Heavy metal distribution in recent sediments along the Tietê River basin (São Pauro, Brazil)

The distribution of heavy metals in recent sediments deposited along the Tietê River, a highly polluted river in southeast region of Brazil was studied. Around the metropolitan area of São Paulo city (25 million people), the pollution is related to municipal wastes and industrial effluents with reinforced downstream by agricultural activities. The observed increase of heavy metal concentrations is particularly important for Zn in the upper basin and Cu, Co and Cr at mouth. Geo-accumulation index calculation, related to the regional background, showed that the sediments along the basin are seriously polluted by heavy metals of anthropogenic origin, mainly Cu, Co, Cr and Zn. Calculated index suggests medium to very strongly pollution

CARACTERIZAÇÃO HIDROGEOQUÍMICA DA CARGA DISSOLVIDA NAS BACIAS DOS RIOS JUNDIAÍ E CAPIVARI, SÃO PAULO

As caracterizações hidrogeoquímicas das cargas dissolvidas das bacias dos rios Jundiaí e Capivari, nascente e foz, foram realizadas procurando investigar possíveis influências antrópicas que vêm ocorrendo nessas bacias de drenagem, principalmente associados aos aportes de efluentes domésticos, industriais e agrícolas. Foram realizadas 15 excursões de amostragem de águas fluviais, durante o período de abril de 2011 a dezembro de 2012, sendo analisados quimicamente os cátions e ânions principais, sílica dissolvida e total de sólidos dissolvidos. A aplicação do modelo bilogarítmico concentração-vazão permitiu verificar o relacionamento de HCO3-, Ca2+ e Mg2+ aos aportes difusos e Na+, Cl-, SO42- e PO43- com aportes pontuais, considerados antrópicos, ao longo das bacias de drenagem. No entanto, nas áreas próximas às nascentes do rio Jundiaí, um processo inicial de degradação dessas águas foi observado, principalmente do aporte de esgotos domésticos sem tratamento prévio. As elevadas concentrações das principais espécies químicas e seus respectivos transportes fluviais específicos confirmaram a influência antrópica que ocorre nessas bacias de drenagem

Distribution of heavy metals in bottom sediments in the basin of upper Tietê: Enrichment factors and Classes of pollution

O Tietê é um importante rio para o estado de São Paulo, pois é considerado de grande potencial econômico, energético e de navegabilidade. A bacia do alto rio Tietê corresponde ao trecho da nascente em Salesópolis até o reservatório de Pirapora, passando pela região metropolitana de São Paulo. Por estar em uma região com grande pressão antrópica, o rio Tietê sofre grandes impactos ambientais associados ao lançamento de efluentes domésticos e industriais. Atualmente, um dos mais sérios problemas na área ambiental está relacionado à poluição química de natureza inorgânica em sedimentos fluviais, principalmente metais pesados. O presente estudo objetivou avaliar a distribuição dos principais metais pesados (Co, Cr, Cu, Zn, Cd, Ni e Pb) presentes nos sedimentos de fundo, em perfis de profundidade, nas estações de amostragem de Ponte Nova, Biritiba, Mogi das Cruzes e Pirapora ao longo da bacia do alto rio Tietê, identificando as ocorrências de origens naturais e antrópicas, levando em consideração diferentes critérios de toxicidade e biodisponibilidade. A determinação da concentração total dos metais de interesse, em perfil de profundidade, obtidas a partir do método da fusão alcalina permitiu avaliar os critérios de toxicidade considerando os valores-guia de qualidade de sedimentos VI, VP, PEL e TEL bem como os fatores de enriquecimento (EF) e índices de geo-acumulação (Igeo) tendo como base o fundo geoquímico natural regional. A avaliação da biodisponibilidade foi analisada para os metais pesados, de acordo com o processo da extração sequencial seletiva bem como pela relação entre sulfetos volatilizados após ataque ácido a frio (AVS) e extração simultânea de metais pesados (SEM). A origem da matéria orgânica presente no sedimento de fundo foi identificada através da comparação com parâmetros de referência em base isotópica (\'delta\' 13C). Em termos de toxicidade de metais pesados, foi observado que para a estação de Ponte Nova, próxima a nascente do rio Tietê, apenas o Cu esteve relacionado à contribuição antrópica, possivelmente associado ao controle de algas no reservatório. Já para a estação de amostragem em Biritiba, a maioria dos metais pesados estudados mostraram ter origem antrópica, devido às atividades agrícolas da região. Os sedimentos de fundo amostrados em Mogi das Cruzes e Pirapora indicaram fortes contaminações de metais pesados, como Cu, Cr e Zn associados essencialmente aos esgotos domésticos. Os demais aspectos de biodisponibilidade estudados indicaram contaminação de metais pesados em Pirapora, confirmando a toxicidade observada nos demais critérios avaliados. A origem da matéria orgânica, presente nos sedimentos de fundo do alto rio Tietê, mostrou ser para Ponte Nova, Biritiba e Mogi das Cruzes composta por material litólico e plantas C3, enquanto que para Pirapora a origem da matéria orgânica foi essencialmente antrópicaThe Tietê River is important for São Paulo state, because it is considered of great economic, energy and navigability potential. The Tiete River basin comprises its source in Salesópolis to the Pirapora reservoir, through the metropolitan region of São Paulo. Due to its location in a region with high human pressure the Tietê River has suffered countless environmental impacts associated with the release of domestic and industrial effluents. Currently, one of the most serious environmental problems in the area is related to the inorganic nature of river sediments, mainly heavy metals. This study aimed to evaluate the distribution of major heavy metals (Co, Cr, Cu, Zn, Cd, Ni and Pb) present in bottom sediments, in depth profiles, in the Ponte Nova Biritiba, Mogi das Cruzes Pirapora sampling stations along the basin of the upper Tietê River, identifying the occurrences of natural and anthropogenic sources, taking into account different criteria of toxicity and bioavailability. The determination of total concentration of metals of interest in depth profile obtained from the alkaline fusion method allowed to evaluate the toxicity criteria considering the sediment quality values guidelines VI, VP, TEL and PEL as well as the enrichment factors (EF) and geo-accumulation index (Igeo) based on the regional natural background levels. The assessment of bioavailability was analyzed for heavy metals, according to the sequential selective extraction process and the link between acid volatile sulfides (AVS) and simultaneously extracted heavy metals (SEM). The origin of organic matter in bottom sediment was identified by comparison with end-members based on isotopic (\'delta\' 13C). In terms of heavy metal toxicity has been observed that for the Ponte Nova station, near the Tietê River headwaters, only Cu was related to the anthropogenic contribution, possibly associated with the control of algae in the reservoir. For the Biritiba sampling station, most of the heavy metals showed to have anthropogenic origin, due to agricultural activities in the region. The bottom sediments sampled in Mogi das Cruzes and Pirapora indicated strong contamination of heavy metals such as Cu, Cr and Zn mainly associated with domestic sewage. Other aspects of bioavailability studies indicated contamination of heavy metals in Pirapora, confirming the toxicity observed in the other criteria. The origin of organic matter showed to be for Ponte Nova, Biritiba and Mogi das Cruzes composed of C3 plants and lithic material, while for Pirapora, the origin of organic matter was mainly anthropogenic

Hydrogeochemical characteristics of the Capivari and Jundiaí rivers basins drainage, SP: aspects of anthropogenic influences

Os rios Jundiaí e Capivari são importantes efluentes do rio Tietê, e estão localizados em regiões que possuem municípios de grande potencial sócio/econômico, para o estado se São Paulo, por esse motivo estão sobre constantes pressões antrópicas causando deteriorização de suas águas, que são usadas para abastecimento humano. O presente estudo teve por objetivo realizar o levantamento das características hidrogeoquímicas das bacias de drenagem dos rios Jundiaí e Capivari, buscando caracterizar os aspectos das influências antrópicas nas cargas dissolvidas e particuladas transportadas fluvialmente nas referidas bacias de drenagem. Para tal foram determinadas quatro estações de amostragem, JUN0 e JUN1 para o rio Jundiaí, e CAP0 e CAP1 para o rio Capivari, sendo coletadas amostras fluviais no período de abril de 2011 a dezembro de 2012, distribuídas em 15 excursões. Os estudos das dinâmicas das cargas fluviais particuladas, representadas pelos sedimentos finos em suspensão (FSS), evidenciaram para ambos os rios, a influência da sazonalidade, com significativo transporte de sedimentos, principalmente nos períodos chuvosos. O rio Jundiaí apresentou uma erosão média e o rio Capivari uma erosão considerada alta. As relações estabelecidas entre os COP (carbono orgânico particulado), NOP (nitrogênio orgânico particulado), COD (carbono orgânico dissolvido), NOD (nitrogênio orgânico dissolvido) e respectivas assinaturas isotópicas (?13C e ?15N) para os rios Jundiaí e Capivari, revelaram que a origem da matéria orgânica esteve associada ao material erosivo (solos da bacia) nos períodos chuvosos e aos efluentes domésticos no período de estiagem. A caracterização hidroquímica fluvial revelou que para a maioria das espécies químicas presentes na carga dissolvida dos rios Jundiaí e Capivari sofreram os processos de diluição em consonância com o aumento da vazão. Quando comparadas às respectivas curvas de diluição teórica, as curvas dos íons Na+ e Cl-, se mostraram oriundos de uma única fonte ou origem de entrada nas bacias, nas regiões de foz, relativas ao lançamento de esgotos domésticos. O modelo geoquímico conceitual simples de alteração química de rochas permitiu de modo satisfatório avaliar a alteração de rochas dos rios Jundiaí e Capivari, evidenciando a contribuição dos aportes antrópicos na química das águas dos rios estudadosThe Jundiaí and Capivari River are important Tietê river tributaries, and are located in regions with potential social/economic cities of São Paulo state, for this reason they are on influence of countless water impacts that is used for human supply. This study has the main objective survey the hidrogeochemical characteristic of the Capivari and Jundiaí rivers basins drainage, looking for describing anthropogenic influence in dissolved and suspended sediment transported in the basins. Four local were determined, JUN0 and JUN1 for Jundiaí river, and CAP0 and CAP1 for Capivari river where fluvial water samples were collected from April of 2011 to December of 2012, divided in 15 sampling. The suspended sediments dynamics studies, represented by the fine sediments in suspension (FSS), proved for both rivers the seasonality influence with expressive suspended sediment transport mainly during rainy periods. Jundiaí river showed medium erosion and Capivari river a considered high erosion. The relation established among COP (particulate organic carbon), NOP (particulate organic nitrogen), COD (dissolved organic carbon), NOD (dissolved organic nitrogen) and isotopic signature (?13C e ?15N) for Jundiaí and Capivari rivers indicated that the organic matter has been associated with erosive materials (basins soils) during rainy periods and sewage during dry season. The fluvial hydrochemical characterization appeared that for the majority of chemical species presents are dissolved in the Jundiaí and Capivari rivers where the dilution happened according to the water flow increase. Comparing with corresponding theoretical dilution curves, both Na and Cl ions curves have shown to be from a single or input source in the mount basins for the sewage release. The geochemical simple model of chemical of rocks allowed consider Jundiaí and Capivari rocks alteration showing the anthropic rivers water influenc

Heavy metal distribution in recent sediments along the Tietê River basin (São Pauro, Brazil)

International audienceThe distribution of heavy metals in recent sediments deposited along the Tietê River, a highly polluted river in southeast region of Brazil was studied. Around the metropolitan area of São Paulo city (25 million people), the pollution is related to municipal wastes and industrial effluents with reinforced downstream by agricultural activities. The observed increase of heavy metal concentrations is particularly important for Zn in the upper basin and Cu, Co and Cr at mouth. Geo-accumulation index calculation, related to the regional background, showed that the sediments along the basin are seriously polluted by heavy metals of anthropogenic origin, mainly Cu, Co, Cr and Zn. Calculated index suggests medium to very strongly pollution

DISTRIBUIÇÃO E POSSÍVEL ORIGEM DE METAIS PESADOS NOS SEDIMENTOS DE FUNDO AO LONGO DA BACIA DO ALTO RIO TIETÊ: APLICAÇÃO DA NORMALIZAÇÃO GEOQUÍMICA SUCESSIVA

As análises das concentrações dos principais metais pesados e respectiva distribuição nos perfis dos sedimentos de fundo do alto rio Tietê foram utilizadas para determinar preliminarmente suas possíveis origens com respeito às frações geoquímicas. O método utilizado envolveu normalizações geoquímicas sucessivas das frações orgânica, carbonática ou ácido solúvel e clástica ou litólica, e ainda outras possivelmente associadas às influências antrópicas. No alto rio Tietê foi possível verificar uma influência possivelmente antrópica nos sedimentos superficiais amostrados juntos às nascentes, associadas aos aportes atmosféricos (atmospheric fallout) e potencial redox, enquanto que em profundidade os metais pesados se apresentaram na fração carbonática ou ácido solúvel. Para a estação de Pirapora, localizada após a cidade de São Paulo, a maioria dos metais pesados estudados se mostrou associado principalmente com a matéria orgânica, enquanto Zn e Co apresentaram características antrópicas dos esgotos domésticos e efluentes industriais

Utilização de diferentes critérios para avaliação do potencial de biodisponibilidade de metais pesados em sedimentos de fundo do alto Tietê (São Paulo)

Resumo: Diferentes critérios para avaliação da biodisponibilidade de metais pesados nos sedimentos de fundo da bacia do alto rio Tietê foram utilizados a partir do método de sulfetos volatilizados após ataque ácido a frio (AVS) e extração simultânea de metais pesados (SEM). Dentre os critérios utilizados, o SEM-AVS, normalizado pela matéria orgânica, mostrou-se mais adequado para determinação de biodisponibilidade de metais pesados evidenciando uma não biodisponibilidade nos pontos de amostragem de Ponte Nova, Biritiba, Mogi das Cruzes e Pirapora. Entretanto, os valores-guia de qualidade de sedimento (TEL e PEL) quando aplicados, apresentaram efeito de toxicidade ao longo da bacia. Isso ocorre devido ao fato de que os valoresguia não levaram em consideração o fundo geoquímico natural local, provando que os critérios TEL e PEL superestimam a biodisponibilidade de metais pesados em sedimentos de fundo

Heavy metal distribution in recent sediments along the Tiete River basin (Sao Pauro, Brazil)

The distribution of heavy metals in recent sediments deposited along the Tiete River, a highly polluted river in southeast region of Brazil was studied. Around the metropolitan area of Silo Paulo city (25 million people), the pollution is related to municipal wastes and industrial effluents with reinforced downstream by agricultural activities. The observed increase of heavy metal concentrations is particularly important for Zn in the upper basin and Cu, Co and Cr at mouth. Geo-accumulation index calculation, related to the regional background, showed that the sediments along the basin are seriously polluted by heavy metals of anthropogenic origin, mainly Cu, Co, Cr and Zn. Calculated index suggests medium to very strongly pollution.Fundacao de Amparo a Pesquisa do Estado de Sao Paulo (FAPESP)Fundacao de Amparo a Pesquisa do Estado de Sao Paulo, FAPESPConselho Nacional de Desenvolvimento Cientlfico e Tecnologico, CNPqConselho Nacional de Desenvolvimento Cientlfico e Tecnologico, CNP