Geochemistry of water and sediments of the Tatu River, Limeira City, State São Paulo, Brazil

Orientador: Bernardino Ribeiro de FigueiredoDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de GeocienciasResumo: O presente trabalho refere-se ao estudo de águas e sedimentos na sub-bacia do ribeirão Tatu, principal corpo receptor das cidades de Cordeirópolis e Limeira (São Paulo) e um importante afluente do rio Piracicaba. A cidade de Limeira com uma população de 270 mil habitantes hospeda um imenso parque industrial de jóias semifolheadas onde é comum a utilização de banhos com metais pesados, cianeto e outros compostos químicos. Além disso, estima-se que ainda hoje 30% dos esgotos domésticos de Limeira são descartados nos corpos d¿água da cidade sem tratamento. Com a finalidade de traçar um panorama da contaminação industrial e doméstica no ribeirão, foram coletadas amostras de água em quatro ocasiões, setembro/04, abril/05, março/06 e julho/06 para análise. Os parâmetros físico-químicos de qualidade das águas foram medidos in situ, e as amostras de águas foram analisadas por ICP-OES para cátions, cromatografia iônica para ânions e cromatografia gasosa para compostos orgânicos. Também foram realizados ensaios da demanda bioquímica e química de oxigênio e conteúdo de coliformes fecais. Ensaios ecotoxicológicos foram realizados nas campanhas de setembro de 2004 e julho de 2006. Amostras de sedimentos de fundo foram coletadas em setembro/04, abril/05 e julho/06 e analisadas para 30 elementos (nas frações <177 'mu' e <63 'mu') por fluorescência de raios X e para compostos orgânicos por cromatografia gasosa. As composições mineralógicas dos sedimentos foram determinadas por difratometria de raios X. As águas superficiais do ribeirão Tatu se caracterizam por serem pouco oxigenadas e apresentarem composições variando de bicarbonatada-cálcica a águas mistas. As concentrações de elementos maiores em água sugerem contribuições tanto de esgotos domésticos como de efluentes industriais. À jusante da cidade de Limeira foram observadas as maiores concentrações dos metais Cu, Ni e Zn em água, indicando possíveis descartes intermitentes de efluentes industriais. Os valores de cobre extrapolaram os limites da legislação CONAMA na estação à jusante de Cordeirópolis, o mesmo, para os valores de cobre e níquel nas estações de jusante de Limeira. Indicadores de contaminação doméstica como a relação DBO/DQO e conteúdo de coliformes fecais mostraram um comprometimento mais severo deste corpo d¿água a partir da estação à jusante da cidade de Cordeirópolis. O cálculo do Índice de Qualidade de Água (IQA) na campanha de julho de 2006 mostrou que a qualidade da água do ribeirão está comprometida já em sua nascente e a qualidade ruim da drenagem é mantida praticamente em todo o seu curso. Ensaios ecotoxicológicos permitiram avaliar que a água não apresenta toxicidade aguda para o organismo Daphnia similis nas estações na nascente e próximo à foz do ribeirão. Ensaios de toxicidade crônica com Ceriodaphnia dubia, por sua vez, indicaram uma queda na reprodução dos organismos já na nascente, e uma piora considerável na sua foz. Este dado foi confirmado pelo cálculo do Índice de Parâmetros Mínimos para a Preservação da Vida Aquática (IPCMA) que aponta uma qualidade regular na nascente e ruim na foz do ribeirão. Embora as amostras de água tenham sido analisadas também para os compostos benzeno, tolueno, xilenos e etilbenzenos (BTXE) e hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (PAH), apenas as concentrações de tolueno, à jusante das cidades de Cordeirópolis e de Limeira, excederam o limite de detecção da técnica analítica. Em sedimento de fundo foram observadas concentrações elevadas de metais e um claro enriquecimento de Cr, Cu, Ni e Zn na estação à jusante da cidade de Limeira, no segmento em que o rio drena rochas areníticas, sugerindo um aporte antrópico desses metais. As concentrações de cobre, cromo e níquel em sedimento superaram os valores máximos constantes da Legislação CONAMA 344. As concentrações de BTXE e PAH em sedimento situaram-se abaixo do limite de quantificação instrumental com exceção do tolueno que foi detectado nas estações à jusante da cidade de Cordeirópolis e de Limeira também indicando prováveis descartes de efluentes contaminados. Observa-se que a contribuição industrial para a poluição do Tatu ainda é menos severa, porém não menos danosa ao meio ambiente, quando comparada aos índices de descargas domésticas neste ribeirão. Apesar deste ser um panorama comum a outras cidades do Estado de São Paulo, ações de intervenção ambiental são necessárias visto que no ribeirão Tatu o risco da proliferação de vetores, emanação de odores, prejuízo à vida aquática e limitação do uso recreativo e contemplativo são problemas graves que afetam a populaçãoAbstract: The quality of water and sediments of the Tatu River that runs across the Cordeirópolis and Limeira cities, State of São Paulo, Brazil, was investigated as an attempt to assess the probable impact of industrial and domestic pollution on the river, which is a tributary of the Piracicaba River. The Limeira city with a population of 270,000 inhabitants is an important pole of foil jewelry industry where heavy metals, cyanide and other chemicals rich baths are commonly used. Besides, around 30% of residences are estimated to directly discharge domestic sewage into watercourses in the Limeira city. Water samples were collected at four occasions (Sep 2004, Apr 2005, March and July 2006) and were analyzed for their major and trace elements contents (ICPOES and IC), organics (GC) and also submitted to OBD/OQD, microbiological and ecotoxicological tests. The water quality parameters were measured in situ. Bottom sediments were sampled in three occasions (Sep 2004, Apr 2005 and July 2006) for metal and organic compounds determinations by XRF and GC, in the grain size fractions <177 'mu' and < 63 'mu'. The mineral compositions of sediment samples were determined by X Ray diffratometry. Surface water was found to be oxygen poor with characteristics varying from Ca-bicarbonate to mixing waters. The highest Cu, Ni and Zn contents in water were found downstream the Limeira city and may be related to intermittent discharge of industrial effluents. Some indicators of domestic sewage contamination such as OBD/OQD ratios and the fecal coliform contents indicate that the watercourse is severely polluted downstream the Cordeirópolis city. The Water Quality Index was calculated for the Tatu River (Jul 2006) and clearly indicates that the quality of water was low already in the headwaters and remains bad for the entire watercourse. The ecotoxicological tests were tried for samples collected in the headwaters and in the mouth of the river. For both samples, acute toxicity for the Daphnia similis was not found. However, a decreasing reproduction activity was observed during the chronic toxicity essays with Ceriodaphnia dubia for those two water samples, the worst situation observed at the river mouth station. These results were confirmed by the calculation of the Minimum Parameter for the Preservation of Aquatic Life Index that scores regular for headwater and bad quality for water at the river mouth. In addition, water was analyzed for BTXE and PAH but concentrations exceeding the experimental detection limit were found only for toluene at two sites, downstream the Cordeirópolis and the Limeira cities, respectively. Concerning the sediments, elevated concentrations of Cr, Cu, Ni and Zn were found at the station downstream the Limeira city where metal enrichment is unlikely to be related to local lithologies and soils (sandstones) suggesting anthropogenic input of metals. Concentrations of Cu, Cr and Ni in sediments exceed the maximum regulated values (CONAMA 344). The BTXE and PAH contents in sediments fall below the experimental detection limit except for toluene at the sampling stations downstream the Cordeirópolis and Limeira cities. These results led to a conclusion that the industrial contribution to the highly polluted Tatu River is probably less severe than that caused by domestic sewage discharges. Despite this being a common panorama to other cities of the State of São Paulo, some environmental actions are necessary due to the risk of proliferation of disease vectors, emanation of odors, damage to the aquatic life and limitation of the recreation use of surface water all that seriously affecting the population in the regionMestradoGeologia e Recursos NaturaisMestre em Geociência