Sources of Pollutants in the Northern/Northeast Area of Guanabara Bay (Se, Brazil) Since the Late Nineteenth Century Using Lead Isotopes and Metal Concentrations

Abstract

The coastal areas, the most populated regions in the world, are those which have undergone the greatest human influence. In Brazilian southeastern coast, the region around Guanabara Bay (GB) is one of the most densely populated, with large cities, such as Rio de Janeiro and Niteroi, and is highly industrialized. Due to anthropic activities tones of effluents, waste and sewage is daily released in GB. Despite, several works have been performed aiming to study the current and past human influence in GB, the sources of pollutants that have impacted this bay since the late nineteenth century. This work is a new contribution aiming to identify the main sources of pollution in the northern/northeast region of GB using stable isotopes of lead (Pb) and metal concentrations during the last decades. It analyses results obtained along the core T3 collected in the northeast region of Guanabara Bay, near the Guapimirim Environmental Protected Area (known as Apa de Guapimirim), a mangrove fringe. Twenty-two sediment samples collected along this core were submitted to grain size, total organic carbon content (TOC), elemental concentrations (Ag, Ca, Cu, P, Pb, S and Zn) and stable isotopes of lead (Pb) analyses. The sediment accumulation rate was estimated by 210Pb. Results of core T3 were compared with similar data acquired in core T8, collected in Guanabara Bay, at north of Paquetá island. The comparison of the geochemical results allowed to verify that both cores recorded the same reality. Previous works have shown that the northern/northeast region of Guanabara Bay is low polluted by metals, however, since the ≈1950 a marked increase in eutrophication and metal contamination and another noticeable pulse after ≈1970, were recorded in both cores studied in this work. The 206Pb/207Pb values suggest that the main source of pollutants to northern/northeast region of GB since the second half of the 20th century have been related to deforestation and landfill and embankment engineering works preformed around the GB, in addition to mineral products applied in industrial goods, as well as oil, agricultural and organic loads. FONTES DE POLUENTES NA ÁREA NORTE / NORDESTE DA BAÍA DE GUANABARA (SE, BRASIL), DESDE O SÉCULO XIX, COM BASE EM ISÓTOPOS DE CHUMBO E CONCENTRAÇÕES DE METAIS ResumoAs áreas costeiras, as mais populosas do mundo, são as que têm recebido a maior influência humana. No litoral sudeste brasileiro, a região em torno da Baía de Guanabara (GB), uma das mais densamente povoadas, com grandes cidades, como Rio de Janeiro e Niterói, é altamente industrializada. Devido às atividades antrópicas toneladas de efluentes, resíduos e esgoto são liberados diariamente na GB. Apesar de vários trabalhos terem sido realizados com o objetivo de estudar a influência humana atual e passada na GB, não se sabe quais têm sido as fontes de poluentes mais impactantes nesta baía desde o final do século XIX. Assim, este trabalho tem como principal objetivo identificar as principais fontes de poluição na região norte / nordeste da GB usando isótopos estáveis de chumbo (Pb) e concentrações de metais nas últimas décadas. Analisa os resultados obtidos ao longo do testemunho T3, coletado na região nordeste da Baía de Guanabara, próximo à Área Ambiental Protegida de Guapimirim (conhecida como Apa de Guapimirim), uma orla de mangue. Vinte e duas amostras de sedimentos coletadas ao longo deste testemunho foram submetidas a análises granulométricas, teor de carbono orgânico total (COT), concentrações elementares (Ag, Ca, Cu, P, Pb, S e Zn) e isótopos estáveis de chumbo (Pb). A taxa de acumulação de sedimentos foi estimada com Pb210. Os resultados do testemunho T3 foram comparados com dados semelhantes adquiridos no testemunho T8, coletado na Baía de Guanabara, a norte da ilha de Paquetá. A comparação dos resultados geoquímicos permitiu verificar que os dois testemunhos registram a mesma realidade. Trabalhos anteriores mostraram que a região norte / nordeste da Baía de Guanabara é pouco poluída por metais, no entanto, observou-se nos dois testemunhos que desde 1950 aumentou acentuadamente a eutrofização e a concentração de metais tendo ocorrido um outro pulso de contaminação depois de 1970. Os valores de 206Pb / 207Pb sugerem que as principais fontes de poluentes na região norte / nordeste da GB, desde a segunda metade do século 20, estiveram relacionadas com o desmatamento e aterros em torno da GB, além de minerais aplicados em produtos indústrias, e ainda petróleo, produtos aplicados na agricultura e matéria orgânica. Palavras-chave: Concentração de metais. Isótopos de Pb. Contaminação. Fontes de poluição. Litoral. Registro antropogénico.

Geoquímica dos Sedimentos de Fundo da Enseada de Ribeira – Rio de Janeiro, Brasil.

“…Essas concentrações são superiores às encontradas na Ribeira. Deve-se considerar que o tipo de abertura utilizada pelos autores gera um enriquecimento relativo dos elementos de menor mobilidade e, representam as fases extraíveis apenas por HF, ou seja, as fases silicatadas, de forma que, representam a concentração nas fases minerais Baptista Filho et al, 2019;Martins et al, 2020a). Por sua vez, as concentrações de Pb para a mesma baia estão entre 12 e 86 ppm, através do método de digestão total da amostra que se aproxima mais do método utilizado neste trabalho.…”

“…A evolução da legislação ambiental tem levado à necessidade de ampliação do conhecimento dos diversos impactos gerados por atividades antrópicas (Rodrigues et al, 2018;Baptista Filho et al, 2019;Bezerra et al, 2020;Alves Martins et al, 2020;Zheng et al, 2020;Pinto et al, 2022). A enseada da Ribeira, localizada na Baia de Ilha Grande, Costa Verde do estado do Rio de Janeiro, na altura do município de Angra dos Reis, é tida, por diversos autores, como não influenciada por atividades antrópicas, sendo considerada pristina e um modelo de comparação (background) às demais enseadas presentes na baia de Ilha Grande.…”