Transcript
MUDANÇAS NOS USOS DO SOLO E A BIOGEOQUÍMICA DO MERCÚRIO NA BACIA DO RIO MADEIRA 63º0
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HE O U am ue l E LH S o V d el O s T amu P OR 364Candeia go S a L i r a Jam P1 P3 2 io Vila P n e ot ô de T
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Mirim
Instituto de Ciências do Mar (LABOMAR), Universidade Federal do Ceará, Av. Abolição 3207, Fortaleza, CE, 60.165-081. Tel./Fax 085 33667015/14;
[email protected]
Quatro das primeiras publicações sobre a situação ambiental do Hg na bacia do Rio Madeira (1989-1991), somam um total de citações de mais de 300
(Ott et al., 2009)
Total atual de publicações ultrapassa 500 trabalhos
Etapas do processo de mineração de Au por amalgamação com Hg
Lacerda & Salomons (1991)
Fator de emissão de Hg do garimpo de ouro: obtido por entrevistas, acompanhamento do processo, balanço de massa (DNPM) (Pfeiffer & Lacerda, 1988)
Processo
Perda de Hg
Pré-concentração gravimétrica do minério Perda para rios e rejeitos (0,4 kg)
Concentrado
Vaporização direta (0,72 kg)
Vaporização eventual e fusão do ouro (0,20 kg)
Hg adicionado à calhas e bateias (Au:Hg ≈ 1:4)
Amálgama (Au-Hg) Retirada do excesso Queima do amálgama Recuperação (≈ 70%)
Perda total: 1,32 kgHg por 1,0 kgAu produzido
Produção de Au e emissão de Hg para a Bacia do Rio Madeira entre 1979 e 2000 (± 200 T locais) + (± 100 T externas) gold production
Hg emissions to the atmosphere
Hg emissions to rivers
Total Hg emission
35
25 20 15 10 5
99
19
98
19
97
19
96
19
95
19
95
19
94
19
93
19
92
19
91
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90
19
89
19
88
19
87
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19
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19
83
19
82
19
81
19
80
19
79
0 19
E m issions (tons)
30
2001-2003
Hg em humanos e peixes na Bacia do Rio Madeira em diferentes períodos do garimpo
7,9
1988-1994
(Min-Max)
15,22
71,3 150
Hg em Humanos (Cabelos) 0,5
2001-2003
5,99
1988-1994 2,89
0
20
(Média) 40
60
80
100
120
140
160
2,52 0,07 0,01
Carnívoros
Hg em Peixes (Músculo)
(Max-Min) 1,01 1,22
Não-carnívoros
0,02 0,01 0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
Bastos & Lacerda (2004) Geochim. Brasil. 18, 99.
Variação na deposição atmosférica de Hg na bacia do Rio Negro em São Gabriel da Cachoeira, AM durante os últimos 40.000 anos. Santos, Cordeiro, Turcq, Silva Filho & Lacerda (2001) Radiocarbon 43, 801. 14 12 LGM Hyatus
8 6 4 2
22 60 24 0 42 26 4 24 28 8 07 29 1 89 31 5 71 33 9 54 35 3 36 37 7 19 39 1 01 40 4 83 42 8 66 44 2 48 6
0
21 5 17 77 33 39 49 00 64 62 80 24 95 8 11 5 14 12 7 70 14 8 27 15 0 83 2
Hg (µg.m-2.yr-1)
10
Years BP
Evolução da deposição de Hg e marcadores biogeoquímicos em perfis de sedimentos de lagos na Serra de Carajás, Amazônia 10 9 8
Units
7 6 5 4 3 2 1 0 1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
Year AD Hg
Organic matter
Chlorophyll derivatives
Charcoal particles
Diferenciação: natural vs antrópico Lacerda et al. (1999)
Deposição atmosférica de Hg em diferentes regiões da Amazônia (µg.m-2.yr-1)
Poconé (Pantanal; Garimpo de ouro): 60 – 120 São Gabriel da Cachoeira (AM; Holoceno): 3,2 – 12,3 Serra dos Carajás (PA; Atual): 8,0 – 12,6 Lake Caço (MA; Holoceno): 2,1 – 4,9
Balanço estimado de Hg para a Bacia do Rio madeira Total presente em solos: 0-40 cm: 53.000 t (medido) Total recebido pela atmosfera nos últimos 6000 anos: 31.800 t (5,3 t.ano-1) Total liberado pelo Garimpo no Rio Madeira: 300 t (12 t.ano-1) Total recebido pela atmosfera nos últimos 150 anos excetuando garimpo: 2.100 t (14 t.ano-1)
Presente na matriz geológica: 19.500 t Holoceno
Garimpo
Antropoceno
Geologia
Mudanças nos usos da Terra e a Dinâmica de contaminantes em ecossistemas naturais: Lacerda (2003) Environ. Geol. 43, 308
Evolução aproximada do desmatamento na Amazônia
Madeira R.
1980-1995
1996 - 2003
~20.000 km2.ano-1
Impactos do desmatamento na mobilização do Hg Aumento da irradiação solar e temperatura do solo Aumento da vaporização de Hg para a atmosfera Diminuição da matéria orgânica e acumulação de sais Aumento do pH Aceleração da foto-redução de Hg2+ em solos Diminuição da retenção de Hg em solos e aumento da lixiviação de Hg
Aumento na perda de Hg para atmosfera e para a drenagem
A Interface Pasto-Floresta em Rondônia
70 mgHg.m-2 (0-80 cm)
30 mgHg.m-2 (0-80 cm)
160
Horizonte (0-20 cm) Foresta 120 Derrubada
-1
Hg (ng.g d.w.)
140
100 Silvicultura
Distribuição de Hg em perfis de solo em Candeias do Jamari, RO.
80 60
Almeida, Lacerda, Bastos & Hermann (2005) Environ. Pollut. 137,179.
Pasto
40
Uso do solo
Deep horizon (60-80 cm)
140 120
-1
H g (n g .g d .w .)
160
100
Derrubada Pasto
Foresta Silvicultura Forest
80
Pasture
70
60
Uso do solo
Concentração de Hg em solos de pasto e floresta em Alta Floresta, MT . Lacerda, Souza & Ribeiro (2004) Environ. Pollut. 129, 247.
Frequ ency (% )
60
40
50 40 30 20 10 0 <25
25-50
50-75
75-100 100-125 125-150 150-175 Hg (ng.g-1)
>175
Perdas em áreas de pasto: degassing, e denudação física e química de solos Ciclagem interna em áreas de floresta
Hg Hg
Estimativa da liberação de Hg por diferentes processo na Bacia do Rio Madeira, RO
1% 11%
88%
Garimpo
Desmatamento
Urbanização
2002
1997 - 2002
Hg Dissolvido (ng.l-1)
1997
1,5 1,0 0,5 0,0
PV 2002
HU
Estações
AM
Aumento da concentração de Hg dissolvido à jusante de Humaitá, diminuição a montante
Hg Particulado (ng.l-1)
1997
75
Aumento da concentração de Hg particulado à jusante de Humaitá, diminuição a montante
50 25 0
PV 2002
HU
Estações
AM Hg no TSS (ng.g-1)
1997
300 200 100 0
PV 2002
HU
Estações
AM -1
1997
TSS (mg.l )
800 600 400 200 0
PV
Diminuição da concentração de Hg presente no material em suspensão em toda a extensão do Rio Madeira, sugerindo diluição com material empobrecido em Hg.
AM
HU Estações
Aumento da concentração de material em suspensão em toda a extensão do Rio Madeira, sugerindo maior denudação de solos.
Sediment load
1997
2002
20 15
Carga de Hg e material em suspensão e geoquímica do material particulado transportado no Rio Madeira
10 5 0 Porto Velho
Humaita
mg/s
Particulate Hg flux
1997
Site
Fe/Cr Fe/Pb Fe/Ni Fe/Zn Fe/Cu
Porto Velho Machado River Jamari River World average
54 1537 1618 480
89 799 879 533
2002
1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 Porto Velho
107 1141 1230 320
Manicore
ton/s
38 135 410 137
110 2755 3844 480
Humaita
Manicore
Re-emissão de Hg
H g (n g.m -2 .h -1 )
50 40 30 20 10 0 Solos de Floresta
Solos Inundados
Solos de Pasto
Concentração e fluxo de mercúrio elementar gasoso na fazenda Mata Verde – Candeias do Jamarí. Hora
Hg0 – ar (ng m-3)
Hg0 – câmara (ng m-3)
F (ng m-2 h-1)
Pastagem
15:00
1,5 ± 0,1
3,2 ± 0,1
40 ± 6,2
Pastagem
15:40
1,5 ± 0,1
2,5 ± 0,1
26 ± 4,3
Floresta
17:10
0,9 ± 0,1
1,2 ± 0,1
9,5 ± 1,9
Floresta
17:50
0,9 ± 0,1
1,4 ± 0,1
11 ± 2,1
Local
Media de fluxo (24 h): 110 ± 6 ngHg/m-2/dia-1
Hg “Degassing”
FLORESTA Floresta Media de fluxo (24 h): 249 ± 13 ngHg/m-2/dia-1
PASTO
Pasto
1200
Folhas da copa retirando Hg diretamente da atmosfera. Mecanismo análogo a nutrição das árvores da floresta tropical?
1000 800 600 400 200 0 Jan Feb Mar Apr May Jun Twigs
Reproductive material
Trash
Silva Filho, Oliveira, Sella, Machado & Lacerda, (2006); Chemosphere 65, 2477.
300 250
200 150 100 50 0 Jan Feb Mar Apr May Jun
Jul
Aug Sep Oct Nov Dec
Jan Feb Mar Apr May Jun
Jul
Aug Sep Oct Nov Dec
20
–2
Evidências do processo de “scavenging” e transferência de Hg da atmosfera para os solos, mediado pela dinâmica do dossel.
Total
Hg deposition (µ g m )
–1
Leaves
Jul Aug Sep Oct Nov Dec
Hg concentration (ng g )
Litter deposition (kg ha–1)
1400
16 12 8 4 0
Hg0 ? Hg0 + (O3, H2O2) + H2O
UV
Hg+2 ** 18 -30 µg m-2 yr-1
? Hg0 0,8 ± 0,1 ng m-3
Hg0 1,4 ± 0,4 ng m-3 141 ± 62 µg m-2 yr-1
Hg+2 40 ± 2 µg m-2 yr-1 Hg+2 - MO -2 -1 ** 72 µg m yr 45 - 177 µg m-2 yr-1 Hg0
Hg+2 - MO
Hg+2 – Al e Fecdb
Hg0
m-2
0 – 20 cm
24 ± 4 mg m-2
20 – 40 cm
16 ± 1 mg m-2
24 ± 4 mg m-2
40 – 60 cm
21 ± 2 mg m-2
24 ± 4 mg
26 ± 4 mg m-2
60 – 80 cm
12 ± 1 mg
m-2
Leaching ~2-5mg m-2 ano-1
Hg+2 – Al e Fecdb 23 ± 2 mg m-2
Reservatórios artificiais e metilação do Hg Denudação e Alagamento de Solos Hg2+; Hg-part
Hg2+; Hg-part Deposição Atmosférica
Hg2+; Hg-part
Decomposição da M.O. Ambiente Sub-Óxico Metilação
Exportação de metil-Hg
Salto Trófico, Organificação e Concentração de Hg em Peixes em Reservatórios da Amazônia (Lacerda & Malm, 2008) Mapará
Curimatã
Piranha
1200
800
-1
Hg (ng.g p.u.)
1000
600 400 200 0 Trato digestivo
Fígado
Montante
Músculo
Trato digestivo
Fígado
Jusante
Músculo
“ No escopo da biogeoquímica de nutrientes derivados da atmosfera em florestas tropicais, o principal e atual paradigma é que a ciclagem do mercúrio na floresta amazônica é controlada pelos mesmos processos biogeoquímicos e mecanismos ecológicos que controlam a ciclagem de nutrientes na floresta tropical úmida e, portanto, é drasticamente afetada por mudanças nos usos do solo”. Hipótese formulada por Lacerda et al., (Biotropica 21:91-93, 1989).
