Geoquímica aplicada à avaliação da qualidade de sistemas aquáticos da bacia do Rio Paracatu (MG)

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, 2009.Neste trabalho foi realizado o estudo geoquímico de três bacias hidrográficas localizadas no alto curso do rio Paracatu (uma das mais importantes sub-bacias do alto-médio São Francisco). Teve como objetivo criar modelos geoquímicos que auxiliem na identificação das fontes e distribuição dos componentes físico-químicos e metais presentes na água e sedimento, avaliando como a geologia local e as atividades antrópicas influenciam na qualidade dos sistemas aquáticos. A geologia predominante da região abrange o Grupo Vazante, formado, basicamente, por sequência argilosa e argilo-dolomítica onde ocorrem mineralizações de zinco e chumbo e o Grupo Canastra (Formação Paracatu), composto por sequência de filitos e filitos carbonosos com intercalações de quartzitos onde são hospedadas mineralizações de ouro em sulfetos de ferro e arsênio. Os municípios de Paracatu, Guarda-Mor, Vazante e Lagamar, encontrados na área de estudo, têm, respectivamente, 75.216, 6.656, 18.928 e 7.710 habitantes, sendo a população, predominantemente, urbana, não possuindo redes de coleta e tratamento de esgoto e lixo que atendam toda população. A análise das amostras de água utilizou técnicas de ICP/OES, AES, espectrofotometria UV/Visível e métodos volumétricos. A abertura das amostras de sedimento (fração <63 µm) foi realizada por meio de fusão para elementos maiores e ataque ácido para traços. A determinação dos elementos utilizou técnicas de ICP/OES e AAS e a determinação dos minerais utilizou DRX. A interpretação dos resultados utilizou análises estatísticas multivariadas como a análise de principais componentes, regressão múltipla e agrupamento hierárquico, além de índice de geo-acumulação, critérios de toxicidade para sedimentos e Teste T. O estudo pode determinar a principal origem dos compostos na água, sendo que Fe, Mn, SO42- e cor têm origem na oxidação dos sulfetos; HCO3-, Ca, Mg, Zn, Ba na dissolução dos calcários dolomíticos e NH3, NO3-, PO43- e turbidez na entrada de esgotos domésticos. Índices foram calculados para cada grupo de parâmetros, permitindo definir a intensidade destes processos, classificando os pontos de acordo com sua composição química predominante (água de baixa mineralização, elevada mineralização carbonática ou sulfatada e poluída por esgotos domésticos). A Análise de Principais Componentes, interpretada juntamente com a análise mineralógica e o índice de geo-acumulação, possibilitou distinguir, de forma multi-elementar, as distintas influências ocasionadas pelos depósitos minerais na acumulação de metais nos sedimentos das bacias. Os metais que apresentaram maior potencial de toxicidade foram Fe, Mn, Pb e, principalmente, Zn. Entre eles destacam-se os pontos situados no baixo curso do rio Escuro e ribeirão Santa Catarina, que apresentaram elevado potencial de toxicidade para Zn e Pb, e os pontos situados no alto curso do córrego Rico, que apresentaram elevada toxicidade para Fe e Mn. Hg, embora tenha apresentado baixa toxicidade, obteve acumulação considerada como moderada a forte, evidenciando o impacto do garimpo aluvionar no alto curso do córrego Rico. O modelo proposto pode ser utilizado para o monitoramento da qualidade dos sistemas aquáticos da região, além de ser utilizado como base para outras localidades. _______________________________________________________________________________ ABSTRACTThis work carried out a geochemical study of three watersheds located in the upper course of the Paracatu River (one of the most important sub-basins of the upper-middle São Francisco River). It aimed to establish a geochemical model that can assist in identifying the sources and distribution of physico-chemical components and metals in water and sediments, assessing how the local geology and human activities influence the quality of the aquatic systems. The predominant geology of the region includes the Vazante Group, basically formed of a sequence of slate and dolomitic slate where zinc and lead mineralization occurs, and the Canastra Group (Paracatu Formation) composed of a sequence of phyllite and carbonaceous phyllite with intercalations of quartzites, where gold occurs in iron and arsenic sulfides. The cities of Paracatu, Guarda-Mor, Vazante and Lagamar, located in the study area, have, respectively, 75,216, 6,656, 18,928 and 7,710 inhabitants, with a predominantly urban population. They do not have catchment and treatment systems of sewage and garbage that serve the entire population. Water samples were analyzed using ICP/OES, AES, spectrophotometery (UV/Visible) techniques and volumetric methods. Sediment samples solubilization (fraction < 63 μm) used lithium metaborate fusion for major elements and acid attack for trace elements. The determination of sediment elements also used ICP/OES and AES techniques and the determination of minerals used XRD. The results were interpreted using multivariate statistical analysis, including principal components, multiple regression and hierarchical clustering, as well as the geoacumulation index, sediment toxicity criteria and T Test. The proposed model determined that Fe, Mn, SO4 2-, and color come primarily from sulfide oxidation, HCO3 -, Ca, Mg, Zn, and Ba, from dolomitic limestone dissolution, and PO4 3-, NO3 -, NH3 and turbidity from the input of urban sewage. Indices were created for each group of parameters representing the intensity of these processes and classifying the sampling sites according to their predominant chemical composition (water with low mineralization, high carbonate, or sulphate mineralization and pollution by urban sewage). The Principal Component Analysis, interpreted together with the mineralogical analysis and geo-accumulation index, distinguished, in a multi-elemental approach, the different influences caused by mineral deposits in the sediments metal accumulation. The metals that presented higher toxicity potential were Fe, Mn, Pb and, particularly, Zn. The lower Escuro and Santa Catarina River courses showed high toxicity potential for Zn and Pb, and the upper course of the Rico River displayed high toxicity for Fe and Mn. Hg showed low toxicity, however it displayed moderate to strong accumulation showing the impact of alluvial gold mining in the upper course of the Rico River. The proposed model can be used in regional water quality monitoring, and as a reference for other locations