Distribuição e avaliação do risco ambiental de metais pesados no reservatório Aguada Blanca, Peru

Espirilla, Alfonso Torres; Gómez, Trinidad Betty Paredes de

Resumo

Sedimentos contendo altas concentrações de metais pesados em reservatórios, lagos e rios, podem ressuspender no ambiente aquático e impactar negativamente na qualidade da água. A concentração de 10 elementos foi estudada em sedimentos superficiais e na água do reservatório Aguada Blanca, Peru, uma importante fonte de água para 1.080.000 pessoas na árida província de Arequipa. Foram determinados o enriquecimento, acúmulo, risco ecológico e distribuição de metais no sedimento, enquanto as informações de metais pesados na água foram utilizadas para corroborar a qualidade do sistema aquático. Amostras de sedimentos e água foram coletadas em nove pontos em 2019. Espacialmente, os metais pesados apresentaram variações ao longo da área de estudo com aumento para a maioria dos elementos próximos à parte mais profunda do reservatório. A concentração média de Cd no sedimento foi 4 vezes maior do que o fundo natural. Na água, o As foi o único elemento que ultrapassou as regulamentações peruanas (As > 10 μg L^-1). O Fator de Enriquecimento (EF) e Índice de Geoacumulação (Igeo) dos metais no sedimento apresentaram a seguinte ordem: Cd>As>Pb>Zn>Cu>Ni>Cr, sendo Ni e Cr os únicos elementos que não apresentaram enriquecimento. O Igeo mais expressivo foi o Cd (1.21 ± 1.45), apresentando uma classificação de moderada a fortemente contaminada. O risco ecológico potencial integrado (RI) do Cd apresentou valores elevados em 5 pontos do reservatório. Os resultados encontrados fornecem informações necessárias para estabelecer estratégias de controle sobre a qualidade do sistema aquático.

Palavras-chave:
metais pesados; qualidade da água; reservatório; sedimentos

[1] ^*Corresponding author: Alfonso Torres Espirilla, e-mail: atorrese@unsa.edu.pe

Level	Ecological Risk
Level	RE	RI
Low	RE < 40	RI < 150
Moderate	40 < RE ≤ 80	150 < RI ≤ 300
Considerable	80 < RE ≤ 160	300 < RI ≤ 600
High	160 < RE ≤ 320	300 < RI ≤ 600
Very High	RE > 320	> 600

Matrix	Points	As	Cr	Cd	Pb	Sb	Ni	Cu	Zn	P	Fe	pH	OM	Depth
Sediment	SA1	20.60	11.05	1.64	22.96	2.80	12.06	48.40	58.80	1773	20000	6.22	5.30	28
	SA2	10.50	6.47	2.53	18.16	1.00	6.62	35.50	43.20	1016	14104	5.96	6.30	24
	SA3	19.50	8.67	0.33	20.76	0.30	10.14	44.30	61.40	408	13289	5.95	6.27	22
	SA4	18.30	8.72	0.34	20.41	0.30	10.34	44.70	63.10	416	12514	5.90	6.15	16
	SA5	13.80	10.68	1.42	18.72	2.30	10.61	46.40	49.70	1492	18255	6.47	4.75	16
	SA6	8.20	5.93	2.20	15.00	0.70	5.73	30.20	38.60	1008	12297	6.02	5.17	10
	SA7	8.80	6.21	2.16	16.28	1.00	5.93	32.50	37.70	954	11275	6.01	5.54	5
	SA8	8.00	6.90	0.20	7.93	0.20	6.53	20.20	35.10	255	7461	5.93	3.44	5
	SA9	5.20	4.91	2.28	6.91	0.70	3.69	13.00	23.10	287	7662	5.86	-	4
	Min	5.20	4.91	0.20	6.91	0.20	3.69	13.00	23.10	255	7461	5.86	3.44	-
	Max	20.60	11.05	2.53	22.96	2.80	12.06	48.40	63.10	1733	20000	6.47	6.30	-
	Mean	12.54	7.73	1.46	16.35	1.03	7.96	35.02	45.63	841	12984	6.04	5.37	-
	SD	5.70	2.16	0.94	5.59	0.92	2.86	12.36	13.60	537	4195	0.19	2.00	-
Water	SA1	9.44	0.30	0.03	0.20	0.20	0.56	1.70	16.65	-	220.80	8.41	-	28
	SA2	11.79	LOD	0.03	0.20	0.20	0.70	2.00	9.67	-	136.10	8.23	-	24
	SA3	10.92	LOD	LOD	LOD	0.20	0.39	1.90	19.83	-	102.90	8.36	-	22
	SA4	11.21	LOD	LOD	LOD	LOD	0.43	1.80	19.12	-	139.30	7.96	-	16
	SA5	7.37	0.50	0.21	0.60	0.20	0.55	1.60	15.98	-	302.00	8.55	-	16
	SA6	12.42	LOD	0.05	0.60	0.20	0.73	2.20	9.85	-	121.70	8.53	-	10
	SA7	120.70	LOD	LOD	0.20	0.20	0.60	1.70	212.50	-	115.60	8.48	-	5
	SA8	11.30	0.20	LOD	0.30	0.20	0.45	2.70	52.29	-	128.50	8.66	-	5
	SA9	138.30	LOD	LOD	0.20	0.20	0.58	1.80	11.92	-	106.40	8.43	-	4
	Min	7.37	0.20	0.03	0.20	0.20	0.39	1.60	9.67	-	102.90	7.96	-	-
	Max	138.30	0.50	0.21	0.60	0.20	0.73	2.70	212.50	-	302.00	8.66	-	-
	Mean	37.05	0.33	0.08	0.33	0.20	0.55	1.93	40.87	-	152.60	8.40	-	-
	SD	52.62	0.18	0.07	0.22	0.07	0.12	0.34	65.65	-	66.08	0.21	-	-

		As	Cd	Cr	Cu	Fe	Ni	Pb	Zn	Reference
Aguada Blanca Reservoir, Peru	Min	7.37	0.03	0.2	1.6	102.9	0.39	0.2	9.67	Present study
	Max	138.3	0.21	0.5	2.7	302	0.73	0.6	212.5
	Mean	37.05	0.08	0.33	1.93	152.59	0.55	0.33	40.87
Kralkızı Dam Reservoir	Mean	2.39	0.036	20.06	2.83	58.63	15.75	2.56	5.02	(Varol, 2013)
	Median	0.70	0.018	16.77	nd	51.28	9.78	0.59	4.01
	Max	22.61	0.25	90.12	9.18	189.24	52.12	26.48	19.6
Dicle Dam Reservoir	Mean	1.61	0.03	18.58	2.12	62.07	15.86	1.84	4.12
	Median	0.40	0.014	14.27	nd	55.73	9.99	0.34	2.72
	Max	14.14	0.322	46.63	9.63	251.62	54.23	14.73	19.32
Batman Dam Reservoir	Mean	0.71	0.044	16.5	nd	57.66	15.96	1.56	4.09
	Median	0.36	nd	12.11	nd	63.11	12.01	0.38	3.45
	Max	6.11	0.428	40.89	9.08	119.12	36.46	11.12	24.57
Atatürk Dam Reservoir, Turkey		-	nd	-	25	62	15.4	nd	64	(Karadede and Ünlü, 2000)KARADEDE, H.; ÜNLÜ, E. Concentrations of some heavy metals in water, sediment and fish species from the Ataturk Dam Lake (Euphrates), Turkey. Chemosphere, v. 41, n. 9, p. 1371-1376, 2000. https://doi.org/10.1016/s0045-6535(99)00563-9 https://doi.org/10.1016/s0045-6535(99)00...
Tigris River, Turkey		12.32	nd	48.58	4.52	159.46	17.32	22.03	3.62	(Varol, 2013)
Danjiangkou Reservoir, China		11.08	1.17	6.29	13.32	19.14	1.73	10.59	2.02	*(Li et al., 2008)*LI, S.; XU, Z.; CHENG, X.; ZHANG, Q. Dissolved trace elements and heavy metals in the Danjiangkou Reservoir, China. Environmental Geology, v. 55, p. 977-983, 2008. https://doi.org/10.1007/s00254-007-1047-5 https://doi.org/10.1007/s00254-007-1047-...
Alzate Reservoir, Mexico		-	-	79	70	6923	34	61	68	*(Avila-Pérez et al., 1999)*AVILA-PÉREZ, P.; BALCÁZAR, M.; ZARAZÚA-ORTEGA, G.; BARCELÓ-QUINTAL, I.; DÍAZ-DELGADO, C. Heavy metal concentrations in water and bottom sediments of a Mexican reservoir. Science of the Total Environment, v. 234, n. 1-3, p. 185-196, 1999. https://doi.org/10.1016/S0048-9697(99)00258-2 https://doi.org/10.1016/S0048-9697(99)00...
Reference values		13	0.3	90	45	46700	68	20	95	(Turekian and Wedepohl, 1961)

Elements / matrix	As_S	As_W	Cr_S	Cr_W	Cd_S	Cd_W	Pb_S	Pb_W	Sb_S	Sb_W	Ni_S	Ni_W	Cu_S	Cu_W	Zn_S	Zn_W	Fe_S	Fe_W
As_S	1
As_W	-0.572	1
Cr_S	0.845^**	-0.598	1
Cr_W	0.256	-0.366	0.728^*	1
Cd_S	-0.498	0.466	-0.414	-0.156	1
Cd_W	0.073	-0.316	0.504	0.786^*	0.133	1
Pb_S	0.864^**	-0.522	0.734^*	0.181	-0.112	0.225	1
Pb_W	-0.425	-0.151	-0.002	0.513	0.37	0.725^*	-0.217	1
Sb_S	0.344	-0.141	0.663	0.,741^*	0.348	0.604	0.464	0.364	1
Sb_W	-0.379	0.184	-0.172	0.227	0.447	0.196	-0.272	0.438	0.300	1
Ni_S	0.945^**	-0.654	0.968^**	0.541	-0.5	0.339	0.826^**	-0.177	0.512	-0.312	1
Ni_W	-0.522	0.175	-0.411	-0.126	0.915^**	0.196	-0.104	0.569	0.269	0.401	-0.482	1
Cu_S	0.889^**	-0.606	0.854^**	0.372	-0.255	0.381	0.969^**	-0.123	0.502	-0.294	0.915^**	-0.227	1
Cu_W	-0.403	-0.283	-0.408	-0.168	-0.32	-0.334	-0.556	0.141	-0.559	0.147	-0.382	-0.049	-0.525	1
Zn_S	0.968^**	-0.661	0.799^**	0.194	-0.528	0.111	0.894^**	-0.374	0.231	-0.481	0.922^**	-0.485	0.924^**	-0.34	1
Zn_W	-0.261	0.55	-0.254	-0.181	0.143	-0.236	-0.085	-0.11	-0.077	0.124	-0.262	0.033	-0.13	-0.114	-0.233	1
Fe_S	0.700^*	-0.508	0.837^**	0.591	0.106	0.577	0.842^**	0.179	0.839^**	0.042	0.796^*	0.11	0.866^**	-0.578	0.666	-0.233	1
Fe_W	0.355	-0.383	0.779^*	0.932^**	0.007	0.873^**	0.401	0.498	0.833^**	0.075	0.617	0.022	0.556	-0.42	0.325	-0.226	0.767^*	1

Points	EF							I_geo							RE					RI
Points	As	Cr	Cd	Pb	Ni	Cu	Zn	As	Cr	Cd	Pb	Ni	Cu	Zn	Cd	Cu	Pb	Zn	Cr	RI
SA1	3.7	0.29	12.76	2.68	0.41	2.51	2.02	0.08	-3.61	1.87	-0.39	-3.08	-0.48	-1.28	586	10.08	4.45	0.93	0.33	601.5
SA2	2.72	0.3	12.11	2.39	0.4	2.64	1.87	-0.89	-4.38	2.49	-0.72	-3.95	-0.93	-1.72	904	7.4	3.52	0.68	0.2	915.4
SA3	2.67	0.24	27.92	3.01	0.32	2.61	2.1	0	-3.96	-0.45	-0.53	-3.33	-0.61	-1.21	118	9.23	4.02	0.97	0.26	132.3
SA4	2.4	0.25	27.85	2.85	0.32	2.55	2.16	-0.09	-3.95	-0.4	-0.56	-3.3	-0.59	-1.18	121	9.31	3.96	0.99	0.26	136
SA5	2.8	0.29	29.82	3.37	0.36	2.99	2.3	-0.5	-3.66	1.66	-0.68	-3.27	-0.54	-1.52	507	9.67	3.63	0.78	0.32	521.5
SA6	2.44	0.33	46.32	2.11	0.33	1.76	2.07	-1.25	-4.51	2.29	-1	-4.15	-1.16	-1.88	786	6.29	2.91	0.61	0.18	795.7
SA7	5.27	0.34	3.87	3.65	0.52	3.46	3.17	-1.15	-4.44	2.26	-0.88	-4.1	-1.05	-1.92	771	6.77	3.16	0.59	0.19	782.1
SA8	5.25	0.36	4.23	3.81	0.57	3.71	3.46	-1.29	-4.29	-1.17	-1.92	-3.97	-1.74	-2.02	50	4.21	1.54	0.55	0.21	56.51
SA9	3.85	0.48	4.17	2.48	0.6	2.81	3.23	-1.91	-4.78	2.34	-2.12	-4.79	-2.38	-2.62	814	2.71	1.34	0.36	0.15	818.9
Min	2.4	0.24	3.87	2.11	0.32	1.76	1.87	-1.91	-4.78	-1.17	-2.12	-4.79	-2.38	-2.62	50	2.71	1.34	0.36	0.15	56.51
Max	5.27	0.48	46.32	3.81	0.6	3.71	3.46	0.08	-3.61	2.49	-0.39	-3.08	-0.48	-1.18	904	10.08	4.45	0.99	0.33	915.4
Mean	3.46	0.32	18.78	2.93	0.43	2.78	2.49	-0.78	-4.18	1.21	-0.98	-3.77	-1.05	-1.71	517	7.3	3.17	0.72	0.23	528.9
SD	1.14	0.07	14.89	0.58	0.11	0.57	0.62	0.69	0.4	1.45	0.62	0.56	0.64	0.47	338	2.57	1.08	0.22	0.06	337.1

Brasil

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