Mayra di matteo

Universidade Presbiteriana Mackenzie

DIAGNÓSTICO DA QUALIDADE DO SEDIMENTO NA AVALIAÇÃO DE
IMPACTOS ANTRÓPICOS EM BACIAS HIDROGRÁFICAS
Mayra Di Matteo Campos (IC) e Paola Lupianhes Dall´Occo (Orientadora)
Apoio: PIBIC Mackenzie/MackPesquisa

Resumo

Cada vez mais, se faz preciso o desenvolvimento e selecionamento de metodologias analíticas que
sejam capazes de avaliar a degradação crescente dos recursos naturais renováveis. A bacia
hidrográfica é reconhecida mundialmente como a melhor unidade para o manejo dos recursos
naturais, assim metodologias para o diagnóstico da situação real de seus recursos hídricos passam a
ser instrumentos necessários para sua preservação e gerenciamento. Para realizar esse diagnóstico,
a análise da qualidade do sedimento vem ganhando destaque nos últimos anos, pois esse
compartimento tem papel fundamental no armazenamento e disponibilização de contaminantes para
a água e consequentemente para os organismos que dela dependem. Este estudo, através de
revisão bibliográfica, tem como finalidade caracterizar o conhecimento já desenvolvido sobre a
análise da qualidade dos sedimentos em bacias hidrográficas, identificando as principais técnicas
utilizadas, as variáveis analisadas (físicas, químicas, hidrobiológicas e toxicológicas), a importância e
eficácia do estabelecimento de valores orientadores, bem como a atuação e atualização das políticas
normativas em relação às preocupações ambientais. Constata-se que muitos aspectos ainda são
pouco compreendidos como os fatores que afetam a biodisponibilidade de elementos da coluna
sedimentar para a água, a relação de muitos compostos entre si e o efeito de muitos contaminantes
sobre a biota, o que fomenta a necessidade de mais estudos e estímulos legais para uma devida
avaliação da qualidade dos sedimentos que irá auxiliar na identificação do estado real da bacia
hidrográfica, permitindo o desenvolvimento de ações efetivas de prevenção e mitigação da
contaminação de ecossistemas aquáticos.

Palavras-chave: sedimento, bacia hidrográfica, avaliação da qualidade

Abstract

More and more, it has become necessary to develop and select analytical methodologies that are
capable of evaluating the expanding degradation of renewable natural resources. The watershed is
worldly recognized as the best handling of natural resources unit, therefore methodologies to diagnose
the real situation of hydric resources turn into essential instruments of preservation and management.
In order to perform this diagnose, the analysis of the sediment has gained the spotlight in the last few
years, due to the fact that this compartment has a key role in the storing and availability of
contaminants to the water and as a result, it is also important for the life forms that depend on water.
This study, throughout bibliographic review, has as its purpose to portray the knowledge already
developed about the analysis of sediment quality in watersheds, identifying the main techniques used,
the analyzed variables (physical, chemical, hydro biological and toxicological), the importance and
efficacy of guidelines that were established, such as the usage and upgrade of regulatory politics
regards to environmental concerns. It is verified that many aspects are still not so well comprehended,
such as the elements that affect the bioavailability of elements from the sedimentary column to the

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VII Jornada de Iniciação Científica - 2011

water, the connection between compounds and the effect of many contaminants upon the biota, what
brings up the need for deeper studies and legal aids to develop a proper evaluation of sediment
quality that will help in identifying the real state of the watersheds, allowing the development of
effective prevention and mitigation actions of contamination in aquatic ecosystems.

Key-words: sediment, watershed, quality evaluation

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Introdução

Todas as atividades humanas se desenvolvem sobre o território da bacia hidrográfica. Suas
águas são a fonte para manter a vida dos organismos e o funcionamento das indústrias,
mas ao mesmo tempo, são também o destino final de lixo tóxico e esgotos. Para utilizar esta
água, portanto, é necessária uma rigorosa avaliação de qualidade que possa identificar,
quantificar e prevenir o efeito de substâncias sobre o meio ambiente e a saúde dos seres
humanos. As relações da água com o sedimento fazem deste compartimento um dos
principais alvos de análise, dada a sua importância na ciclagem da matéria e na
biodisponibilidade de diversos compostos químicos para o ambiente aquático.

Este estudo tem como objetivo a caracterização do conhecimento já desenvolvido sobre a
análise da qualidade dos sedimentos em bacias hidrográficas, através da revisão
bibliográfica, identificando as principais técnicas utilizadas, as variáveis analisadas (físicas,
químicas, hidrobiológicas e toxicológicas), a importância e eficácia do estabelecimento de
valores orientadores, bem como a atuação e atualização das políticas normativas em
relação às preocupações ambientais.

Assim a possibilidade de expor a situação atual da avaliação da qualidade do sedimento em
bacias hidrográficas no Brasil, visa estimular o desenvolvimento de novas técnicas de
identificação e quantificação dos contaminantes, bem como de mensuração de seus efeitos
nocivos, necessários ao planejamento de ações efetivas de prevenção e mitigação da
contaminação desse importante recurso hídrico.

Referencial Teórico

Bacia hidrográfica é uma área de captação natural da água de precipitação, composta por
um conjunto de superfícies vertentes e de uma rede de drenagem formada por cursos de
água, que convergem o escoamento para um único ponto de saída (TUCCI, 1997). A bacia
hidrográfica pode ser então considerada um ente sistêmico. É onde se realizam os balanços
de entrada proveniente da chuva e saída de água através do exutório, permitindo que sejam
delineadas bacias e sub-bacias, cuja interconexão se dá pelos sistemas hídricos (PORTO;
PORTO, 2008).

As regiões hidrográficas nacionais sofreram uma divisão definida pela Resolução do
Conselho Nacional de Recursos Hídricos, CNRH 32/03 (fig. 1). A configuração física e a
característica local, conforme a necessidade de gestão dos recursos hídricos, definiram a
divisão das bacias hidrográficas. Essas regiões têm sua divisão justificada pelas diferenças
existentes no país, tanto no que se refere aos ecossistemas como também diferenças de
caráter cultural, social e econômico (PORTO; PORTO, 2008).

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Figura 1. Regiões hidrográficas brasileiras (CNRH, 2003).

Todas as atividades humanas se desenvolvem sobre o território definido como bacia
hidrográfica, assim, todas as áreas urbanas, industriais, agrícolas ou de preservação fazem
parte de alguma bacia hidrográfica. Pode-se dizer então, que no seu exutório, estarão
representados todos os processos que fazem parte do seu sistema, pois o que ocorre ali é
consequência das formas de ocupação do território e da utilização das águas que para ali
convergem (PORTO; PORTO, 2008).

O estabelecimento da qualidade do manancial para fins de abastecimento público, durante
mais de vinte anos, foi feita com a avaliação da qualidade da água (ARAÚJO, 2005). Entre
as várias técnicas usadas para elaboração de índices de qualidade de água, a mais
empregada é aquela desenvolvida pela National Sanitation Foundation Institution e usada
em países como EUA, Brasil e Inglaterra (TOLEDO; NICOLELLA, 2002).

O uso de indicadores de qualidade de água consiste no emprego de variáveis que se
correlacionam com as alterações ocorridas na bacia, sejam estas de origens antrópicas ou
naturais. Cada sistema hídrico possui características próprias, o que torna difícil estabelecer
uma única variável como um indicador padrão. Neste sentido, a busca é a obtenção de
índices de qualidade de água que reflitam resumidamente e objetivamente as alterações,
com ênfase para as intervenções humanas, como o uso agrícola, urbano e industrial
(TOLEDO; NICOLELLA, 2002).

É preciso compreender que o termo "qualidade de água” se refere às características
químicas, físicas e biológicas conforme são estipuladas diferentes finalidades para a água e
não necessariamente se refere a um estado de pureza. Assim, segundo Merten (2002), a
política normativa nacional de uso da água, como consta na Resolução do Conselho

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Nacional do Meio Ambiente, CONAMA 20/86, procurou estabelecer parâmetros que definem
limites aceitáveis para cada substância, considerando os diferentes destinos da água
(abastecimento para consumo humano, proteção das comunidades aquáticas, irrigação,
recreação de contato primário ou secundário, pesca, navegação, harmonia paisagística,
entre outros).

Ainda de acordo com esta resolução, os efluentes líquidos não devem conferir
características em desacordo com as metas progressivas e intermediárias do seu
enquadramento e nem ultrapassar os limites permissíveis para o seu lançamento,
considerando que as eventuais interações não devem causar efeitos tóxicos (ARAÚJO,
2005).

A Resolução CONAMA 20/86 foi revogada pela Resolução CONAMA 357/05, em resposta à
evolução nos métodos de controle da qualidade das águas e dos padrões de lançamento de
resíduos químicos e tóxicos. A nova resolução estabelece que é necessário realizar 112
análises diferentes na água, enquanto antigamente eram realizadas periodicamente apenas
74 análises. Entre os novos parâmetros incluídos está a quantificação da densidade de
cianobactérias e da concentração de alguns compostos orgânicos e da clorofila-a.

Segundo Mozeto et al. (2003), ao longo dos últimos anos, mudanças substanciais nos
estudos de avaliação da qualidade da água afetaram, direta e indiretamente, a concepção
dos programas de monitoramento ambiental. A qualidade dos sedimentos, que era
considerado até pouco tempo um compartimento apenas acumulador de nutrientes e de
uma variedade de contaminantes, passa a ser analisada nesta nova abordagem, dada sua
importância nas relações de interação com a coluna d’água e com a biota residente.

O sedimento é um dos compartimentos mais importantes dos ecossistemas aquáticos
continentais, do ponto de vista de ciclagem de matéria e fluxo de energia. Nele ocorrem
processos biológicos, físicos e/ ou químicos, que influenciam o metabolismo de todo o
sistema, por isso, o sedimento pode ser considerado o resultado da integração de todos os
processos que ocorrem em um ecossistema aquático. Atualmente, já se reconhece que os
sedimentos desempenham um papel fundamental na biodisponibilidade de vários
compostos químicos (SILVÉRIO, 2003).

O sedimento de fundo é definido por Bostelmann (2006) como todo material não
consolidado, constituído por partículas de diferentes tamanhos, formas e composição
química, transportadas por água, ar ou gelo, distribuído ao longo dos vales do sistema de
drenagem e orientado a partir da interação constante dos processos de intemperismo e
erosão que atuam sobre diversos tipos de rochas e/ou seus produtos de intemperização.

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De acordo com Esteves (1998), o sedimento aquático pode ser de dois tipos: orgânico e
mineral.

Para um sedimento ser considerado orgânico deve apresentar concentração de matéria
orgânica superior a 10% do peso seco. O sedimento orgânico pode ser distinguido entre
“gyttja” e “dy”. O sedimento “gyttja” é formado a partir de matéria orgânica autóctone, ou
seja, de detritos formados no próprio corpo hídrico. “Dy” caracteriza sedimento com matéria
orgânica de origem alóctone, ou seja, que provém principalmente de vegetais superiores
terrestres. No Brasil, a maioria dos corpos hídricos recebe efluentes que podem transportar
para o seu interior grande quantidade de matéria orgânica de diferentes origens. Além disso,
a maior parte deles sofre grande variação de nível d’água e recebem o aporte de matéria
orgânica de florestas ribeirinhas. Desta maneira, os sedimentos brasileiros podem ter tanto
características de “gyttja” como de “dy”. A predominância de um ou de outro tipo depende,
em primeiro lugar, do grau de influência a que estão submetidos.

O sedimento mineral é caracterizado pelo baixo teor de matéria orgânica e ocorre
principalmente em ambientes aquáticos oligotróficos de regiões temperadas. Na sua
composição predomina sílica, argila, e compostos de cálcio, ferro, manganês, entre outros.
No Brasil, este tipo de sedimento é encontrado principalmente em lagunas e represas.

Esteves (1998) também distingue o sedimento em duas camadas: a recente ou biológica e a
permanente.

A camada recente apresenta maior concentração de matéria orgânica por estar em contato
direto com a coluna d’água e corresponde à parte do sedimento biologicamente mais ativa,
pois nela os microorganismos e organismos bentônicos encontram condições ambientais
mais favoráveis para seu desenvolvimento.

A camada permanente localiza-se abaixo da camada recente e é caracterizada pelo baixo
teor de matéria orgânica e pelo fato de apresentar-se, geralmente, em anaerobiose. A
textura mais rígida também faz com que poucos organismos, além das bactérias,
desenvolvam-se nessa região do sedimento. Embora a atividade biológica na camada
permanente seja reduzida, do ponto de vista químico pode apresentar intensa atividade,
especialmente no que diz respeito à solubilização de íons.

Entre a matéria particulada das duas camadas existe a água intersticial, de fundamental
importância para a produtividade do ecossistema aquático, isto porque a coluna d’água sofre
um processo constante de enriquecimento de nutrientes, que se difundem a partir da água
intersticial, onde se encontram em concentrações mais elevadas (ESTEVES, 1998).

Silvério (2003) classifica a concentração de metais presentes na água intersticial como a
concentração resultante do equilíbrio entre as fases do sedimento, frente a processos físicos,

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químicos e biológicos que ali se desenvolveram. Os sedimentos anóxidos e sulfídricos, cuja
formação de sulfetos metálicos de baixa solubilidade retém os metais na fase sólida
apresentam concentração de metais na água intersticial relativamente baixa. Esta água
onde se encontram metais dissolvidos, porém, é filtrada por macro invertebrados bentônicos
e um novo equilíbrio é estabelecido na medida que os contaminantes vão sendo depurados
do sedimento pelos organismos bentônicos. Em seguida mais metais sofrem dissolução do
sedimento para a água intersticial, repondo as substâncias consumidas pelos organismos e
favorecendo a bioacumulação neste processo (SARAIVA, 2007).

As trocas efetuadas através da interface dos sedimentos são reguladas por mecanismos
relacionados com o equilíbrio entre os minerais e a água, processos de adsorção
(principalmente troca iônica), interações do tipo redox, dependentes do oxigênio e atividade
de bactérias, fungos, plâncton e invertebrados (WETZEL, 1993).

Considerando o sedimento como o compartimento que reflete todos os processos que
ocorrem em um ecossistema aquático, a sua composição também deve dar indicação do
estado trófico. Na grande maioria dos ecossistemas aquáticos de regiões temperadas, a
concentração de matéria orgânica é considerada a mais apropriada para indicar o nível de
produção do sistema. Já em ecossistemas aquáticos tropicais, como os brasileiros,
raramente a concentração de matéria orgânica e nutrientes do sedimento reflete o nível de
produção do sistema porque a rapidez do processo de reciclagem da matéria orgânica não
permite o acúmulo da mesma no sedimento. Esta alta decomposição decorre das altas
temperaturas, turbulências e pouca profundidade, que permitem que a maior parte da
matéria orgânica seja decomposta na coluna d’água antes mesmo de alcançar o sedimento
(ESTEVES, 1998).

A capacidade do sedimento em acumular compostos faz deste compartimento um dos mais
importantes na avaliação do nível de contaminação de ecossistemas aquáticos continentais.
Os compostos indicadores de contaminação ambiental encontrados no sedimento podem
ser orgânicos, como inseticidas e herbicidas ou inorgânicos como os elementos-traço. Estes
podem formar compostos muito estáveis que dificilmente são liberados para a coluna d’água,
acumulando-se no sedimento onde podem alcançar concentrações elevadas, superiores até
àquelas apresentadas pelos elementos comuns da crosta terrestre (ESTEVES, 1998).

Bevilacqua (1996) destaca que a distribuição de espécies nos sedimentos é de extrema
importância em estudos de impacto ambiental, pois registram em caráter mais permanente
os efeitos de contaminação. Dependendo das características físicas e químicas do ambiente,
contaminantes e nutrientes acumulados nos sedimentos podem ser redisponibilizados para

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a coluna d’agua, influenciando diretamente a qualidade desse compartimento e as formas
de vida ali instaladas.

O sedimento é habitado pelos zoobentos e fitobentos que juntos formam a comunidade
bentônica. Os zoobentos são classificados, segundo o tamanho dos organismos, utilizando-
se peneiras de diferentes tamanhos de abertura de malha. Alguns dos principais métodos
para avaliar a qualidade dos ambientes aquáticos envolvem a avaliação da estrutura de
comunidades aquáticas, a identificação de espécies indicadoras de qualidade, estudos
ecotoxicológicos e de bioacumulação (SARAIVA, 2007).

A importância do sedimento como indicador do nível de poluição torna-se ainda mais
relevante, quando considera-se que as indústrias geralmente lançam seus despejos nos
ambientes aquáticos nos finais de semana, quando o controle é reduzido. Neste caso, o
sedimento pode atuar registrando a poluição ocorrida nos dias anteriores (ESTEVES, 1998).

O Conselho Canadense de Ministros do Meio Ambiente – CCME - foi o pioneiro na
determinação de limites para substâncias químicas nos sedimentos, com a publicação de
seu Protocolo de Derivação da Qualidade dos Sedimentos para a proteção da vida aquática,
em 1995. A elaboração desse protocolo teve por objetivo estabelecer critérios para a
avaliação da qualidade dos sedimentos e do significado toxicológico das substâncias
associadas aos mesmos para os organismos aquáticos. Os valores estabelecidos pelo
CCME foram baseados em dados químicos (concentrações totais) e biológicos (ensaios de
toxicidade e parâmetros da comunidade bentônica), sendo estes valores utilizados
atualmente pela CETESB - Companhia Ambiental do Estado de São Paulo.

A CETESB faz uso de 34 variáveis de qualidade de sedimento (físicas, químicas,
hidrobiológicas e toxicológicas), entre as mais representativas estão: as variáveis físicas
(granulometria, série de resíduos e umidade), as variáveis químicas, entre elas as
inorgânicas (alumínio, chumbo, cobre, ferro, etc) e as orgânicas (PAHs, pesticidas
organoclorados), as variáveis hidrobiológicas (análise da comunidade bentônica) e as
variáveis toxicológicas (ensaio de toxicidade aguda/subletal com o anfípodo Hyalella).

De acordo com a Resolução CONAMA 344/04 o programa de investigação laboratorial do
sedimento deverá ser desenvolvido em três etapas: caracterização física, química e
ecotoxicológica.

A caracterização física através da granulometria, quantificada nas amostras de sedimento,
está intimamente relacionada à avaliação das características mineralógicas que compõe
essa matriz limnológica, de forma a se verificar a presença de areia, silte e argila (tabela I).
Uma maior quantidade de finos, representados por elevadas quantidades de silte e argila e
menor de areia, configuram uma significativa possibilidade de se encontrar contaminantes

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que permitam verificar a qualidade do sedimento presente no corpo hídrico. Isso porque o
tamanho da partícula influencia a adsorção e a retenção de contaminantes (CETESB, 2007).
A tendência observada é que quando o grão diminui, as concentrações de nutrientes e
contaminantes aumentam. Esta tendência primária é devido ao fato das pequenas partículas
terem grandes áreas de superfície para a adsorção.

Tabela I - Classificação granulométrica dos sedimentos (Escala Granulométrica de Wentworth, 1922).
Classificação Phi (φ)* (mm)
Areia muito grossa -1 a 0 2a1
Areia grossa 0a1 1 a 0,5
Areia média 1a2 0,5 a 0,25
Areia fina 2a3 0,25 a 0,125
Areia muito fina 3a4 0,125 a 0,062
Silte 4a8 0,062 a 0,00394
Argila 8 a 12 0,00394 a 0,0002
*Phi (φ) corresponde à unidade de medida do diâmetro da partícula do sedimento, cuja equivalência em
milímetros (mm) é apresentada.

A caracterização química deve determinar as concentrações de poluentes no sedimento, na
fração total. O detalhamento é realizado de acordo com as fontes de poluição preexistentes
na área da análise e determinado de acordo com os valores orientadores. As substâncias
não listadas, quando necessária a sua investigação, terão seus valores orientadores
previamente estabelecidos pelo órgão ambiental competente. Existindo dados sobre valores
basais (valores naturais reconhecidos pelo órgão ambiental competente) de uma
determinada região, estes deverão prevalecer sempre que se apresentarem mais elevados.

Os valores orientadores, ilustrados na tabela II, têm como referência os valores-guias
oficiais canadenses e norte-americanos estabelecidos pelo Canadian Council of Ministers of
the Environment (CCME) e pelo Florida Department of Enviromental Protection (FDEP) em
1999 e são adotados pela Resolução CONAMA 344/04.

A concentração abaixo da qual raramente são esperados efeitos adversos para os
organismos - o menor limite – é apresentado como TEL (Threshold Effect Level). O maior
limite - PEL (Probable Effect Level) representa a concentração acima da qual é
frequentemente esperado o citado efeito adverso para os organismos. Na faixa entre TEL e
PEL situam-se os valores onde ocasionalmente esperam-se tais efeitos. A análise através
do uso destes valores é apenas uma orientação na busca de contaminantes em
concentrações tóxicas para a biota (BOSTELMANN, 2006).

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Tabela II - Valores orientadores para análise química de sedimentos de água doce. Modificado de CONAMA
(2004).
Valores orientadores (em unidade
Poluentes de material seco)
-1 -1
TEL (mg kg ) PEL (mg kg )
Metais pesados e arsênio Arsênio (As) 5,9 17
(mg/kg) Cádmio (Cd) 0,6 3,5
Chumbo (Pb) 35 91,3
Cobre (Cu) 35,7 197
Cromo (Cr) 37,3 90
Mercúrio (Hg) 0,17 0,486
Níquel (Ni) 18 35,9
Zinco (Zn) 123 315
Pesticidas organoclorados BHC (Gama-BHC/Lindano) 0,94 1,38
(µg/kg) DDD 3,54 8,51
DDE 1,42 6,75
DDT 1,19 4,77
Dieldrin 2,85 6,67
Endrin 2,67 62,4
PCBs (µg/kg) Bifenilas Policloradas - Totais 34,1 277
Hidrocarbonetos Policíclicos Benzo(a)antraceno 31,7 385
Aromáticos – PAHs (µg/kg) Grupo A Benzo(a)pireno 31,9 782
Criseno 57,1 862
Dibenzo(a,h)antraceno 6,22 135
Acenafteno 6,71 88,9
Acenaftileno 5,87 128
Antraceno 46,9 245
Grupo B Fenantreno 41,9 515
Fluoranteno 111 2355
Fluoreno 21,2 144
2-Metilnaftaleno 20,2 201
Naftaleno 34,6 391
Pireno 53 875

Os elementos cádmio, chumbo, mercúrio e arsênio são considerados não essenciais, tendo
efeito tóxico quando ingeridos ou absorvidos. Entre eles o mercúrio, encontrado como
elemento-traço em muitos minerais, possui elevada toxicidade, gerando grande
preocupação como poluente (ALEGRE, 2009).

De acordo com Tavares e Carvalho (1992) as principais fontes antropogênicas de metais no
ambiente são fertilizantes, pesticidas, água de irrigação contaminada e queima de biomassa
na zona rural, combustão de carvão e óleo, emissões veiculares, incineração de resíduos
urbanos e industriais e, principalmente, mineração, fundição e refinamento, tanto nas
regiões urbanas como na zona rural.

É necessária a análise de metais, pois tratam-se de elementos extremamente importantes
nos ecossistemas aquáticos e essenciais em pequenas concentrações, porém, quando em
altas concentrações, apresentam elevada toxicidade podendo ainda sofrer processos de
bioconcentração e biomagnificação, apresentando riscos para os predadores de topo da
cadeia alimentar, incluindo o ser humano. Além disso, os sedimentos agem como
carreadores e possíveis fontes de poluição, pois os metais pesados não são

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permanentemente fixados por eles, e podem ser ressolubilizados para a água por mudanças
nas condições ambientais (BEVILACQUA, 1996; VOUTSAS et al., 2002).

A ação química dos metais pesados tem despertado grande interesse ambiental. Isso se
deve, em parte, ao fato de não possuírem caráter de biodegradação, o que determina que
permaneçam em ciclos biogeoquímicos globais nos quais as águas naturais são seus
principais meio de condução. Vários trabalhos têm voltado seu interesse para a
quantificação de poluição por metais pesados em sedimentos, reunindo dados sobre o
impacto ambiental e suas complexas relações com as atividades econômicas (COTTA et al.,
2006).

Metais na água são absorvidos pelo organismo humano através do trato gastrintestinal. Esta
absorção pode ser afetada pelo pH, pelas taxas de movimentação no trato digestivo e pela
presença de outros materiais, sendo que combinações particulares desses fatores podem
contribuir para fazer a absorção de metais ser muito alta ou muito baixa (FREITAS et al.,
2001).

No ser humano, a contaminação por metais pode causar efeitos tóxicos reversíveis, tais
como inibição temporária do sistema enzimático ou danos permanentes no organismo.
Intoxicação por exposição aguda ou crônica a mercúrio elementar, por exemplo, cuja
sintomatologia inclui perda de apetite e peso, tremor, insônia e nervosismo, é reversível e
estes sintomas começam a desaparecer depois de interrompida a exposição. O mesmo não
acontece com a intoxicação por metilmercúrio cujos danos causados ao sistema nervoso
central permanecem por toda a vida do individuo afetado. A intoxicação por manganês, que
inclui distúrbios de fala e de memória, aumento do tônus muscular facial, o hiperemotismo e
a diminuição na habilidade motora, é reversível em alguns casos estudados e em outros não
(TAVARES; CARVALHO, 1992).

Ainda na análise química devem ser realizadas determinações de carbono orgânico total
(COT), nitrogênio Kjeldahl total e fósforo total. O valor alerta da tabela III representa a
possibilidade de causar prejuízos ao ambiente, ficando excluídos de comparação com a
caracterização, os valores oriundos de ambientes naturalmente enriquecidos por matéria
orgânica e nutrientes, como manguezais (CONAMA, 2004).

Tabela III – Valores orientadores para carbono orgânico total e nutrientes. Modificado de CONAMA (2004).
Parâmetro Valor alerta
Carbono orgânico total (%) 10
Nitrogênio kjeldahl total (mg/kg) 4.800
Fósforo total (mg/kg) 2.000

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A Teoria de Partição – TEP leva em consideração que a biodisponibilidade de metais
(cádmio, cobre, chumbo, níquel e zinco) nos sedimentos está relacionada à atividade
química dessas substâncias no sistema sedimento-água intersticial. O modelo da TEP é
baseado na determinação das concentrações de metais presentes nos sedimentos que
predizem sobre a presença ou a ausência de toxicidade nesse compartimento (SARAIVA,
2007).

Técnicas analíticas são comumente utilizadas para determinar a composição química e
mineralógica das amostras de sedimentos, entre elas a difração por raios-x, análise por
ativação neutrônica e espectrometria de absorção atômica em chama.

Segundo Saraiva (2007), a difração de raios-x é uma técnica importante de análise
estrutural, a qual possibilita a quantificação das fases cristalinas e os estudos da estrutura
interna dos materiais cristalinos.

A espectrometria de absorção atômica é uma técnica de análise usada para determinar a
presença e a quantidade de um determinado metal em solução, baseia-se no princípio da
formação de átomos livres e a absorção da radiação ultravioleta por estes átomos. As
principais vantagens desta técnica são alta especificidade, alta sensibilidade, baixos limites
de detecção para vários elementos em diferentes amostras, baixo custo relativo e
versatilidade analítica (pode-se utilizar chama, forno de grafite ou geração de hidreto)
(PICCOLI, 2006).

De acordo com Saraiva (2007), em função do uso abusivo e descontrolado de
contaminantes de todos os tipos, orgânicos e inorgânicos e, em virtude da imensidão de
compostos que podem chegar aos corpos hídricos, as análises químicas se tornam limitadas,
sendo que muitas vezes os resultados obtidos não permitem uma avaliação criteriosa dos
efeitos das substâncias sobre os seres vivos. Dessa forma, alguns métodos biológicos como
os ensaios ecotoxicológicos ou biotestes são cada vez mais empregados.

Todas as substâncias químicas têm um potencial de toxicidade sobre os organismos que
depende da concentração. Com isso, os organismos desencadeiam sua capacidade de
assimilação com danos menores, que consiste principalmente na metabolização e excreção
dos agentes agressores. O resultado desta interação é o efeito mensurável pelos ensaios
ecotoxicológicos, denominados efeitos agudos ou crônicos que resultam em morte ou em
alterações no crescimento, na reprodução, no metabolismo, em deformações e no
comportamento dos organismos-teste. Os testes agudos detectam os efeitos observados em
curtos períodos de tempo, e geralmente são irreparáveis, enquanto os testes crônicos
detectam danos após um período maior de exposição aos contaminantes (SARAIVA, 2007).

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Segundo Alegre (2009) uma avaliação ambiental realizada com análises químicas e dados
ecotoxicológicos estabelece qual poluente é verdadeiramente biodisponível e capaz de
interagir e causar efeitos aos organismos vivos. Isso visa determinar os possíveis efeitos
dos contaminantes à biota local, bem como entender a dinâmica desses contaminantes no
ambiente. Para a interpretação dos resultados, os ensaios ecotoxicológicos devem ser
acompanhados da determinação de nitrogênio amoniacal, na fração aquosa, e
correspondente concentração de amônia não ionizada, bem como dos dados referentes ao
pH, temperatura, salinidade e oxigênio dissolvido.

Para melhorar a avaliação dos níveis de metais encontrados nos corpos aquáticos é muito
importante a utilização de valores-guias locais. Estes podem ser obtidos através de
amostras coletadas em áreas vegetadas sem alterações antrópicas ou do fundo de
ambientes aquáticos, ou seja, em áreas que não foram afetadas por descargas de
contaminantes e, portanto preservam as características originais do local. As concentrações
totais de metais contidas nesses sedimentos possibilitam uma informação importante sobre
os níveis originais, podendo ser útil tanto para comparações entre os resultados de estudos
em áreas degradadas, como para a tomada de decisões quanto à remediação de áreas
contaminadas ou potencialmente contaminadas (POLETO; MERTEN, 2007).

Poleto e Merten (2007) ainda afirmam que as concentrações totais de metais não são
suficientes para realizar uma avaliação completa sobre o risco que esses metais
representam ao meio ambiente. A análise das concentrações totais de elementos traço em
sedimentos dá uma indicação de sua significância ecotoxicológica, mas não informa sobre a
sua disponibilidade para os organismos vivos. Assim, uma análise mais criteriosa de como
são e onde estão estes contaminantes, faz-se necessária, pois alterações nas condições
físico-químicas (especialmente pH e potencial redox) como, por exemplo, à exposição de
sedimentos anóxicos a condições oxidantes durante sua ressuspensão (causada por
operações de dragagem e bioturbação dos sedimentos causada pelas atividades de
organismos vivos) e disposição de sedimentos no solo (depois de inundações ou operações
de dragagem), conduzirão a liberação de metais traço associados a esses sedimentos.

Entre os procedimentos já estabelecidos, Araújo (2005) cita a aplicação de diferentes
organismos-teste: bactérias, protozoários, oligoquetas, poliquetas, insetos, anfípodas,
cladóceros, peixes, entre outros.

Os organismos-teste utilizados nos ensaios de toxicidade são escolhidos e padronizados de
acordo com algumas características, entre elas a ampla distribuição geográfica, a alta
sensibilidade a diversas classes de contaminantes, a baixa variabilidade genética, a sua

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disponibilidade em abundância e, de preferência, ser autóctone e representativo do
ambiente em estudo (ALEGRE, 2009).

O anfípoda Hyalella azteca tem se mostrado um bom organismo-teste para avaliação da
toxicidade de sedimentos de corpos de água doce no Brasil e no exterior. No estado de São
Paulo, esse organismo tem sido adotado em estudos de qualidade de sedimentos em
ambientes dulcícolas, sendo utilizado pela CETESB para avaliar a qualidade dos
sedimentos dos principais reservatórios do estado, desde 2000 (ALEGRE, 2009).

Ensaios que utilizam a bactéria marinha Vibrio fischeri são amplamente utilizados para
determinar a toxicidade de amostras de água, efluentes e extratos de sedimentos (elutriato e
água intersticial) de água doce e marinhos. Esse ensaio se baseia na diferença entre a
emissão de luz da bactéria antes e depois de sua exposição a uma amostra por um período
de 15 minutos. A intensidade de luz emitida é comparada a um controle. A emissão de luz
pode ser modificada ou sofrer danos por exposição a substâncias tóxicas, culminando na
diminuição da bioluminescência, sendo esse decréscimo da quantidade de luz emitida
proporcional à toxicidade da amostra (ALEGRE, 2009).

Metodologia

Há inúmeros caminhos para a reflexão sobre a produção do conhecimento de uma área.
Neste estudo, a opção foi por uma revisão bibliográfica, realizada a partir de uma
abordagem de pesquisa qualitativa. Entre as fontes de pesquisa consultadas destacam-se
livros, artigos científicos, dissertações de mestrado e teses de doutorado.

A pesquisa iniciou-se com a consulta de livros clássicos da literatura sobre os temas
principais do artigo: bacia hidrográfica e sedimento. A partir da compreensão conceitual
destes temas, a etapa seguinte consistiu no estabelecimento de critérios para a seleção de
publicações de excelência, permitindo com a sistematização na coleta das informações e
avaliação crítica do material obtido a caracterização do conhecimento já desenvolvido sobre
a análise da qualidade dos sedimentos em bacias hidrográficas.

A pesquisa foi realizada em livros, periódicos e nas bases de dados SciELO, Science Direct
e Google Acadêmico, considerando para análise a literatura publicada nos idiomas
português e inglês.
Os descritores utilizados foram: análise da qualidade de bacias hidrográficas, análise de
sedimento de bacias hidrográficas e análise da qualidade do sedimento.

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Discussão

Na avaliação da qualidade dos sedimentos, conforme Mariani (2006), é essencial avaliar se
existe simplesmente contaminação ou se existe poluição, ou seja, se os contaminantes
estão surtindo efeitos na biota ou não. Os valores químicos de qualidade de sedimento são
mais difíceis de serem estabelecidos porque as relações na coluna sedimentar são
complexas e os fatores que afetam a biodisponibilidade de elementos são numerosos e não
completamente conhecidos, diferente do que ocorre na coluna d’água. Esta falta de
conhecimento científico sobre todos os mecanismos que ocorrem no sedimento é o principal
fator que dificulta a definição de critérios rígidos de qualidade.

Para autores como Silvério (2003), a definição de novos valores-guia de qualidade de
sedimento com dados brasileiros é considerada desnecessária, pois afirmam que o uso dos
valores-guia canadenses é realmente superestimado e novos valores seriam igualmente
superestimados. Por outro lado, autores como Mariani (2006) alegam ser um problema o
uso dos valores-guia internacionais e que falta uma legislação brasileira que regulamente a
concentração de elementos no sedimento do país.

Saraiva (2007) defende que a aplicação destes valores deve ser uma análise inicial de uma
série de avaliações da qualidade dos sedimentos, com um caráter meramente orientativo na
busca de contaminantes em concentrações capazes de causar eleitos deletérios, mas não
como critério de corte de qualidade dos sedimentos.

Além disso, Hansen (2005) alerta que ainda são necessários mais estudos que busquem a
derivação dos valores-guia para outros metais, além dos cincos principais (cádmio, cobre,
chumbo, níquel e zinco). O Environment Canada (2003, apud POLETO; MERTEN, 2007)
considera que a falta de análise de muitos elementos químicos e a dificuldade de se
identificar impactos causados por substâncias específicas estão entre as principais
limitações dos valores-guia.

Para Alegre (2009), a maior limitação dos valores-guia é a falta de informações toxicológicas
agregadas aos limites estabelecidos, o que vem sendo implementado com novas técnicas e
informações através de diversos estudos.

As informações obtidas pelo uso dos valores-guia não consideram os efeitos antagônicos,
aditivos ou sinérgicos de outros contaminantes que podem estar presentes nos sedimentos.
Ankley (1996) afirma que ainda não se compreende completamente o significado da
biomagnificação dos metais que acontece quando predadores consomem organismos
bentônicos que acumularam metais dos sedimentos.

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Além da análise física e química feita através do uso dos valores-guia, a Resolução
CONAMA 344/04 indica a caracterização ecotoxicológica para avaliar como os efeitos das
substâncias químicas nocivas se manifestam sobre os organismos vivos e em qual
grandeza. Os testes ecotoxicológicos não fornecem informação a respeito de qual
substância está causando o efeito tóxico, por esta razão é interessante investigar o
elemento causador em associação com o resultado das análises químicas.

Entre as outras técnicas utilizadas, a teoria da partição, segundo Hansen (2005), apesar de
ser conceitualmente simples, só pode ser utilizada para predizer sobre a não toxicidade dos
sedimentos. Para avaliar a toxicidade do sedimento é preciso utilizar em conjunto outros
critérios, como os valores-guia de unidades tóxicas das águas intersticiais, porém os
cálculos para determinar esses valores-guia, até o presente momento, detectam apenas
metais como cádmio, cobre, chumbo, níquel e zinco. Outros estudos precisam ser
realizados para analisar a presença de outros metais como cromo.

Em relação as técnicas analíticas, Saraiva (2007) destaca que dentre as vantagens da
técnica de difração de raios-x para a caracterização de fases encontram-se a simplicidade e
rapidez do método, a confiabilidade dos resultados obtidos, a possibilidade de análise de
materiais compostos por uma mistura de fases e uma análise quantitativa destas fases.
Entre as principais vantagens da ativação neutrônica destaca-se o fato de cerca de 70% dos
elementos químicos naturais poderem ser determinados, pois apresentam propriedades
nucleares adequadas para serem investigados por esta técnica; necessitando de pequena
quantidade de amostra e eliminando seu tratamento químico prévio. Entretanto, para utilizar
esta técnica é necessário dispor de um irradiador de nêutrons, envolvendo seus custos e a
mão de obra especializada, o que é um fator limitante.

A análise do sedimento através do uso de macroinvertebrados bentônicos, segundo Saraiva
(2007), é vantajosa, pois os animais apresentam ciclo de vida longo permitindo, portanto,
respostas temporais. Eles podem ser vistos a olho nu, o que facilita a sua identificação e
triagem, são sésseis ou de pouca mobilidade, as técnicas de amostragem são simples e
padronizadas, o custo dos equipamentos de coleta e análise é relativamente baixo, são
abundantes e apresentam grande diversidade de espécies, o que fornece uma ampla gama
de respostas sensíveis a variações da concentração de poluentes, com organismos
sensíveis, tolerantes e resistentes à poluição.

Porém, as análises quantitativas necessitam de um elevado número de amostras, o que
pode aumentar de forma considerável o seu custo financeiro. Variações sazonais podem
dificultar as interpretações dos resultados além de alguns grupos não serem

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taxonomicamente bem conhecidos pelo fato das chaves de identificação utilizadas serem
desenvolvidas no exterior.

Para a análise de elementos-traço o ensaio com bactérias bioluminescentes é o mais
amplamente utilizado e apresenta diversas vantagens como rapidez na obtenção dos
resultados, alta sensibilidade a diferentes grupos de contaminantes, boa reprodutibilidade,
simplicidade e custo relativamente baixo, além de não exigir grandes quantidades de
amostra (ALEGRE, 2009).

São vários os problemas que tem sido observados em seres humanos e em outros animais
que podem estar relacionados com produtos presentes na água. Existem contaminantes que
não são contabilizados nos índices de qualidade de água e podem estar por trás de vários
efeitos relacionados à saúde humana e de ambientes aquáticos. Diversos tipos de
substâncias, como pesticidas clorados, componentes de plásticos, hormônios naturais e
artificiais, antibióticos, defensivos agrícolas, antiinflamatórios e bactericidas podem ser
encontradas em amostras de água retiradas de rios no Estado de São Paulo e essa situação
tem piorado diante do aumento no consumo de cosméticos, artigos de limpeza e
medicamentos (REYNOL, 2010).

Enquanto os filtros domésticos disponíveis nos mercados não dão conta da filtração da água
consumida nas casas, os métodos utilizados pelas estações de tratamento de água são, em
geral, seculares. Não são incorporadas novas tecnologias, como a oxidação avançada, a
osmose inversa e a ultrafiltração. Só por meio de uma legislação específica tais métodos
seriam incorporados pelas empresas, uma vez que eles encareceriam o tratamento.

Para contemplar o monitoramento de todas estas substâncias é preciso avançar mais e
desenvolver instrumentos adequados para a análise da qualidade não só da água, como
principalmente dos sedimentos dos ecossistemas aquáticos.

Conclusão

A importância do sedimento na biota aquática como ambiente que influencia na cadeia
alimentar e na qualidade da água tem sido cada vez mais considerada e, portanto, a análise
da qualidade do sedimento tornou-se indispensável para avaliar as águas de uma bacia
hidrográfica. Porém, ainda são necessários mais estudos sobre os mecanismos que
ocorrem na coluna sedimentar, a fim de obter novas informações sobre a interação entre os
elementos e o ambiente e a partir daí formular novas técnicas de análise que contemplem
toda a complexidade do sedimento.

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Não há consenso entre a necessidade de estabelecimento de valores-guia de qualidade de
sedimentos brasileiros, mas todos os estudos consideram insuficiente a análise feita
somente através de uma técnica.

É necessário estudar mais sobre os efeitos da concentração de outros metais que não o
cádmio, cobre, chumbo, níquel e zinco. A análise através dos valores-guia é um ponto de
partida necessário para a avaliação da qualidade do sedimento, portanto, ter a possibilidade
de analisar outros metais traria mais dados e, consequentemente, mais estudos.

A biomagnificação dos metais exige que pesquisas fisiológicas nos principais animais
bentônicos associados a este meio sejam realizadas a fim de estimar o impacto ecológico
das concentrações de metais no sedimento.

Observa-se que, para conseguir dados efetivos sobre a qualidade do sedimento, sempre é
necessário fazer uso de várias técnicas. As análises físicas, químicas e biológicas buscam,
cada uma delas, dados específicos sobre alguma característica do sedimento, que só
podem ser compreendidos com seu uso concomitante, para que os dados se
interrelacionem e se aproximem mais da condição atual de cada ambiente avaliado.

Atualmente verifica-se que as políticas normativas têm buscado se atualizar em resposta às
preocupações ambientais. Porém, ao mesmo tempo em que a tecnologia de tratamento de
água avança, o aumento da poluição com compostos cada vez mais complexos também
avança, o que mantém o tratamento das águas aquém da situação ambiental de nossos
mananciais.

Esta situação alarmante chama atenção e hoje verifica-se um número crescente de
pesquisas realizadas sobre o assunto. A busca pela elaboração de uma técnica de análise
de ampla sensibilidade para diversos compostos em baixas concentrações e que seja
acessível facilitará muito a avaliação das bacias hidrográficas e a incorporação de
tratamentos de água mais modernos, dada a precisão nos resultados da análise por um
custo menor.

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