Bioavailability of mercury and other trace-metals in sediments of Cubatão River, Santos-Cubatão Estuarine System (SP)

Os ecossistemas costeiros da Baixada Santista no Estado de São Paulo encontram-se degradados, em conseqüência da concentração populacional e da instalação de um pólo petroquímico e siderúrgico. Essa degradação iniciou-se na década de 1950, com a construção do mais importante complexo de fábricas da América Latina, o Pólo Industrial de Cubatão. Apesar do controle por órgãos de governo das emissões de efluentes industriais, elevados níveis de mercúrio e outros metais têm sido encontrados nos sedimentos do rio Cubatão, um dos mais impactados do sistema estuarino de Santos-Cubatão. O mercúrio constitui um dos poluentes de maior risco para o equilíbrio ecológico e para a saúde humana, justificado pela elevada toxicidade e potencial de bioacumulação e biomagnificação na cadeia trófica. Este estudo objetivou analisar o risco de biodisponibilidade de mercúrio e outros metais-traço em sedimentos do rio Cubatão e a variabilidade de suas concentrações totais e lábeis no inverno e no verão. Para isso, vários aspectos específicos foram investigados em sedimentos de testemunhos curtos, tais como, os níveis totais de mercúrio e outros metais de interesse; as concentrações de sulfetos volatilizáveis por acidificação (AVS) e metais simultaneamente extraídos (SEM = Ni, Zn, Cd, Cu, Pb e Hg), cuja razão molar SEM/AVS < 1 é um indicativo de não biodisponibilidade dos elementos-traço de interesse; o papel do pH e Eh da água intersticial, da matéria orgânica e granulometria como possíveis reguladores dos níveis de metais no ambiente sedimentar. Os resultados mostraram concentração média de Hg total nos sedimentos amostrados no verão (0,70 mg/kg) superior àquela do inverno (0,05 mg/kg). Em adição, maiores concentrações de metais totais (Fe, Ni, Zn, Cd, Cu e Pb) também foram notificadas na estação chuvosa. As análises de AVS e SEM dos sedimentos mostraram excesso de metais em relação aos sulfetos (SEM/AVS > 1) especialmente no verão, sugerindo que o papel do AVS no controle da biodisponibilidade de metais é limitado na estação quente. Condições de pH levemente ácidas a neutras, Eh redutor e incremento nos níveis de matéria orgânica mostraram-se favoráveis à formação de sulfetos, aspectos importantes na fixação dos metais nos sedimentos. Em adição, a textura fina dos sedimentos mostrou-se particularmente importante no controle de metais totais, AVS e SEM.Coastal-estuarine ecosystems from the south of São Paulo State are presently degraded specially in Cubatão municipality, in consequence of population concentration and, industrial and petrochemical complexes. These environmental impacts have begun in the 1950’s after the construction of the largest Latin America petrochemical complex in the Cubatão city. Despite the control by government agencies, effluent emissions from these industries have raised mercury (Hg) concentrations to critical levels within the Cubatão river sediments. Mercury (Hg) constitutes one of the greatest risk pollutants for ecological balance and human health risus. This metal has high toxicity and bioaccumulation potential, as well as biomagnification potential through food chains. The objective of this study is to analyze seasonal bioavailability of mercury and trace-metals concentrations in Cubatão river sediments. Several aspects were investigated in sediment cores as mercury and other metals concentrations in whole sample, acid volatile sulfides (AVS) and simultaneously extracted metals (SEM = Ni, Zn, Cd, Cu, Pb and Hg). The molar ratio SEM/AVS < 1 is an indication of non bioavailability of trace-metals. The roles of pH and Eh from pore water, organic matter and grain-size were also studied as potential regulators of metal concentrations in the sedimentary environment. As results, mean mercury concentrations in sediments during summer (0.7 mg/kg) are higher than in winter (0.05 mg/kg) and other trace-metal concentrations (Ni, Zn, Cd, Cu and Pb) have the same behavior. AVS and SEM molar ratios were less than one, indicating an excess of trace-metal in relation to sulfides, especially in summer. This means that AVS control bioavailability is limited in this season. Conditions as slightly acid to neutral pH, reduced Eh and greater organic matter content favor sulfide formation, which are important for metal sorption by sediments. In addition, the fine texture of sediments was important to control total metal concentrations, AVS and SEM