Sediment quality in a metal-contaminated tropical bay assessed with a multiple lines of evidence approach

Abstract

A sediment quality assessment was performed near to the main industrial source of metal contamination in Sepetiba Bay, Brazil, which represents one of the worst cases of trace metal contamination reported for coastal areas. Acute and chronic toxicity tests, benthic fauna community analysis and metal bioavailability evaluations were applied to identify risks to the benthic community. Significant amphipod mortality was observed close to the major pollution source and lower copepod fertility was observed for all stations. Equilibrium-partitioning and biotic-ligand models to predict pore water metal toxicity, which were based on acid-volatile sulfide (AVS) and organic carbon fraction (f) normalization approaches, suggested that metals are not likely to be available in sediment pore water. However, Cd, Pb and Zn concentrations were mainly (>50%) weakly bound to sediments, suggesting high potential bioavailability. Linking the chemical results with ecotoxicological responses, we observed that sediment-feeding organisms presented acute and chronic toxicities that were positively correlated to the metal concentrations in the sediments. Additionally, benthic fauna composition was dominated by tolerant species, revealing a trophic structure response to environmental contamination. These results reinforce the necessity of a multiple lines of evidence approach to establish sediment quality and to support environmental management decisions that are based on observed effects and potential extrapolation scenarios into the future.

Separação De Asfaltenos Por Cromatografia Em Placa Preparativa E Análise Por Cg-Em De Biomarcadores Ocluídos

“…No Brasil, estudos sobre o processo de remobilização dos contaminantes pela ressuspensão de sedimentos podem ser aproveitados para complementar, ou mesmo subsidiar a revisão dos parâmetros recomendados pela norma de licenciamento de dragagens (Resolução CONAMA 454/2012). A preocupação em relação ao efeito de distúrbios físicos sobre a mobilização de metais e nutrientes tem sido amplamente discutida internacionalmente (WARNKEN et al, 2003;NIENCHESKI;JAHNKE, 2004), mas investigações sobre esta forma de liberação de contaminantes para a coluna d'água e consequentemente para a biota local ainda é relativamente pouco difundido (por exemplo, MADDOCK et al, 2007;TORRES et al, 2009;URBAN et al, 2010;MACHADO et al, 2011, MONTE et al, 2015, RODRIGUES et al, 2017. (MOLISANI et al, 2004;GOMES et al, 2009).…”

“…Os dados apresentados corroboram as classificações de dureza para águas urbanas e rurais do Brasil e do Rio Grande do Sul (Gomes et al, 2017;Rosa et al, 2015;Barroso et al, 2015;Schmidt et al, 2015;Constantin et al, 2014;Abdalla et al al., 2010;Conceição et al, 2007).…”

“…Os sulfetos de ferro na forma de AVS são meta-estáveis e quando em contato com cátions divalentes (Cd, Cu, Ni, Pb e Zn) dissolvidos no meio, ocorre a formação de sulfetos metálicos mais estáveis, atuando como um complexante de metais, o que pode controlar a biodisponibilidade dos contaminantes metálicos em condições redutoras(DI TORO et al,1990;ALLEN et al, 1999). Os sulfetos são utilizados em alguns modelos de predição da biodisponibilidade em sedimentos, como o modelo AVS, que pode prever se há disponibilidade de cátions metálicos além do que o AVS pode reter ao ser comparado com a concentração molar dos metais RODRIGUES et al(2017) encontraram concentrações de 14,26 a 41,46 μmol g -1 na região do Saco do Engenho, Porto de Itaguaí, Coroa Grande e Ilha de Itacuruçá, sendo que os maiores resultados ficaram na área próxima ao Saco do Engenho, e foram similares ao do presente estudo.Os resultados de ∑SEM neste estudo foram superiores aos resultados de AVS apenas nos pontos 1 e 2 (Quadro 6), que são os pontos mais próximos da principal fonte de metais para a região do Saco do Engenho. Os intervalos de ressuspensão apresentaram maiores diferenças (para a maioria dos metais) no intervalo de 1 hora na extração HCl 1 mol L -1 , sugerindo que uma possível dragagem poderia afetar a biodisponibilidade dos metais.…”

Increase in the bioavailability of trace metals after sediment resuspension

“…Events such as storms, navigation or dredging may lead to resuspension of sediments into the water column, exposing them to different oxy-reduction conditions, which may result in the release of metals in the dissolved form [10]. When metals are released into the solution, the bioavailability of these metals increases, and the risk to aquatic life is expected to be intensified [31,36,46,48,49]. Up to now, the processes involved in the control of the metals and persistent organic pollutants release during sediment resuspension events are not completely understood [9].…”

Peer Review #1 of "Assessment of the ecotoxicity of urban estuarine sediment using benthic and pelagic copepod bioassays (v0.1)"

“…The growing demand for resources and services has increased the pressure for agricultural and industrial activities, and urban development (Neumann et al 2015;van Vliet et al 2015). Estuaries have become highly vulnerable to this pressure, due to the continuous input of municipal, agricultural and industrial runoff, storm water discharges and accidental wastewater overflows (de los Ríos et al 2016;Risch et al 2018;Rodrigues et al 2017;Willis et al 2017). These stressors, added to the increase in sedimentation have made estuaries a sink for pollutants with affinity for small particles (Reichelt-Brushett et al 2017;Swales et al 2012;Vermeiren et al 2016).…”