Regional geochemical baselines and controlling factors for trace metals in sediments from the Poxim River, Northeast Brazil

Abstract

A sub-bacia hidrográfica do rio Poxim é formada por quatro rios de água doce, Poxim-Açu, Poxim-Mirim, Poxim e Pitanga e está situada na porção leste do Estado de Sergipe, Nordeste do Brasil. Nesse trabalho foi investigada a distribuição, os fatores que controlam as concentrações e o risco de toxicidade para Co, Cr, Cu, Li, Mn, Ni, Pb, Zn, Al e Fe em sedimentos superficiais dos quatro rios. A toxicidade foi avaliada usando o Consensus-based Sediment Quality Guidelines for freshwater ecosystems. A matriz de Spearman não indicou associação dos metais com a matéria orgânica, mas mostrou uma forte correlação com alumínio, moderada com o ferro e fraca com o manganês, sugerindo ser as argilas os principais carreadores dos metais para os sedimentos. Em todas as amostras as concentrações dos metais ficaram abaixo do TEC (threshold effect concentration) indicando que em relação aos metais traço, raramente deve ocorrer efeito adverso para a biota aquática. Foi definida uma base geoquímica para a região usando o lítio como elemento de referência. Somente em três sítios foram observados enriquecimentos dos metais associados a influências antrópicas. Os valores do fator de enriquecimento sugerem uma grande predominância nos sedimentos, de metais de origem natural.The Poxim river hydrographic sub-basin comprises four freshwater rivers, Poxim-Açu, PoximMirim, Poxim and Pitanga, and is located in the East of Sergipe State, Northeast of Brazil. The present work investigates the distribution, the factors controlling concentrations, and toxicity risks of the metals Co, Cr, Cu, Li, Mn, Ni, Pb, Zn, Al and Fe, in surface sediments of the four rivers. Toxicity was evaluated using the Consensus-based Sediment Quality Guidelines for freshwater ecosystems. Spearman correlation analysis did not indicate any association of the metals with organic matter, however strong, moderate and weak correlations with aluminium, iron, and manganese, respectively, suggested that clay minerals were the main carrier of metals to sediments. Concentrations of metals in all samples were below the TEC (threshold effect concentration), indicating that for these trace metals adverse effects on aquatic biota should rarely occur. A geochemical baseline for the region was defined using lithium as reference element. Metal enrichments due to anthropogenic influence were only observed at three sites. At other sites, enrichment factors were indicative of a large predominance of naturally occurring metals in the sediments. Keywords: sediments, trace metals, geochemical baselines, Poxim River IntroductionAquatic sediments accumulate metals derived from both natural processes as well as anthropogenic activities, and play a fundamental role in redistribution of these elements to water and aquatic biota. The ability to accumulate and redistribute chemical species makes sediments extremely interesting for the purposes of environmental investigation, since they can provide a semi-permanent record of levels of contamination. [1][2][3] In order to determine the contamination de...

Organic and Inorganic Geochemical Characterization of Mangrove Sediments of the São Francisco Estuary, Sergipe

“…A análise elementar seguiu o método descrito por Garcia e colaboradores 28 via combustão seca a 900 °C em analisador elementar CHNS Thermo Finnigan, modelo Flash 1112 Series EA, determinando os teores C, H, N e S, e as razões atômicas de interesse.…”

“…28 Após a digestão, as amostras foram acondicionadas em recipientes de plástico, totalizando um volume final de 25 mL, em seguida foram analisadas a partir da técnica de ICP-OES. Para todos os sedimentos foi realizado um branco aplicando a metodologia de digestão sem a adição da amostra.…”

Metal fractionation in sediments of the Sergipe River, northeast, Brazil

“…Domestic sewage from neighboring cities is also released into the estuary, both in natura and as the effluent from sewage treatment facilities in Aracaju. 25 Lately, the estuary has shown hypoxic conditions and characteristics of an environment in the process of eutrophication. 26 …”

Concentrações e associações geoquímicas de Pb e Zn em sedimentos do rio São Francisco impactados por rejeitos da produção industrial de zinco

“…Isso confirma a observação de que em sedimentos não marinhos, o Corg não é um carreador tão forte como são as argilas e os óxidos metálicos. 14,29 Também não foi observada uma correlação com o alumínio e o ferro, evidenciando que os carreadores inorgânicos tradicionais como as argilas e os óxidos metálicos não determinam as concentrações dos metais traço nos sedimentos contaminados.…”

“…Entre os diferentes substratos geoquímicos que compõem os sedimentos, os mais importantes são aqueles que detêm a capacidade de reter e concentrar elementos traço e nesse caso destacam-se os compostos argilominerais, os óxidos hidróxidos de ferro e manganês e as substancias húmicas e coloides. [12][13][14] Portanto, os metais podem estar em diferentes formas ou modos de ligação nos sedimentos: podem precipitar como hidróxidos, sulfetos, carbonatos; serem adsorvidos e/ou coprecipitar com os hidróxidos e óxidos de ferro, manganês e alumínio e formar complexos orgânicos e inorgânicos. 15 O zinco é encontrado na natureza principalmente sob a forma de sulfetos mineralizados em rochas calcárias.…”