FELIPE ALEXANDRE RIZZO NÍVEIS DE METAIS NO SOLO E NA ÁGUA DA MICROBACIA DO DISTRITO INDUSTRIAL DO PEQUIÁ, MUNICÍPIO DE AÇAILÂNDIA, MA Rio de Janeiro 2015 FELIPE ALEXANDRE RIZZO NÍVEIS DE METAIS NO SOLO E NA ÁGUA DA MICROBACIA DO DISTRITO INDUSTRIAL DO PEQUIÁ, MUNICÍPIO DE AÇAILÂNDIA, MA Dissertação apresentada ao Programa de Pós- graduação de Saúde Pública e Meio Ambiente, da Escola Nacional de Saúde Pública Sérgio Arouca, na Fundação Oswaldo Cruz, como requisito parcial à obtenção do título de Mestre em Ciências. Orientadora: Profa Drª Carmen Freire Warden Rio de Janeiro 2015 Catalogação na fonte Instituto de Comunicação e Informação Científica e Tecnológica Biblioteca de Saúde Pública R627n Rizzo, Felipe Alexandre Níveis de metais no solo e na água da microbacia do distrito Industrial do Pequiá, município de Açailândia, MA. / Felipe Alexandre Rizzo. -- 2015. 98 f. : il. ; tab. ; graf. ; mapas Orientador: Carmen Freire Warden Dissertação (Mestrado) – Escola Nacional de Saúde Pública Sergio Arouca, Rio de Janeiro, 2015. 1. Metais. 2. Solo. 3. Águas de Superfície. 4. Poluição Ambiental - efeitos adversos. I. Título. CDD – 22.ed. – 363.7098121 FELIPE ALEXANDRE RIZZO NÍVEIS DE METAIS NO SOLO E NA ÁGUA DA MICROBACIA DO DISTRITO INDUSTRIAL DO PEQUIÁ, MUNICÍPIO DE AÇAILÂNDIA, MA Dissertação apresentada ao Programa de Pós- graduação de Saúde Pública e Meio Ambiente, da Escola Nacional de Saúde Pública Sérgio Arouca, na Fundação Oswaldo Cruz, como requisito parcial à obtenção do título de Mestre em Ciências. Aprovada em: 23 de novembro de 2015 Banca Examinadora _______________________________________________________ Profa Drª Carmen Freire Warden (orientadora) ENSP-FIOCRUZ ________________________________________________________ Prof Dr José Augusto Albuquerque dos Santos IOC-FIOCRUZ ________________________________________________________ Profa Drª Maria de Fátima Ramos Moreira ENSP-FIOCRUZ Dedico este trabalho a Matheus Rizzo de Oliveira, Maria Luiza Rizzo e Marina Rizzo, como representantes das presentes e futuras gerações, para que nunca percam a esperança de tornar o mundo melhor para todos, sempre com respeito à natureza. AGRADECIMENTOS À minha Família agradeço por tudo. Aos meus pais agradeço pela educação, valores, paciência e incentivo. À minha filha querida, Maria Luiza Rizzo, agradeço pela sua compreensão. Ao irmão Rafael Rizzo e sobrinho Matheus Rizzo pelas orientações. Agradeço profundamente aos amigos e irmãos Ana Rizzo e Luis Carlos Noleto pela preocupação e apoio constantes. Os conhecimentos e dedicações foram fundamentais para a finalização deste estudo. Agradeço a orientadora Professora Carmen Freire Warden pelo apoio, incentivo e amizade. À equipe Fiocruz / ENSP agradeço pelos ensinamentos repassados e orientações. À Direção IFMA por entender o quanto é importante a capacitação de um servidor público federal. Ao Labgeo UEMA pelas imagens e informações referentes à estação meteorológica. Ao Prof João Reis UEMA – São Luis pela ajuda na análise dos dados em ICP. Ao amigo Jalesmar Bazan – Técnico de Laboratório de Florestas – IFMA Açailândia pela ajuda nas coletas de campo. À servidora Rafaela Soares – Bibliotecária IFMA Açailândia pelos conhecimentos repassados sobre normalização da dissertação. Aos amigos Sílvio – IFMA Campus Maracanã – São Luís, Moacir Florentino – IFMA, Suzenilde Costa Maciel e Eliane Cardoso Araújo pela ajuda nas horas necessárias. Aos amigos da turma de mestrado em saúde pública e meio ambiente. Ao Sr. Anísio – comunidade Pequiá e Sr. Edgard – comunidade Pequiá pelas informações repassadas sobre a comunidade e o processo de industrialização. Os que se encantam com a prática sem a ciência são como os timoneiros que entram no navio sem timão nem bússola, nunca tendo certeza do seu destino LEONARDO DA VINCI RESUMO Introdução: Este estudo determinou a concentração de vários metais no solo e na água da microbacia do distrito industrial do Pequiá, Açailândia-MA, e investigou a variação das concentrações dos metais no solo em função da distância às indústrias. Os metais investigados os metais foram Arsênio (As), Cádmio (Cd), Manganês (Mn), Mercúrio (Hg), Chumbo (Pb) e Níquel (Ni), que podem acarretar diversos agravos na saúde em virtude da sua toxicidade em diferentes alvos biológicos. O distrito industrial do Pequiá é caracterizado por indústrias siderúrgicas e rodovias com intenso tráfego de veículos a combustão, o que desperta a necessidade de se conhecer as concentrações ambientais desses metais. Metodologia: Foram coletadas 44 amostras de solo do entorno das indústrias nos período seco e chuvoso, respectivamente, e água de três pontos do córrego Pequiá no período chuvoso. A determinação da concentração de metais em solo foi realizada por Espectrometria de Emissão Atômica por Plasma Acoplado Indutivamente (ICP-OES), e em água por meio de Espectrometria de Massa com Plasma Acoplado Indutivamente (ICP-MS). Resultados: As concentrações de As, Cd, Hg e Ni em água nos três pontos do córrego, classificada como água da classe 1 segundo a Resolução CONAMA 357/2005, estiveram abaixo dos limites de quantificação correspondentes, cujos valores são 50 µg/L, 5 µg/L, 0,17 µg/L e 5 µg/L, respectivamente. Devido ao limite de quantificação do equipamento ser maior que o limite aceitável estabelecido pelo CONAMA, não foi possível avaliar se água analisada atende aos padrões de qualidade. Em relação ao Mn, a concentração no ponto 3 foi 0,30 mg/L, valor 3 vezes acima do limite estabelecido pela legislação, enquanto a concentração de Pb no mesmo ponto foi 0,98 mg/L, valor quase 100 vezes acima do limite aceitável estabelecido pela legislação. No solo, Mn e Pb foram os metais que apresentaram as maiores concentrações. No período seco, as frequências de detecção foram parecidas ao período chuvoso. O único metal detectado em todas as amostras no período seco foi o Hg. A análise de correlação entre as concentrações no solo em cada período revelou correlação positiva estatisticamente significativa entre Pb e Mn no período chuvoso e correlação negativa com significância limítrofe entre Mn e Hg. Em relação ao gradiente de concentração, se observou diminuição apenas da concentração de Pb ao longo da linha reta entre as indústrias e o bairro Pequiá. A diminuição da concentração de Pb com a distância foi estatisticamente significativa, tanto no período chuvoso quanto no seco. Conclusão: Os metais Mn e Pb foram os mais frequentemente encontrados e com as concentrações mais elevadas tanto no solo quanto na água, muito provavelmente devido ao processo de fabricação do ferro gusa e ao intenso tráfego de veículos. Palavras-chave: metais; solo; água superficial; fontes de poluição; efeitos adversos à saúde. ABSTRACT Introduction: This study determined the concentration of heavy metals in soil and surface water in the industrial district of Pequiá, Açailândia-MA, as well as investigated the variation in concentration of metals in soil with the distance to the industries. Metals investigated were Arsenic (As), Cadmium (Cd), Manganese (Mn), Mercury (Hg), Lead (Pb) and Niquel (Ni), which may cause several health effects. The Pequiá industrial district is composed by several steel plants and roads with heavy vehicle traffic. Methods: Soil samples were collected from 44 points around the industrial district in the dry and rainy season, respectively, and water samples were collected at three points of the Pequiá stream during the rainy season. Concentrations of metals in soil were determined by inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES), and by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). Results: As, Cd, Hg and Ni concentrations in surface water, which is classified as class I according to the CONAMA Resolution 357/2005, were below their respective quantification limits, i.e. 50 µg/L, 5 µg/L, 0.17 µg/L and 5 µg/L. Because the limit of quantification was higher than the acceptable limit established by the CONAMA, it was not possible to assess whether the analyzed water attended the national quality standard. Concentration of Mn in point 3 was 0.30 mg/L, three times higher than he limit established by the legislation, while Pb concentration in the same point was 0.98 mg/L, almost 100 times above the national standard. In soil, Mn e Pb presented the highest concentrations. In the dry season, frequencies of detection were similar to those found in the rainy season. Hg was the only metal detected in all soil samples in the dry season. Correlation analysis between concentrations of metals in soil showed a statistically significant positive correlation between Pb e Mn in the rainy season. Pb was the only metal showing a reduction in concentration across the straight line between the industries and Pequiá neighborhood. Reduction in Pb concentration with increasing distance was statistically significant in both seasons. Conclusions: Mn e Pb were the metals most frequently found and those presenting the highest concentrations in soil and water, suggesting that the main sources of these metals in the study area may be iron manufacturing process and motor vehicle traffic. Keywords: metals; soil; surface water; pollution sources; adverse health effects. LISTA DE FIGURAS Figura 1 – Processo de redução do minério de ferro para produção do gusa .................... .22 Figura 2 – Fluxograma dos impactos ambientais gerais da escória de alto forno ............. .24 Figura 3 – Dinâmica de metais-traço no solo .................................................................... .42 Figura 4 – Mapa de localização do município de Açailândia ........................................... .59 Figura 5 – Evolução demográfica do Pequiá 1970-1995 .................................................. .60 Figura 6 – Distribuição das chuvas, fazenda Itabaiana, período de janeiro a dezembro dos anos 2005 e 2008 ............................................................................................... .61 Figura 7 – Delimitação das indústrias, residências, propriedades rurais e plantios na bacia do Pequiá ................................................................................................................. .62 Figura 8 – Tráfego constante de caminhões nas proximidades do distrito industrial ....... .62 Figura 9 – Raio de 1 km ao redor das indústrias ............................................................... .63 Figura 10 – Trecho de 6 km entre o distrito industrial e o bairro Pequiá .......................... .64 Figura 11 – Localização dos pontos de amostragem para água no córrego Pequiá ........... 65 Figura 12 – Balanço hídrico climático de Imperatriz-MA, 1931-1960 e 1961-1990 ......... 66 Figura 13 – Formas de amostragem em cada ponto dentro do raio de 1 km ...................... 67 Figura 14 – Coleta de água no córrego Pequiá ................................................................... 67 Figura 15 – Concentração dos metais (mg/L) nos pontos de coleta de água do córrego Pequiá72 Figura 16 – Concentrações de Pb nos períodos chuvoso e seco......................................... 75 Figura 17 – Concentrações de Hg no período chuvoso e seco ........................................... 76 Figura 18 – Concentrações de Mn no período chuvoso e seco .......................................... 76 Figura 19 – Concentrações de Cd no período chuvoso e seco ........................................... 77 Figura 20 – Concentrações de Ni no período chuvoso e seco ............................................ 77 Figura 21 – As concentrações de Pb e Mn nos períodos chuvoso e seco ........................... 79 Figura 22 –Dispersão para a concentração de Pb no solo em relação à distância das indústrias nos períodos chuvoso e seco ............................................................................. 81