Heavy metal distribution in recent sediments of the Tietê-Pinheiros river system in São Paulo state, Brazil

Silva, Ivone Silveira da; Abate, Gilberto; Lichtig, Jaim; Masini, Jorge C.

doi:10.1016/s0883-2927(01)00086-5

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“…The highest concentration for Zn was obtained at Pirapora Station (421.3 mg/kg), just above the metropolitan area of São Paulo city, being charged by domestic sewage and industrial effluents. Similar values (400.0 mg/kg) were also observed by Silva et al (2002) for the Billings reservoir near this upper station. In the mouth direction, highest Cr and Cu concentrations of 388.5 and 293.9 mg/kg were be verified respectively.…”

Section: Heavy Metal Content and Downstream Distribution Patternssupporting

confidence: 85%

Heavy metal distribution in recent sediments along the Tiet^|^ecirc; River basin (S^|^atilde;o Pauro, Brazil)

2012

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Variations in the aquatic environmental conditions can produce a release of heavy metals from the sediment to the water resulting in an increase of their bioavailability and consequent toxicity (Young et al., 1987;Wen and Allen, 1999). This aspect can be further investigated when the samples are analyzed in recent sediments, allowing a detailed study of heavy metals in association with the bioavailable and residual fractions, involving materials of different origins. The distribution and quantification of heavy metals in river sediments are usually based on concentrations obtained from extraction procedures and compared with the natural background levels (Salomons and Förstner, 1984).The Tietê River, with 900 km of extension, is the longest river of the southeast part of Brazil. Its drainage basin, with a population of nearly 25 million people, is important for food and energy production, with more than ten hydroelectric power plants along the main channel of the river and tributaries. Over the years, with the increased population and consequent development of industry and agriculture, the river water and sediment quality deteriorated. In recent years, attention has been focused to the problem of river pollution related to the presence of heavy metals in dissolved and particulate loads (Mortatti and Probst, 2010).This paper aims to characterize the heavy metal distribution in the recent sediments along the Tietê River (from headwater to the mouth) and evaluate the degree of pollution in the river basin, considering a regional background level. (Received March 31, 2011; Accepted September 22, 2011) The distribution of heavy metals in recent sediments deposited along the Tietê River, a highly polluted river in southeast region of Brazil was studied. Around the metropolitan area of São Paulo city (25 million people), the pollution is related to municipal wastes and industrial effluents with reinforced downstream by agricultural activities. The observed increase of heavy metal concentrations is particularly important for Zn in the upper basin and Cu, Co and Cr at mouth. Geo-accumulation index calculation, related to the regional background, showed that the sediments along the basin are seriously polluted by heavy metals of anthropogenic origin, mainly Cu, Co, Cr and Zn. Calculated index suggests medium to very strongly pollution. Heavy metal distribution in recent sedimentsKeywords: heavy metals, Tietê River, sediments, geo-accumulation index, pollution INTRODUCTIONHeavy metals are considered one of the greatest threats to the human health, due to their toxic effects on the environment. They are present in various compartments (atmosphere, water, soil, sediments and living organisms) and their forms are controlled by physical and chemical conditions as well as by biological processes. Natural occurrence of heavy metals is related to distribution of clastic mineral detritus from soil, rock and volcanic eruptions (Sanei et al., 2001;Mortatti and Probst, 2010), and from anthropogenic activities related to agricultu...

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Section: Heavy Metal Content and Downstream Distribution Patternssupporting

confidence: 85%

Heavy metal distribution in recent sediments along the Tiet^|^ecirc; River basin (S^|^atilde;o Pauro, Brazil)

2012

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“…22 These results are consistent with the findings from sediments of the Tietê-Pinheiros river system in São Paulo state where the metals are associated to a large degree with reactive forms such as sulfides and carbonates, or adsorbed to amorphous oxyhydroxides of Fe and Mn. 17 The highest amount of Cu was found in the residual fractions of the sample collected from the downstream point on the Uberabinha River (42 mg kg -1 ) indicating that this metal was strongly associated with the crystalline structures of the sediments.…”

Section: Metal Speciationmentioning

confidence: 91%

“…[14][15][16] Several studies in Brazil have highlighted serious problems of sediment contamination and the high potential bioavailability of metals in reservoirs and river segments downstream from urban centers. [17][18][19][20] These results provide useful information regarding the origin, mode of occurrence, bioavailability, potential mobility and transport of elements in the natural environmental.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Metal speciation in surface sediments of the Uberabinha river in Uberlândia, MG State, Brazil

Silva

Coelho

Rosolen

et al. 2011

J. Braz. Chem. Soc.

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O procedimento de extração em três etapas sequenciais recomendado pelo Programa de Normas Europeias de Medições e Ensaios (SM&T), anteriormente nomeado por Gabinete Comunitário de Referência (BCR), foi aplicado para a especiação química de metais pesados (Cu, Pb, Cr e Zn) em sedimentos provenientes de diferentes regiões urbanizadas da Cidade de Uberlândia (MG, Brasil). Para obter o balanço de massa, uma quarta etapa, ou seja, a digestão do resíduo foi realizada através do processo de digestão assistida por micro-ondas em meio ácido. Maiores concentrações dos elementos metálicos foram encontradas em pontos de amostragem que recebem descarga de uma área urbana e uma zona industrial. Todos os metais, exceto Zn, estavam presentes em maiores concentrações nas frações residuais (fortemente associados com as estruturas cristalinas dos minerais), indicando que Cu, Pb e Cr foram menos móveis e potencialmente menos biodisponíveis nesses sedimentos. Em sedimentos de zonas de descargas industriais e urbanas, a sequência de mobilidade dos metais estudados foi Pb > Zn > Cu > Cr. Maiores concentrações de Pb foram encontradas nas frações residuais no ponto de amostragem localizado no afluente que drena a zona industrial (102 mg kg -1 ), indicando que este elemento metálico foi fortemente ligado aos sedimentos. Portanto, sob os pontos de vista toxicológico e ambiental, o Pb não causa impacto ao meio ambiente e consequentemente à saúde humana. A soma das quatro frações (solúvel em ácido, redutível, oxidável e residual) apresentou boa concordância com o teor total, o que comprova a exatidão do procedimento de extração por micro-ondas em conjunto com o método analítico FAAS.A three-step sequential extraction procedure recommended by the European Standards, Measurements and Testing (SM&T) Program, formerly the Community Bureau of Reference (BCR), was applied to the chemical speciation of heavy metals (Cu, Pb, Cr and Zn) in sediments from different populated zones of Uberlândia City (MG State, Brazil). To obtain a mass balance, a fourth step, i.e., digestion and analysis of the residue, was performed using a microwave-assisted acid digestion procedure. The highest metallic elements concentrations were observed at one of the sampling points which receive discharge from an urban area and an industrial zone. All metals, except Zn, were present at higher concentrations in the residual fractions (strongly associated with the crystalline structures of the minerals) indicating that Cu, Pb and Cr were less mobile and potentially less bioavailable in these sediments. In sediments from industrial and urban discharge zones the mobility sequence of the heavy metals studied was Pb > Zn > Cu > Cr. The highest Pb concentrations were found in the residual fractions at the sampling point located in the tributary stream that drains the industrial district (102 mg kg -1 ), indicating that this metallic element was strongly bound to the sediments. Therefore, under the contamination and toxicological point of view, Pb has no impact to the environment and...

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“…33 Os valores mais significativos foram encontrados para Cd, Pb e Zn; sendo 25, 13 e 6 vezes superiores ao folhelho médio, respectivamente. No caso da amostra do Reservatório de Barra Bonita, os valores de concentração total foram semelhantes aos do folhelho médio, com exceção do Cd, o que é concordante com os resultados obtidos por Silva et al 34 Os resultados obtidos para a extração em meio de HCl 0,1 mol L -1 e os respectivos potenciais biodisponíveis mostraram que quando os sedimentos do Reservatório de Pirapora são submetidos a condições de oxidação (representadas pela secagem da amostra) ocorre uma considerável liberação (labilidade) destes metais para a solução, especialmente Ni (81,2%), Mn (81,4%), Cu (72,5%) e Cd (54,0%). A amostra de sedimento do Reservatório de Barra Bonita apresentou um comportamento bastante diferenciado em relação à Pirapora, sendo que houve uma maior liberação de Mn (100,0%), Cu (44,0%) e Zn (42,8%).…”

Section: Extração De Metais Com Hcl 01 Mol L -1 E Abertura Totalunclassified

Extração seletiva de metais pesados em sedimentos de fundo do Rio Tietê, São Paulo

Bevilacqua

Silva²,

Lichtig³

et al. 2009

Quím. Nova

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Recebido em 24/10/07; aceito em 13/8/08; publicado na web em 20/1/09 SELECTIVE EXTRACTION OF HEAVY METALS IN BOTTOM SEDIMENTS FROM TIETÊ RIVER, SÃO PAULO. Sediment samples from Tietê river were submitted to chemical and sequential extractions of heavy metals (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb and Zn). It was followed a single extraction by using 0.1 mol L -1 hydrochloric acid and a sequential procedure to evaluate possible chemical associations described as exchangeable, carbonate, reducible oxides, sulfide, organic matter and residual fractions. High concentrations of heavy metals were determined at Pirapora reservoir, which is closer to the Metropolitan Area of São Paulo while for Barra Bonita reservoir, the results showed low concentrations for such elements. Acid volatile sulfides, grain size distribution and carbon contents were also determined.Keywords: heavy metals; sediment; chemical and sequential extractions. introduçãoHá pelo menos 3 décadas, os sedimentos já não têm sido considerados somente ambientes de deposição de espécies químicas, mas um compartimento aquático ativo que desempenha um papel fundamental na redistribuição dessas espécies à biota aquática. 1 Os processos naturais de formação de sedimentos vêm sendo intensamente alterados pela ação do homem. A erosão do solo causada pela construção de prédios e rodovias, bem como o lançamento direto de efluentes industriais e municipais têm propiciado um perfil significativamente diferente daqueles verificados em ambientes naturais não impactados. 2 Nesse contexto, uma atenção especial deve ser dada aos metais pesados, que não são naturalmente degradados, nem mesmo permanentemente fixados pelos sedimentos, podendo assim retornar à coluna d'água através de alterações de suas propriedades físico-químicas, tais como pH e potencial redox. 3 Sob condições operacionais definidas, os métodos analíticos de extração seqüencial têm sido aplicados com a proposta de se avaliar a distribuição dos metais nas diferentes formas que compõem o sedimento, tendo em vista o comportamento, a reatividade e o destino dessas espécies nos ambientes aquáticos. 3 Os métodos de extração seqüencial consistem em submeter uma determinada amostra de sedimento sob condições de extração em etapas cada vez mais enérgicas (tipos de reagentes, concentração, tempo e temperatura). As frações obtidas dizem respeito à proporção do metal que está associada a uma referida fase geoquímica. .Kersten e Förstner 4,5 desenvolveram um método de extração seqüencial que foi aplicado num estudo dos sedimentos do Rio Elba, altamente impactados, cujas frações foram definidas como trocáveis, metais ligados a carbonatos, metais associados aos óxidos facilmente redutíveis, metais associados aos óxidos moderadamente redutíveis e residual.Alguns problemas têm sido apontados aos métodos de extração seqüencial, tais como possíveis redistribuições do metal entre fases, seletividade dos reagentes, além da falta de concordância entre os resultados, principalmente para sedimentos anóxidos. 5,6 Embora os métodos de extração aprese...

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Heavy metal distribution in recent sediments of the Tietê-Pinheiros river system in São Paulo state, Brazil

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Heavy metal distribution in recent sediments along the Tiet^|^ecirc; River basin (S^|^atilde;o Pauro, Brazil)

Heavy metal distribution in recent sediments along the Tiet^|^ecirc; River basin (S^|^atilde;o Pauro, Brazil)

Metal speciation in surface sediments of the Uberabinha river in Uberlândia, MG State, Brazil

Extração seletiva de metais pesados em sedimentos de fundo do Rio Tietê, São Paulo

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