e cercado por avenidas, ver Figura 01, onde trafegam milhares de veículos por mês, deixando no asfalto e vizinhanças os particulados provenientes da queima do combustível em que se encontram também resíduos de chumbo. A água da enxurrada lava o asfalto e vizinhanças, dissolvendo compostos de Pb e carreando particulados para o lago.

Conforme Tabela 04 (1 - Correlação das variáveis do meio com C_Pb(a)) não se verificou correlação linear com as variáveis: pH, temperatura, alcalinidade e DQO.

Entre a concentração de Pb nos sedimentos - C_Pb(s) e as variáveis estudadas, Tabela 04 (2- Correlação das variáveis do meio com C_Pb(s) ) verifica-se em nível de 5% de significância:

- Há uma correlação negativa com I.P., que é explicada devido ao revolvimento da camada superior dos sedimentos, levando-a para o meio do corpo de água, quando há movimentação do corpo d'água;

- Há uma correlação positiva com o pH. O fato é devido ao equilíbrio Pb(OH)_2(ppt) = Pb²⁺ + 2. ^–OH que com um aumento do pH, isto é, com o acréscimo de ^-OH, desloca-se para a formação do precipitado Pb(OH)_2(ppt) e vice-versa.

- Há uma correlação positiva com a temperatura (t) provavelmente devido a estratificação térmica que ocorre, conforme pode ser verificado na Tabela 07, onde as amostras de fundo apresentam concentrações de Pb e de outros elementos, maiores que as da superfície do corpo líquido (Vaz, 1996).

- Não há correlação com as variáveis: alcalinidade, DQO e C_Pb(a).

Análise da influência do local de amostragem: A Tabela 05 apresenta as concentrações médias de Pb total na água - C_Pb(ag), ao longo dos 12 meses, para cada um dos 9 locais (pontos) de coleta de amostras, as temperaturas médias, os valores de pH, e DQO, bem como, os valores das concentrações médias de Pb nos sedimentos - C_Pb(sd) ao longo dos 12 meses, para cada um dos 6 locais de amostragem dos sedimentos. Aqui alerta-se ao leitor que os valores de concentração são diferenciados para a temporalidade e para o local de amostragem - C_{Pb(a) ,} C_{Pb(s) e} C_Pb(ag), C_Pb(sd) respectivamente.

A Tabela 06 (1- correlação das variáveis do meio com C_Pb(ag)) apresenta as correlações negativas com o pH e com a temperatura. E, não apresenta correlação com a alcalinidade e DQO, conforme análise também feita para a temporalidade.

A correlação das variáveis com C_Pb(sd) conforme parte 2 da Tabela 06, com exceção do pH, repete-se a mesma dependência que no estudo da temporalidade. Pela mesma Tabela observa-se haver uma correlação fortemente positiva da concentração de Pb nos sedimentos - C_Pb(sd) com a concentração de Pb na água - C_Pb(ag) .

Outros fatores de análise: O corpo d'água encontra-se estratificado nos seus locais mais profundos, fato verificado pela medida da temperatura do corpo de água (Vaz, 1996) e confirmado pelas concentrações de alguns metais pesados e nutrientes: Pb, Cu, Fe, Mn, N, Ca e Mg, conforme Tabela 07 e medidas da alcalinidade e DQO, conforme Tabela 04 (Vaz, 1996), onde se verifica que os valores das respectivas concentrações nas amostras de superfície são menores que as das amostras de profundidade.

Considerando os limites preconizados pelo CONAMA de 30 e 50 ng.mL^-1 para águas destinadas à irrigação, sedentação de animais e aquicultura, verifica-se pelos valores médios mensais da concentração de Pb na água (Tabela 03), que o lago não apresenta problemas.

Pelos valores das concentrações de Pb na água, Tabela 05, nos locais 1 e 2 (entrada) e 9 (saída do lago) observa-se que há uma fração que fica no lago. Fato confirmado também pela diminuição da concentração de Pb nas amostras de superfície (locais 3, 5 e 7) e aumento da concentração de Pb nas amostras de fundo dos respectivos pontos 4, 6 e 8.

CONCLUSÃO

Pelo estudo realizado conclui-se:

- Em nível de 5% e 1% de significância: a) a concentração de chumbo total no corpo d'água não depende do local da coleta. Contudo, depende do período que foi realizada a mesma; b) a concentração de chumbo nos sedimentos, depende do local e do período da coleta.

- Com relação ao período de coleta, em nível de 5% de significância, verificou-se que:

a) o índice pluviométrico (I.P.) tem correlação positiva com a concentração de chumbo na água e negativa com a concentração de Pb nos sedimentos; b) na água não se verificou nenhuma correlação entre as variáveis pH, temperatura, alcalinidade e DQO com a concentração de chumbo; c) nos sedimentos verificou-se uma correlação positiva entre o pH e a temperatura do corpo d'água com a concentração de Pb nos mesmos. E, as variáveis: alcalinidade, DQO e C_Pb(a) não apresentaram nenhuma correlação.

- Com relação ao local de coletas, com o mesmo nível de significância, verificou-se que:

a) na água e nos sedimentos o pH e a temperatura apresentaram correlações negativas e a alcalinidade e DQO não se correlacionaram com a concentração de Pb, na água e no sedimento; b) a concentração de Pb no sedimento tem correlação positiva com a concentração do Pb na água, o que não aconteceu com estas variáveis no período das coletas;

- As concentrações de chumbo na água estão abaixo dos valores limites recomendados pelo CONAMA.

- O corpo d'água do lago, em suas partes mais profundas está estratificado.

AGRADECIMENTOS

A equipe de trabalho agradece ao Departamento de Química, ao Grupo de Estudos Multidisciplinares do Ambiente - GEMA, ao Núcleo de Pesquisas em Limnologia, Ictiologia e Aquicultura - NUPELIA da Universidade Estadual de Maringá, às Instituições UFPR, PUC-PR e CEFET-PR de Curitiba e à CAPES pelo apoio recebido.

Received: September 19, 1997; Revised: October 19, 1997; Accepted: March 12, 1998.

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*

Autor para correspondência

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  30 Jun 2011
• Data do Fascículo
  Ago 1998

Histórico

• Revisado
  19 Out 1997
• Recebido
  19 Set 1997
• Aceito
  12 Mar 1998