Avaliação da qualidade de sedimentos do reservatório Billings-SP por meio de linhas de evidências químicas e ecotoxicológicas

• Main Author: Eduardo Cimino Cervi
• Other Authors: Cristiano Poleto
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2017
• Subjects: Água intersticial; Contaminantes orgânicos; Metais; SVA/MES; Valores-guia da qualidade de sedimentos; AVS/SEM; Metals; Organic compounds; Pore water; Sediment quality guidelines
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18139/tde-29052017-155244/

O Complexo Billings é o maior reservatório de água da Região Metropolitana de São Paulo. Devido a sua importância estratégica e à degradação da qualidade de suas águas e sedimentos, a represa foi e continua sendo alvo de muitas pesquisas. No entanto, os valores-guia da qualidade de sedimentos (VGQS) adotados pelas normas nacionais vigentes, usualmente aplicados nestes estudos, baseiam-se na abordagem canadense Threshold Effect Level/Probable Effect Level (TEL/PEL), e sua interpretação quanto aos efeitos tóxicos podem divergir dos países que as originaram. O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial tóxico de contaminantes orgânicos e inorgânicos na água e nos sedimentos do reservatório Billings por meio da utilização de diferentes VGQS empíricos e teóricos e ensaios ecotoxicológicos. Uma abordagem multi-tarefas foi conduzida através de avaliações em campo e em laboratório envolvendo extensas caracterizações químicas, físicas e toxicológicas ao longo de dez pontos do reservatório. Em cada local, os parâmetros de qualidade da água superficial foram monitorados in situ. Amostras de sedimento integral, água intersticial e superficial foram coletadas para a avaliação das propriedades físicas e químicas nestes locais, como granulometria e carbono orgânico total (COT). Os teores de sulfetos volatilizáveis por acidificação (SVA) e os metais extraídos simultaneamente (MES) foram obtidos nas amostras de sedimento integral, assim como as concentrações totais de metais (Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb e Zn) e contaminantes orgânicos (pesticidas organoclorados e hidrocarbonetos aromáticos polinucleares). Os contaminantes foram então comparados a diferentes linhas de evidências (LDE), dentre elas VGQS empíricos (TEL/PEL, LEL/SEL e VRR), VGQS baseados na teoria do Equilíbrio de Partição (EqP) e ensaios ecotoxicológicos com as espécies Daphnia magna e Hyalella azteca em água superficial e sedimento integral, respectivamente. As concentrações de metais nas águas superficial e intersticial do reservatório foram relativamente baixas e ausentes de efeitos crônicos ou agudos pelos ensaios ecotoxicológicos. Os teores de SVA foram superiores aos de MES quando normatizados pela fração COT. Embora a LDE baseada em EqP tenha sugerido a ausência de toxicidade nos sedimentos do reservatório Billings, a mesma ocorreu nos pontos Braço do Rio Grande e Barragem de Pedreira. Os resultados dos ensaios ecotoxicológicos demonstraram efeitos agudos para Hyalella azteca, com sobrevivência dos organismos de 32,5 ± 6,57% e 45 ± 5,77% nos pontos Braço do Rio Grande e Barragem de Pedreira, respectivamente. Efeitos crônicos também foram observados para a espécie H. azteca em ambos os pontos. Os valores de biomassa individuais dos anfípodas foram afetadas quando comparadas ao Controle (0,072 ± 0,01 mg), com valores de 0,032 ± 0,01 mg e 0,031 ± 0,01 mg no Braço do Rio Grande e Barragem de Pedreira, respectivamente. A utilização dos VGQS empíricos TEL/PEL e os Valores de Referência Regionais demonstraram ser eficazes para predição de efeitos tóxicos, visto que as concentrações dos metais Cu, Cr, Ni, e Zn presentes nos sedimentos superaram o limiar PEL em vários pontos do reservatório, indicando uma alta probabilidade de efeitos adversos à biota, comprovada pelos ensaios ecotoxicológicos. As concentrações dos pesticidas organoclorados mirex e DDT encontram-se acima de TEL, enquanto o DDE, mais persistente, demonstrou uma alta probabilidade de ocorrência de efeitos tóxicos (acima de PEL). Embora o EqP não tenha sido eficaz na predição dos efeitos tóxicos, foi imprescindível para compreender a dinâmica dos metais no reservatório, visto que os elevados teores de sulfetos e COT demonstram ser os responsáveis pelo equilíbrio dos metais neste ambiente. Dessa forma, a combinação de VGQS empíricos e teóricos pode - de maneira não regulatória - ser considerada uma solução efetiva e de baixo-custo para a tomada de decisão sobre locais passivos de contaminação. === The Billings Complex is the largest water-storage facility in the São Paulo Metropolitan Region. Due to its strategic importance and the deterioration in its water quality over time, the Billings reservoir was and remains subject of many researches. However, the sediment quality guidelines (SQGs) adopted in Brazil and usually applied in these studies are based on the Canadian Threshold Effect Level/Probable Effect Level (TEL/PEL) and may not suitably predict ecotoxicological effects. The aim of this study was to evaluate the toxicity of organic and inorganic compounds in the overlying water, pore water and bedded sediments of the Billings reservoir through several SQGs and toxicological tests. A laboratory and field assessment was conducted involving extensive physical, chemical, and toxicological characterizations within ten stations of the Billings reservoir. At each sampling station, water quality parameters (pH, redox, DO, conductivity, turbidity, and temperature) were measured in depth (intervals of 1 meter). Bedded surface sediment, sediment pore water, and overlying water were collected to assess the physical and chemical properties at these sites, such as particle size and total organic carbon (TOC). Sediment samples were analyzed for acid volatile sulfides (AVS) and simultaneously extractable metals (SEM), total metals (Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, and Zn) and organic contaminants (organochlorine pesticides and semivolatile organic compounds). Empirical (TEL/PEL, RRV, and LEL/SEL) and mechanistic (AVS/SEM) SQGs approaches were applied and compared with 10-d toxicity tests with Daphnia magna and Hyalella azteca for overlying water and bedded sediment, respectively. Metals in the overlying and pore water were at a relatively low concentrations and absent of chronic or acute effects. AVS concentrations was greater then SEM in every station of the reservoir, therefore suggesting the absence of toxicity. However, Hyalella azteca post-exposure survival was affected in both Rio Grande branch and Pedreira Dam stations (32,5 ± 6,57% and 45 ± 5,77%, respectively). Relative growth rates were also affected in both Rio Grande branch and Pedreira Dam stations (0,032 ± 0,01 mg and 0,031 ± 0,01 mg) when compared to Control (0,072 ± 0,01 mg). Empirical (TEL/PEL, RRV, and LEL/SEL) guidelines were more suitable for toxicity prediction. Several stations exhibit metal concentrations for Cu, Cr, Ni, and Zn higher than the Canadian PEL adopted in Brazil. Organic compounds such as mirex and DDT were above TEL. Persistent DDT metabolite p,p\'-DDE were above PEL in both Rio Grande branch and Pedreira Dam stations. Although EqP was not suitable for toxicity prediction, it was important for understanding the role of sulfides and TOC for metal contamination in the reservoir. Therefore, the adoption of both empirically and mechanistic SQGs for sediment quality assessments can provide a more accurate and low cost alternative for sediment management decisions.