Geochemistry and mineralogy of recent sediments of Guanabara Bay (NE sector) and its major rivers - Rio de Janeiro State - Brazil

Geochemical and clay mineralogical studies of bottom sediments collected along the Macacu and Caceribu rivers and Guanabara Bay were carried out in order to investigate the relationship between major source areas and recent sediments of the bay. Clay mineralogy includes different groups with selective distribution conditioned by geomorphic features and depositional settings. Micaceous clay minerals are abundant near parent rock in the upper course, whereas kaolinite derived from varied sources is gradually concentrated towards the estuary. In the Guanabara Bay, kaolinite accumulates near river mouths, while micaceous clay minerals are converted into mixed layers in the estuary. Analyses of heavy metal contents reveal higher levels of Zn and Cu in sediments of the bay than in river sediments. Profiles along rivers indicate a downstream decrease of heavy metals, whereas in the bay geochemical trends display greater variations. In general river mouth sediments present the lowest concentrations. At the north and east of Paquetá Island anomalous areas with the highest heavy metal contents occur. Cu tends to concentrate in < 2mum grain-size fraction and indicates an association with micaceous clay minerals in the upper river course. However, Cu retention seems to be further controlled by other components of bottom sediments due to changes in physical and chemical conditions of the estuarine environment. Zn shows unstable behavior along the rivers and concentrates in the bay. Pb displays small variations from river to bay sediments, and accumulates mainly in the < 63mum grain-size fraction without any association with clay mineral. Geoaccumulation indexes of Cu, Pb and Zn classify the study area as unpolluted in both studied rivers and in the NE sector of the bay, though the enrichment factors are higher in the bay. The study does not indicate those rivers as major sources of heavy metal pollution to the bay.A correlação dos sedimentos recentes da Baía de Guanabara com as suas principais áreas-fontes foi realizada a partir de análises geoquímicas e de argilominerais em amostras de fundo coletadas ao longo dos rios Macacu e Caceribu e na baía. Os argilominerais indicam uma distribuição seletiva intimamente associada às características do relevo e aos ambientes deposicionais. Os argilominerais micáceos são predominantes na região do alto curso próximos à área-fonte primária, enquanto que a caulinita, proveniente da decomposição de diversos minerais, se concentra gradativamente em direção ao estuário. Na Baía de Guanabara observa-se um acúmulo de caulinita na região de foz dos rios, ao passo que os argilominerais micáceos são convertidos em interestratificados e depositados no fundo da baía. As análises geoquímicas dos metais pesados no sedimento da baía detectaram níveis de Zn e Cu superiores aos níveis encontrados nos sedimentos fluviais. Os perfis de concentração dos rios estudados exibem um decréscimo na concentração dos metais ao longo de seus cursos, ao contrário da baía que apresenta maiores variações. De modo geral, as regiões de foz dos rios destacam-se pelas concentrações mínimas dos metais, e as áreas anômalas de concentrações máximas situam-se ao Norte e a Leste da Ilha de Paquetá. O Cu tende a se concentrar na fração argila podendo estar associado aos argilominerais micáceos do alto curso. Entretanto, no baixo curso, outros componentes do sedimento podem controlar a retenção do Cu em função das bruscas mudanças das condições físico-químicas no ambiente estuarino. O Zn apresenta um comportamento instável ao longo dos rios e tende a se concentrar na Baía de Guanabara. Foram detectadas pequenas variações entre as concentrações de Pb dos sedimentos fluviais e da Baía de Guanabara. Este elemento tende a se concentrar mais na fração < 63mim e não se associa a nenhum grupo de argilominerais. Apesar dos fatores de enriquecimento dos metais pesados serem mais elevados na baía do que os fatores encontrados nos rios, os índices de acumulação de Cu, Pb e Zn ainda classificam a área de estudo como não poluída tanto os rios como o setor NE da baía. Este estudo não indica estes rios como as principais fontes poluidoras de metais pesados na Baía de Guanabara