Isotopic tracers (Pb) and metal concentrations in surface sediments: tools for characterizing pollution in the west bay of Sepetiba-RJ (SE Brazil)

Este estudo teve como objetivo principal utilizar os teores de elementos-traço e análise isotópica de Pb (204Pb,206Pb,207Pb,208Pb) como ferramentas na caracterização da poluição da Baía de Sepetiba-RJ. As coletas de sedimento superficiais de fundo foram realizadas em três campanhas, em novembro de 2010, no setor oeste da Baía de Sepetiba RJ. A malha amostral é composta por 66 amostras (BSEP 001 a BSEP 066) coletadas com busca-fundo Van Veen. O pré-processamento das amostras ocorreu no Laboratório Geológico de Preparação de Amostras do Departamento de Geologia da Universidade do Estado do Rio de Janeiro. A digestão parcial das amostras de sedimento (< 0.072 mm) para obtenção do teor parcial dos elementos-traço (Ag, As, Cd, Co, Cr, Cu, Li, Mn, Ni, Pb, Sr, U, Zn) e de isótopo de Pb (lixiviação) foi executada no Laboratório de Geoquímica Analítica do Instituto de Geociências da UNICAMP e a leitura foi executada através do ICP-MS. Já as análises das concentrações totais dos elementos-traço (inclusive, Hg) e de isótopos de Pb (dissolução total) foram realizadas no laboratório ACTLABS (Ontário-Canadá) através do ICP Varian Vista. As leituras isotópicas foram feitas somente nas amostras que apresentaram concentrações parciais de Pb, acima de 0,5 g/g, totalizando 21 estações. Pôde-se constatar a existência de um enriquecimento de elementos-traço no setor oeste da Baía de Sepetiba. As médias dos teores totais de Ag (0,4 g/g), Cd (0,76 g/g), Cu (62,59 g/g), Li (43,29 g/g), Ni (16,65 g/g), Pb (20,08 g/g), Sr (389,64 g/g) e Zn (184,82 g/g) excederam os limites recomendados ou valores naturais. Isto pode ser reflexo da influência antrópica na região, principalmente relacionada à atividade de dragagem e à permanência dos resíduos de minério da desativada companhia de minério Ingá, na Ilha da Madeira. Os mapas de distribuição da concentração dos metais-traço destacaram a presença de vários sítios de deposição ao longo do setor oeste da baía de Sepetiba, com destaque para a região entre a porção centro oeste da Ilha de Itacuruça e o continente; Saco da Marambaia e Ponta da Pombeba; e porção oeste da Ponta da Marambaia. As razões isotópicas 206Pb/207Pb da área estudada variaram entre 1,163 a 1,259 para dissolução total e 1,1749-1,1877 para técnica de lixiviação, valores considerados como assinaturas de sedimentos pós-industriais ou comparados à assinatura de gasolina. Ainda sobre a técnica de lixiviação, destaca-se que os sedimentos superficiais do setor oeste (206Pb/207Pb: 1,1789) da baía de Sepetiba apresentaram uma assinatura uniforme e menos radiogênica do que setor leste (206Pb/207Pb: 1,2373 e 1,2110) desta baía. Através da assinatura isotópica de Pb encontrada nesta região é possível destacar a pouca contribuição das águas oceânicas para esse sistema, entretanto, a circulação interna intensa das águas da baía permite a homogeneização destas. O emprego destes tipos de ferramentas no monitoramento ambiental da área mostrou-se bastante eficiente, sendo importante a continuidade desta abordagem de pesquisa a fim de auxiliar na implementação de um plano de manejo local.This study aimed to use of trace elements contents and isotopic analysis of Pb (204Pb, 206Pb, 207Pb, 208Pb) as tools to characterize the pollution of the Sepetiba Bay, Rio de Janeiro. Sampling of surface bottom sediments were carried out in three campaigns in November 2010, in the west sector of the Sepetiba Bay - RJ. The sampling grid is composed of 66 samples (BSEP 001 to BSEP 066) collected with Van Veen - bottom grab. The pre-processing of the samples occurred in the Geological Laboratory Sample Preparation, Department of Geology of the Rio de Janeiro State University. The partial digestion of sediments samples (< 0072 mm) to obtain the trace elements partial content (Ag, Cd, Co, Cr, Cu, Li, Mn, Ni, Pb, Sr, U, Zn) and Pb isotope (leaching) was performed at the Laboratory of Analytical Geochemistry of the Geosciences Institute at UNICAMP and the reading was performed by ICP-MS. The analysis of the total concentrations of trace elements (including, Hg) and Pb isotopes (total dissolution) were performed in the laboratory Actlabs (Ontario, Canada) by ICP Varian Vista. The isotopic readings were taken only in samples with partial Pb concentrations above 0,5 g/g, a total of 21 stations. It was found that the existence of an enrichment of trace elements in the west sector of the Sepetiba Bay. The mean total content of Ag (0,4 g/g), Cd (0,76 g/g), Cu (62,59 g/g), Li (43,29 g/g), Ni (16,65 g/g), Pb (20,08 g/g), Sr (389,64 g/g) and Zn (184,82 g/g) exceeded the recommended limits or natural values. This may reflect the anthropogenic influence in the region, mainly related to the activity of dredging and the permanence of waste ore off the mining company Inga, on the Madeira island. The distribution maps of the concentration of trace metals highlighted the presence of multiple sites of deposition along the west sector of Sepetiba Bay, with emphasis on the region between the central west of the Itacuruça Island and the mainland; Marambaia Bay and Pombeba Tip, and the west portion of Marambaia Bay. 206Pb/207Pb isotope ratios in the study area ranged from 1,163 to 1,259 for total dissolution and 1,1749 to 1,1877 for leaching technique values considered as a signature of postindustrial or sediments compared to the signature of gasoline. Still on the leaching technique, it is emphasized that the surface sediments of the west sector (206Pb/207Pb: 1,1789) from Sepetiba Bay presented a signature uniform and less radiogenic than the east sector (206Pb/207Pb: 1,2373 and 1,211) of this bay. Through the Pb isotopic signature found in this region is possible to highlight that there is minimal contribution of ocean water for this system, however, the intense internal circulation of the waters of the bay allows the homogenization of these. The use of these types of tools in environmental monitoring of the area proved to be very efficient, it is important to continue this research to assist in implementing a management plan for the site