Environmental study of the São Paulo section of the Paraíba do Sul river through characterization, toxicological evaluation and analysis of bioavailable metals in sediment samples: scenario and perspectives

Frente ao cenário ambiental observado no Brasil e a uma crescente preocupação com os problemas de poluição, amostras de sedimento do rio Paraíba do Sul foram caracterizadas para levantamento de dados que permitam inferir a qualidade do rio e da região como um todo, visto que esta matriz desempenha papel fundamental na qualidade da água e acumula contaminantes ao longo do tempo, gerando maior número de informações. O rio Paraíba do Sul é considerado um dos mananciais mais importantes da região sudeste, uma vez que está localizado entre as duas maiores capitais brasileiras: São Paulo e Rio de Janeiro. A qualidade dos sedimentos deste manancial encontra-se bastante comprometida devido ao desmatamento, mau uso e ocupação do solo em áreas urbanas e rurais, uso de insumos agrícolas e pelo lançamento diário de alta carga de efluentes domésticos. Esta situação é agravada pelo baixo índice de tratamento dos efluentes lançados na bacia do Rio Paraíba do Sul. O descarte de efluentes, ricos em nutrientes como fósforo e nitrogênio, pode contribuir diretamente no processo de eutrofização. O objetivo deste trabalho foi avaliar as características do sedimento no trecho paulista do rio Paraíba do Sul, entre os municípios de Lorena, Cachoeira Paulista e Cruzeiro através da determinação e análise dos parâmetros físico-químicos e ecotoxicológicos das amostras, além de determinar a ocorrência de metais potencialmente biodisponíveis. As coletas de sedimento foram realizadas a montante e a jusante do rio em cada município nos meses de agosto/16 (estação seca) e novembro/16 (estação chuvosa). Os parâmetros avaliados para sedimento foram granulometria, teor de silte e argila, matéria orgânica, carbono orgânico total, fósforo total, nitrogênio total por métodos convencionais e metais (Mn, Fe, Ni, Cu, Zn e Pb) por ICP-OES, além de bioensaios de toxicidade crônica utilizando a espécie Chironomus xanthus. Para água intersticial foram determinados pH, condutividade e oxigênio dissolvido. As coletas foram efetuadas em triplicata e foram calculados a média e o desvio padrão das amostras para cada parâmetro. Os resultados foram estatisticamente analisados através dos Componentes Principais (ACP), Correlação de Spearman e Grupamento de Cluster. Os resultados mostraram correlação positiva na estação seca entre a condutividade e a concentração de Mn e Fe. pH, a condutividade e a concentração de Mn tiveram forte correlação positiva na estação chuvosa. Fósforo total e nitrogênio kjeldhal total mostraram-se abaixo do valor alerta de acordo com o estabelecido pela resolução CONAMA 344/04. Os resultados demonstraram que a precipitação influenciou nas características das amostras de sedimento, como na granulometria e teores de matéria orgânica (silte + argila). Uma maior disparidade do ponto a jusante de Cruzeiro em relação aos outros pontos pode estar associada à presença de indústrias na região da cidade, cujos resíduos contêm alta concentração de metais. O planejamento fatorial 23 feito para otimizar as condições de cultivo do C. xanthus mostrou que dentre os dois níveis para as variáveis temperatura, dias de alimentação e água (com e sem tratamento) mostrou que a água foi o efeito significante, com índice de mortalidade menor quando se utilizou água da mina sem tratamento preliminar. Os resultados dos bioensaios de toxicidade crônica não apresentaram efeito tóxico para o C. xanthus, a nível de 95% de confiança. Os resultados sugerem que os sedimentos no trecho estudado estão dentro das especificações preconizadas pela legislação ambiental.Considering the environmental scenario observed in Brazil and increasing concern to pollution problems, sediment samples from the Paraíba do Sul river were characterized for data collection that allow to infer a quality of the river and the region as a whole, since this matrix plays a role water quality and accumulates contaminants over time, generating more information. The Paraíba do Sul river is considered one of the most important springs of the Southeast region, since it is located between the two largest brazilian capitals: São Paulo and Rio de Janeiro. The quality of the sediments of this source is very compromised due to the deforestation, misuse and occupation of the soil in urban and rural areas, use of agricultural inputs and the daily launch of high domestic effluent load. This situation is aggravated by the low treatment rate of effluent released in the Paraíba do Sul River Basin. Discharge of effluents, rich in nutrients such as phosphorus and nitrogen, can directly contribute to the eutrophication process. The objective of this work was to evaluate the characteristics of the sediment in the São Paulo stretch of the Paraíba do Sul river, between the municipalities of Lorena, Cachoeira Paulista and Cruzeiro, through the determination and analysis of the physicochemical and ecotoxicological parameters of the samples, besides determining the occurrence of Potentially bioavailable metals. Sediment collections were carried out upstream and downstream of the river in each municipality in the months of August / 16 (dry season) and November / 16 (rainy season). The standard values of nitrogen by conventional methods and metals (Mn, Fe, Ni, Cu, Zn and Pb) by ICPOES, in addition to a total of total nitrogen, by conventional methods and metals. From chronic toxicity bioassays using a Chironomus xanthus species. For interstitial water, pH, conductivity and dissolved oxygen were determined. The samples were collected in triplicate and the mean and standard samples were calculated for each parameter. The results were statistically analyzed through the Principal Components (PCA), Spearman Correlation and Cluster Grouping. The results show a positive correlation in the dry season between a conductivity and a concentration of Mn and Fe. pH, a conductivity and a concentration of Mn had a strong positive correlation in the rainy season. Total phosphorus and total Kjeldhal nitrogen were below the alert value according to CONAMA Resolution 344/04. The results showed that the precipitation influenced the characteristics of sediment samples, such as grain size and organic matter content (silt + clay). A greater disparity of the downstream point of Cruzeiro in relation to other points may be associated with the presence of the industries in the region of the city, whose residues contain high concentration of metals. The factorial design 23 did to optimize as C. xanthus culture conditions showed that among the two levels for the variables temperature, daily feed and water (with and without treatment) showed that water was the significant effect, with mortality index Minor when using mine water without preliminary treatment. The results of the chronic toxicity bioassays showed no toxic effect for C. xanthus at 95% confidence. The results suggest that the sediments in the studied section are within the specifications recommended by the environmental legislation