CAUSAS E CONSEQUÊNCIAS DA CONTAMINAÇÃO MERCURIAL NA BACIA AMAZÔNICA
Bruce Rider Forsberg
Vivian Zeideman
Lauren Belger
Reinaldo Peleja
Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia Coordenação de Pesquisas em Ecologia Manaus,
Amazonas, Brasil
Fonte: www.ceten.gov.br
4 5 6 7river pH
0
20
40
60
80
100
mea
n H
g-t
ot
in h
air,
p
pm
A
0 5 10 15 20
river DOC mg/l
0
20
40
60
80
100
mea
n H
g-t
ot
in h
air,
pp
m
B
Antropogenico
Hg(p) Hg(0)Ar
Deposição Hg(II)
Hg(II) Hg(p)
Hg(0) CH3-Hg
Deposição local e regional
Re-emissão natural e antrópica
Deposição terrestrial global Deposição marinha
global
Emissão natural e antrópica
Zona misto
Sedimentos
Ciclo Global do Mercúrio
Solo
BURNING
GOLD NATURAL
GLOBAL GLOBAL
RIO NEGRO
Hg
FOREST
AMAZON
Figure 1. Current contribution of mercury from different
sources to the global atmosphere. Data from Mason et al.
1994 and Lacerda 1995.
MINING
AMAZON
ANTHROP.
SOURCES SOURCES
?
2000 mt/y
4B 3B 2B 1B 100 75 50 25 0
Years Before Present
Global Natural Sources
Global Anthropogenic
Amazon gold mining
2000 mt/y Amazon Forest Burning
Figure 2. Historical contribution of mercury from different
sources to the global atmosphere. Based on data from
Mason et al. 1994; Lacerda and Salomons 1991; Lacerda 1995
and Fearnside 1996.
Sources
?
Global Anthropogenic sources
Amazon gold mining
De onde vem o Hg do rio Negro?
Solos?
0
4
8
12
16
20
0 20 40 60 80 100 120 140
Depth (cm)
org
anic
car
bo
n (
%)
0
5
10
15
20
25
atom
ic C/N
ratio
C (%)
C/N atomic
a
0
40
80
120
160
200
0 20 40 60 80 100 120 140
Depth (cm)
Hg
tota
l (n
g/g
)
b
0
100
200
300
400
500
600
700
0 20 40 60 80 100 120 140
Depth (cm)
Fecd
b (u
mo
l/g)
0
40
80
120
160
200
Alcdb (u
mo
l/g)
Fe cdb
Al cdb
c
Distribuição vertical de Hg, Al, Fe, %C e C/N num solo podzolico vermelho da bacia do rio Negro
Profile Soil Classification Geographic Location
RN 1 PVA Plint. Arg. 02 01.021’ S
61 11.369’ W
RN 2 Hidr. Alum. Arg. 00 57.493’ S 62 54.334’ W
RN 3 Later. Hidr. Arg. 01 06.102’ S 62 42.980’ W
RN 4 PVA Plint. Arg. 00 35.371’ S 64 49.553’ W
RN 5 Concrec. Later. Arg. 00 20.857’ S 65 02.687’ W
RN 6 Concrec. Later. Arg. 00 20.857’ S 65 02.687’ W
RN 7 Podzol Hidromórfico 00 22.256’ S RN 8 RN 9
PVA Plint. Arg.
PVA Plint. Arg.
65 02.065’ W - -
Hgconc Feconc Alconc Hgburd§
() ng/g
() umol/g
() umol/g
mg/m2
104 296 75 79
161 5 166 53
124 37 81 62
86 259 170 64
120 1190 928 67
81 162 173 45
89 28 55 79
61
103
39
539
52 161
60 67
Características químicas média e integradas de perfis de solo da bacia do rio Negro
Contribuição potencial dos solos da bacia do rio Negro garimpos para o estoque de Hg nos
• Estoque de mercúrio no solo(0-60cm) = 44.000 tons
• Contribuição máxima do garimpo = 2.000 tons ou 5%
Conclusão: o mercúrio e predominantemente de origem natural
Como é que o mercúrio sai do solo e contamina o sistema fluvial?
Podsolização?
Como e onde o mercúrio que entre no sistema fluvial é metilada?
Áreas alagáveis?Solos hidromórficos?
Distribuição de áreas alagáveis na bacia do rio Negro
Vegetação alagada
Floresta seca
Água aberta
Estudos de microbacia
•Papel do podzolização na liberação do Hg - Comparação do balanço de Hg em microbacias drenando podsol hidromorfico e latasol
•Papel de hidromorfismo na metilação – Comparação do balanço de MeHg nas mesmas microbacias
Como é que o Hg entre e se magnifique na cadeia alimentar aquática?
Através do plancton?
Qual o papel da química da água e o geomorfologia nestes processes?
Estudos com plancton
OBJETIVO GERAL
Investigar os fatores que influenciam as concentrações de Hg na água e sua biomagnificação em plâncton de diâmetro menor que 40 m (P<40 m) e em plâncton de diâmetro maior que 40 m (P>40 m) de lagos associados aos rios Tapajós e Negro.
Biomagnificação
Hg2+
Hg0
CH3Hg2+
VOLATILIZAÇÃO DEPOSIÇÃO
SEDIMENTAÇÃO SEDIMENTAÇÃO
VOLATILIZAÇÃO DEPOSIÇÃO
DEPOSIÇÃO DEPOSIÇÃO
Hg2+ CH3Hg2+
CH3Hg2+ DEPOSIÇÃO E ESCOAMENTO
Hg2+ DEPOSIÇÃO E ESCOAMENTO
Fluxo para fora
Fluxo para fora
DifusãoSedimentaçãoRessuspensão
Modificado de Hudson et al., 1994
Locais do estudo da biomagnificação de Hg em plancton
MÉTODOS DE CAMPO
Coleta de água para análise de Hg seguindo o método “Mão suja x Mão limpa” (Montgomery et al., 1995).
pH
Hg
em
ng
.l.-1
1
11
1
1
11
1
1
1
1
1
2
2
2 2
2
2
2
2
2
2
2
2
-1
1
3
5
7
9
4,0 4,6 5,2 5,8 6,4 7,0 7,6
1-Rio Negro
2- Rio Tapajós
Hg total em água de lagos
pH
Hg
em n
g.g.
-1
1 11
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
22
2
2
2
2
22
22
0
100
200
300
400
500
4,0 4,6 5,2 5,8 6,4 7,0 7,6
1- Rio Negro
2- Rio Tapajós
Hg total em na fração particulada >40 m
As concentrações de Hg em P<40 m nos lagos do rio Negro (452 ± 175 ng/g) são quase que o dobro daquelas encontradas nos lagos do rio Tapajós (264 ± 136 ng/g) (F1, 22 = 8,66; p = 0,007).
Hg
em
ng
.g.
-1
0
200
400
600
800
1000
Rio Negro Rio Tapajós
Estação Seca Estação Cheia
Lagos/rio Negro Bf (P<40m) Bf (P>40m) Mf Bf (P<40m) Bf (P>40m) Mf Aracá .... 4,8 .... 5 5 0,3
Cuandú .... 4,9 .... 4,8 4,7 -0,07Zamula .... 4,8 .... 4,6 4,5 -0,17Mamolé .... 4,5 .... 5 4,4 -0,55Mariana .... 4,8 .... 5,3 4,9 -0,39Padre .... 4,7 .... 4,8 4,5 -0,29Média .... 4,8 ± 0,14 .... 4,9 ± 0,24 4,7 ± 0,24 -0,2 ± 0,29
Lagos/rio TapajósPereira 4,7 4,8 0,13 4,5 4,7 0,14
B. Intento 4,8 4,7 -0,16 4,7 4,7 -0,003A. Sul 5,5 5,4 -0,1 5,2 4,9 -0,22
A. Norte 5,2 5,3 0,02 6,1 5,7 -0,5Pucú 5,1 4,9 -0,26 4,8 4,5 -0,23Timbó 4,9 4,1 -0,8 4,7 4,7 -0,1Média 5,0 ± 0,29 4,9 ± 47 -0,2 ± 0,32 5,0 ± 0,59 4,9 0,43 -0,2 ± 0,22
Fatores de bioconcentração log(Bf) e biomagnificação log(Mf).
RIO TAPAJÓS RIO NEGRO ESTAÇÃO SECA H2O H2O 0,002ppb Hg 0,004ppb Hg P < 40 m P < 40m 3,4 g/mg Cl-a ..... 183ppb Hg ..... P > 40 m P > 40 m 1,4 g/mg Cl-a 0,53 g/mg Cl-a 123ppb Hg 226ppb Hg ESTAÇÃO CHEIA H2O H2O 0,003ppb Hg 0,005ppb Hg P < 40 m P < 40m 1,02 g/mg Cl-a 0,12 g/mg Cl-a 264ppb Hg 453ppb Hg P > 40 m P > 40 m 0,7 g/mg Cl-a 0,55 g/mg Cl-a 177ppb Hg 267ppb Hg
....
4,8 Bf
5,0 Bf
-0,2 Mf
4,9 Bf
4,7 Bf 5,0 Bf
-0,2 Mf
4,9 Bf 4,9 Bf
-0,2 Mf
Estudos de bioacumulation utilizando peixes predadores como bioindicadores
OBJECTIVE:
To investigate the influence of variations in river chemistry and the availability of potential methylation sites on the levels of total mercury in predatory fish in the
Negro river basin
Chemical parameters considered:
•pH
•DOC
Potential methylation environments:
•Wetlands
•Hydromorphic soils (podzol)
Fish species considered:
•Hoplias malabaricus (traíra)
•Cichlas spp. (tucunaré)
1 2 3trophic
level
0
0.5
1
Hg
-to
t in
fis
h, p
pm
Chemical analyses:
•Total Hg in fish, CVAAS
•DOC, Shimadzu 500 TOC Analyzer
•pH, Corning field pH meter
Quantification of methylation sites:
•Wetlands, digital analysis of JERS-1 L-band radar
•Hydromorphic soils, integration of digital soil maps
Estimation of wetland area with JERS-1 L-band SAR imagery
Image supplied by NASDA, Japan
Estimation of hydromorphic soil area from digital soil maps, Hydromorphic soils indicated in yellow.
Image supplied by NASDA, japan; Soil map from IBGE (1997)
Statistical Analysis (Multiple Linear Regression):
Hgtotal = B0 + B1(SL) + B2(pH) + B3(DOC) + B4(%HMS) + B4(%W)
where,
• Hgtotal = total mercury in fish, ppm
•SL = standard length of fish, cm
•pH = pH in surface water
•DOC = dissolved organic carbon, mg/l
•% HMS = % of hydromorphic soils in upstream drainage basin and
•% W = % of wetlands in upstream drainage basin
Parametro n mean max. min.
pH da água 33 4.46 5.92 3.67
COD, mg/l 33 11.7 40.0 1.9
Conductividade, Scm-1 30 13.3 31.4 6.3
% área alagável na 33 5.2 13.4 0.0 bacia a montante
% solo hidromorphico 33 24.7 100.0 0.0 na bacia a montante
Características químicas e geomorfologicas de locais de coleta na bacia do rio Negro
10 20 30 40 50 60 70 80 Standard Length, cm
0.0
0.5
1.0
1.5
Tot
al H
g, p
pm
0 10 20 30 40 50 Standard Length, cm
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
Tot
al H
g, p
pm
Cichla spp. Hoplias sp.
-10 -5 0 5 10
DOC, mg/l - partial
-0.3
-0.2
-0.1
0.0
0.1
0.2
0.3
To
tal H
g,
pp
m -
par
tial
Hoplias sp.
-2 -1 0 1 2
Water pH - partial
-0.3
-0.2
-0.1
0.0
0.1
0.2
0.3
To
tal H
g,
pp
m
- p
arti
al
Hoplias sp.
-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4
% wetland area - partial
-0.3
-0.2
-0.1
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
To
tal H
g
- p
pm
- p
arti
al Hoplias sp.
-6 -4 -2 0 2 4 6
% wetland area - partial
-0.3
-0.2
-0.1
0.0
0.1
0.2
0.3
To
tal H
g -
pp
m -
par
tial
Cichla sp.
Multiple Linear Regression Results (all factors considered):
Species R2
Hoplias malabaricus 0.837
Cichla spp. 0.849
•Variation in standard length is the principal factor influencing fish mercury levels
•Variations in DOC and upstream wetland density also have a significant effects on the Hgtotal levels of fish in this system.
•These variations will have to be considered in investigations of mercury contamination in human populations of the Negro river basin
Porque o nível de contaminação em peixes e cabelos humanos varia entre
bacias?
Garimpo ou sítios de métilação?
Comparação das áreas alagadas nas bacias dos rios Negro, Madeira e Tapajós. Imagem de radar do satelite JERS-1, 1996
Vegetação alagada
Floresta seca
Água aberta
Negro
Maderia
Tapajós
Contaminação em reservatórios?
(Forsberg et. al, unpublished)
Conseqüências para a saúde humana?
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