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CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS – UnilesteMG
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Industrial
ADRIANA ROCHA DE SOUZA DRUMOND
USO DO MÉTODO “MOSS BAG” COM Sphagnum capillifolium PARA O
BIOMONITORAMENTO DE METAIS DA POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA EM
IPATINGA, MINAS GERAIS.
Coronel Fabriciano
2012
ADRIANA ROCHA DE SOUZA DRUMOND
USO DO MÉTODO “MOSS BAG” COM Sphagnum capillifolium PARA O
BIOMONITORAMENTO DE METAIS DA POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA EM
IPATINGA, MINAS GERAIS.
Dissertação apresentada ao Programa de
Pós-Graduação em Engenharia Industrial do
Centro Universitário do Leste de Minas
Gerais, como requisito parcial para
obtenção do título de Mestre em Engenharia
Industrial.
Orientadora: Profa. Dra. Maria Adelaide
Rabelo Vasconcelos Veado
Coronel Fabriciano
2012
ADRIANA ROCHA DE SOUZA DRUMOND
USO DO MÉTODO “MOSS BAG” COM Sphagnum capillifolium PARA O
BIOMONITORAMENTO DE METAIS DA POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA EM
IPATINGA, MINAS GERAIS
Dissertação de Mestrado submetida à banca
examinadora designada pelo conselho de
Curso do Programa de Pós-Graduação em
Engenharia, Mestrado em Engenharia
Industrial, do Centro Universitário do Leste
de Minas Gerais, como parte dos requisitos
necessários à obtenção do grau de Mestre
em Engenharia Industrial.
Aprovada em 06 de Dezembro de 2012 por
__________________________________
Maria Adelaide Rabelo Vasconcelos Veado, Dra.
Profa. PPGE / Mestrado em Construção Civil/ Área de Concentração Meio Ambiente
Universidade FUMEC- Orientador.
______________________________________
Gabriela von Rückert Heleno, Dra.
Profa. PPGE / Mestrado em Engenharia Industrial/ Unileste MG
__________________________________
Arno Heeren de Oliveira, Dr.
Prof. PCTN / Programa de Pós-Graduação em Ciências e Técnicas Nucleares
UFMG
Dedico esta pesquisa a Deus, aos meus
familiares e a todos os ipatinguenses que
lutam por uma melhor qualidade de
vida.
AGRADECIMENTOS
A Deus, o Autor e consumador da minha fé, por seu amor incondicional, pelas vezes em
que eu estava a fraquejar e Ele sempre esteve com as suas mãos estendidas a me sustentar.
Pela direção, as muralhas vencidas e as portas abertas em todas as etapas deste projeto.
“... Seja bendito o nome de Deus de eternidade a eternidade, porque Dele são a sabedoria
e a força; E Ele muda os tempos e as estações; Ele remove os reis e estabelece os reis; Ele
dá sabedoria aos sábios e conhecimento aos entendidos. Ele revela o profundo e o
escondido; conhece o que está em trevas, e com ele mora a luz.” Daniel 2: 20-22.
Ao meu esposo José Alves Drumond, pela sua presença, companheirismo, cumplicidade,
seu amor, apoio e compreensão nas situações mais adversas desta pesquisa.
Aos meus pais, exemplos de simplicidade, pelo amor dedicado e formação. Meu pai Flávio
Matias incentivou com entusiasmo e torceu pelo meu sucesso e à minha mãe e amiga
Rosângela Rocha, pelas orações incessantes nas madrugadas – todas foram ouvidas e hoje
somos vitoriosos.
Aos meus amados irmãos, Andréia e André, ao meu lindo sobrinho João Matheus, às
minhas cunhadas Cida e Elizângela, à minha amada sogra D. Maria, os quais sempre
torceram pela minha vitória. E aos demais familiares, pelo apoio e carinho dedicados
durante toda a minha vida.
À Profa. Dra. Maria Adelaide Rabelo Vasconcelos Veado, minha orientadora, pela
amizade, paciência e apoio, suas discussões, sugestões e críticas durante a pesquisa.
À Profa. Dra. Isabela Crespo, pela amizade e orientações tão importantes na área da
botânica e por suas observações e inferências no Projeto de Pesquisa.
À Profa. Dra.Gabriela von Rückert Heleno, pela sua amizade, por suas preciosas aulas e
dicas durante toda a execução do projeto, principalmente no tratamento estatístico dos
dados. Pelas palavras de encorajamento e por aceitar fazer parte da banca avaliadora.
Ao Prof. Dr. Arno Heeren de Oliveira, por aceitar fazer parte da banca avaliadora.
Ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Industrial do Centro Universitário do
Leste de Minas Gerais, pela oportunidade e especialmente ao Prof. Dr. Roselito de
Albuquerque (Coordenador do Mestrado) pela amizade, pelos inúmeros atendimentos em
sua sala, pelo auxílio na solução dos diversos problemas encontrados durante a realização
da pesquisa.
Ao Departamento de Meio Ambiente e Qualidade (DEMAQ) da Fábrica de Celulose Nipo
Brasileira (CENIBRA S.A.) na pessoa do coordenador de monitoramento ambiental,
Leandro Coelho Dalvi, e ao supervisor Humberto Lopes dos Santos, pela realização das
análises através da técnica de análise por Espectrometria de Emissão Óptica em Plasma
com Acoplamento Indutivo (ICP-OES) e a disponibilização de todos os insumos
necessários.
Ao Msc. José Márcio Quintão, pela amizade e momentos agradáveis durante o curso e por
realizar as análises no ICP-OES.
Ao
Centro
de
Microscopia
da
Universidade
Federal
de
Minas
Gerais
(http://www.microscopia.ufmg.br) por prestar apoio técnico e equipamentos para o
experimento envolvendo microscopia eletrônica. Em especial, à Prof. Dra. Virgínia
Sampaio Teixeira Ciminelli, ao Sr. Breno Barbosa e ao Prof. Dr. Kinulpe Honorato
Sampaio pela atenção e orientações fundamentais quanto às análises no Microscópio
Eletrônico de Varredura (MEV).
Aos pesquisadores Profa. Dra. Josanídia Lima (Laviet-UFBA), Profa. Dra. Jutta Gutberlet
(Universidade de Victoria-Canadá/USP), Prof. Dr. Nivaldo Lemes da Silva Fialho
(UNISO/Sorocaba-SP), Dra. Sheila de Oliveira Rancura (Analista Ambiental do Instituto
Chico Mendes de Conservação da Biodiversidade) pela ajuda, sugestões e apoio, cujas
informações foram valiosíssimas no início do nosso projeto, as orientações na
metodologia, na escolha da espécie de musgo e onde encontrá-lo.
À Sra. Aida Almeida Silva, tradicional manejadora de musgos em Cananéia (Sul de São
de Paulo) por coletar os musgos e enviá-los sem dificuldades.
Ao Sr. Marcelo dos Reis Gomes (Madeireira Pará, Ipatinga-MG) pela doação das madeiras
para confecção das bases das Estações de Monitoramento moss bag.
Ao Luciano, Ruiter e toda a equipe da carpintaria da SEMOP (Secretaria de Obras da
Prefeitura Municipal de Ipatinga) pela confecção das cruzetas usadas como base para a
exposição moss bag.
À Profa. Dra. Olga Yano do Instituto de Botânica de São Paulo (IBOT-SP) por gentilmente
fazer identificação da espécie de Sphagnum que foi usado neste projeto.
À Secretaria de Serviços Urbanos de Ipatinga (SESUMA) pela permissão das instalações
das Estações de Biomonitoramento moss bag em diversos pontos na cidade de Ipatinga.
Em especial ao Sr. Amantino Onésimo de Freitas, Engenheiro Sanitário Ambiental,
Assessor técnico da SESUMA que apoiou desde o início do projeto, sempre nos atendendo
com entusiasmo, disponibilidade e desejo de fazer algo em prol de Ipatinga/MG.
Às pessoas que nos ajudaram na instalação e logística das estações moss bag:
ao Sr. Fernando do SEMOC e ao Sr. Franklin da Associação Amigos de Ipatinga (AMIP-),
no Bairro Vila Celeste, com seu jeito alegre e altruísta, não mediu esforços em nos atender.
A todos que disponibilizaram seus espaços físicos para a instalação da estação de
monitoramento biológico: - Sr. Jaime e funcionários (Pizzaria do Jaime, Bairro Jardim
Panorama); - Sr. José Pereira Amorim e seu caseiro Paulo Roberto Pinheiro (Sítio
Amorim, Bairro Bom Jardim); - Sr. Vicente Paula e Sra. Joana (Bairro Bethânia); - Sr. José
Maria dos Santos (Horta Comunitária, Bairro Limoeiro); - Sr. Leonardo R. S. Veloso
(Analista Meio Ambiente Sênior- USIMINAS, Estação da Rede de Monitoramento
Contínuo, Bairro Veneza); - Sr. Telmo Bianchini e Sr. Plínio Verçosa Perucci
(SENAI/FIEMG, Bairro Veneza); - Sr. Davi Fiusa Fialho (Diretor Financeiro, responsável
pelo Patrimônio e Logística da Operadora de celulares da OI; (Bairro Novo Cruzeiro); - Sr.
Hadias Martins Teixeira e esposa (Bairro Iguaçu); - Sr. Mauro Raimundo e esposa (Bairro
Cariru); - Sr. Milton Torres e Sr. Artur Teixeira Ervilha (Praça do Bairro das Águas) e Sra.
Cássia representante da Associação de Moradores de Bairro e esposo (Bairro Horto); - Sr.
André Luiz Araújo e Sra. Viviane Macedo (Bairro Ideal). Não me esquecerei das
experiências trocadas, da simpatia e do carinho, ao me receberem nas visitas mensais, dos
lanches, da curiosidade e da expectativa quanto aos resultados.
Ao Sr. Walter Freitas de Moraes Júnior (Promotor de Justiça de Defesa do Meio Ambiente
de Ipatinga), por disponibilizar materiais e informações sobre as estações da Rede de
Monitoramento Automática de Ipatinga e o seu incentivo aos trabalhos acadêmicos na
região do Vale do Aço.
Às pessoas que nos auxiliaram na contagem de carros no bairro Caçula: Bruno Henrique,
Maria Aparecida, Maria Alves, José Alves, Pâmela, Érica, Elan, Samantha, Romário,
Viviane Araújo, Josiany Gabriela, Karla e Daniela.
Ao Prof. Dr. André Maurício de Oliveira (Coordenador do Curso Técnico em Química)
por permitir o uso da estufa do laboratório de química do Centro Federal de Educação
Tecnológica (CEFET/MG) em Timóteo.
À Luana Dias Lacerda Guerra, Responsável Técnica pelo Laboratório de Química,
do Centro Federal de Educação Tecnológica (CEFET-MG) pela convivência agradável e
pela amizade.
Aos pesquisadores, colegas e a Sandra Oliver, técnica do Laboratório de Pesquisa
Ambiental (LPA) do UnilesteMG.
Ao Sr. José Augusto de Moraes, por dedicar sua vida ao resgate da história de nossa
cidade, “A memória e trajetória de um povo”.
À Secretaria de Estado de Educação de Minas Gerais (SEE/MG), pela autorização especial
para afastamento do meu serviço para frequência no curso de Mestrado em Engenharia
Industrial. Na pessoa da Supervisora Maria Vanete André Sperber da Secretaria Regional
de Educação, pelas orientações e apoio ao projeto.
À Maria Geralda, Maria Glória Zanetti, Alexandre Chaves pela liberação das atividades
profissionais em alguns períodos necessários durante o curso, pela compreensão e
incentivo.
Aos colegas Marcus Mansur, Alice Arantes, Ana Flávia, Renata Gama, Raquel Ribeiro,
Kívia Carolina, Felipe de Brito, Maria José, Yuji Miyabara, Profa. Dra. Claúdia, Sabrina e
Prof. Dr. Fabrício pela amizade, convívio e experiências trocadas durante todo o curso.
À Karla Oliveira, Samara Mendes, Nariella, Flaviane Gomes, Glaúcia Emanuelly pelo
auxílio na preparação do material vegetal para a digestão química.
À Marisa Gandra pela amizade, incentivo, sugestões e o apoio na troca dos moss bags.
À Josiany Gabriela pela verdadeira amizade e o apoio durante várias etapas do
biomonitoramento. A sua companhia fez destes dois anos uma agradável experiência de
crescimento profissional e pessoal. Estará sempre no meu coração e na memória.
À amiga Viviane Macedo, pelo carinho, cumplicidade, colaboração que foram fundamentais e
reconheço que o seu apoio e estímulo foram imprescindíveis na conclusão deste projeto. “...
mas há um amigo mais chegado do que um irmão.” Provérbios 18:24.
À amiga Érica Gonçalves que, com certeza, foi uma das muitas pessoas despertadas por
Deus para me auxiliar em várias etapas durante esta minha trajetória.
Às bibliotecárias, Elizabeth Aparecida Lopes e Ilma Maria da Silva, pela atenção e
disponibilidade em tirar as minha dúvidas.
Aos meus amados irmãos da Igreja Cristã Maranata (Canaã III).
A todas as pessoas que colaboraram para a realização desta pesquisa, ajudando a
conquistar mais maturidade e experiência acadêmica, meus sinceros agradecimentos.
“Porque desde a antiguidade não se ouviu,
nem com ouvidos se percebeu, nem com os
olhos se viu um Deus além de ti que
trabalha para aquele que nele espera.”
Isaías 64:4
RESUMO
Atualmente a indústria é o setor mais relevante da economia ipatinguense. O
desenvolvimento econômico acelerou a produção industrial, o crescimento populacional, o
setor da construção civil e a demanda da frota de veículos, gerando a emissão de uma série
de poluentes atmosféricos que têm causado impactos negativos sobre o meio ambiente e a
saúde das pessoas. Os metais gerados em decorrência das atividades antrópicas são nocivos
à saúde mesmo em níveis muito baixos porque se encontram agregados em partículas em
suspensão, compostos orgânicos ou na forma de vapor, os quais podem penetrar no trato
respiratório. No presente estudo, objetivou-se identificar e quantificar os metais presentes
no ar do município de Ipatinga, Minas Gerais, através da técnica de biomonitoramento
ativo, moss bag, utilizando a espécie Sphagnum capillifolium. No período de Julho a
Novembro de 2010, realizaram-se três exposições mensais do biomonitor em quinze
pontos amostrais distribuídos pela área em estudo, dividida em duas regiões (norte e sul).
As técnicas de análises utilizadas foram ICP-OES (Espectrometria de Emissão Óptica com
Plasma Acoplado Indutivamente) para medir o teor dos metais (Al, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe,
In, Li, Mg, Mn, Ni, Pb, Sn, Sr, Tl e Zn) e MEV/EDS (Microscopia Eletrônica de Varredura
(MEV)/Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios X) que detectaram a presença de
outros metais (Ti, V e Hg), acrescentando mais informações sobre a capacidade de sorção
de metais do musgo Sphagnum capillifolium. Os resultados mostraram maiores
concentrações de metais na região sul de Ipatinga, localizada na direção predominante dos
ventos. Na conclusão do trabalho, ficou evidenciado que, no município de Ipatinga, existe
uma presença considerável de metais no ar, os quais podem estar mais associados às fontes
antropogênicas do que às fontes naturais.
Palavras chaves: Poluição Atmosférica. Biomonitoramento Ativo. Sphagnum capillifolium.
Metais.
ABSTRACT
Currently the industry is the most important sector of the ipatinguense economy. The
economic growth sped up the industrial production, the population growth, the civil
construction sector and the demand of the fleet of vehicles, generating the emission of a
series of atmospheric pollutants that have caused negative impacts on the environment and
people‟s health. The generated metals in result of the of human activities are harmful to
health even in very low levels because they are found aggregated in particles in
suspension, organic composites or in the vapor form, which can penetrate in the respiratory
treatment. The present study was objectified in identifying and quantifying present metals
in the air of Ipatinga city, Minas Gerais, through the technique of active biomonitoring,
moss bag, using the Sphagnum capillifolium species. In the period from July to November
of 2010, three monthly expositions of the biomonitor in fifteen points had been fulfilled
show distributed by the area in study, divided in two regions (north and south). The
techniques of used analyses had been ICP-OES (Inductively Coupled Plasma Optical
Emission Spectrometry) to measure the text of metals (Al, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, In, Li,
Mg, Mn, Ni, Pb, Sn, Sr, Tl and Zn) and MEV/EDS (Scanning Electron Microscopy (SEM)
/ Dispersive Energy Spectroscopy X-ray) that detected the presence of other metals (Ti, V
and Hg), adding more information on the capacity of sorption of metals of Sphagnum
capillifolium moss . The results had shown bigger metal concentrations in the south region
of Ipatinga city, located in the predominant direction of the winds. In the conclusion of the
work it was evidenced that in Ipatinga city there is a considerable metal presence in the
air, which can be more associated to anthropogenic sources than to natural sources.
Keywords: Air Pollution. Active biomonitoring. Sphagnum capillifolium. Metals.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Frota de veículos e crescimento populacional de Ipatinga. .............................. 26
Figura 2 - Estratificação térmica da Atmosfera .................................................................. 28
Figura 3 - Faixas típicas para vários tamanhos de partículas. ........................................... 30
Figura 4 - Poluição do ar, fontes, transporte, transformações, remoção e efeitos. ........... 31
Figura 5 - Sphagnum capillifolium ........................................................................................ 67
Figura 6 - Estratificação do relevo no município de Ipatinga/MG. ................................... 71
Figura 7 - Localização dos pontos e das regiões norte e sul do biomonitoramento moss
bag no município de Ipatinga - MG. ..................................................................................... 73
Figura 8 - Temperaturas médias, máximas e mínimas e precipitação pluviométrica
durante a no período de amostragem de bimonitoramento moss bag em Ipatinga/MG,
2010. ......................................................................................................................................... 74
Figura 9 - Médias aritméticas diárias da umidade relativa do ar e temperatura no
período de amostragem de bimonitoramento moss bag em Ipatinga/MG, 2010. ............. 75
Figura 10 - Direção e velocidade de vento (m.s-1) nos meses de amostragem (a) agosto,
(b) setembro, (c) outubro e (d) novembro, ........................................................................... 76
Figura 11 - Ortofoto da Ilha de Cananéia com a localização das áreas de coleta das
briófitas mapeadas no estudo de Sheila Rancura. ............................................................... 81
Figura 12 - Imagem TM Landsat 5 com a localização das áreas de coleta das briófitas
mapeadas no estudo de Sheila Rancura. .............................................................................. 82
Figura 13 - Exemplos do gênero Sphagnum, conhecido popularmente como “veludo”. . 83
Figura 14 - Etapas da atividade de coleta das Briófitas: (a) secagem, (b) limpeza, (c)
acondicionamento nas embalagens (d, e), (f) resíduo após a limpeza do Sphagnum........ 84
Figura 15 - a) Modelo do suporte estação de medição moss bag – P15 (BR), ................... 85
Figura 16 - Etapas da preparação das amostras de moss bag: (a) triagem, (b)
padronização, (c) e (d) hidratação......................................................................................... 88
Figura 17- (a) Retirada e troca dos moss bags no Ponto P04 (CA), (b) identificação e
forma de transporte. ............................................................................................................... 89
Figura 18 - Estufa usada na secagem dos musgos após exposição moss bag ..................... 90
Figura 19 - Etapas da digestão química: (a) pesagem, (b) solução ácida, (c) autoclave, . 92
Figura 20 - (a) Sphagnum capillifolium nos stubs de alumínio (b) MEV Quanta 200 –
FEG (FEI Company, Holanda) (c) imagens combinadas com microanálise EDS. ........... 96
Figura 21- Concentração de acumulação (μg.g-1) dos elementos: Al, Ca, Cd, Co nos
períodos SECO e CHUVOSO no município de Ipatinga/MG, em 2010. ......................... 101
Figura 22- Concentração de acumulação (μg.g-1) dos elementos: Cr, Co, Fe, In nos
períodos SECO e CHUVOSO no município de Ipatinga/MG, em 2010. ......................... 102
Figura 23 - Concentração de acumulação (μg.g-1) dos elementos: Li, Mg, Mn, Ni nos
períodos SECO e CHUVOSO no município de Ipatinga/MG, em 2010. ......................... 103
Figura 24 - Concentração de acumulação (μg.g-1) dos elementos: Pb, Sn, Sr, Tl, Zn
nos períodos SECO e CHUVOSO no município de Ipatinga/MG, em 2010. .................. 104
Figura 25 - Ocorrência de diferença significativa (Teste de Wilcoxon) dos elementos
químicos entre os pontos de biomonitoramento e suas respectivas concentrações
médias (μg.g-1): Al (a, b), Ca (c, d) , Cd (e, f). .................................................................... 107
Figura 26 - Ocorrência de diferença significativa (Teste de Wilcoxon) dos elementos
químicos entre os pontos de biomonitoramento e suas respectivas concentrações
médias (μg.g-1): Co (a, b), Cu (c, d), Fe (e, f). ..................................................................... 108
Figura 27 - Ocorrência de diferença significativa (Teste de Wilcoxon) dos elementos
químicos entre os pontos de biomonitoramento e suas respectivas concentrações
médias (μg.g-1): Sr (a, b), Mn (c, d), Zn (e, f). .................................................................... 109
Figura 28 - Fotomicrografias do Sphagnum capillifolium, exposto por 36 dias
(setembro/outubro) no ponto 06 (VN) na escala de (a) 200μm, (b) 20μm, (c) 10μm e
(d) elementos químicos identificados. ................................................................................. 121
Figura 29- Fotomicrografias d Sphagnum capillifolium nos pontos de
biomonitoramento da região norte (a,b) PC, (c, d) 01/BE. ............................................... 122
Figura 30 - Fotomicrografias de Sphagnum capillifolium nos pontos de
biomonitoramento da região norte (a, b) 08/BJ, (c, d) 04/CA. ......................................... 123
Figura 31 - Fotomicrografias de Sphagnum capillifolium nos pontos de
biomonitoramento da região norte (a, b) 03/CN e (c, d) 02/LI. ........................................ 124
Figura 32 - Fotomicrografias de Sphagnum capillifolium nos pontos de
biomonitoramento da região sul (a,b) 10/CE, (c,d) 09/NC................................................ 125
Figura 33 - Fotomicrografias de Sphagnum capillifolium nos pontos de
biomonitoramento da região sul (a,b) 12/CR e (c,d)15/BR. .............................................. 126
Figura 34 - Dados metereológicos da região em estudo nos meses de (a) Julho,
(b)Agosto, (c)Setembro, (d) Outubro e (e) Novembro,2010. ............................................. 149
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Níveis Mínimos de Risco (MRLs) ........................................................................ 58
Tabela 2 - Limites máximos de concentrações de contaminantes no ar. ........................... 59
Tabela 3 - Períodos em dias das exposições moss bag em Ipatinga, MG, 2010. ................ 86
Tabela 4 - Resultados obtidos dos parâmetros medidos na água utilizada para
hidratação do Sphagnum para os três períodos de exposição moss bag ............................ 88
Tabela 5 - Parâmetros experimentais do ICPE 9000 SHIMADZU ................................... 95
Tabela 6 - Concentração de acumulação (μg.g-1) dos elementos químicos nos períodos
SECO e CHUVOSO no município de Ipatinga/MG, em 2010. ........................................ 100
Tabela 7 - Concentração média de acumulação (μg.g-1) ................................................... 105
Tabela 8 - Coeficiente de Correlação de Spearman () entre as concentrações dos
metais nas amostras vegetais, em Ipatinga/MG, 2010. ...................................................... 119
Tabela 9 - Concentrações médias (μg.g-1) dos metais identificados por ICP-OES, no
período SECO em Ipatinga/MG, em 2010.......................................................................... 145
Tabela 10 - Concentrações médias em μg.g-1 dos metais identificados por ICP-OES,
no período CHUVOSO em Ipatinga/MG, em 2010. .......................................................... 146
Tabela 11 - Concentrações médias em μg.g-1 dos metais identificados por ICP-OES,
no município de Ipatinga/MG, em 2010. ............................................................................ 147
Tabela 12 - Ocorrência de diferença significativa em relação à altura entre os metais
no município de Ipatinga/MG, 2010. .................................................................................. 148
Tabela 13 - Emissões atmosféricas das vias de tráfego urbanas e empresas de Ipatinga
(RTC08045) ........................................................................................................................... 150
Tabela 14 - Emissões atmosféricas por área/processo industrial da USIMINAS
(RTC08045) ........................................................................................................................... 151
LISTA DE QUADROS
Quadro 1- Componentes das cinzas em amostras de carvão mineral ............................... 33
Quadro 2 - Emissão de metais por veículos automotores ................................................... 34
Quadro 3 - Ligas de cobalto, composição e utilização industrial ....................................... 39
Quadro 4 - Função tóxica e biológica de elementos traços importantes ........................... 55
Quadro 5 - Fontes e características dos principais poluentes na atmosfera. .................... 56
Quadro 6 - Classificação das plantas bioindicadoras .......................................................... 62
Quadro 7 - Biomonitoramento ativo com Sphagnum em vários países. ............................ 63
Quadro 8 - Posição taxonômica do biomonitor ................................................................... 67
Quadro 9 - Regiões do Biomonitoramento moss bag, em Ipatinga/MG, 2010. ................. 72
Quadro 10 - Caracterização dos pontos (01-05) de biomonitoramento moss bag
Ipatinga – MG, 2010. .............................................................................................................. 77
Quadro 11 - Caracterização dos pontos (06- 10) de biomonitoramento moss bag,
Ipatinga – MG, 2010. .............................................................................................................. 78
Quadro 12 - Caracterização dos pontos (11 - 15) de biomonitoramento moss bag,
Ipatinga – MG, 2010. .............................................................................................................. 79
Quadro 13 - Ocorrência de diferença significativa em relação à altura ........................... 98
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ATSDR- Agency for Toxic Substances and Disease Registry
CEFET- Centro Federal de Educação Tecnológica
CENIBRA - Celulose Nipo Brasileira
CETESB- Companhia Estadual de Tecnologia de Saneamento Básico e de Controle de
Poluição das Águas (SP)
CONAMA- Conselho Nacional do Meio Ambiente (Brasil)
DEMAQ- Departamento de Meio Ambiente e Qualidade
DENATRAN - Departamento Nacional de Trânsito
IARC- International Agency for Research on Cancer
IBAMA – Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis
IBGE- Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
ICP-OES – Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry
INMET- Instituto Nacional de Meteorologia
INPE- Instituto de Pesquisas Espaciais
LPA – Laboratório de Pesquisas Ambientais do Unileste/MG
MEV – Microscópio Eletrônico de Varredura
MP- Material Particulado
MRL- Minimal Risk Level
OSHA- Occupational Safety and Health Administration
PI- Partículas Inaláveis
PTS- Partículas Totais em Suspensão
RAMQAM- Rede Automática de Monitoramento da Qualidade do Ar e Meteorologia
RMVA - Região Metropolitana do Vale do Aço
SESUMA- Secretaria de Serviços Urbanos de Ipatinga.
SINDA- Sistema Nacional de Dados Ambientais
USEPA- United States Environmental Protection Agency
USIMINAS- Usina Siderúrgica de Minas Gerais
WHO- World Health Organization
SUMÁRIO
1
INTRODUÇÃO ................................................................................................. 20
2
2.1
2.2
OBJETIVOS ...................................................................................................... 22
Objetivo geral ..................................................................................................... 22
Objetivos específicos .......................................................................................... 22
3
3.1
3.2
3.2.1
3.2.2
3.2.3
3.2.4
3.3
3.3.1
3.3.2
3.4
3.4.1
3.4.2
3.4.3
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ......................................................................... 23
Breve panorama histórico de Ipatinga ............................................................ 23
Poluição do ar .................................................................................................... 27
Fontes de poluição do ar, os principais poluentes e seus efeitos. ...................... 29
A problemática dos metais na atmosfera ............................................................ 32
Os elementos químicos essenciais que constituem o tecido vegetal ................... 54
Qualidade do Ar ................................................................................................... 54
Monitoramento Ambiental ............................................................................... 60
Biomonitoramento do ar ..................................................................................... 61
Biomonitoramento passivo e ativo ...................................................................... 63
Princípio do Método moss bag .......................................................................... 64
Considerações sobre o biomonitor ...................................................................... 66
Entrada de poluentes no Sphagnum ................................................................... 68
Vantagens do uso dos musgos como bioindicadores .......................................... 69
4
4.1
4.2
4.3
4.4
4.4.1
4.4.2
4.4.3
4.4.4
4.4.5
4.4.6
4.4.7
4.5
4.5.1
4.5.2
4.5.3
4.6
4.6.1
4.6.2
4.7
MATERIAIS E MÉTODOS ............................................................................. 70
Área de estudo.................................................................................................... 70
Condições Meteorológicas ................................................................................. 74
Caracterização dos pontos de biomonitoramento .......................................... 75
Biomonitor – a coleta, preparo e exposição ..................................................... 80
Forma de Obtenção do biomonitor ativo Sphagnum capillifolium ................... 80
Caracterização da cidade de Cananéia, São Paulo ............................................ 82
A extração do musgo Sphagnum ........................................................................ 84
Fixação das estações de biomonitoramento moss bag ....................................... 85
Períodos de exposições do biomonitoramento moss bag .................................... 86
Metodologia de preparo das amostras para a exposição moss bag ................... 87
Metodologia de retirada e troca dos bags ........................................................... 89
Metodologia da digestão química do tecido vegetal ....................................... 89
Preparo das amostras .......................................................................................... 90
Análise química para o ICP-OES ....................................................................... 91
O uso da autoclave na digestão química do material vegetal ............................ 91
Procedimentos Analíticos .................................................................................. 93
Espectrometria de emissão óptica em plasma com acoplamento indutivo ........ 93
Microscópio Eletrônico de Varredura ................................................................ 95
Análises estatísticas ........................................................................................... 97
5
5.1
5.2
5.3
5.3.1
5.3.1
5.3.2
5.3.3
5.3.4
5.3.5
5.3.6
5.3.7
5.3.8
5.4
5.5
RESULTADOS E DISCUSSÃO ...................................................................... 98
Altura de exposição entre as amostras ............................................................ 98
Período seco e chuvoso no município de Ipatinga/MG .................................. 99
Os metais e os locais de biomonitoramento ................................................... 105
Alumínio............................................................................................................. 110
Cálcio ................................................................................................................. 110
Cádmio ............................................................................................................... 111
Cobalto ............................................................................................................... 112
Cobre .................................................................................................................. 113
Ferro................................................................................................................... 114
Manganês ........................................................................................................... 115
Estrôncio ............................................................................................................ 116
Zinco................................................................................................................... 117
Correlação de Spearman () ........................................................................... 118
Fotomicrografias do Sphagnum Capillifolium .............................................. 121
6
CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES ..................................................... 129
6.1
Conclusões ........................................................................................................ 129
6.2
Recomendações ................................................................................................ 131
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................................................... 133
APÊNDICE ...................................................................................................................... 145
ANEXOS .......................................................................................................................... 150
20
1
INTRODUÇÃO
Atualmente a poluição atmosférica no ambiente urbano industrial constitui um
problema que tem se agravado cada vez mais. Ocasionado, principalmente, pela queima de
combustíveis fósseis e descargas industriais, seus efeitos se caracterizam tanto pela
alteração de condições consideradas normais como pelo aumento de problemas já
existentes.
O crescimento econômico do município de Ipatinga-MG nas últimas décadas
acarretou uma explosão demográfica, um crescimento da produção industrial e da frota de
veículos, o que tem gerado uma série de impactos negativos decorrentes das emissões de
poluentes atmosféricos prejudiciais à saúde das populações e ao meio ambiente.
Os metais gerados por essas atividades antrópicas são nocivos à saúde mesmo
em quantidades muito pequenas, pois se encontram agregados às partículas em suspensão,
compostos orgânicos ou na forma de vapor e sofrem dispersão com os ventos, atingindo
áreas onde a geração desses poluentes é muito baixa.
O ar atmosférico é um sistema dinâmico, com seus constituintes gasosos
interligados com a hidrosfera, litosfera e biosfera. Portanto, se há degradação do mesmo,
percebe-se o comprometimento dos processos fotossintéticos através da diminuição da
intensidade da luz, prejudicando a vegetação terrestre e aquática. Há alterações nos ciclos
do nitrogênio, oxigênio e carbono ocasionando mudanças climáticas. A água e o solo
mostram-se afetados, prejudicando a saúde dos homens e dos animais.
Pode-se estimar o risco de uma população exposta às substâncias tóxicas por
intermédio dos programas de monitoramento. As concentrações de poluentes podem ser
podem ser determinadas por diversos métodos de análises ou por métodos alternativos de
bioindicação ou bioacumulação. A técnica de bioacumulação presta-se à quantificação da
distribuição de cargas atmosféricas no espaço e no tempo. Neste grupo de métodos, usamse organismos naturais para a acumulação de substâncias do meio em análise. Por meio de
análises químicas, determinam-se as concentrações das substâncias específicas de
interesse.
O biomonitoramento pode ser passivo quando as espécies já se encontram no
ecossistema em estudo, ou ativo quando os indicadores biológicos são introduzidos no
ecossistema na forma padronizada. A vegetação é um indicador muito eficaz do impacto da
poluição atmosférica devido à capacidade de acumular poluentes em níveis muito mais
elevados do que os níveis presentes no ar.
21
Através do biomonitoramento é possível quantificar a concentração dos
elementos químicos presentes na atmosfera de Ipatinga por intermédio da medição dos
mesmos quando acumulados pela deposição seca e úmida, bem como identificar sua
distribuição no espaço e no tempo para fornecer uma prova segura da dimensão e
distribuição da contaminação ambiental nessa região.
O presente trabalho refere-se ao biomonitoramento ativo moss bag da
qualidade do ar de Ipatinga – MG, utilizando Sphagnum capillifolium, um musgo
mundialmente reconhecido pela sua capacidade de acumular metais. Com exposições
mensais moss bag do Sphagnum capillifolium (Julho a Novembro de 2010), as análises do
material vegetal ocorreram através das técnicas ICP-OES (Espectrometria de Emissão
Óptica com Plasma Acoplado Indutivamente) para a determinação do teor dos metais, e do
MEV/EDS (Microscópio Eletrônico de Varredura/ Espectroscopia de Energia Dispersa de
raios-X) para acrescentar informações sobre a forma e a eficiência da acumulação dos
poluentes no musgo.
22
2
2.1
OBJETIVOS
Objetivo geral
Determinar os teores de poluentes no ar do município de Ipatinga, Minas
Gerais, utilizando o método de biomonitoramento ativo (moss bag) através do musgo
Sphagnum capillifolium em quinze pontos diferentes da cidade.
2.2
Objetivos específicos
Na utilização do método moss bag, com Sphagnum capillifolium, objetivou-se
 analisar a capacidade de acumulação dos metais no musgo;
 relacionar os metais encontrados com as principais fontes de emissões industriais e/ou
veiculares que impactam os locais monitorados do município de Ipatinga (MG) .
23
3
3.1
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Breve panorama histórico de Ipatinga
As informações históricas contidas nesta seção foram baseadas na Coleção
Ipatinga– Cidade Jardim, de José Augusto de Moraes (MORAES, 2009).
O município de Ipatinga é composto por sua Sede e pelo distrito de Barra
Alegre, estando localizado na Bacia Hidrográfica do Rio Doce, na Região Metropolitana
do Vale do Aço a Leste do Estado de Minas Gerais.
Os povoados de Barra Alegre e Ipatinga pertenceram a quatro outros
municípios: Itabira, Ferros, Antônio Dias e Coronel Fabriciano. Os primeiros habitantes da
região foram os índios botocudos, assim chamados por causa dos adornos de madeira
(botoque ou batoque) em forma arredondada, que usavam abaixo do lábio inferior e nos
lóbulos das orelhas. Os botocudos pertenciam à nação Jê, a mesma família dos Aimorés,
Maxacalis, Krenaks, Patachós, Nanukes etc.
Barra Alegre (Água Limpa) originou-se de cinquenta alqueires de terra que o
arcebispo de Mariana doou às famílias daquela região. Em 1920, na região havia umas
vinte casas, uma escola e uma igreja e somente, em 1964, que Barra Alegre foi incorporada
a Ipatinga, na qualidade de distrito.
A versão tradicional relata que o nome de Ipatinga nasceu de um arranjo
formado por uma aglutinação de palavras, aproveitando os radicais Ipa (de Ipanema) e
tinga (de Caratinga), de acordo com a versão do Engenheiro Pedro Nolasco. Entretanto,
segundo os estudos linguísticos, a palavra Ipatinga tem legítima formação tupi e significa
Pouso de Água Limpa (I + PA+ TINGA).
Ipatinga era o nome de uma pequena estação intermediária, que ligava Itabira a
Vitória, inaugurada em 1922, e instalada às margens do Rio Piracicaba entre os atuais
bairros Cariru e Castelo. Em 1930, esse trajeto foi mudado para mais perto do povoado,
onde hoje é a Estação Memória.
As sucessivas tentativas fracassadas das primeiras expedições portuguesas para
a extração de riquezas minerais na Região do Vale do Rio Doce são fatos que podem
contribuir para explicar a ocupação tardia e o recente surgimento da povoação no local que
deu origem à cidade de Ipatinga. As causas principais podem ter sido as doenças, os
“Botocudos” e a dificuldade em encontrar ouro e pedras preciosas.
24
Declarada a guerra contra os proprietários naturais da Terra, D. João VI
autoriza a dizimação dos índios através da assinatura da carta Régia, em 13 de maio de
1808, instituindo a Guerra Justa, iniciando então um novo vaticínio sobre o “Vazio Verde”.
O processo de imigração na região efetivou-se nesse período, início do século
XIX, com a vinda de Guido Thomas Marliére que instalaria os quartéis militares que
serviam de cobertura aos colonos.
Em 1930, ocorreu o primeiro desmatamento da região, quando José Fabrício
Gomes apossou-se de uma área de terra em matas virgens, para fazer uma plantação e ficar
mais perto da estrada de ferro. Decorridos dois anos, cedeu a posse para José Cândido de
Meira, que instalaria um grande serviço de extração de madeira. Mais tarde, passam-se
essas terras ao Sr. Alberto Giovanini.
Para aumentar a sua produção de carvão vegetal, que iria abastecer as usinas de
João Monlevade e Sabará, a Companhia Belgo Mineira adquiriu, em1934, a área de terra
que continha grandes matas do Sr. Alberto Giovanini e foi iniciada a produção de carvão,
com grande número de operários.
Com a montagem das carvoarias que alimentavam as siderurgias, que se
instalavam no Vale do Piracicaba, o lugarejo começou a crescer. Em 12 de dezembro de
1953, Ipatinga passou a ser distrito do município de Coronel Fabriciano sendo traçada, no
ano seguinte, a sua delimitação urbana e suburbana.
O grande desenvolvimento da região começou na década de 50, com o início
das obras de construção da Usina Siderúrgica de Minas Gerais S/A, a USIMINAS, que
seria inaugurada em 26 de outubro de 1962.
Quando começaram as obras de construção da USIMINAS, Ipatinga era um
pequeno vilarejo com cerca de 300 habitantes, sem nenhuma infraestrutura urbana
adequada. Para suprir a falta de mão-de-obra, cerca de 10.000 pessoas migraram para a
região para trabalhar na construção da siderúrgica (BRANDT, 2005 apud PULINO, 2006).
Com o crescimento muito rápido do distrito, seus líderes comunitários
começaram a reivindicar do governo estadual a emancipação e, após muito esforço e
diversas idas e vindas à capital do Estado, Ipatinga foi emancipada, exatamente a 29 de
abril de 1964.
O Engenheiro Rafael Hardy desenvolveu o plano de urbanização para garantir
a expansão do núcleo urbano e assegurar a oferta de serviços de saúde, educação, lazer,
transportes e comunicação. Exprimindo um conceito urbanístico de cidade aberta, para um
movimento constante de pessoas, quando o dinamismo da indústria siderúrgica inseria a
25
aldeia no mundo e vice-versa. Em 1970, já haviam sido construídas três mil duzentas e
setenta e duas moradias.
O projeto Hardy também estabelecia um Centro Comunal destinado às
atividades diversificadas como comércio, hotéis e pensões destinados aos funcionários e
operários solteiros e à população de flutuantes como compradores, vendedores e visitantes.
Foi exatamente no entorno e a partir deste “Centro Comunal”, o atual centro,
cortado pela Avenida 28 de abril, antiga Rua do Comércio, que a cidade começou a crescer
desordenadamente e sem qualquer planejamento, num contraste ao planejamento e
programa urbanisticamente inicial.
Com as obras de expansão da USIMINAS na década de 70, Ipatinga
experimenta um novo estágio de desenvolvimento sócio-econômico chegando a quase 50
mil habitantes (BRANDT, 2005 apud PULINO, 2006).
A partir da área central, surgem, em Ipatinga, vários empreendimentos
imobiliários e loteamentos que se expandem em direção ao seu núcleo original, o distrito
de Barra Alegre. Além de novos núcleos habitacionais, conformam-se novos centros de
compras, diversificando as atividades econômicas sociais. Em 1975, o município de
Ipatinga elaborou seu plano diretor para o sistema viário urbano.
Na década de 80, Ipatinga totaliza uma população de 150.322 mil habitantes.
Com o aumento do número de veículos e as próprias necessidades impostas pelo
desenvolvimento econômico, como o escoamento da produção, exigem-se melhorias no
sistema viário e uma redefinição da malha de transporte.
A população economicamente ativa de Ipatinga está vinculada principalmente
à indústria e ao comércio. A maior parte da arrecadação municipal provém das atividades
industriais. O setor de serviços também é importante para a economia local, que vem
buscando alternativas para diminuir a dependência da indústria (MADEIRA, 2004).
De acordo com o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística -IBGE (2011), a
população atual é estimada em 241539 habitantes. O bairro de maior extensão territorial é
o Ipaneminha, com 50,4 km², seguido por Tribuna, com 29,2 km², e Pedra Branca, com
13,4 km². Dos 35 bairros oficiais que constituem o município, o mais populoso é o bairro
Canaã com 28.510 habitantes, seguido por Betânia, com 27.970, e Veneza, com 20.785
(TANCREDO, 2011).
O município possui fácil acesso às principais rodovias do país, através da BR
458, BR 381 e BR 116, que dão acesso a Belo Horizonte, ao Espírito Santo, Rio de Janeiro
26
e a estados do nordeste brasileiro, um dos fatores favoráveis ao constante crescimento de
Ipatinga.
A expansão das cidades brasileiras ocorrida principalmente, a partir da década
de 70, tem colocado em risco a qualidade de vida da população e do meio ambiente, uma
vez que se deu sem um adequado planejamento urbano e ambiental. Em Ipatinga, os
principais fatores podem ser traduzidos pelo aumento da produção industrial, crescimento
da frota de veículos, uma intensificação no setor habitacional contribuindo para o aumento
da geração de resíduos de construção civil (TANCREDO, 2009; FREITAS, 2009).
Comparando a população atual com dados de 2000, constata-se um crescimento
de 13,67%, enquanto a frota de veículos aumentou 105,22%. Os dados do crescimento
populacional experimentado por Ipatinga, nos últimos anos, e o crescimento da frota de
veículos são mostrados, na FIG. 1, de acordo com dados do Departamento Nacional de
Trânsito- DENATRAN, BRASIL (2012) e do IBGE (2011).
Figura 1 - Frota de veículos e crescimento populacional de Ipatinga.
Crescimento Anual
250000
200000
150000
100000
50000
0
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
Ano
Frota de veículos
População
Fonte: Autora, 2012.
Segundo Araújo (2011), Ipatinga atualmente passa por um processo de
diversificação econômica, com a implantação de um distrito industrial que vem
estimulando o empreendedorismo e a abertura de novas e diferentes plantas industriais.
27
Para Moraes (2009), o município sobressai-se como a cidade polo de uma
região em pleno desenvolvimento, sendo respeitada nacional e internacionalmente pela sua
história e pelo que representa hoje. A história do município de Ipatinga “confunde-se” com
a construção de uma empresa siderúrgica.
Como um exemplo típico de localidade que, ao se desenvolver ao redor de um
empreendimento industrial de grande porte, Ipatinga trouxe consigo um registro histórico
de reclamações da população em relação à poluição atmosférica, sobretudo nos bairros
vizinhos à Usina (BRANDT, 2005 apud PULINO, 2006).
3.2
Poluição do ar
Segundo Tolentino et al. (2004), a atmosfera está entre os fatores fundamentais
tanto para o surgimento quanto para a manutenção da vida no planeta, pois, ao envolver a
Terra, ela cria as condições de temperatura que viabilizam a vida. Um sistema altamente
dinâmico, com seus constituintes gasosos constantemente interligados com a vegetação, os
oceanos e os organismos vivos. É um verdadeiro reservatório de elementos essenciais aos
processos biológicos ligados à vida na Terra, um manto térmico e protetor.
A FIG. 2 ilustra a estrutura da atmosfera, mostrando aproximadamente as
altitudes e espessuras dessas regiões.
Os limites inferiores da atmosfera encontram-se na superfície da crosta
terrestre e na superfície dos oceanos. A classificação das regiões é baseada em suas
propriedades físico-químicas e altitudes. A variação da temperatura é, em geral, o critério
adotado pelos geofísicos para definir as diversas regiões da atmosfera, sendo o mais
adequado do ponto de vista ambiental (TOLENTINO et al., 2004; BRAGA et al., 2007).
O perfil de temperatura que caracteriza a atmosfera é resultado da
estratificação dos gases que se encontram presentes em cada camada, da incidência de
radiação solar no planeta e da dispersão dessa radiação de volta para o espaço
(BRAGA et al., 2007).
Na troposfera, desenvolvem-se todos os processos climáticos que regem a vida
na Terra e é onde ocorre a maioria dos fenômenos relacionados à poluição do ar. Na
estratosfera, ocorrem as reações importantes para o desenvolvimento das espécies vivas do
planeta, em razão da presença do ozônio (BRAGA et al., 2007).
28
Figura 2 - Estratificação térmica da Atmosfera
Fonte: Braga et al. , 2007.
Para Tolentino et al. (2004), uma vez que as condições do manto gasoso, que
envolve o planeta, sofrem alterações conforme a altitude, há a composição da atmosfera
pode variar bastante. O problema complica-se ainda mais quando se leva em conta a
entrada para a atmosfera de componentes “estranhos”, provenientes de atividades naturais
do nosso planeta ou resultantes de processos vitais ou tecnológicos implantados na
superfície.
Quando o meio ambiente sofre alterações que podem causar prejuízos aos seres
vivos, considera-se que ele está poluído. Segundo o Conselho Nacional de Meio Ambiente
(CONAMA), poluente atmosférico é qualquer forma de matéria ou energia com
intensidade e em quantidade, concentração, tempo ou características em desacordo com os
níveis estabelecidos, e que tornem ou possam tornar o ar impróprio, nocivo ou ofensivo à
saúde; inconveniente ao bem-estar público; danoso aos materiais, à fauna e flora,
prejudicial à segurança, ao uso e gozo da propriedade e às atividades normais da
comunidade (CONAMA, 1999).
29
3.2.1 Fontes de poluição do ar, os principais poluentes e seus efeitos.
As fontes antropogênicas possuem mais poluentes associados do que as fontes
naturais. Os poluentes atmosféricos, com relação a sua origem, são classificados em
primários e secundários. Poluentes primários são aqueles emitidos diretamente pelas fontes
de emissão e os secundários são aqueles formados na atmosfera através da reação química
entre poluentes e/ou constituintes naturais na atmosfera (CETESB, 2012d).
As concentrações dos poluentes dependem do clima, da topografia, da
densidade populacional, do nível e do tipo de atividades das indústrias locais
(BRAGA et al., 2007).
Para Phillipi Júnior e Pellicioni (2005), durante o transporte dos poluentes,
pode haver dispersão, deposição seca ou úmida. E eles ainda podem sofrer reações
químicas, passar por ações fotoquímicas ou transformações nas nuvens (descargas
elétricas), gerando poluentes secundários. Os poluentes atmosféricos em forma de matéria
são classificados em função do estado físico em material particulado e gases:

o material particulado pode ser classificado, segundo o método de
formação em POEIRAS (poeira de cimento, poeira de amianto, poeira de algodão, poeira
de rua), FUMOS (fumos de chumbo, fumos de zinco, fumos de alumínio, fumos de cloreto
de amônio), FUMAÇA (partículas de combustão de combustíveis fósseis) e NÉVOAS que
são as partículas líquidas.

os gases são poluentes na forma molecular, sendo gases permanentes
(o dióxido de enxofre, o monóxido de carbono, o ozônio, os óxidos nitrosos)
ou na forma transitória de vapor, como os orgânicos em geral.
O material particulado é o grupo de substâncias finas de sólidos ou líquidos
que se encontram suspensas no ar, sendo que numa dada massa de ar não são todas do
mesmo tamanho ou forma, não apresentando a mesma composição química
(BAIRD, 2007).
As partículas em suspensão, dependendo do diâmetro médio, causam
perturbação porque permanecem por longos períodos na atmosfera antes de serem
removidas por mecanismos de depuração e por apresentarem espécies químicas tóxicas em
sua superfície, como metais e diversos compostos orgânicos (MAGALHÃES et al.,2010) .
Muitos dos efeitos sobre a saúde humana são decorrentes da inalação de
material particulado de diferentes tamanhos contendo metais em sua composição.
Além do tamanho das partículas, as concentrações dos metais nas mesmas, suas
30
características físico-químicas, solubilidade nos fluidos biológicos, o tempo total da
exposição humana e o estado de saúde da população influenciam no efeito das partículas
suspensas
no
ar,
consequentemente,
na
qualidade
de
vida
numa
região.
Esses efeitos da poluição atmosférica sobre a saúde humana vêm sendo estudados pelos
especialistas da área de Saúde Pública, com diversas publicações sobre o assunto
(MAGALHÃES et al.,2010; DUCHIADE, 1992).
As faixas de tamanho para os tipos de partículas mais comuns do material
particulado estão ilustradas na FIG. 3.
Figura 3 - Faixas típicas para vários tamanhos de partículas.
Fonte: BAIRD, 2007.
Os metais fazem parte do grupo dos poluentes persistentes. Os poluentes
persistentes não são alterados pela ação de luz, água, ar ou microrganismos, durante
períodos longos de tempo. Os metais são lançados à atmosfera por processos naturais como
erosão natural de minerais ou por atividades antrópicas (BAIRD, 2007).
Os metais encontram-se agregados ao material particulado, compostos
orgânicos ou na forma de vapor (Ex. Hg) e sofrem dispersão com os ventos atingindo áreas
onde a geração desses poluentes é muito baixa. Isso provoca o repasse dos mesmos por
31
deposição seca ou pela precipitação com a chuva aos demais compartimentos abióticos e à
cadeia trófica (PROCHNOW, 2005).
Os metais são os elementos químicos mais estudados do ponto de vista
toxicológico, pois reagem com ligantes difusores, com macromoléculas e com ligantes
presentes em membranas o que, muitas vezes, lhes conferem as propriedades de
bioacumulação, biomagnificação na cadeia trófica, persistência no ambiente e distúrbios
nos processos metabólicos dos seres vivos (TAVARES, 1992).
As bioacumulações e biomagnificações se encarregam de transformar
concentrações consideradas normais em concentrações tóxicas para diferentes espécies da
biota e para o homem. A persistência garante efeitos ao longo do tempo ou de longo prazo,
mesmo depois de interrompidas as emissões (TAVARES, 1992).
As interações entre as fontes e os processos atmosféricos de transporte,
remoção e transformação dos poluentes (diluição e/ou reações químicas) fornecem o nível
de qualidade do ar (CETESB, 2012d).
Os danos ou efeitos dos poluentes são os mais diversos e abrangentes,
atingindo todo o ecossistema. A FIG. 4 ilustra o transporte e/ou as transformações como
podem ocorrer com os poluentes na atmosfera, os tipos de fontes e os efeitos no ambiente
em geral.
Figura 4 - Poluição do ar, fontes, transporte, transformações, remoção e efeitos.
Fonte: USEPA, 1999.
32
Concentrações elevadas de poluentes atmosféricos representam um risco para a
saúde humana, danificam flora e fauna e destroem monumentos históricos e construções
modernas. Tais efeitos ocorrem com alta frequência em aglomerações urbanas,
considerando que uma grande quantidade dos mais diversos poluentes está sendo emitida
em área relativamente limitada e muitos indivíduos estão sendo afetados, devido à alta
densidade populacional (KLUMPP et al., 2001).
3.2.2 A problemática dos metais na atmosfera
Conforme Gutberlet (1996) e WHO (2007) o aumento cada vez maior das
fontes emissoras provoca o aumento também das concentrações de metais na atmosfera,
nas precipitações (incluindo neblina) e nos horizontes superficiais do solo. Por meio das
circulações atmosféricas, os metais são transportados dos emissores a distâncias de
centenas de quilômetros, antes que sejam retirados da atmosfera por sedimentação ou
lavagem.
Devido à baixa pressão de vapor, os elementos químicos persistentes como os
metais aparecem na atmosfera na forma de aerossóis de diferentes classes de tamanho. Os
metais, durante o transporte, passam por transformações químicas até formarem ligações
mais estáveis, o que é um fator determinante para o seu tempo de permanência no ar e a
medida do efeito degradante sobre o meio ambiente (GUTBERLET, 1996).
Além dos prejuízos diretos devido à acumulação nos tecidos das plantas por
poluentes atmosféricos, o aparecimento de efeitos colaterais é de grande importância para
o equilíbrio ecológico. A acumulação e o consequente aumento das concentrações dos
poluentes atmosféricos, chegando a níveis tóxicos ou letais em todo o ecossistema, podem
ter graves consequências também ao ser humano (GUTBERLET, 1996).
Pela acumulação na cadeia alimentar, por inalação ou absorção cutânea de
metais e compostos metálicos, as emissões antrópicas prejudicam a própria saúde humana.
Ao contrário de outros produtos químicos, muitos metais são vitais para o metabolismo do
ser humano, porém, na concentração errada podem levar a diversos efeitos negativos sobre
a saúde (GUTBERLET, 1996; SIQUEIRA, 2005).
Araújo (2011) afirma que, em Ipatinga, destacam-se as fontes antropogênicas
de elementos químicos agregados ao material particulado: a siderurgia, combustíveis
fósseis e tráfego de veículos.
33
Na indústria siderúrgica integrada a coque para a produção do aço, o material
particulado é emitido para a atmosfera em praticamente todas as suas unidades de processo
de produção (ARAÚJO, 2011).
De acordo com Rizzo (2006), conforme o comportamento durante as reações
químicas de refino inerentes ao processo de elaboração dos aços, os elementos químicos
dividem-se em quatro grupos:

elementos que são incorporados à escória: Ca, Mg, Si, Al, Zr, Ti, B.

elementos que se dividem entre o aço e a escória: C, Mn, P, S, Cr, Nb, V.

elementos que são incorporados pelo aço: Cu, Ni, Sn, Sb, Mo, Co, As, W.

elementos que se vaporizam e deixam o forno na forma de gases: Zn, Cd, Pb.
Segundo Moraes Júnior (2010), o carbono é o principal responsável pelo
processo de combustão, está presente no carvão mineral tanto na matéria carbonosa, quanto
nos minerais carbonatados das cinzas. A quantidade total de carbono é resultante do
somatório dos teores de carbono fixo e de carbono presente nas matérias voláteis.
Os elementos avaliados na análise elementar são aqueles que podem sofrer
gaseificação, bem como liberar ou absorver calor durante as etapas das reações de
combustão. Os diversos minerais encontrados estão divididos conforme sua participação
percentual em elementos principais e elementos traços. No QUADRO 01, são apresentados
os componentes químicos das cinzas minerais:
Quadro 1- Componentes das cinzas em amostras de carvão mineral
PRINCIPAIS
ELEMENTOS
ELEMENTOS
TRAÇOS
Óxido de Silício (SiO2); Óxido de Ferro (Fe2O3); Óxido de Alumínio (Al2O3); Óxido de
Titânio (TiO2); Óxido de Cálcio (CaO); Óxido de Magnésio (MgO); Óxido de Fósforo
(P2O5); Óxido de Sódio (Na2O); Óxido de Potássio (K2O); e Óxidos de Enxofre (SO2 e
SO3).
Mn, Li, Sc,V, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Cd, Sn , Sb, Ba, La, W, Pb, As.
Fonte: Adaptado de Moraes Júnior, 2010.
Segundo Moraes Júnior (2010), a importância da exposição ambiental pode ser
exemplificada no caso do Município de Ipatinga/MG, onde as coquerias da empresa
USIMINAS estão situadas a cerca de 170 metros do Fórum, a 230 metros da Prefeitura e a
310 metros da Câmara Municipal, próximas às áreas residenciais e comerciais, em face das
características da cidade, projetada e construída como cidade operária, no entorno de uma
grande siderúrgica.
34
Do mesmo modo, as emissões veiculares não devem ser menosprezadas no
município de Ipatinga, uma vez que, na última década, houve um grande aumento da sua
frota de veículos (FIG.1).
O petróleo bruto, devido ao seu processo de formação, também pode conter
elementos metálicos, que permanecem em seus subprodutos, como na gasolina e no diesel.
No estudo realizado por Silva (2007), acerca da emissão de metais por veículos
automotores e efeitos à saúde pública, experimentalmente foram caracterizadas as frações
finas de grossas de partículas (MP10) e os metais que compõem as partículas de exaustão
desses veículos. No QUADRO 02, há um levantamento de informações deste estudo acerca
dos metais comumente emitidos pelos veículos automotores.
Quadro 2 - Emissão de metais por veículos automotores
FONTE
ELEMENTOS QUÍMICOS
DIESEL
Al, Ca, Fe, Mn, e Si representam cerca de 80% do metal existente no diesel.
A porcentagem restante distribui-se entre os teores de Ag, Ba, Cd, Co, Cr, Cu,
Mn, Mo, Ni, Pb, Sb, Sr, Ti, V e Zn.
Al, Si, K, Ca, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Pt e Pb presentes nas frações fina e grossa
GASOLINA
de partículas (MP10) emitidas na combustão.
Metais como Zn, Cu, Pb e Cd originam-se na produção, armazenamento e
ÁLCOOL
transporte, constituindo uma contaminação inorgânica.
ÓLEO DO MOTOR
Zn, P, S, Pb, Fe, Al, Si, Cl e Br podem ser encontrados no óleo do motor devido
à presença de outros aditivos ou à contaminação por desgaste.
CONVERSOR
Pt, Pd, Rh, Ru, Ir, Os
CATALÍTICO
Fonte: Adaptado de Silva, 2007.
Silva (2007) cita alguns metais como sódio, potássio, cálcio e magnésio que
devido ao seu processo de fabricação, podem estar presentes em amostras de biodiesel. É
importante a análise quantitativa desses elementos nos combustíveis porque os mesmos
podem causar corrosão e entupimentos dos motores, além de causar risco à saúde humana.
Os efeitos fisiológicos, ecológicos e toxicológicos de um elemento químico
geralmente são específicos da estrutura do organismo sobre o qual estão agindo.
Dependendo da toxicidade do elemento químico ou de seus compostos, as consequências
alcançam desde leves disfunções até efeitos mutagênicos, cancerígenos e teratogênicos
(GUTBERLET, 1996; WHO, 2004; KAMPA; CASTANAS, 2008).
35
A seguir serão fornecidas as formas de ocorrência de alguns metais, seus
principais usos e os seus efeitos negativos sobre os seres vivos e ecossistema em geral.
Alumínio (Al)
O alumínio encontra-se combinado com outros elementos mais comumente
com oxigênio, silício e flúor. Geralmente o alumínio é encontrado em compostos presentes
no solo, minerais e argilas, sendo a bauxita o principal minério (ATSDR, 2008a).
No ar, normalmente, é encontrado sob forma de aluminossilicatos associados
ao material particulado (SILVA, 2007).
O alumínio presente em material particulado atmosférico é essencialmente
derivado do solo e de processos industriais através dos quais os materiais da crosta terrestre
(por exemplo, minerais) são processados. O alumínio é encontrado como silicatos, óxidos e
hidróxidos nessas partículas. Compostos de alumínio não podem ser oxidados e as
transformações atmosféricas não seriam esperadas para ocorrer durante o transporte. Se
partículas de alumínio metálico são liberadas no ar durante o processamento do metal, são
rapidamente oxidadas (ATSDR, 2008a).
As emissões antrópicas de alumínio originam-se tanto de processos de
combustão quanto das indústrias química e siderúrgica. Comprovadamente, emissões
elevadas de alumínio podem ter em plantas efeitos tóxicos que se manifestam na forma de
retardamento do crescimento, descoloração de tronco e folhas e por lesões no sistema
radicular (GUTBERLET,1996).
As vias de entrada desse elemento químico no organismo humano são por
inalação, ingestão ou contato com a pele. Pessoas que respiram grandes quantidades de
poeiras de alumínio podem apresentar efeitos neurológicos como alterações da função
congênita, disfunção motora e neuropatia periférica. Indivíduos que apresentam problemas
renais podem armazenar grande quantidade de alumínio no corpo devido à diminuição da
taxa de eliminação do mesmo pela urina (ATSDR, 2008; SILVA,2007).
Também pode ocorrer outro distúrbio respiratório associado ao material
particulado e a fumos contendo alumínio. Trata-se da doença pulmonar obstrutiva, que leva
a uma forma de persistente de asma (O‟DONNEL, 1989 apud SILVA, 2007).
Em casos extremos, a acumulação de alumínio pode causar ainda uma
aglomeração das microfibrilas celulares e assim originar uma incapacidade funcional
nervosa. Cientistas suspeitam que taxas elevadas de alumínio no corpo humano podem
36
causar lesões graves no sistema nervoso central como a degradação da medula óssea com
paralisia muscular espásmica. Concentrações elevadas de alumínio no cérebro são
encontradas
principalmente
em
trabalhadores
de
fundições
de
alumínio
(GUTBERLET, 1996).
Como um elemento, o alumínio não pode ser degradado no meio ambiente,
mas pode sofrer precipitação ou várias reações de troca de ligante. O alumínio em
compostos tem apenas um estado de oxidação (+3), e não sofre reações de oxidorredução
em condições ambientais. O alumínio pode ser complexado por ligantes diferentes
presentes no ambiente (por exemplo, fúlvicos e ácidos húmicos). A solubilidade do
alumínio, no meio ambiente, dependerá da presença e tipos de ligantes e do pH (ATSDR,
2008a).
Níveis de alumínio no ar geralmente variam 0,005-0,18 mg.m-3, dependendo da
localização, condições climáticas, tipo e nível de atividade industrial na área. A maior parte
do alumínio no ar é na forma de pequenas partículas em suspensão de solo (poeira). Níveis
de alumínio, em zonas urbanas e industriais, podem ser maiores e pode variar de
0,4-8,0 mg.m-3(ATSDR, 2008a).
Cálcio (Ca)
De acordo com Vaitsman, Afonso e Dutra (2001), o cálcio é um metal alcalino
terroso, muito reativo, abundante na crosta terrestre. Trata-se de um elemento químico que
aparece na natureza como carbonato, sulfato, fluorita e fosfatos, que possuem grandes
aplicações na indústria química e outras áreas.
O cálcio é usado como agente redutor na obtenção de outros metais, é
desoxidante, dessulfurizante e descarburizador para metais não ferrosos. Também é um
metal componente de ligas com alumínio, berílio, cobre, chumbo e magnésio e ingrediente
básico do cimento (tipo Portland).
O cálcio desempenha funções vitais na atividade cardíaca, na coagulação
sanguínea, na contração muscular e na transmissão nervosa. Entretanto, a ingestão elevada
de cálcio pode levar à calcificação excessiva dos ossos e de tecidos moles como os rins,
obesidade abdominal, tártaro dentário, assaduras, brotoejas e bursite (VAITSMAN;
AFONSO; DUTRA, 2001; SANTOS, 2009).
37
Cádmio (Cd)
O cádmio é um metal encontrado na crosta terrestre, associado com o zinco,
chumbo e minério de cobre. A produção comercial de minério de cádmio depende da
extração de zinco. O cádmio é comercialmente disponível como um óxido, cloreto, ou
sulfureto (ATSDR, 2008b).
O cádmio é emitido para o solo, água e ar pela mineração, refino, produção e
incineração de metais não ferrosos, aplicação de fertilizantes fosfatados, queima de
combustíveis fósseis e a eliminação de resíduos. O cádmio pode acumular em organismos
aquáticos e nas culturas agrícolas (ATSDR, 2008b).
As fontes mais importantes de cádmio no ar são as fundições. Outras fontes de
cádmio no ar incluem queima de combustíveis fósseis como o carvão ou petróleo,
incineração de resíduos urbanos tais como plásticos (quando é usado como estabilizante) e
baterias de níquel-cádmio (que pode ser depositado como resíduo sólido), e de indústrias
de produção de ferro e aço (GUTBERLET, 1996; ATSDR, 2008b).
O cádmio está presente no ar na forma de partículas (como óxido, cloreto,
sulfato) ou vapores (a partir de processos de alta temperatura). Ele pode ser transportado a
longas distâncias na atmosfera, quando haverá deposição úmida ou seca para solos e para
águas superficiais (ATSDR, 2008b).
A mobilidade do cádmio e seus compostos no solo depende do pH e da
quantidade de matéria orgânica. Geralmente, o cádmio liga-se fortemente à matéria
orgânica, será imóvel no solo e móvel nas plantas e assim entrará na cadeia alimentar
(ATSDR, 2008b).
O cádmio é uma espécie não essencial, tóxica e que tende a se acumular nos
rins e fígado. Seu efeito tóxico está ligado a uma possível competição com o zinco, em
processos
enzimáticos
e
à
inibição
da
absorção
de
cobre
(VAITSMAN; AFONSO; DUTRA, 2001).
A cada dose de cádmio inalada, os pulmões absorvem cerca de 10% a 50%,
dependendo do tamanho das partículas, a solubilidade do composto específico de cádmio
inalado e a duração da exposição. A absorção do cádmio é menor, quando o mesmo está
agregado em partículas maiores (>10 μm) e partículas insolúveis em água, e bem maior
para as partículas menores (<0,1 μm) e solúveis em água. O cádmio é classificado como
agente carcinogênico (ATSDR, 2008b).
38
De acordo com Cardoso (2001), a exposição ao cádmio afeta o sistema
respiratório, cardiovascular, hematológico, esquelético, hepático e renal.
Chumbo (Pb)
O chumbo é reconhecido pela Organização Mundial da Saúde (OMS) como um
dos elementos químicos mais perigosos para a saúde humana. Em muitos países, o chumbo
é
o
único
metal
cuja
presença
no
ar
é
controlada
por
legislação
(VANZ; MIRLEAN; BAISCH, 2003).
Os sais de chumbo, por exemplo, causam intoxicação que se manifestam por
convulsões, náuseas, vômitos, paralisia, psicose, anemia, afetando a medula óssea,
esqueleto, e o sistema nervoso central. Um efeito rápido é a inibição da produção de
proteína (VAITSMAN; AFONSO; DUTRA, 2001).
O chumbo pode ser encontrado em todas as partes do nosso ambiente. As
fontes antrópicas incluem a queima de combustíveis fósseis, mineração e manufatura. Os
usos do chumbo são diversos: produção de baterias, munições, produtos de metal (solda e
tubos) e dispositivos para proteção dos raios-X (ATSDR, 2007b).
Por causa de preocupações com a saúde, o uso do chumbo na gasolina, em
tintas e produtos cerâmicos, em calafetagem e tubos soldados, foi reduzido drasticamente
nos últimos anos (ATSDR, 2007b).
Cobalto (Co)
Segundo o perfil toxicológico elaborado pela Agência de Substâncias Tóxicas e
Registro de Doenças - ATSDR (2004a), o cobalto é um elemento de ocorrência natural que
tem propriedades semelhantes ao ferro e ao níquel. Existe apenas um isótopo estável de
cobalto, que tem um número de massa atômica de 59. No entanto, há muitos isótopos
instáveis ou radioativos, dois dos quais são comercialmente importantes, cobalto-60 e
cobalto-57. Todos os isótopos de cobalto têm o mesmo comportamento químico no
ambiente e no organismo humano.
A presença do cobalto 59 no ambiente ocorre por fontes naturais (solo, rocha,
ar, água, plantas e animais) ou atividades humanas. O transporte do cobalto é pelo ar e a
água, pela ressuspensão da poeira do solo, aerossol de água do mar, erupções vulcânicas,
incêndios florestais e ainda através de águas superficiais de escoamento ou da lixiviação do
39
solo e rocha que contém cobalto. Nos solos próximos a depósitos de minério, rochas de
fosfato, instalações de fundição e solos contaminados por tráfego do aeroporto, tráfego de
rodovia ou a poluição industrial podem conter altas concentrações de cobalto.
Pequenas quantidades de cobalto podem ser liberadas na atmosfera a partir de
usinas de carvão e incineradores, escapamento de veículos, atividades industriais
relacionadas com a mineração e processamento de cobalto contendo minérios, e a
produção e uso de ligas de cobalto e produtos químicos.
O cobalto é benéfico para os seres humanos porque é parte de vitamina B12,
essencial para manter a saúde humana, e tem sido utilizado no tratamento para a anemia,
incluindo em mulheres grávidas. A exposição de seres humanos e animais em níveis de
cobalto normalmente encontrados no meio ambiente não é prejudicial. Normalmente, o ar
contém quantidades muito pequenas de cobalto, menos de 2 ng.m-3, uma quantidade muito
menor do que a consumida em alimentos e água.
De acordo com Alves e Rosa (2003), o cobalto é produzido principalmente
como subproduto da mineração de cobre e níquel, que usualmente contêm Co em
proporção menor que 1%. As propriedades das ligas de cobalto (alto ponto de fusão,
dureza e resistência à oxidação) dependem de sua composição, como indica o
QUADRO 03.
Quadro 3 - Ligas de cobalto, composição e utilização industrial
Tipo de liga
Composição
Utilização
superligas resistentes cobalto, cromo, níquel, tungstênio, lâminas de corte
à corrosão
tântalo, alumínio, titânio e zircônio
ligas magnéticas
cobalto, níquel, alumínio,
indústria eletroeletrônica
cobre e titânio
aços de alta resistência cromo e cobalto (25-65%)
peças de equipamentos que
necessitam de aço altamente
resistente ao calor, tais como
turbinas de aviões
aços
com cromo, níquel, molibdênio e
implantes cirúrgicos
propriedades especiais 65% de cobalto
aço “metal duro” pó de cobalto, ligante na produção lâminas de corte, brocas e discos
produzido
por de ligas com o carbeto de para polimento de diamantes
processo
de tungstênio e/ou titânio, tântalo,
“sinterização”*
nióbio e molibdênio
*Sinterização: é um processo de preparação de ligas metálicas, no qual a mistura de seus componentes é
prensada e submetida a temperatura abaixo do seu ponto de fusão.
FONTE: ALVES E ROSA, 2003.
40
Trabalhadores que inalam ar contendo 0,038 mg.m-3 de cobalto (cerca de
100.000 vezes a concentração normalmente encontrada em ar ambiente) por 6 horas,
apresentam dificuldade para respirar. Graves efeitos sobre os pulmões, incluindo asma,
pneumonia e wheezing foram encontrados em pessoas expostas a 0,005 mg.m-3 enquanto
trabalhavam com metal duro, de cobalto-tungstênio liga de carboneto.
Pessoas expostas a 0,007 mg .m-3, no trabalho também desenvolveram alergias
ao cobalto o que resulta em asma e erupções cutâneas. O público em geral, no entanto, não
é susceptível de ser exposto ao mesmo tipo ou à quantidade de pó de cobalto que causou
esses efeitos em trabalhadores.
Exposições a cobalto radioativo podem causar danos genéticos nas células,
câncer e até.
Cromo (Cr)
O cromo é um elemento encontrado naturalmente em rochas, animais, plantas,
solo e na poeira vulcânica e gases. Várias são as suas formas de ocorrência no ambiente.
As mais comuns são cromo (0), cromo (III) e cromo (VI). O cromo metal na forma (0) é
usado para fazer aço, cromo (VI) e cromo (III) são utilizados nas cromações
(galvanoplastias), corantes e pigmentos, curtimento de couro e na preservação da madeira
(ATSDR, 2007a).
Todos os compostos do elemento químico cromo são considerados muito
tóxicos e agentes poluentes. O cromo dependendo da valência do elemento pode ser
benéfico ou maléfico ao ser humano (VAITSMAN; AFONSO; DUTRA, 2001).
De acordo com a ficha de informação toxicológica da Companhia Ambiental
do Estado de São Paulo - CETESB (2012b), cerca de 40% do cromo está disponível na
forma hexavalente e a maior parte advém das atividades humanas. A população geral pode
estar exposta ao cromo por alimentação ou contato com produtos fabricados com o metal.
A toxicidade do cromo depende de seu estado de oxidação, sendo o cromo (VI) mais
tóxico que o (III).
A exposição ocupacional ocorre por inalação de ar contaminado com partículas
de poeira contendo as formas tri e hexavalente, principalmente em atividades de
mineração, soldagem, galvanização e fabricação de cimento. O cromo, especialmente na
forma de cromato, é um importante agente causador de dermatites de contato em
41
trabalhadores. Por ser corrosivo, pode causar ulcerações crônicas na pele e perfurações no
septo nasal.
A ingestão acidental de altas doses de compostos de cromo hexavalente pode
causar falência renal aguda caracterizada por perda de proteínas e de sangue na urina. A
forma trivalente do metal é um nutriente essencial para o ser humano, atuando na
manutenção do metabolismo da glicose, lipídeos e proteínas. Já a deficiência do cátion
acarreta prejuízo na ação da insulina.
O cromo metálico e os compostos de cromo (III) são classificados pela
Agência Internacional de Pesquisa em Câncer (IARC) no Grupo 3 : não classificável
quanto à carcinogenicidade. Os compostos de cromo (VI) são classificados pela mesma
agência como cancerígenos para o ser humano.
Cobre (Cu)
O cobre é um metal que ocorre naturalmente em rochas, solo, água e ar. Tratase de um elemento essencial ao nível de traços (micronutriente) em plantas e animais
(incluindo humanos). Participa da síntese da hemoglobina, elastina e colágeno. No
organismo humano tende a se acumular no fígado, causando náuseas e vômitos (doença de
Wilson) e, dependendo do caso, problemas cardiorrespiratórios (VAITSMAN; AFONSO;
DUTRA, 2001).
O cobre é usado para fazer ligas e vários tipos diferentes de produtos como
fios, tubos de canalização e de chapa. Compostos de cobre são comumente utilizados na
agricultura para o tratamento de doenças de plantas como mofo, para tratamento de água e
como conservantes de madeira, couro e tecidos (ATSDR, 2004b).
Segundo informações da CETESB (2012a), o cobre elementar não se degrada
no ambiente. As principais fontes antropogênicas do metal incluem mineração, fundição,
queima de carvão como fonte de energia e incineração de resíduos municipais. As
emissões por uso como agente antiaderente em pinturas e na agricultura, excreção de
animais e lançamento de esgotos são menos relevantes.
No ar, o cobre geralmente é encontrado na forma de óxidos, sulfatos e
carbonatos. As partículas, dependendo do tamanho, sofrem deposição seca ou são
arrastadas pela água da chuva. Pequenas partículas contendo óxidos de cobre, cobre
elementar e cobre adsorvido são produzidas na combustão e podem permanecer na
troposfera por até 30 dias.
42
A população geral pode ser exposta ao cobre por inalação, ingestão de
alimentos e água ou contato dérmico, porém a principal via de exposição não ocupacional
é a oral. A ingestão de sais de cobre causa vômito, letargia, anemia hemolítica aguda, dano
renal e hepático e, em alguns casos, morte.
Trabalhadores expostos a fumos e poeiras de cobre podem apresentar irritação
no nariz, boca e olhos, cefaléia, náusea, vertigem e diarréia.
Estanho (Sn)
O estanho é um elemento natural na crosta terrestre, amplamente utilizado na
indústria pelo baixo ponto de fusão, formação de ligas, resistência à corrosão e oxidação
(AZEVEDO, 2009).
O minério básico do estanho é a cassiterita ( SnO2) cuja abundância na crosta
terrestre é 0,001%. O uso mais comum do estanho é no revestimento do ferro para a
fabricação de folhas de flandres (lata). Está presente em ligas tais como latão (Fe-Sn),
bronze (Cu-Sn), peltre e em alguns materiais de solda (Pb-Sn). É utilizado na fabricação de
vidros foscos, de esmaltados, papéis laminados etc (VAITSMAN;AFONSO; DUTRA,
2001; AZEVEDO, 2009).
Segundo o estudo realizado por Azevedo (2009), os compostos inorgânicos de
Sn são encontrados em pequenas quantidades na crosta terrestre e utilizados como
pigmento para tintas, em pasta dental, perfume, sabão, aditivos de alimentos e tinturas. As
principais aplicações comerciais dos compostos orgânicos ocorrem em estabilizadores de
cloreto de polivinila (PVC), pesticidas de uso agrícola, agentes conservantes (de madeira,
algodão e papel), na indústria de vidros e agente antiincrustante para uso náutico.
A exposição ao Sn e a seus compostos pode produzir diversos efeitos tais como
neurológicos, hematológicos e imunológicos. Os estanhos inorgânicos podem causar
pneumoconiose não fibrogênica e efeitos gastrointestinais enquanto os orgânicos podem
também ser genotóxicos. Causam, ainda, irritação severa e queimação na pele, quando
absorvidos por essa via. Outros efeitos implicam danos renais e hepáticos.
Geralmente, as concentrações de estanho inorgânico na água, solo e ar são
baixas, exceto em áreas com elevados níveis desse metal e no entorno de indústrias que
processam o estanho. Em geral, os compostos orgânicos de estanho são provenientes de
fontes antropogênicas e não ocorrem naturalmente no ambiente.
43
Pouca informação tem sido publicada com respeito aos efeitos de compostos
inalados de estanho orgânico ou inorgânico sobre a saúde humana. Relatos de exposições
ocupacionais, frequentemente, envolvem múltiplas substâncias químicas e faltam detalhes
sobre as concentrações e condições reais de exposição.
A exposição, por um longo período, à poeira e a fumos de estanho resulta na
acumulação das partículas de compostos de estanho nos tecidos pulmonares uma vez que
esse elemento é pouco absorvido. O estanho inorgânico se deposita nos pulmões devido à
sua insolubilidade e deficiência na absorção. Dessa forma, os pulmões são os órgãos alvo
para partículas oriundas da poeira de estanho. A maior parte do metal permanece extra
celularmente na forma de SnO2 (dióxido de estanho) nos macrófagos.
Os seres humanos também podem ser expostos ao estanho orgânico por
inalação. Os dados limitados sugerem que a absorção do Sn orgânico, por inalação, é
possível como, por exemplo, nos casos de sujeitos que exibiram sérios efeitos neurológicos
após exposição acidental a vapores de trimetilestanho. Exposição dérmica também pode ter
ocorrido nesses casos (AZEVEDO, 2009; ATSDR, 2005b).
Estrôncio (Sr)
Segundo a ATSDR (2004c), o estrôncio é um elemento químico que ocorre
naturalmente em rochas, solo, poeira, carvão e petróleo. Compostos de estrôncio são
utilizados na fabricação de cerâmica e produtos de vidro, pirotecnia, pigmentos de tintas,
lâmpadas fluorescentes, e medicamentos.
As aplicações comerciais são similares às do cálcio e do bário, mas é mais
caro. A mobilidade do estrôncio no ambiente ocorre através do ar, como a poeira, o que
eventualmente cai sobre os solos e lençóis d‟água. Alguns compostos de estrôncio
dissolvem diretamente na água e outros presentes no solo podem se dissolver na água e
mover-se mais profundamente no solo para a água subterrânea.
Elevados níveis de estrôncio radioativo podem danificar a medula óssea, causar
anemia e impedir a coagulação do sangue de forma adequada. Apenas o composto de
estrôncio estável que pode causar o câncer é cromato de estrôncio, mas isso é devido ao
cromo e não ao estrôncio.
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Ferro (Fe)
No meio ambiente, o ferro é o metal mais abundante depois do alumínio e
aparece em diferentes concentrações dependendo das condições naturais do solo e da
litosfera. Nos solos desprovidos de vegetação, o ferro é facilmente liberado
(GUTBERLET, 1996).
Na atmosfera, o ferro aparece na forma de óxido de ferro (FeO, Fe2O3). A
produção de ferro e aço e a indústria de transformação do ferro liberam altas concentrações
de partículas finas desse elemento (GUTBERLET, 1996).
O ferro é um elemento essencial à vida vegetal e animal, micronutriente que
atua principalmente na formação da hemoglobina, de enzimas envolvidas na produção de
energia (ATP- Adenosina Trifosfato). É metabolizado na presença de cobre. O ferro e seus
compostos não são considerados tóxicos. Mas, a intoxicação grave por excesso de ferro
provoca dor abdominal, diarreia ou vômitos, palidez ou cianose, cansaço, a sonolência e o
colapso cardiovascular (VAITSMAN; AFONSO; DUTRA, 2001).
Em uma revisão de literatura, Fernandez et al. (2007) sugerem a participação
do ferro no estresse oxidativo do sistema nervoso central e suas implicações nas doenças
neurodegenerativas com especial destaque para Demência de Alzheimer e Doença de
Parkinson.
Índio (In)
De acordo com a pesquisa realizada por Ferreira (2003), o elemento químico
índio é um metal que na temperatura ambiente é estável ao ar seco. É menos volátil do que
o zinco e o cádmio, entretanto sublima, quando aquecido com hidrogênio ou a vácuo. O
índio cuja abundância é de cerca de 0,1 μg.g-1 encontra-se disseminado em pequenas
quantidades em muitos minerais na crosta terrestre.
O Brasil possui grandes reservas estaníferas e a ocorrência de índio tem sido
investigada nesses depósitos, pois o índio associa-se intimamente à mineralização de
estanho. Da mesma forma, o índio, é principalmente recuperado como subproduto do
processamento de zinco.
Quimicamente, o índio assemelha-se ao zinco em alguns aspectos e ao
alumínio, ferro e estanho em outros. O índio forma amálgama com mercúrio e ligas com
ouro, prata, paládio platina, cobre e chumbo, entre outros metais.
45
Quanto à sua utilização e consumo mundial, 45% são utilizados em filmes
contendo óxido de índio ou óxido de índio e estanho para revestimentos sobre vidros. No
setor eletrônico, esses filmes são usados em visores de cristal líquido (LCD's) de relógios,
telas de televisão, monitores de vídeo e computadores portáteis. São usados também como
refletores de raios infravermelhos sobre vidro comum.
O uso em ligas e soldas corresponde por 35%. A adição de índio a ligas
contendo bismuto, chumbo, estanho e cádmio diminui seu ponto de fusão, sendo utilizada,
entre outras aplicações, em dispositivos de segurança contra incêndio e reguladores de
temperatura.
Mancais para serviços pesados e de alta velocidade, tem sua força e dureza
aumentadas, assim como uma melhor resistência à corrosão e propriedade antiatritante,
com a adição de índio de grau padrão; são usados em motores de aviões, de automóveis de
alto desempenho e em motores a diesel. Soldas à base de índio têm sido usadas em
computadores quando a alta qualidade é essencial.
O índio vem atualmente substituindo o mercúrio em baterias alcalinas (baterias
verdes). Os restantes 5% são utilizados em pesquisas na área de diodos a laser e
fotodetectores à base de índio para sistemas de telecomunicações à longa distância usando
fibras óticas, células solares etc.
O índio também é usado como aditivo de certos tipos de óleo lubrificante.
Pode ser usado no exame de sangue e dos pulmões. É tóxico. Com efeito acumulativo,
provoca
alterações
hepáticas
e
renais,
edema
pulmonar
e
perda
de
peso
(VAITSMAN; AFONSO; DUTRA, 2001).
Lítio (Li)
O elemento lítio - o mais leve dos metais- é comum em minerais e em algumas
águas minerais. Os seus principais usos ocorrem na indústria nuclear, na síntese de
compostos orgânicos, vidros, cerâmicas especiais, no refino do cobre, ferro e níquel, na
fabricação de ligas extraleves à base de alumínio e à base de berílio para mancais, peças
onde giram os eixos de certos mecanismos (VAITSMAN; AFONSO; DUTRA, 2001).
Sais do tipo estearato de lítio são usados nas graxas ou em lubrificantes a alta
temperatura. Outros compostos de lítio são usados nas baterias solares, em pilhas
recarregáveis e em pilhas de marcapassos de lítio-iodo.
46
O lítio é um elemento importante em tratamentos medicinais, mas afeta os rins
em doses mais elevadas, desencadeando ainda a falta de apetite, desidratação e convulsões
(VAITSMAN; AFONSO; DUTRA, 2001).
Manganês (Mn)
O manganês é um metal comum em muitos tipos de rochas. Ocorre na natureza
na forma de óxidos, silicatos e carbonatos. O manganês, em sua forma elementar e seus
compostos inorgânicos, tem baixa pressão de vapor, porém sua presença na atmosfera é
principalmente à atividade industrial ou erosão do solo (PROCHNOW, 2005;
VAITSMAN; AFONSO; DUTRA, 2001).
O manganês é um elemento essencial e é necessário para uma boa saúde,
podendo ser encontrado em vários alimentos (grãos, cereais, chás). É considerado um
micronutriente, atua como cofator de várias enzimas, sendo necessário para a síntese de
mucopolissacarídeos (relacionados com a produção de polissacarídeos e glicoproteínas).
(VAITSMAN; AFONSO; DUTRA, 2001; ATSDR, 2008c).
É usado basicamente na composição de vários tipos de aço. Associado ao
alumínio, antimônio e ao cobre forma ligas altamente ferromagnéticas. Na produção do
aço, precisa-se do manganês para a ligação do oxigênio com o enxofre. No estado
metálico, o manganês é utilizado principalmente na produção do aço. Seus compostos têm
diversas aplicações: baterias, porcelanas, vidros catalisadores, fertilizantes, fungicidas,
desinfetante, aditivo de óleos combustíveis e lubrificantes e outros (GUTBERLET, 1996;
PROCHNOW, 2005).
Segundo Boudia et al. (2006), tricarbonilo manganês metilciclopentadienil
(MMT) é um derivado orgânico de manganês (Mn), utilizado, desde 1976, na gasolina
canadense como um estimulador do octano. Sua combustão leva à emissão de partículas de
Mn. Em vários estudos realizados, foi possível estabelecer uma correlação entre as
concentrações atmosféricas de Mn e densidade do tráfego automóvel, sugerindo que MMT
na gasolina desempenha um papel significativo.
Nas plantas, a toxicidade de manganês, na maioria das vezes, aparece
juntamente com o alumínio em solos ácidos. Os indícios típicos de toxicidade incluem
graves alterações no crescimento e nos sintomas como cloroses e necroses nas bordas das
folhas, formações de manchas e deformações (GUTBERLET, 1996).
47
No ser humano, as doenças decorrentes da inalação de elevadas concentrações
de manganês são diversas. Há um tipo específico de pneumonia decorrente de um grave
quadro patológico neuropsiquiátrico, o “manganismo”, que surge por absorção crônica de
manganês. Nem todas as pessoas expostas às mesmas condições adoecem, depende da
predisposição individual e um grande intervalo entre absorção de concentrações de
manganês e manifestação dos primeiros sintomas da doença (GUTBERLET, 1996).
É reconhecida a relação entre o excesso de manganês no organismo e a
Síndrome de Parkinson, bem como psicoses, insônias e a perda de expressão facial. A
intoxicação por este elemento químico causa efeitos neurológicos e falta de coordenação
motora (VAITSMAN; AFONSO; DUTRA, 2001).
Mercúrio (Hg)
De acordo com informações da CETESB (2010a), é relativamente incomum o
mercúrio na crosta terrestre e a sua liberação ocorre por processos naturais (erosão e
atividade vulcânica) e mineração. As atividades não intencionais (queima de combustível
fóssil) e antropogênicas, intencionais (produtos à base de mercúrio e distribuição)
representam as principais fontes de contaminação do ambiente. Uma vez liberado, o
mercúrio permanece no ambiente, circulando entre o ar, a água, o sedimento, o solo, e a
biota, com suas formas químicas diferentes: metálica, inorgânica ou orgânica.
Na atmosfera, o vapor de mercúrio pode se depositar ou for convertido na
forma solúvel retornando à superfície terrestre nas águas da chuva. A partir daí, duas
importantes alterações químicas podem ocorrer: o metal pode ser convertido novamente
em vapor de mercúrio e retornar à atmosfera, ou ser "metilado" por microrganismos
presentes nos sedimentos da água, transformando-se em metilmercúrio, o qual pode ser
bioconcentrado em animais, dando início a importante processo de biomagnificação.
A exposição ao mercúrio ocorre por via oral, inalação ou por via dermal. O
sistema nervoso é muito sensível a todas as formas de mercúrio. Vapores de mercúrio
metálico e metilmercúrio são mais prejudiciais do que outras formas, porque atingem o
cérebro com mais facilidade. A exposição a níveis elevados de mercúrio metálico,
inorgânico ou orgânico pode danificar permanentemente o cérebro, rins e o feto em
desenvolvimento (ATSDR, 1999).
Vapores metálicos de mercúrio ou mercúrio orgânico podem afetar muitas
áreas diferentes do cérebro e suas funções associadas, resultando numa variedade de
48
sintomas os quais incluem alterações da personalidade (irritabilidade, timidez,
nervosismo), tremores, alterações da visão (constrição (ou estreitamento) do campo
visual), surdez, perda da coordenação muscular, perda de sensação e dificuldades com a
memória (ATSDR, 1999).
A maioria das emissões para o ar ocorre na forma do mercúrio elementar, que é
muito estável podendo permanecer na atmosfera por meses ou até anos, possibilitando seu
transporte por longas distâncias.
A Agência Internacional de Pesquisa em Câncer (IARC) classifica os
compostos de metilmercúrio como possíveis carcinógenos humanos. Os compostos de
mercúrio metálico e os compostos inorgânicos de mercúrio não são classificáveis quanto a
sua carcinogenicidade para o ser humano (CETESB, 2010a).
Níquel (Ni)
O níquel pode ser associado com outros metais, como ferro, cobre, cromo e
zinco, para formar ligas. Combinados com outros elementos (cloro, enxofre e oxigênio)
formaram compostos de níquel, cuja maioria tem baixa solubilidade em água, possuem cor
verde e são usados para niquelagem, a cerâmica de cor, para fazer algumas baterias e em
catalisadores. Uma aplicação importante do níquel é na produção do aço inoxidável
(ATSDR, 2005a).
O níquel é empregado principalmente na produção de ligas de níquel, baterias e
catalisadores, na refinação do petróleo, na hidrogenação de óleos combustíveis e na
produção de compostos orgânicos (GUTBERLET, 1996).
O níquel emitido no ambiente por fontes naturais ou antropogênicas circula por
todos os compartimentos ambientais por meio de processos químicos e físicos, além de ser
biologicamente transportado por organismos vivos. O transporte e distribuição do níquel
particulado entre os diferentes compartimentos é fortemente influenciado pelo tamanho da
partícula e condições meteorológicas (CETESB, 2012c).
O níquel, dependendo de seu estado físico e químico, tem efeitos muito
diversos sobre o organismo. Portanto, deve ser diferenciado entre pó metálico, compostos
solúveis, insolúveis e orgânicos (GUTBERLET, 1996).
A principal via de exposição ocupacional é a respiratória e o metal é inalado,
principalmente, na forma de poeiras de compostos insolúveis, de aerossóis formados a
49
partir das soluções dos compostos solúveis e de vapores de carbonila de níquel
(CETESB, 2012c).
As atividades mais comuns que acarretam exposição ocupacional ao níquel
incluem a mineração, a moagem e a fundição dos minérios, a partir de sulfetos e óxido e a
utilização de produtos primários de níquel, tanto na produção de aço inoxidável e de ligas
quanto em fundições de minério de ferro e pelos processos de combustão, por ser um
elemento químico presente em diferentes concentrações no carvão e petróleo
(GUTBERLET, 1996; CETESB, 2012c).
Nos seres humanos, a inalação de aerossóis solúveis de sais de níquel produz
corizas e inflamações crônicas das fossas nasais. Alguns compostos inorgânicos de níquel,
insolúveis em água, têm efeitos cancerígenos no homem. O quadro patológico no ser
humano vai desde tumores intramusculares e subcutâneos até câncer renal maligno e
tumores nos testículos. Pertencem ao grupo dos maiores agentes provocadores de câncer:
monossulfato de níquel, o níquel metálico e o óxido de níquel (GUTBERLET, 1996).
As intoxicações por níquel-tetra-carbonil (Ni(CO)4), a mais importante liga
orgânica solúvel em lipídios, tem como primeiros sintomas as dores pulmonares. Porém,
esse composto orgânico do níquel pode atacar o fígado, o rim e o baço. As intoxicações
podem levar à morte por pneumonites, hemorragia cerebral e edemas (GUTBERLET,
1996).
A Agência Internacional de Pesquisa em Câncer (IARC) classifica o níquel
metálico, ligas, e os compostos de níquel como possíveis cancerígenos para o ser humano
(CETESB, 2012).
Potássio (K)
O potássio é o sétimo elemento mais abundante da crosta terrestre e ocorre em
rochas, solos, oceanos e lagos. É amplamente distribuído no ambiente, incluindo todas as
fontes naturais de água. O seu principal uso é em fertilizantes por ser é elemento essencial
para o crescimento das plantas e macronutriente na dieta humana (VAITSMAN;
AFONSO; DUTRA, 2001; CETESB, 2010b).
A exposição ocupacional por inalação de poeiras ou névoas de potássio pode
irritar os olhos, nariz, garganta e pulmão. Exposições elevadas podem causar edema
pulmonar e morte. O contato com a pele e olhos pode queimá-los levando à lesão
50
permanente. A exposição prolongada aos fumos de potássio pode causar feridas no interior
do nariz e septo nasal, irritar os pulmões e produzir bronquite (CETESB, 2010b).
Tálio (Tl)
O tálio pode ser encontrado puro, na forma de ligas metálicas, na forma de sais
quando combinado com bromo, cloro, flúor, iodo. O tálio permanece no meio ambiente,
uma vez que é um metal e não pode ser decomposto em substâncias mais simples
(ATSDR, 1992).
O tálio é um elemento não essencial, tóxico para a saúde humana. Há pouco
conhecimento sobre a sua poluição ambiental associada aos efeitos sobre a saúde humana
(XIAO et al., 2011).
O tálio é um radiofármaco utilizado na investigação de doenças coronarianas e
no diagnóstico de tumores. O tálio-201 (Tl-201) é o radiotraçador mais usado na avaliação
clínica da perfusão miocárdica, tendo biodistribuição semelhante a do potássio
(CHALELA et al., 1994).
O tálio é cada vez mais utilizado na fabricação de cristais, bijuterias, corantes,
pigmentos, equipamentos elétricos e eletrônicos, semicondutores, sistemas ópticos,
termômetros de baixa temperatura, contadores de cintilação e fibra de vidro para cabos de
comunicação (LÉORNARD; GERBER, 1996).
Segundo a ATSDR (1992), a exposição ao tálio pode ocorres pelo ar, água em
níveis muito baixos, e através da alimentação. Pequenas quantidades de tálio são liberadas
no ar a partir de queima de carvão, fábricas de cimento e de fundição. As pessoas que
trabalham nesses lugares podem respirar o produto químico ou pode entrar em contato com
a pele.
O tálio é facilmente absorvido pelas plantas através das raízes, o que pode
contaminar frutas e hortas, nas proximidades das fontes de emissão. O tabagismo é
também outra fonte de tálio. Uma pessoa que fuma tem o dobro de tálio no organismo se
comparada com uma não-fumante. Estima-se que através da alimentação, uma pessoa
ingere, diariamente, em média 2ppb de tálio.
A ingestão de grandes quantidades de tálio em curtos períodos de tempo pode
afetar o sistema nervoso, pulmonar, cardiovascular e renal. Pode-se também ocorrer a
queda de cabelo, vômito, diarreia e ou até mesmo a morte. O tálio pode ser fatal a partir de
uma dose tão baixa como 1 grama. Não foram encontradas informações sobre os efeitos
51
nos seres humanos após a exposição a pequenas quantidades de tálio para períodos mais
longos.
A tríade de gastroenterite, polineuropatia e alopecia é considerada como a
síndrome clássica de envenenamento por tálio. Historicamente, o envenenamento por tálio
foi notado desde a emissão industrial de queima de carvão e de fundição, e de propósito
criminoso usando produtos químicos a base de tálio (XIAO et al., 2011).
Nas últimas duas décadas, estudos crescentes sobre poluição por tálio na China
mostraram os impactos ambientais a partir de minerais ricos em sulfeto de Tl por processos
naturais de intemperismo e / ou de atividades mineiras, o acúmulo de Tl na cadeia
alimentar, e exposição de Tl pelos seres humanos e seus efeitos na saúde
(XIAO et al., 2011).
Titânio (Ti)
Segundo Santos (2010), o titânio metálico é o nono elemento químico em
abundância na crosta terrestre e está presente na maioria das rochas ígneas e sedimentares
provenientes do intemperismo sobre as rochas ígneas portadoras de minerais de titânio.
Concentrados minerais de titânio, particularmente ilmenita e rutilo, constituem as matérias
primas mais demandadas pela indústria de transformação.
O dióxido de titânio (TiO2) é empregado na fabricação de tintas usadas na
construção civil e também para uso artístico. Esse produto também é incorporado à
produção de papel, pasta de dente, plásticos etc.
No Brasil, o maior consumo de titânio é destinado à fabricação de tintas,
esmaltes e vernizes (52%), seguido pela siderurgia (36%), produção de ferro-ligas (11%) e
outras destinações como soldas, anodos para galvanoplastia, e indústria de pisos e
revestimentos o que absorve aproximadamente 1%.
Na forma de metal e suas ligas, aproximadamente 60% do titânio, são
utilizados nas indústrias aeronáuticas e aeroespaciais, e o restante é utilizado em outros
segmentos da economia:
 Indústria química: devido à sua resistência à corrosão e ao
ataque químico;
 Indústria naval: o titânio metálico é empregado em
equipamentos submarinos e de dessalinização de água do mar;
 Indústria nuclear: é empregado na fabricação de recuperadores
de calor em usinas de energia nuclear;
52
 Indústria bélica: o titânio metálico é sempre empregado na
fabricação de mísseis e peças de artilharia;
 Na metalurgia, o titânio metálico, ligado com cobre, alumínio,
vanádio, níquel e outros, proporcionam qualidades superiores aos
produtos. Outra aplicação, que se dá somente com o rutilo, é no
revestimento de eletrodos de soldar.
De acordo como a ATSDR (1997), compostos do elemento titânio apresentam
graus consideráveis de toxicidade, salientando-se os compostos orgânicos. O tetracloreto
de titânio é um forte irritante da pele e a inalação do seu vapor é extremamente perigosa.
Efeitos mais severos podem incluir bronquite ou pneumonia química e congestão das
membranas mucosas do trato respiratório superior. Esses efeitos podem causar danos a
longo prazo tais como o estreitamento das cordas vocais, traquéia e vias aéreas superiores.
Embora não existam dados sobre a ingestão de tetracloreto de titânio, é
provável que, com grandes quantidades desse produto químico, ocorra a morte. A
exposição acidental a tetracloreto de titânio líquido pode resultar em queimaduras da pele
bem como causar danos permanentes aos olhos, se não forem protegidos.
Vanádio (V)
O elemento vanádio e seus compostos são encontrados em rochas, alguns
minérios de ferro e depósitos de petróleo bruto. Normalmente se combina com outros
elementos como carbono, oxigênio, sódio, enxofre ou cloreto e com outros metais como
cromo e molibdênio pra produzir algumas aço-ligas de baixo teor de liga
(ATSDR, 2009; ROMEIRO, 1997).
O vanádio, na forma de óxido, é um componente de tipos especiais de aço
usados para peças automotivas, talhadeiras e bielas, molas e rolamentos de esferas,
engrenagens de automóveis. Quando é misturado com o ferro, é usado para fazer partes
importantes para motores de aeronaves. Pequenas quantidades de vanádio são usadas na
fabricação de borracha, plásticos, cerâmica e outros produtos químicos. Pentóxido de
vanádio é utilizado em cerâmica e como um catalisador na produção de ímãs
supercondutores (ATSDR, 2009; ROMEIRO, 1997).
Segundo a ATSDR (2009), o vanádio, encontrado no ar, é de origem natural
como poeiras, aerossol marinho e emissões vulcânicas ou de fontes industriais,
especialmente, refinarias de petróleo e usinas de energia (que utilizam óleo combustível
rico em vanádio e o carvão). Aproximadamente 0,0004 mg de vanádio é emitida pela
53
fumaça de um cigarro. Estima-se que as emissões atmosféricas antropogênicas são maiores
do que fontes naturais de vanádio.
Como o vanádio não pode ser destruído no ambiente, apenas altera a sua
forma, agregando-se ou separando-se de partículas presentes no ar, água e sedimentos.
Partículas de vanádio no ar sofrem precipitação seca ou úmida. As partículas menores tais
como de emissões industriais podem permanecer no ar por mais tempo e são mais
susceptíveis de ser transportadas a distâncias maiores das fontes de emissão.
O transporte e particionamento de vanádio em água e do solo dependem das partículas, do
pH da água e do solo. O vanádio encontra-se como íons dissolvidos na água ou adsorvidos
às partículas.
Após a inalação ou exposição oral do vanádio e seus compostos são afetados os
sistemas cardiovascular, hematológico, gastrointestinal (diarreias, cãibras e náuseas), renal,
reprodutivo e respiratório (irritação das vias aéreas, inflamações da garganta, lesões
pulmonares incluindo hiperplasia alveolar / bronquiolar, inflamação e fibrose). A Agência
Internacional para Pesquisa sobre Câncer (IARC) determinou que o vanádio é
possivelmente cancerígeno para os seres humanos.
Zinco (Zn)
De acordo com a ATSDR (2005c), o zinco é um dos elementos mais comuns
na crosta da Terra. Encontra-se no ar, solo e água e está presente em todos os alimentos.
Apresenta muitos usos comerciais como revestimentos para impedir a oxidação, em pilhas
secas e misturado com outros metais para fazer ligas como latão e bronze.
Os compostos de zinco mais comuns encontrados em depósitos de resíduos
perigosos incluem cloreto de zinco, óxido de zinco, sulfato de zinco e sulfeto de zinco.
Compostos de zinco são amplamente utilizados na indústria para fazer a pintura, a
borracha, corantes, conservantes de madeira e pomadas.
É um elemento essencial e benéfico ao metabolismo humano, do crescimento
de plantas e animais (VAITSMAN; AFONSO; DUTRA, 2001).
De acordo com Santos (2009), há dois tipos de toxicidade associada ao zinco.
A toxicidade aguda é a consequência da ingestão de doses acima dos 5 g, que resulta num
paladar metálico, náuseas e diversas perturbações gástricas. A toxicidade crônica é
consequência do consumo prolongado de quantidades moderadamente altas, o que resulta
num aumento do risco de doença coronária devido a um aumento da concentração de
54
lipoproteínas de baixa densidade e redução da concentração de lipoproteínas de alta
densidade no plasma.
Interação antagônica entre zinco e cobre pode resultar na deficiência de cobre e
em anemia. O excesso de zinco, no organismo, também pode provocar distúrbios no
sistema nervoso central (SANTOS, 2009).
3.2.3 Os elementos químicos essenciais que constituem o tecido vegetal
Os elementos químicos essenciais que constituem o tecido vegetal são C, O, H,
Ca, Mg, K, N, P, S, Si, Mn, Fe, Cu, Zn, B, Cl, Co, Mo, e Se. A soma dos teores de C, O e
H na matéria seca do tecido vegetal é superior a 90%. Os demais elementos, cerca de 10%,
são constituídos de macroelementos (ordem de g kg-1) – Ca, Mg, K, N, P, S e Si – e de
microelementos (ordem de mg kg-1) – B, Cl, Co, Cu, Fe, Mn, Mo, Se e Zn. Além desses
elementos, podem-se encontrar nas plantas: Al, Ba, Cd, Cr, Hg, Ni, Se e Pb, em
concentrações normalmente inferiores a mg.kg-1(SILVA, 2009).
Teores mais elevados desses elementos nos tecidos das plantas podem ser um dos
indicativos da contaminação por algum tipo de poluente. A vegetação é um indicador
eficaz do impacto de uma fonte poluição na sua vizinhança, porque a maioria das plantas
tem a capacidade de acumular elementos químicos como os metais, cujos níveis são muito
mais
elevados
nas
amostras
vegetais
do
que
no
ar
(SILVA 2009; ONDER e DURSUN, 2006).
O QUADRO 4 mostra a função tóxica e biológica de elementos traços para
plantas e animais. A bioacumulação de elementos traços e o impacto sobre os seres vivos
dependem da concentração, do tempo de meia vida, da forma química e da fração do metal
que está disponível (biodisponibilidade) para ser capturada pelos organismos passando a
fazer parte de seus processos metabólicos.
3.2.4
Qualidade do Ar
A determinação sistemática da qualidade do ar deve ser, por questões de ordem
prática, limitada a um restrito número de poluentes, definidos em função de sua
importância e dos recursos materiais e humanos disponíveis. O QUADRO 5 mostra um
resumo geral dos principais poluentes considerados indicadores da qualidade do ar, suas
características, origens principais e seus efeitos ao meio ambiente (CETESB, 2012).
55
Quadro 4 - Função tóxica e biológica de elementos traços importantes
ELEMENTO FUNÇÃO BIOLÓGICA
TOXICIDADE
EM ANIMAIS
Ag
Al
As
FITOTOXICIDADE
(μg.g-1)
Não conhecida.
A (5-10)
Pode ativar a deydrogenase succinica .
M (50-200)
Não conhecida em animais. Constituinte MA (5-20)
dos fosfolipídios em algas e fungos
Essencial para as plantas. Constituinte do M (50-200)
fosfogluconato.
A
B
A
Não conhecida.
Não conhecida.
Não conhecida.
Essencial para os mamíferos. Cofator em
numerosas enzimas. Exerce influencia na
fixação simbiótica de N2.
Pode estar envolvido no metabolismo de
açúcares.
B (500)
MA (10-50)
MA (5-30)
MA (15-50)
A (forma solúvel)
A
A (acumulativo)
M
MA (5-30)
A (Cr6+)
B
Ba
Be
Cd
Co
Cr
Cu
B
Essencial para todos os organismos. MA (20-100)
Cofator em enzimas redox transporte de O2
em pigmentos.
Fortalecer os dentes dos mamíferos.
BM (50-500)
Essencial para todos os organismos. B (> 1000)
Cofator em algumas enzimas, bem como
em proteínas.
M
Hg
Não conhecida.
A (1-3)
A (solúvel ou na
forma
volátil).
Acumulativo.
Mn
Essencial para todos os organismos.
Cofator em várias enzimas. Envolve na
quebra de H2O na reação fotossintética.
Essencial para todos os organismos.
Cofator enzimático na fixação de N2 e
redução de NO3-.
Não conhecida em mamíferos. Pode ser
essencial para as plantas. Encontrado na
enzima uréase.
Não conhecida.
Não conhecida
Essencial para mamíferos e algumas
plantas.
Não conhecida.
Requerido por algas verdes. Pode estar
envolvido na fixação de N2.
Essencial para todos os organismos.
Cofator em várias enzimas.
BM (300-500)
M
M (10-50)
M
MA (10-100)
M
M (30-300)
M (150)
MA (5-30)
A (acumulativo)
A
A
MA (20)
A
A
A
BM (100-400)
BM
F
Fe
Mo
Ni
Pb
Sb
Se
Ti
V
Zn
M
M
*Considerar as letras do elemento tóxico como: baixa (B), moderada (M) e alta (A).
FONTE: HUHEEY, 1983 apud CONTI, 2008.
56
Quadro 5 - Fontes e características dos principais poluentes na atmosfera.
Poluente
Características
Fontes Principais
Efeitos Gerais
ao Meio Ambiente
Partículas
Inaláveis
(MP10)
e
Fumaça
Partículas de material sólido ou
líquido que ficam suspensos no ar,
naforma de poeira, neblina,
aerossol, fumaça, fuligem, etc.
Faixa de tamanho < 10 micra.
Processos de combustão
(indústria e veículos
automotores), aerossol
secundário (formado na
atmosfera).
Danos à vegetação,
deterioração
da
visibilidade
e
contaminação do solo.
Partículas
Totais em
Suspensão
Partículas de material sólido ou
líquido que ficam suspensos no ar,
na forma de poeira, neblina,
aerossol, fumaça, fuligem, etc.
Faixa de tamanho < 100 micra.
Processos
industriais,
veículos
motorizados
(exaustão), poeira de rua
ressuspensa, queima de
biomassa. Fontes naturais:
pólen, aerossol, marinho e
solo.
Processos que utilizam
queima de óleo combustível,
refinaria
de petróleo, veículos a
diesel, produção de polpa e
papel, fertilizantes.
Danos à vegetação,
deterioração
da
visibilidade
e
contaminação do solo.
Pode levar à formação
de chuva ácida, danos
à vegetação e à
colheita.
(PTS)
Dióxido de
Enxofre
(SO2)
Gás incolor, com forte odor,
semelhante ao gás produzido na
queima de palitos de fósforos.
Pode ser transformado a SO3, que
na presença de vapor de água,
passa rapidamente a H2SO4. É um
importante precursor dos sulfatos,
um dos principais componentes das
partículas inaláveis.
Dióxido de
Nitrogênio
(NO2)
Gás marrom avermelhado, com
odor
forte e muito irritante. Pode levar à
formação de ácido nítrico, nitratos
(o
qual contribui para o aumento das
partículas inaláveis na atmosfera) e
compostos orgânicos tóxicos.
Processos de combustão
envolvendo veículos
automotores, processos
industriais, usinas térmicas
que utilizam óleo ou gás,
incinerações.
Monóxido
de Carbono
(CO)
Gás incolor, inodoro e insípido.
Combustão incompleta em
veículos automotores.
Gás
incolor,
inodoro
nas
concentrações ambientais e o
principal componente da névoa
fotoquímica.
Não é emitido diretamente
para
a
atmosfera.
É
produzido fotoquimicamente
pelaradiação solar sobre os
óxidos de nitrogênio e
compostos
orgânicos
voláteis.
Ozônio (O3)
Pode levar à formação
de
chuva
ácida,
causar
corrosão aos materiais
e danos à vegetação:
folhas e colheitas.
Danos às colheitas,
à
vegetação
natural,plantações
agrícolas;plantas
ornamentais.
Fonte: CETESB, 2012d.
De forma geral, a escolha do grupo de poluentes consagrados universalmente
como indicadores mais abrangentes da qualidade do ar, está ligada a sua maior frequência
de ocorrência e aos efeitos adversos que causam ao meio ambiente. Entretanto, no Brasil,
não existe uma legislação específica quanto ao monitoramento exclusivo para os metais
que, comumente, são gerados pelas atividades antrópicas de regiões industriais com
expressivo fluxo de veículos, os quais são nocivos à saúde mesmo em quantidades muito
pequenas.
57
A
Agência de Substâncias Tóxicas e Registro de Doenças (ATSDR)
desenvolveu, em conjunto com a Agência Proteção Ambiental dos Estados Unidos
(USEPA), em ordem de prioridade, uma lista a qual é revisada e publicada a cada dois anos
relacionando 275 substâncias perigosas mais comumente encontradas (ATSDR, 2012a).
Segundo Magalhães (2000), a Agency for Toxic Substances and Disease
Registry - ATSDR ou Agência para Substâncias Tóxicas e o Registro de Doenças, é uma
agência do Serviço de Saúde Pública dos Estados Unidos e parte do Departamento Federal
de Saúde e Serviços Humanos. A implementação de legislações relacionadas com a saúde
constitui atribuição dessa agência, objetivando proteger a população e o meio ambiente de
substâncias perigosas bem como a condução de avaliação de saúde pública em cada um
dos locais da lista nacional de prioridades da USEPA.
Um Minimal Risk Level (MRL) ou Nível Mínimo de Risco é uma estimativa da
exposição diária de um ser humano a um composto químico que provavelmente não
apresente um risco considerável de efeitos adversos (não carcinogênicos) ante uma
exposição de duração específica (ATSDR, 2012b; MAGALHÃES, 2000).
As concentrações de exposição nos MRLs para inalação são expressas em
unidades de ppm para gases e substâncias voláteis, ou mg/m³ para material particulado,
para
concentrações de exposição oral, são expressas como dose humana diária em
unidades de mg/kg/dia. São doses teóricas geradas através de curvas de dose-resposta,
considerando-se o efeito adverso que apresenta a menor dose de exposição, representando
a dose de segurança a qual não deve haver efeito nocivo algum (ATSDR, 2012b;
MAGALHÃES, 2000).
Na TAB.1 estão listados alguns elementos químicos, com a posição no ranking
da lista das substâncias mais perigosas, segundo a ATSDR, e os seus respectivos níveis de
risco (via de contato, período, a taxa MRL e sistema afetado).
A Organização Mundial de Saúde (World Health Organization-WHO)
estabeleceu limites máximos para a presença elementos químicos no ar atmosférico, os
quais, quando excedidos, trazem problemas irreversíveis à saúde. A Administração de
Segurança e Saúde Ocupacional (OSHA) do Departamento de Trabalho dos Estados
Unidos também disponibiliza uma lista de substâncias tóxicas e perigosas (TAB. 2), que
faz parte da norma que assegura as condições seguras e saudáveis de trabalho para seus
trabalhadores.
58
Tabela 1 - Níveis Mínimos de Risco (MRLs)
Rank*
Via
Duração
MRL
181
Sistema
ALUMÍNIO
Oral
Intermediário
1,0 mg/kg/day
Neurológico
Oral
Crônico
1,0 mg/kg/day
Neurológico
01
ARSÊNIO
Oral
Agudo
0,005 mg/kg/day
Gastrointestinal
Oral
Crônico
0,0003 mg/kg/day
Dermatológico
328
BORO E SEUS COMPONENTES
Inalação
Agudo
0,3 mg/m3
Respiratório
Oral
Agudo
0,2 mg/kg/day
Desenvolvimento
Oral
Intermediário
0,2 mg/kg/day
Desenvolvimento
07
CÁDMIO
Inalação
Agudo
0,00003 mg/m3
Respiratório
Inalação
Crônico
0,00001 mg/m3
Urinário ou Rins
Oral
Intermediário
0,0005 mg/kg/day
Muscular
Oral
Crônico
0,0001 mg/kg/day
Urinário ou Rins
66
CROMO(III) PARTÍCULAS INSOLÚVEIS
Inalação
Intermediário
0,005 mg/m3
Respiratório
CROMO (III) PARTÍCULAS SOLÚVEIS
Inalação
Intermediário
0,0001 mg/m3
Respiratório
17
CROMO (VI)
Oral
Crônico
0,001 mg/kg/day
Gastrointestinal
Oral
Intermediário
0,005 mg/kg/day
Hematológico
CROMO (VI), AEROSSOL
Inalação
Intermediário
0,000005 mg/m3
Respiratório
Inalação
Crônico
0,000005 mg/m3
Respiratório
CROMO (VI), PARTÍCULAS
Inalação
Intermediário
0,0003 mg/m3
Respiratório
52
COBALTO
Inalação
Crônico
0,0001 mg/m3
Respiratório
Oral
Intermediário
0,01 mg/kg/day
Hematológico
125
COBRE
Oral
Agudo
0,01 mg/kg/day
Gastrointestinal
Oral
Intermediário
0,01 mg/kg/day
Gastrointestinal
Inalação
Agudo
0,002 ppm
Respiratório
140
MANGANÊS RESPIRÁVEL
Inalação
Crônico
0,04 µg/m3
Neurológico
03
MERCÚRIO
Inalação
Crônico
0,0002 mg/m3
Neurológico
57
NÍQUEL
Inalação
Intermediário
0,0002 mg/m3
Respiratório
Inalação
Crônico
0,00009 mg/m3
Respiratório
699
ESTRÔNCIO
Oral
Intermediário
2 mg/kg/day
Muscular
307
ESTANHO INORGÂNICO
Oral
Intermediário
0,3 mg/kg/day
Hematológico
ESTANHO, TRIBUTIL-, ÓXIDO
Oral
Intermediário
0,0003 mg/kg/day
Imunológico
Oral
Crônico
0,0003 mg/kg/day
Imunológico
TETRACLORETO DE TITÂNIO
Inalação
Intermediário
0,01 mg/m3
Respiratório
Inalação
Crônico
0,0001 mg/m3
Respiratório
197
VANÁDIO
Inalação
Agudo
0,0008 mg/m3
Respiratório
Inalação
Crônico
0,0001 mg/m3
Respiratório
Oral
Intermediário
0,01 mg/kg/day
Hematológico
75
ZINCO
Oral
Intermediário
0,3 mg/kg/day
Hematológico
Oral
Crônico
0,3 mg/kg/day
Hematológico
AGUDA = 1 a 14 dias, INTERMEDIÁRIO = 15 a 364 dias, e CRÔNICA = 1ano ou mais .
* Classificação na lista de poluentes prioritários segundo a ATSDR.
Fonte: Modificada de ATSDR, 2012a,b.
59
Tabela 2 - Limites máximos de concentrações de contaminantes no ar.
SUBSTÂNCIA
OSHA*
(mg.m-3)
Al (poeira total)
15
Al (frações respiráveis)
5
Ca ( carbonato)-poeira total
15
Ca ( carbonato)-frações respiráveis
5
Ca (hidróxido)- poeira total
15
Ca (hidróxido)-frações respiráveis
5
Ca (óxido)
5
Cd
5(a)
Cr (II)
0,5
Cr (III)
0,5
Cr (VI)
0,0005
Cr (0)
1,0
Co (forma metálica , poeira e fumaça)
0,1
Cu (fumaça)
0,1
Cu (poeiras e névoas)
1
Fe+V (poeira)
1
Fe (óxidos)
10
LiOH
0,025
MgO (fumaça)
15
Mn e seus componentes
5
Mn (fumaça)
5
Hg (orgânico)
0,1
Hg (vapo)
0,05
Ni (metálico, componentes insolúveis e componentes 1
solúveis)
Tl e seus componentes solúveis
0,1
Sn (componentes inorgânicos)-exceto óxidos
2
Sn (componentes orgânicos)
0,1
Pb
TiO2(poeira total)
15
V (poeira respirável )-V2O5
0,5
V (Fumaça)-V2O5
0,1
Zn (cloreto) –Fumaça
1
Zn (óxido) –Fumaça
5
Zn (óxido)-poeira total
15
Zn (óxido)-frações respiráveis
5
Zn (estearato)-poeira total
15
Zn (estearato)-frações respiráveis
5
Tl
0,1
-3
-3
(a) µg.m (b) ng.m
* Valores aceitáveis para 8h de trabalho em jornada de 40h semanais.
Fonte: OSHA, 2012 e WHO, 2006.
WHO
(µg.m-3)
5 (b)
0,15
1
0,5
1
60
3.3 Monitoramento Ambiental
A estimativa de risco de uma população exposta a uma substância tóxica é
obtida através de programas de monitoramento. O monitoramento ambiental é uma
importante ferramenta para a administração dos recursos naturais porque oferece
conhecimento e informações básicas para avaliar a presença de contaminantes, facilitando
a compreensão dos sistemas ambientais e para dar suporte às políticas ambientais
(NEVES, 2006).
Com a realização de medições e/ou observações específicas, pode-se verificar
se determinados impactos ambientais estão ocorrendo, podendo ser dimensionada sua
magnitude e avaliada a eficiência de eventuais medidas preventivas a serem adotadas
(OLIVEIRA, 1998).
Van der Oost et al.(2003) avaliam o risco de contaminantes para os organismos
e fazem a classificação da qualidade ambiental dos ecossistemas, destacando cinco
métodos de monitoramento ambiental que devem ser seguidos ao avaliar uma exposição:

o monitoramento químico, o qual mede os níveis de contaminantes conhecidos nos
compartimentos ambientais;

o monitoramento da bioacumulação que mede os níveis de contaminantes na biota ou
determina a dose crítica no local de interesse (bioacumulação);

o monitoramento do efeito biológico que mede o efeito determinando as primeiras
alterações adversas que são parcial ou totalmente reversíveis (biomarcadores);

o monitoramento da saúde, ou seja, o efeito através do exame da ocorrência de
doenças irreversíveis ou danos no tecido dos organismos;

o monitoramento dos ecossistemas que mede a integridade de um ecossistema através
de um inventário de composição, densidade e diversidade das espécies, entre outros.
Na maioria das vezes, a avaliação da presença de poluentes, no ambiente, é
feita através de metodologias que empregam recursos químicos, físicos ou físico-químicos,
através do uso de aparelhos, em muitos casos sofisticados e caros (LIMA, 2000).
As técnicas de monitoramento do ar constituem-se de técnicas específicas,
redes manuais, automáticas ou monitoramento biológico (animais, plantas ou seres vivos).
Quando os organismos vivos são usados no monitoramento ambiental para avaliar
mudanças no meio ambiente ou na qualidade do ar, água e solos, o monitoramento é
chamado de monitoramento biológico ou biomonitoramento (NEVES, 2006).
61
3.3.1 Biomonitoramento do ar
Avaliar o comportamento do poluente no ambiente, ou seja, monitorar a sua
ação através de organismos vivos é um tópico relativamente novo nas ciências ambientais
e tem sido chamado de biomonitoramento ou bioindicação. O fundamento da metodologia
é o fato de que um estímulo ambiental, como a luz ou a carência de água, assim como um
estímulo proveniente de um poluente, provocam reações no organismo vivo causando
alterações em seu funcionamento ou comportamento (LIMA, 2000).
A técnica de bioacumulação presta-se à quantificação da distribuição de cargas
atmosféricas no espaço e no tempo. Nesse grupo de métodos, usam-se organismos naturais
para a acumulação de substâncias do meio em análise (THOMAS, 1983 apud
GUTBERLET, 1996). Por meio de análises químicas, determinam-se as concentrações das
substâncias específicas de interesse.
As plantas mais comuns usadas no biomonitoramento são os musgos e liquens,
devido à alta capacidade de troca iônica e a acumulação de poluentes não só na superfície,
mas também em nível celular. Nogueira (2006) baseia o biomonitoramento da poluição
ambiental por plantas em diversos aspectos:
- as plantas mostram uma resposta integrada à poluição dando informação do
potencial de misturas complexas de poluentes, reagindo apenas à parte efetiva de
uma dada situação de poluição, permitindo estimativas realistas de um dado risco
potencial.
- as plantas reagem a um ambiente poluído de maneira facilmente verificável,
enquanto que a modelagem de efeito-dose fornece informações com um grau
muito menor de confiabilidade, devido à distribuição aleatória dos poluentes no
tempo e no espaço.
- diferentes níveis de organização biológica da planta podem ser usados para o
biomonitoramento, variando de um indivíduo ou parte dele (folha ou célula da
planta) a uma comunidade de plantas e ecossistema. A resposta obtida à nível de
comunidade é resultado de uma integração de diversos fatores, em um período
longo de tempo, com espécies competitivas de plantas, e não poderia ser
alcançada com base em medidas físicas e químicas;
-alguns poluentes têm concentrações ambientais muito baixas e são difíceis de
serem medidos com exatidão por métodos físicos e químicos. As plantas podem
acumular esses poluentes em um nível em que sejam mais fáceis de analisar.
- os efeitos dos poluentes podem ser expressos em plantas sensíveis (danos nas
folhas ou mudanças de hábitos) e, em espécies menos sensíveis (ou mesmo
espécies tolerantes à poluição), no acúmulo de poluentes; ambos os casos são
importantes ferramentas para reconhecer os efeitos da poluição atmosférica
(tornando o invisível em visível) e /ou mostrando a transferência de traços de
poluentes dentro da cadeia biológica.
Para De Temmerman et al.(2004), em termos de conceito de biomonitoramento,
classificaram as plantas em quatro grandes grupos de acordo com a terminologia indicada
no QUADRO 6. O uso das plantas no biomonitoramento dependerá da capacidade de
62
adaptação às técnicas de cultivo padronizado, da especificidade das respostas fisiológicas,
bioquímicas e moleculares ao poluente, bem como de seus mecanismos de resistência.
Quadro 6 - Classificação das plantas bioindicadoras
TERMINOLOGIA
Bioindicadoras
Biosensoras ou
Biomarcadoras
Bioacumuladoras
Biointegradoras
DEFINIÇÃO
*EXEMPLOS
Plantas que apresentam sintomas visíveis
como necroses, cloroses e distúrbios
fisiológicos, tais como redução no
crescimento, redução no número e
diâmetro das flores.
Plantas que reagem aos efeitos dos
poluentes aéreos, porém não com efeitos
visíveis,
apresentando
alterações
moleculares, celulares, fisiológicas e
bioquímicas. A detecção de efeitos precisa
ser
efetuada
utilizando
técnicas
microscópicas e fisiológicas, assim como
análises bioquímicas.
Plantas que também não apresentam
sintomas visíveis, e são menos sensíveis
aos poluentes aéreos, porém acumulam
partículas de poeira e gases dentro dos
seus tecidos.
Nicotiana Tabacum „Bel
W3‟apresenta sintomas
visíveis,
sendo
considerada bioindicador
de ozônio (O3).
Trandescantia
pallida
„Purpurea‟apresenta
quebras cromossômicas
nas células-mãe de grãos
de pólen.
Brassica
oleracea
acephala acumula em
seus
tecidos
hidorcarbonetos
policíclicos aromáticos.
Plantas que indicam o impacto da Hypogymnia phyodes
poluição por intermédio do aparecimento, Diploicia canescens
desaparecimento
ou
mudança
na Graphis scripta
densidade da população ou até
comunidades.
Fonte: De Termmerman et al. ,2004; *Pedroso, 2007.
São diversos os tipos de plantas que podem ser usadas para indicar uma
situação fora dos padrões de normalidade, relativa à qualidade ambiental. Muitas espécies
são usadas em trabalhos de biomonitoramento, cada qual com a sua especificidade para
reagir a determinados poluentes. A escolha da planta e o conhecimento do seu
metabolismo são requisitos importantes para o sucesso de uma pesquisa (SAVÓIA, 2007).
O uso de bioindicadores é a metodologia adequada para a detecção de efeitos de
poluentes atmosféricos sobre organismos, no entanto, o seu emprego não pretende e não
consegue substituir medições de concentrações ambientais de poluentes através de métodos
físico-químicos, mas fornece informações adicionais referentes a efeitos sobre organismos
vivos (KLUMPP et al., 2001).
63
3.3.2 Biomonitoramento passivo e ativo
O uso de plantas em habitat natural (in situ) é chamado biomonitoramento
passivo. Este método é frequentemente utilizado para a identificação de fontes ou redes de
monitoramento. O monitoramento passivo pode ser realizado também em vegetação
natural, arbustos, sementes etc. Desse modo, as plantas estão em seu ecossistema e são
influenciadas pela poluição atmosférica direta ou indiretamente (via solo) durante um
tempo relativamente longo (WOLTERBEEK, 2002; NOGUEIRA, 2006; COSTA, 2007).
Algumas espécies de plantas são usadas para o biomonitoramento ativo.
Dependendo do objetivo, podem ser utilizadas tanto plantas sensíveis, para avaliação de
danos, como espécies resistentes, para o acúmulo de substâncias. Esse método é muito
adequado para redes de monitoramento, uma vez que se exclui a influência de variáveis
como a estrutura do solo (WOLTERBEEK, 2002; NOGUEIRA, 2006; COSTA, 2007).
Como indica o QUADRO 7, em áreas poluídas de diversos países tem sido
empregada, com sucesso, até os dias de hoje, a metodologia padronizada de
bimonitoramento ativo com Sphagnum, devido a suas vantagens, salvo algumas adaptações
do método para cada local (GUTBERLET, 1996).
Quadro 7 - Biomonitoramento ativo com Sphagnum em vários países.
REFERÊNCIA
LOCAL
DE
ESTUDO
ANICI,M. et al., 2009.
Belgrado, Sérvia.
CULICOV et al.,2005
Baia Mare,
Romênia.
DMUCHOWSKI,W.
e Varsóvia, Polônia.
BYTNEROWICZ,A.,2009.
GIORDANO et al., 2005.
Nápoles, Itália.
JIANG, 2005.
Jishou, China.
MAKHOLM
MLADENOFF,2005.
NIEMI, R. et al., 2002
e Wisconsin, Estados
Unidos.
Finlândia
PILEGAAD,1993.
Sarfartoq,
Groelândia.
e Porto, Portugal.
VASCONCELOS, M
TAVARES, H., 1998.
VINGIANI;
ADAMO; Nápoles, Itália.
GIORDANO, 2004.
Fonte: Autora, 2012.
ESPÉCIE
Sphagnum girgensohnii
Sphagnum girgensohnii
TEMPO
DE
EXPOSIÇÃO
15 dias a 5 meses
4 meses
Sphagnum fallax
12 anos- junho a
setembro (1992 a
2004)
Sphagnum capillifolium
2 meses e 4
meses
Sphagnum junghuhnianum 3 meses
Sphagnum russowii
10 semanas
Sphagnum angustifolium, 25 dias e 44dias
Sphagnum magellanicum
e Sphagnumpapillosum
Sphagnum girgensohnii
25–34 dias
Sphagnum auriculatum
2 meses
Sphagnum capillifolium
10 e 17 semanas
64
3.4
Princípio do Método moss bag
O princípio fundamental do método moss bag é a exposição de musgo em
saquinhos, que servem como acumuladores de poluentes durante determinado período.
Posteriormente, o musgo sofre uma análise química para determinar o conteúdo de
poluentes
em
comparação
com
as
amostras
não
expostas
(GUTBERLET, 1996; SILVA, 2006).
O musgo mais usado no monitoramento moss bag é o Sphagnum devido a suas
características anatômicas e fisiológicas que facilitam a acumulação dos poluentes e pelo
fato de estarem intimamente ligados com as condições atmosféricas, já que absorvem água
e nutrientes ao longo de toda sua superfície, captando-os eficientemente da água da chuva,
do orvalho e nevoeiro, já que os rizóides na fase adulta servem apenas para a fixação do
substrato. Por essa razão, os musgos são bastante dependentes da qualidade do ar e
vulneráveis às poluições atmosféricas, servindo, desse modo, como um bioindicador ideal
(HENRIQUES, 2005).
Gutberlet (1996) menciona que os estudos do biomonitoramento moss bag
tiveram início, no começo dos anos 70, na Grã-Bretanha. Devido as suas vantagens, em
vários outros países da Europa e da Ásia esse método tem sido executado até os dias de
hoje.
Em Varsóvia (Polônia) , entre 1992 e 2004, Dmuchowski e Bytnerowicz
(2009) monitoraram anualmente a contaminação do ar por chumbo, cádmio, zinco.
Utilizaram moss bags com Sphagnum fallax em 230 locais, escolhidos aleatoriamente em
todo o território da cidade.
Em Porto (Portugal), Vasconcelos e Tavares (1998) utilizaram a técnica moss
bag com o Sphagnum auriculatum (amostras mensais) paralelamente a um amostrador de
aerossol de baixo volume (amostras diárias) no período seco. A taxa de absorção dos
metais pelo musgo foi significativamente correlacionada com a concentração de metal em
aerossóis.
Em Nápoles (Itália), Vingiani, Adamo e Giordano (2004) investigaram a
capacidade de acumulação nitrogênio, enxofre principal e de carbono pelo Sphagnum
capillifolium pelo método moss bag. Giordano et al. (2005) avaliaram a confiabilidade dos
transplantes de musgos (Sphagnum capillifolium) e liquens (Pseudevernia furfuracea) na
técnica moss bag para poluentes atmosféricos e constataram que, em geral, a presença de
elementos traços no Sphagnum capillifolium era duas vezes mais elevada.
65
Em Belgrado (Sérvia), Anicic et al (2009) esclareceram as peculiaridades de
acumulação de 49 elementos traços presentes no ar também pelo método moss bag , com a
exposição de Sphagnum girgensohnii Rusow em bags com e sem irrigação.
Gutberlet (1996) realizou mensalmente medições de metais utilizando-se o
método de bioacumulação moss bag na região do município industrial de Cubatão (São
Paulo) e em suas adjacências. Técnica pioneira no Brasil, na década de 90, utilizando
musgos (Sphagnum recurvum), retirados de regiões despoluídas e colocados em regiões
fortemente poluídas. A pesquisa realizada em Cubatão foi uma análise transdisciplinar das
questões socioambientais de uma cidade industrial onde os custos dos impactos negativos
do modelo produtivo são externalizados.
Os resultados dessa pesquisa foram satisfatórios e têm sido aplicados também
na análise de casos semelhantes, típicos de países industrializados em desenvolvimento,
como na avaliação das condições aéreas do Distrito Industrial do município de Pelotas, no
Rio Grande do Sul, onde a contaminação aérea por cádmio foi biomonitorada durante o
período de 23 de setembro a 23 de outubro no ano de 2004. Após esse período, os níveis de
cádmio no musgo foram medidos através do Espectrofotômetro de Absorção Atômica, em
forno de grafite, e a comparação dos resultados das análises do musgo exposto com o
musgo não exposto à atmosfera confirmou índices elevados de cádmio e a excelente
capacidade de retenção de agentes contaminantes atmosféricos pelo musgo através do
biomonitoramento ativo com o musgo Sphagnum sp.(HENRIQUES, 2005).
Em 2004, na cidade de Salvador-BA, foi instalado um Programa de
Biomonitoramento da Qualidade do Ar, que buscou avaliar a qualidade do ar da cidade
através do uso de bioindicadores (vegetais e microbiológicos). Foram selecionadas seis
estações de estudo em função de características como o fluxo de veículos, adensamento
populacional e direção dos ventos, quando foram realizados biomonitoramento passivo
(Mangifera indica L.), ativo (Sphagnum sp.) e análise de amostras do solo
(LIMA et al.., 2007).
Em Minas Gerais, não há registro da utilização do método moss bag. O que faz
do município de Ipatinga uma região adequada para esse estudo. Pelo método moss bag,
podem ser retirados do ar não só partículas finas, mas também partículas grossas, aerossóis
e, consequentemente, quantificar a concentração dos elementos químicos presentes na
atmosfera de Ipatinga por intermédio da medição dos mesmos, quando acumulados via
deposição seca e úmida.
66
Através do método moss bag, é possível identificar a distribuição dos poluentes
no espaço e no tempo e, assim, fornecer uma prova segura da dimensão e distribuição da
contaminação ambiental na região em estudo (GUTBERLET, 1996).
3.4.1 Considerações sobre o biomonitor
O reino Plantae é representado por eucariontes exclusivamente pluricelulares e
autótrofos fotossintetizantes, trata-se de organismos ou indivíduos que apresentam
características comuns tais como paredes de celulose, um polissacarídeo e cloroplastos,
com as clorofilas a e b (SILVA JÚNIOR; SASSON, 2002).
São divididos em três grandes grupos: plantas avasculares (briófitas), plantas
avasculares sem semente (pteridófitas), gimnospermas e angiospermas. As briófitas são o
segundo maior grupo de plantas terrestres, depois das angiospermas, e compreendem cerca
de 16000 espécies conhecidas, englobando um grupo de plantas pertencentes a três filos:
Bryophyta (musgos), Hepatophyta (hepáticas) e Anterothophyta (antóceros). (RAVEN et
al., 2007).
As briófitas compõem a divisão das plantas terrestres de pequeno porte,
clorofilados e avasculares, isto é, sem vasos condutores diferenciados. Não apresentam
flores e nem sementes. A movimentação da água e do alimento nessas plantas se faz por
osmose, de célula para célula (GOWDAK, 1991).
Segundo Raven et al. (2007) , as briófitas são pequenas plantas “folhosas” ou
talosas que não se restringem apenas aos habitats típicos como locais úmidos nas florestas
temperadas e tropicais ou ao longo das margens de cursos d‟água ou terras úmidas.
Crescem numa variedade de substratos naturais, ou artificiais, tais como troncos vivos ou
em decomposição, superfície de rochas, nos solos arenosos, argilosos e calcários, sobre
folhas vivas, barrancos úmidos e diversos materiais introduzidos pelo homem.
Do mesmo modo que os liquens, as briófitas são muito sensíveis à poluição do
ar, e geralmente estão ausentes ou representadas apenas por poucas espécies em áreas
bastante poluídas.
O Brasil está entre os países de maior diversidade biológica do mundo quanto a
ocorrência de briófitas. Segundo Yano (2010), foram registrados 1488 táxons distribuídos
em 108 famílias, 368 gêneros, sendo nove de Anthocerotophyta distribuídas em seis
gêneros e três famílias; 929 táxons de Bryophyta, em 245 gêneros e 71 famílias; 550 táxons
de Marchantiophyta, em 117 gêneros e 34 famílias.
67
Foram recentemente catalogadas pelo CONAMA (2010), para classe de
musgos do gênero Sphagnum, vinte e seis espécies brasileiras, dentre ela Sphagnum
capillifolium (FIG. 5), o objeto de estudo escolhido cuja posição taxonômica é mostrada no
QUADRO 8, segundo a classificação de Missouri Botonical Garden (2011):
Quadro 8 - Posição taxonômica do biomonitor
Biomonitor Sphagnum capillifolium
Reino
Plantae
Divisão
Bryophyta
Classe
Equisetopsida C. Agardh
Subclasse
Bryidae Engl.
Família
Sphagnaceae Dumort
Gênero
Sphagnum L.
Espécie
Sphagnum capillifolium (Ehrh.) Hedw.
FONTE: Missouri Botonical Garden, 2011.
Segundo a Lista de Espécies da Flora do Brasil (2012), a espécie Sphagnum
capillifolium, apresenta as seguintes características:
 de origem nativa;
 não endêmica do Brasil;
 de domínios fitogeográficos das regiões da Amazônia, Mata Atlântica, Pampa;
 distribuição geográfica no Brasil: Norte (Amazonas), Nordeste (Bahia), Sudeste
(Minas Gerais, São Paulo, Rio de Janeiro), Sul (Paraná, Santa Catarina, Rio Grande
do Sul).
Figura 5 - Sphagnum capillifolium
Fonte: Autora, 2010.
68
3.4.2 Entrada de poluentes no Sphagnum
De acordo com Larcher (2004), os musgos são plantas poiquiloídricas, as quais
mantêm seu grau de hidratação em função da umidade do ambiente e quando ficam
dessecados completamente, não sofrem injúrias em suas células, apenas reduzindo suas
funções vitais, que retornam novamente após completa reidratação, podendo suportar
ambientes com até 5% de umidade relativa (musgos de lugares secos).
Como no musgo Sphagnum não há presença de uma epiderme e cutícula, a
acumulação de poluentes nesses vegetais é direta, pois entram diretamente no organismo,
via deposição
seca
ou úmida,
em
forma
gasosa
ou ligados
às
partículas
(GUTBERLET,1996; RAVEN et al.,2007).
A acumulação pode ocorrer, mecanicamente, por meio de sedimentação das
partículas de poeira na superfície da planta. Os poluentes também podem ser absorvidos
por troca iônica ativa nas membranas celulares, pelo protoplasma e pelas células que
possuem clorofila ou as células parenquimáticas que conduzem ar ou água
(GUTBERLET, 1996).
Mesmo musgos mortos podem dar continuidade a esse processo de troca
iônica. Como na maioria dos musgos, o Sphagnum necessita de água para as suas funções
vitais. Porém na situação de seca, o vegetal entra em um estado de latência cessando quase
que totalmente suas atividades fisiológicas. Porém, mesmo assim, nessa condição, o
briófito não para de absorver poluentes, visto que a absorção é feita de forma passiva, por
troca iônica entre a parede celular e o ambiente, comprovando assim sua eficácia como
biomonitor até mesmo em situações adversas (SILVA, 2006).
O material particulado é uma forma predominante de emissões de elementos
traços em áreas urbanas e a capacidade de captação de musgos depende principalmente
em aprisionamento físico-químico passivo e adsorção de elementos sobre as paredes das
células (ANICIC, et al., 2009).
Conteúdos totais de elementos químicos nos musgos podem ser considerados
como o resultado de um equilíbrio entre a entrada por deposição seca ou úmida e a saída
determinado por (BROWN, 1982 apud ANICIC 2009) :
- lavagem do material particulado pela chuva;
- lixiviação de alguns íons , devido à precipitação (chuva ácida especialmente);
- deslocamento de cátions, em função das suas relativas afinidades para os locais de
ligação e concentrações;
69
- danos celulares devido ao estresse ambiental.
Outro efeito de acumulação de emissões é a absorção de líquidos por diferença
de pressão das células clorofiladas. A totalidade das células parenquimáticas representa um
sistema de condução de capilares finíssimos, que podem absorver enormes quantidades de
água, como uma esponja, e junto poluentes (GUTBERLET, 1996).
3.4.3 Vantagens do uso dos musgos como bioindicadores
Além das características anatômicas
e fisiológicas que facilitam a
bioacumulação dos poluentes, existem outras vantagens na escolha deste método em
comparação com técnicas mecânicas de medição (GUTBERLET, 1996):
 requer menos recursos financeiros e independe de energia
elétrica;
 não requer manutenção, e o prejuízo por condições
meteorológicas extremas é mínimo;
 permite uma quantificação e caracterização do tipo de poluente
no corpo da planta;
 pode ser desconsiderada a absorção de partículas do solo,
levadas ao vento, representando assim a taxa de acumulação no
musgo a poluição atmosférica local;
 os valores obtidos são comparáveis com os resultados medidos
por aparelhos de medição;
 os musgos, são plantas perenes, de ampla distribuição
geográfica, e podem ser coletadas o ano inteiro;
 a análise química é rotineira e a determinação dos elementos é
feita por absorção atômica, pela cromatografia de gás ou pela
espectroscopia de emissão de plasma; instrumentos encontrados
geralmente em laboratórios de universidades e institutos de
pesquisas.
Segundo Szczepaniak e Biziuk (2003), o uso de musgos tem se tornado muito
comum por causarem menos problemas técnicos e analíticos comparados aos liquens e
outros tipos de plantas.
Comparando os musgos com outras plantas, principalmente do gênero
Sphagnum, também acumulam elementos orgânicos, como carboidratos aromáticos
policíclicos, carboidratos clorídricos, bifenílicos policlorados e outros. Os musgos são
relativamente resistentes a elevadas concentrações de poluentes do ar, possibilitando a sua
utilização também em regiões poluídas, o que reforça cada vez mais sua importância nos
estudos sobre a qualidade ambiental (GUTBERLET, 1996).
70
4
4.1
MATERIAIS E MÉTODOS
Área de estudo
Ipatinga é uma cidade do interior do Estado de Minas Gerais, localizada a
19º 28' 46" de Latitude Sul e 42º 31' 18" Longitude Oeste. Localiza-se a nordeste da capital
do estado, distando desta cerca de 200 km. Ocupa uma área de 164,884 km² e sua
população foi estimada em 241.538 habitantes (IBGE, 2011) sendo assim a décima cidade
mais populosa do estado de Minas Gerais e a 1ª de sua microrregião, com a oitava maior
frota de veículos do estado (TANCREDO, 2009).
O município de Ipatinga juntamente com Coronel Fabriciano, Timóteo e
Santana do Paraíso, constituem a Região Metropolitana do Vale do Aço (RMVA).
Destaca-se como um dos maiores polos industriais de Minas Gerais por ter importantes
indústrias siderúrgicas como a USIMINAS, a Aperam South America, uma indústria de
extração de celulose- CENIBRA e muitas outras empresas (ARAÚJO, 2011).
O município possui relevo de domínio de Mares de Morros (55% plano, 30%
ondulado e 15% montanhoso), com vegetação atlântica, altitude média de 250 metros.
Localizado na Bacia do Rio Doce, entre o Rio Doce e o Rio Piracicaba, o município possui
a sub-bacia do Ribeirão Ipanema, que nasce e deságua em seu território.
De acordo com USIMINAS (2008), com relação aos aspectos topográficos, o
município de Ipatinga é bastante acidentado, notadamente na sua porção noroeste, com
altitudes variando entre 150 e 1100 metros. Essa característica do relevo determina
condições meteorológicas de microescala eventualmente particulares em relação aos
sistemas atmosféricos que incidem no sudeste brasileiro, notadamente em relação ao vento
(direção e intensidade).
A FIG. 06 apresenta a estratificação do relevo de parte da região do município
de Ipatinga, com destaque da área industrial da USIMINAS.
71
Figura 6 - Estratificação do relevo no município de Ipatinga/MG.
USIMINAS
Fonte: USIMINAS, 2008.
Ipatinga possui uma Rede Automática de Monitoramento da Qualidade do Ar e
Meteorologia - RAMQAM, que quantifica continuamente as concentrações dos poluentes
atmosféricos regulamentados pela Resolução CONAMA 03/1990, incluindo parâmetros
complementares: partículas totais em suspensão (PTS), partículas inaláveis menores que
10μm (PI), dióxido de enxofre (SO2), óxidos de nitrogênio (NO) e dióxido de nitrogênio
(NO2), monóxido de carbono (CO), ozônio (O3), hidrocarbonetos totais (HCT), metano
(CH4) e hidrocarbonetos não-metano (HCnM), benzeno, tolueno e xileno) e dados
meteorológicos (direção do vento, temperatura do ar, umidade relativa do ar, precipitação
volumétrica, precipitação atmosférica e radiação solar).
Atualmente são quatro estações de monitoramento contínuo do ar (Bairros
Cariru, Bom Retiro, Cidade Nobre e Veneza) que foram instaladas pela USIMINAS em
virtude de um acordo (Termo de Ajustamento de Conduta) assinado entre a empresa e o
Ministério Público, em 2006 (USIMINAS, 2008).
72
Para o biomonitoramento moss bag foram escolhidos 15 pontos de amostragens
levando-se em consideração as fontes de emissão de poluentes veiculares e industriais,
através do Inventário de Emissões Atmosféricas da indústria siderúrgica USIMINAS
(TAB.13 e TAB.14-ANEXO), fornecido pelo Ministério Público. Foram consideradas
também outras 24 indústrias locais e 84 vias de tráfego urbano mais significativo em
Ipatinga (USIMINAS, 2008).
Foram escolhidos pontos próximos a futuros locais candidatos a sediar estações
da rede de monitoramento contínuo do ar e pontos mais distantes com menor fluxo de
veículos. A FIG. 7 indica a localização dos pontos de biomonitoramento moss bag, na
cidade de Ipatinga - MG.
Como está indicado no QUADRO 9 e FIG. 7, para efeito de análise usou-se a
localização da USIMINAS como ponto de referência e dividiu-se a área de estudo em duas
regiões (norte e sul), e foram atribuídas siglas para cada estação de biomonitoramento.
Quadro 9 - Regiões do Biomonitoramento moss bag, em Ipatinga/MG, 2010.
SUL
NORTE
ESTAÇÕES moss bag
P1-Bethânia
SIGLA
(BE)
P2-Limoeiro
(LI)
P3-Canaã
(CN)
P4-Caçula
(CA)
P5-Jardim Panorama
(JP)
P6-Veneza
(VN)
P7-Ideal
(ID)
P8-Bom Jardim
(BJ)
P9-Novo Cruzeiro
(NC)
P10-Centro
(CE)
P11-Iguaçu
(IG)
P12-Cariru
(CR)
P13-Bairro das Águas
(BA)
P14-Horto
(HO)
P15-Bom Retiro
(BR)
Ponto Controle no Laboratório de Pesquisas Ambientais (LPA)
do Centro Universitário do Leste de Minas Gerais (UNILESTE/MG)
Fonte: Autora, 2012.
(PC)
73
Figura 7 - Localização dos pontos e das regiões norte e sul do biomonitoramento moss bag no município de Ipatinga - MG.
NORTE
USIMINAS
SUL
Fonte: Google Earth, 2012.
74
4.2
Condições Meteorológicas
O clima do município de Ipatinga é caracterizado como tropical subquente e
subseco, com diminuição de chuvas no inverno e temperatura média de 21,6º C, tendo
invernos secos e amenos (raramente frios) e verões chuvosos com temperaturas
moderadamente altas, com precipitação média anual é de 1280 mm (IBGE, 2005).
No período em estudo, as condições temporais, segundo o Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais (SINDA/INPE, 2012) e o Instituto Nacional de Meteorologia (INMET,
2012) estão expressas na FIG.08, FIG.09 e FIG.34 (APÊNDICE).
35
70
30
60
25
50
20
40
15
30
10
20
5
10
0
0
Julho
Prec. Pluviométrica
Agosto
Setembro
Temperatura
Outubro
Temp. máxima
Precipitação pluviométrica (mm)
Temperatura (°C)
Figura 8 - Temperaturas médias, máximas e mínimas e precipitação pluviométrica
durante a no período de amostragem de bimonitoramento moss bag em Ipatinga/MG,
2010.
Novembro
Temp. mínima
Fonte: Autora, 2012.
Na FIG. 08, nota-se que, nos meses de julho a novembro, a temperatura média
foi de 22,5º C, a temperatura mínima de 14,4º C no mês de agosto e a temperatura máxima
de 30,9º C, nos meses de setembro e outubro. A média dos índices pluviométricos do
período seco (julho/agosto/setembro) foi de 10,9 mm e a média do período chuvoso
(outubro/novembro) atingiu 50,7mm.
Os meses de julho a setembro marcam o período correspondente à estação de
inverno, quando há uma tendência aos índices de precipitação pluviométricos mais baixos
(ARAÚJO, 2011).
A média da umidade relativa do ar foi de 81% no período amostrado (FIG.09).
75
25
120
24
100
23
80
22
60
21
40
20
20
Umidade Relativa (%)
Temperatura (°C)
Figura 9 - Médias aritméticas diárias da umidade relativa do ar e temperatura no
período de amostragem de bimonitoramento moss bag em Ipatinga/MG, 2010.
0
19
Julho
Agosto
Setembro
Umidade Relativa
Outubro
Novembro
Temperatura
Fonte: Autora, 2012.
O comportamento do vento (velocidade e direção) para os meses amostrados
pode ser resumido numa representação gráfica denominada rosa dos ventos (FIG.10),
utilizando-se os dados do SINDA/INPE (2012).
Observou-se que a direção do vento predominante ocorreu no sentido lestesudeste (ESE) e sul-sudeste (SSE) e as velocidades médias do vento variaram entre 0,9 e
1,5 m.s-1 no período de amostragem de julho a novembro.
De acordo com Araújo (2011), o comportamento da direção do vento nos
meses em ocorreu a amostragem foi de calmaria, direção sudeste até leste-nordeste, o que
não é muito favorável à qualidade do ar.
4.3
Caracterização dos pontos de biomonitoramento
Os QUADROS 10-12 apresentam a caracterização dos locais que foram
previamente definidos. A maioria das estações moss bag foi instalada em terrenos
particulares ou em quintais de residências. Ocorreram visitas antecipadamente aos locais
para esclarecer e orientar as pessoas sobre a importância do monitoramento para a
comunidade local.
76
-1
Figura 10 - Direção e velocidade de vento (m.s ) nos meses de amostragem (a) agosto, (b) setembro, (c) outubro e (d) novembro,
do bimonitoramento moss bag no munícipio de Ipatinga/MG, em 2010.
(a)
Fonte: Autora, 2012.
77
Quadro 10 - Caracterização dos pontos (01-05) de biomonitoramento moss bag
Ipatinga – MG, 2010.
PONTO
CARACTERIZAÇÃO
COORDENADAS
GEOGRÁFICAS
P1/BE
Bethânia
Os moss bags estavam localizados
na parte mais alta do bairro, no morro
conhecido como “Alto do São
Francisco”, no quintal de uma
residência. Segundo IBGE 2011, a
população atual do bairro é 27970
habitantes. O tráfego de veículos é
mínimo próximo a este local.
19º 27‟23,5” S
Os moss bags estavam localizados
dentro da área de uma horta
Comunitária, a uns metros de uma
fábrica de curtume numa estrada de
acesso
à
zona
rural,
sem
aglomerações populacionais na sua
proximidade. Segundo IBGE 2011, a
população atual do bairro é 9040
habitantes.
19º 26‟47,7” S
Os moss bags estavam localizados
no pátio da Escola Municipal Arthur
Bernardes, próximo a um semáforo,
na esquina da Rua Jordão com uma
das avenidas de maior tráfego de
veículos da cidade, Avenida Selim
José de Sales. O local é de grande
densidade populacional. Segundo
IBGE 2011, a população atual do
bairro é 28510 habitantes.
19º 27‟23,3” S
Os moss bags estavam localizados
no canteiro central da rotatória que dá
saída para vários bairros e cidades
vizinhas. A região é densamente
habitada, com o maior tráfego de
veículos.
19º 27‟42,2” S
Os moss bags estavam localizados
na parte mais alta do bairro, no
conhecido morro do C3 (Centro
Comunitário Cristão). É uma local
com média densidade populacional
nas proximidades. Segundo IBGE
2011, a população atual do bairro é
9624 habitantes.
19º 28‟00,2” S
P2/LI
Limoeiro
P3/CN
Canaã
P4/CA
Bairro
Caçula
P5/JP
Jardim
Panorama.
Fonte: Autora, 2012.
42º 33‟19,4” O
Altitude: 236m.
42º 35‟23,0” O
Altitude: 281m.
42º 33‟18,8” O
Altitude: 241m.
42º 33‟05,9” O
Altitude: 231m.
42º 33‟04,1” O
Altitude: 265m.
MOSS BAG
78
Quadro 11 - Caracterização dos pontos (06- 10) de biomonitoramento moss bag,
Ipatinga – MG, 2010.
PONTO
P6/VN
Veneza.
P7 /ID
Ideal
P8/BJ
Bom
Jardim
P9/NC
Novo
Cruzeiro
P10/CE
Centro
CARACTERIZAÇÃO
COORDENADAS
GEOGRÁFICAS
Os moss bags estavam localizados na
parte alta no bairro Veneza, do lado
de uma das Estações da Rede de
Monitoramento
Automático
de
Ipatinga, nas dependências do prédio
do SENAI/FIEMG. Segundo IBGE
2011, a população atual do bairro é
20785 habitantes.
19º 28‟20,0” S
Os moss bags estavam localizados
no quintal de uma residência, numa
rua com baixo tráfego de veículos e
uma região de média densidade
populacional. Segundo IBGE 2011, a
população atual do bairro é 9695
habitantes.
19º 28‟01,8” S
Os moss bags estavam localizados
dentro de uma Área de Proteção
Ambiental, distante a 1km da Estrada
da Amizade, que dá acesso ao bairro
Melo Viana (Coronel Fabriciano),
cuja pavimentação
é escória,
ocorrendo um tráfego de veículos
maior somente nos horários de pico.
Segundo IBGE 2011, a população
atual do bairro é 19464 habitantes.
19º 28‟14,4” S
Os moss bags estavam localizados
próximo a uma via de intenso tráfego
de veículos e não apresenta grandes
aglomerações populacionais em sua
proximidade. Segundo IBGE 2011, a
população atual do bairro é 1830
habitantes.
19º 28‟33,1” S
Os moss bags estavam localizados
no prédio da Prefeitura Municipal de
Ipatinga, no seu sétimo andar.
Próximo à Indústria Siderúrgica
local, onde se intensifica o tráfego de
veículos nos horários comerciais.
Segundo IBGE 2011, a população
atual do bairro é 2792 habitantes.
19º 28‟45,8” S
Fonte: Autora, 2012.
42º 31‟35,6” O
Altitude: 263m.
42º 35‟24,3” O
Altitude: 282m.
42º 32‟19,4” O
Altitude: 266m.
42º 32‟14,6” O
Altitude: 264m.
42º 31‟39,1” O
Altitude: 267m.
MOSS BAG
79
Quadro 12 - Caracterização dos pontos (11 - 15) de biomonitoramento moss bag,
Ipatinga – MG, 2010.
PONTO
P11/IG
Iguaçu.
P12/CR
Cariru.
P13/BA
Bairro das
Águas
P14/HO
Horto
CARACTERIZAÇÃO
DO
PONTO
DE
BIOMONITORAMENTO
Os moss bags estavam localizados
numa parte alta do bairro Iguaçu, no
quintal de uma residência. Não há
muitos moradores nas proximidades.
Segundo IBGE 2011, a população
atual do bairro é 16939 habitantes.
COORDENADAS
GEOGRÁFICAS
Os moss bags estavam localizados no
quintal de uma casa, numa rua muito
tranquila, com fraquíssimo tráfego de
veículos. Segundo IBGE 2011, a
população atual do bairro é 4719
habitantes.
19º 29‟49,5” S
Os moss bags estavam localizados
numa praça pública com uma das
menores densidades populacionais da
cidade de Ipatinga. Segundo IBGE
2011, a população atual do bairro é
696 habitantes.
19º 30‟6,2” S
Os moss bags estavam localizados no
quintal de uma residência. Segundo
IBGE 2011, a população atual do
bairro é 2071 habitantes.
19º 26‟10,7” S
19º 28‟49,6” S
42º 32‟57,1” O
Altitude: 272m.
42º 31‟54,5” O
Altitude: 278m.
42º 32‟35,5” O
Altitude: 255m.
42º 33‟47,9” O
Altitude: 330m.
P15/BR
Bom
Retiro.
Os moss bags estavam localizados
dentro do Campus II do Centro
Universitário do Leste de Minas
Gerais. Não há nas proximidades alta
densidade populacional e o tráfego de
veículos numa de suas rotatórias é em
média 1615 veículos, por hora, em
horário de maior deslocamento
(ARAÚJO, 2011). Segundo IBGE
2011, a população atual do bairro é
4227 habitantes.
Fonte: Autora, 2012.
19º 30‟37,9” S
42º 33‟35,9” O
Altitude: 252m.
MOSS BAG
80
Do mesmo modo que Silva (2006), levou-se em conta a importância do
isolamento da área para exposição do biomonitor ativo, o auxílio da comunidade local na
preservação do experimento, segurança do expositor e a permissão do responsável pelo
empreendimento ou residência na qual a estação estava implantada.
No Departamento de Trânsito (DETRA) da Prefeitura Municipal de Ipatinga
não existem dados atuais sobre a quantidade de veículos que trafegam diariamente nos
bairros onde foram feitas as exposições moss bag.
Foi realizada a contagem de veículos apenas no Bairro Caçula, por ser um local
de intenso tráfego de veículos, numa rotatória que dá saída para praticamente todos os
bairros de Ipatinga e cidades vizinhas. A média aritmética da quantidade de veículos que
trafegam nos horários de maior deslocamento na rotatória do bairro Caçula (ponto 04/CA)
correspondem a 2787 veículos/hora, em três dias de contagem e nos horários de pico.
4.4
Biomonitor – a coleta, preparo e exposição
4.4.1 Forma de Obtenção do biomonitor ativo Sphagnum capillifolium
Umas das dificuldades encontradas, no início do projeto, foi a obtenção de uma
fonte constante e uniforme do musgo Sphagnum capillifolium, principalmente pelo fato de
ser uma espécie protegida pelo Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos
Naturais Renováveis - IBAMA e não ser comum na região de estudo.
Através do contato com pesquisadores (Profa. Dra. Jutta Gutberlet, Prof. Dr.
Nivaldo Lemes da Silva Fialho e Dra. Sheila de Oliveira Rancura) foi possível ter acesso
ao musgo. O envio do mesmo ocorreu por intermédio da Sra. Aida Almeida Silva,
manejadora de diversas variedades de briófitas, na cidade de Cananéia, interior de São
Paulo.
A espécie do musgo foi identificada pela Dra. Olga Yano, pesquisadora na
Seção de Briologia e Pteridologia do Instituto de Botânica do Estado de São Paulo - IBOTSP.
As FIG.11 e FIG.12 mostram a localização das áreas de coleta das briófitas
mapeadas no estudo de subsídios ao extrativismo de briófitas no município de CananéiaSP, realizado pela bióloga Sheila Rancura. Na ocasião, a Sra. Aida foi uma das
extrativistas guia de campo desse projeto (RANCURA, 2009).
81
Figura 11 - Ortofoto da Ilha de Cananéia com a localização das áreas de coleta das
briófitas mapeadas no estudo de Sheila Rancura.
Área 01– São Paulo Bagre, área 02- Brocuanha, área 03- Coqueiro, área 04- Aratu
Fonte: Rancura, 2009.
82
Dessa forma, foi escolhida essa cidade para a obtenção do musgo, usado na
realização do biomonitoramento da poluição do ar de Ipatinga, Minas Gerais. Todas as
amostras foram coletadas na mesma área, visando garantir uma procedência única e assim
proporcionar um biomonitoramento com condições uniformes. As amostras de Sphagnum
capillifolium foram coletadas no bairro Brocuanha, área 02, indicada na FIG.11.
Figura 12 - Imagem TM Landsat 5 com a localização das áreas de coleta das briófitas
mapeadas no estudo de Sheila Rancura.
Fonte: Rancura, 2009.
4.4.2 Caracterização da cidade de Cananéia, São Paulo
O município de Cananéia, localizado na região do Vale do Ribeira, litoral sul
do Estado de São Paulo, entre os portos de Paranaguá e de Iguape, como mostra a FIG.12.
Segundo os dados da contagem de população realizada em 2010 pelo IBGE, o município
de Cananéia possui 12.226 habitantes, sua área territorial corresponde a aproximadamente
1.242,01 Km2 e a sede municipal localiza-se nas coordenadas -47.92o de longitude oeste e 25.01º de latitude sul.
83
O clima do município de Cananéia é classificado como Tropical Chuvoso, com
precipitação média do mês mais seco superior a 60mm. E entre os anos de 2001 - 2008 a
precipitação média anual foi de 2.049,86 mm, a precipitação média mensal foi de 170,82
mm e a temperatura média foi de 22,31ºC. Destaca-se por possuir a maior parte dos
remanescentes florestais de Mata Atlântica do Estado de São Paulo e integra parte da maior
mancha contínua de Mata Atlântica do Brasil, juntamente com o Estado do Paraná
(RANCURA, 2009).
Segundo Rancura (2009), essa região integra a Reserva da Biosfera da Mata
Atlântica e a lista de Sítios de Patrimônio Natural da Humanidade e grande parte do
município de Cananéia está inserida na Área de Proteção Ambiental de Cananéia-IguapePeruíbe (APA-CIP), uma Unidade de Conservação de Uso Sustentável que tem como
objetivos básicos a proteção da diversidade biológica, a ordenação do processo de
ocupação e a promoção da sustentabilidade no uso dos recursos naturais.
Na parte insular do município de Cananéia, as diversas espécies de Sphagnum
são encontradas principalmente como componentes do estrato herbáceo das tipologias
vegetacionais denominadas brejos de restinga, apesar de ocorrerem em outras formações
da vegetação de restinga (RANCURA, 2009).
A FIG.13 mostra as principais espécies de Sphagnum coletadas em Cananéia.
Figura 13 - Exemplos do gênero Sphagnum, conhecido popularmente como “veludo”.
Fonte: Rancura, 2009.
84
4.4.3 A extração do musgo Sphagnum
Da mesma forma que Rancura (2009), a coleta foi manual e seletiva da camada
superficial de Sphagnum, com altura de 15 cm, o que corresponde à forma de coleta
tradicional executada por cerca de 80 % dos extrativistas. Depois da coleta, os musgos
foram acondicionados em sacos plásticos transparentes de 1,10m x 0,60m, cada saco
plástico com Sphagnum seco pesa em média 2,5 kg, FIG.14 (d).
O resíduo obtido após a secagem e limpeza das briófitas, FIG. 14 (f), é
utilizado como adubo por alguns extrativistas. A FIG.14 apresenta todas as etapas da
atividade de coleta do Sphagnum.
Figura 14 - Etapas da atividade de coleta das Briófitas: (a) secagem, (b) limpeza, (c)
acondicionamento nas embalagens (d, e), (f) resíduo após a limpeza do Sphagnum.
(
(
)
)
(
(
)
)
(
)
( f )
Fonte: Rancura, 2009
Durante o processo de beneficiamento praticado pelos extrativistas de
Cananéia, que compreende a retirada de galhos e folhas de outras espécies, não há contato
com nenhum material metálico, o que reduz a probabilidade de interferência nos resultados
do biomonitoramento da poluição de metais realizado em Ipatinga-MG.
85
4.4.4 Fixação das estações de biomonitoramento moss bag
Como Gutberlet (1996), para eliminar ao máximo as variações entre os
diversos locais de medição, os saquinhos de musgos não foram fixados em galhos de
arbustos de árvores, como usualmente se faz no método tradicional moss bag e evitou-se o
contato direto com a vegetação dos arredores.
Os suportes usados foram construídos segundo o modelo usado no
biomonitoramento realizado em Cubatão, São Paulo, na década de 90, pela pesquisadora
Jutta Gutberlet. Os moss bags ficaram em livre oscilação para facilitar a absorção dos
poluentes por toda a sua superfície esférica.
Os suportes foram confeccionados em madeira reflorestada numa base de dois
metros de altura, foi fixada uma cruzeta em cujas pontas os saquinhos de musgo foram
amarrados com a própria rede de náilon usada para colocar o musgo, a fim de ficar estável
ao vento, como ilustra a FIG. 15 (a).
Os suportes foram identificados conforme FIG.15 (b) e ajustados em direção à
fonte de emissão, sendo sempre seis amostras por local e três por altura (1m e 2m do solo).
Figura 15 - a) Modelo do suporte estação de medição moss bag – P15 (BR),
(b) Identificação padrão em todas as estações moss bag -P09(NC).
Fonte: Autora, 2010
O material vegetal usado no método moss bag foi separado em dois grupos: um
grupo foi colocado nos 15 pontos descritos anteriormente no QUADRO 9 o outro grupo foi
mantido em um local livre de poluição (Laboratório de Pesquisas Ambientais do Centro
86
Universitário do Leste de Minas Gerais- UNILESTE-MG/Campus Coronel Fabriciano),
denominado assim como grupo controle.
No total foram 96 amostras para cada exposição (seis saquinhos de cada uma
das quinze estações moss bag do Sphagnum capillifolium) mais seis do único ponto
controle – LPA. Os musgos Sphagnum capillifolium expostos foram colocados em sacos
de nylon (redinhas de malha 1 cm2), que serviram como acumuladores de poluentes e
mantidos por três períodos mensais nos locais de biomonitoramento.
A padronização das técnicas, desde o cultivo e a exposição das plantas até a
medição de efeitos e avaliação dos resultados, é um requisito fundamental para a validade
e a aplicabilidade dos dados obtidos (KLUMPP et al., 2001).
4.4.5 Períodos de exposições do biomonitoramento moss bag
As três exposições do biomonitoramento moss bag aconteceram no intervalo de
28/07/2010 a 18/11/2010, com os períodos em dias de exposições entre 34 e 40 dias, como
(TAB.3), para que fosse possível o registro de suas oscilações sazonais, nos 15 pontos de
biomonitoramento entre os períodos de chuva e seca.
Tabela 3 - Períodos em dias das exposições moss bag em Ipatinga, MG, 2010.
Estações MOSS BAG
P1-Bethânia
P2-Limoeiro
P3-Canaã
P4-Caçula
P5-Jardim Panorama
P6-Veneza
P7-Ideal
P8-Bom Jardim
(BE)
(LI)
(CN)
(CA)
(JP)
(VN)
(ID)
(BJ)
P9-Novo Cruzeiro
P10-Centro
P11-Iguaçu
P12-Cariru
P13-Bairro das Águas
P14-Horto
P15-Bom Retiro
(NC)
(CE)
(IG)
(CR)
(BA)
(HO)
(BR)
Fonte: Autora, 2010.
SECO
21/07-02/09
NORTE
35
36
34
36
35
36
35
36
SUL
36
31
34
34
35
36
34
INTERMEDIÁRIO
CHUVOSO
01/09 - 14/10
07/10 - 18/11
34
35
37
35
36
36
34
35
34
35
36
35
37
40
34
35
35
35
34
34
36
34
34
35
35
34
34
35
34
34
87
Após a etapa de exposição mensal, as plantas foram recolhidas dos pontos de
amostragem e levadas para a análise química de metais para se determinar o conteúdo de
poluentes e a possível alteração morfológica do musgo (VINGIANI; ADAMO;
GIORDANO, 2004; GIORDANO et al., 2005).
Nas amostras da primeira exposição moss bag de 2010 (Estação Seca) e
terceira exposição moss bag de 2010 (Estação Chuvosa), foram analisados aspectos
quantitativos pela Técnica ICP-OES. Nas amostras da segunda exposição (Estação
Intermediária), analisaram-se aspectos qualitativos no Microscópio Eletrônico de
Varredura (MEV), juntamente com a espectroscopia de energia dispersa de raios-X (EDS).
4.4.6 Metodologia de preparo das amostras para a exposição moss bag
A metodologia foi padronizada para as quinze Estações de Monitoramento
moss bag. O material vegetal foi homogeneizado, feita a triagem e pesado em porções de
cerca de 12g, em balança analítica modelo AS5500C MARTE 2004.
Após pesagem, o material foi colocado redes de náilon (diâmetro de
aproximadamente 11 cm e malha de 1 cm2), na forma esférica para proporcionar a
vantagem de uma superfície maior de contato, com capacidade de absorção dos poluentes
por todos os lados, com a livre oscilação, não havendo dependência da direção dos ventos
(GUTBERLET, 1996).
Para a preparação dos moss bags, foram necessários três dias. Para a instalação
das estações, foram necessários três dias adicionais. A FIG.16 mostra as etapas da
preparação das amostras e os moss bags para serem instalados nos quinze pontos de
biomonitoramento.
Durante todo o processo de preparação, os musgos estavam secos e, para
reativar sua atividade biológica antes da exposição, foram previamente umedecidos
(SILVA, 2006; DMUCHOWSKI; GOZDOWSKI; BACZEWSKA, 2011).
Os musgos têm a capacidade de recuperar-se fisiologicamente da dessecação
completa em menos de cinco minutos (RAVEN et al., 2007).
O recipiente plástico usado para fazer a hidratação do musgo foi higienizado
com álcool 70%, depois lavado com água deionizada, por três vezes, para evitar qualquer
tipo de contaminação. Foram usados cerca 30 L de água deionizada como mostra a
FIG.16 (c).
88
Figura 16 - Etapas da preparação das amostras de moss bag: (a) triagem, (b)
padronização, (c) e (d) hidratação.
Fonte: Autora, 2010.
Com a utilização da sonda YSI-85, foram mensurados os parâmetros
condutividade, salinidade e temperatura da água utilizada para a hidratação do Sphagnum.
Na determinação do pH da água, foi usada a sonda Hach HQ40d. Os valores obtidos para
os três períodos de exposição são indicados na TAB. 4.
Tabela 4 - Resultados obtidos dos parâmetros medidos na água utilizada para
hidratação do Sphagnum para os três períodos de exposição moss bag
Parâmetros
Estação
Estação
Estação
SECA
INTERMEDIARIA CHUVOSA
Condutividade
1,2 µS/cm
3 µS/cm
3 µS/cm
Salinidade
0
0
0
Temperatura
23,2 C
25,8 C
25,57oC
pH
5,43
5,81
5,57
Fonte: Autora, 2010.
o
o
89
4.4.7 Metodologia de retirada e troca dos bags
Semelhante a Silva (2006), na troca por novas amostras, foram recolhidos os
saquinhos anteriores. A coleta consistiu em cortar os fios de nylon que ligavam os bags ao
expositor e colocá-los em embalagens plásticas, devidamente identificadas, com fecho
hermético e transportá-los em uma vasilha plástica fechada, para impedir a contaminação
até ao laboratório LPA.
A FIG. 17 ilustra os bags já expostos da estação climática seca e os cuidados
para a retirada dos moss bags das estações de biomonitoramento como a utilização de luvas
e identificação das amostras.
Figura 17- (a) Retirada e troca dos moss bags no Ponto P04 (CA), (b) identificação e
forma de transporte.
Fonte: Autora, 2010.
4.5
Metodologia da digestão química do tecido vegetal
A seguir serão citadas as etapas da digestão química do tecido vegetal. A
solubilização do material vegetal foi realizada para que as amostras líquidas fossem
utilizadas na mensuração dos metais pela técnica de Espectrometria de Emissão Óptica em
Plasma com Acoplamento Indutivo (ICP-OES).
90
4.5.1 Preparo das amostras
Transferiram-se as amostras que foram coletadas nos pontos de amostragem
das embalagens plásticas herméticas para sacos de papel e colocou-se na estufa do
laboratório de química do Centro Federal de Educação Tecnológica - CEFET/MG em
Timóteo, para a preparação das amostras para o ataque químico, como mostra a FIG.18.
As amostras do período seco ficaram na estufa a 40ºC (ANICIC et al., 2009;
CESA et al., 2006 ) por 24 horas e as amostras do período chuvoso por 72 horas.
Calculou-se o peso seco do material vegetal que correspondeu a 90%.
Figura 18 - Estufa usada na secagem dos musgos após exposição moss bag
Fonte: Autora 2010.
Depois da secagem em estufa, a amostra do material vegetal do foi moído para
reduzir as amostras a um pó fino, facilitando assim a sua manipulação e assegurando a sua
homogeneização. As amostras moídas foram então armazenadas em sacos de plástico com
fecho hermético, dos quais foram retiradas as subamostras para a digestão química
(SILVA, 2009).
91
4.5.2 Análise química para o ICP-OES
A digestão química do material vegetal e posterior análise em ICP-OES foram
realizados no Laboratório de Meio Ambiente da CENIBRA (Celulose Nipo-Brasileira
S.A), o primeiro do Brasil no setor a receber o Certificado de Homologação de Laboratório
emitido pela Rede Metrológica de Minas Gerais (RMMG), datado de 26/06/2008, graças à
implantação do Sistema de Gestão da Qualidade do Laboratório, com base nas exigências
da norma ABNT NBR ISO/IEC 17.025:2005.
Pesou-se aproximadamente 0,2 g do Sphagnum capilifollium em um tubo de
vidro com tampa de politetrafluoretileno (PTFE), na balança analítica BP 221S
SARTORIUS, e adicionou-se 5 mL da solução diluída 60%v/v de ácido nítrico 69-70 %
INSTRA ANALYSED JT BAKER, como mostra FIG.19(a) e (b).
As amostras foram digeridas em autoclave vertical mod.415 FANEM por um
período de uma hora, a uma pressão de 1,25 kgf/cm2 e em temperatura de 114º-115 ºC,
FIG.19(c). Em seguida, filtradas em papel de filtro faixa preta (filtração rápida) e água
fervente Milli-Q, como mostra na FIG.19(d). Após o resfriamento, foram avolumadas em
balão volumétrico de 100 mL e reservadas em frascos como na FIG.19(e) para posterior
análise das concentrações dos elementos químicos em ICP-OES, FIG.19(f).
4.5.3 O uso da autoclave na digestão química do material vegetal
O método autoclave enfatiza a utilização de equipamento comercialmente
disponível a baixo custo e alta tecnologia. É um método rápido para digestão química, que
pode ser utilizado em análises de rotina, de fácil manuseio, evitando-se assim possíveis
contaminações e apresenta uma boa taxa de recuperação dos elementos químicos durante o
processo (BOONE, 2007; ELLIOT e SNYDER, 1991; NAVARRETE et al., 2012).
Neste experimento, verificou-se, através da digestão química de outras dez
amostras que o controle de perda foi de 1,02%, o que comprova a eficiência dessa
metodologia de autoclavagem.
92
Figura 19 - Etapas da digestão química: (a) pesagem, (b) solução ácida, (c) autoclave,
(d) filtragem, (e) amostras resfriadas/avolumadas e alíquotas no ICP-OES (f).
Fonte: Autora, 2012.
93
4.6
Procedimentos Analíticos
4.6.1 Espectrometria de emissão óptica em plasma com acoplamento indutivo
A espectrometria de emissão em plasma constitui uma técnica de análise
multielementar sequencial, simultânea que se baseia nas observações de emissões de
radiação dos elementos constituintes da amostra, em um plasma, geralmente de argônio.
Esse método tem capacidade para determinação de quantidades maiores, menores e traços
nas mais diferentes amostras com precisão e exatidão aceitáveis para uma análise química
quantitativa (ALMEIDA, 1999; SOUSA, 2007).
O equipamento correspondente é um espectrômetro de emissão óptica em
plasma com acoplamento indutivo e constitui-se, basicamente, de um gerador de rádio
frequência, um sistema para introdução da amostra, uma tocha, um sistema de gás argônio,
um sistema óptico para o processamento do sinal analítico e um sistema computacional
para o controle do equipamento (SOUSA, 2007).
A espectrometria de emissão por plasma indutivamente acoplado é usada,
principalmente, para análise qualitativa e quantitativa das amostras que estão sendo
dissolvidas ou na forma de suspensão em líquidos aquosos ou orgânicos (HOLLER, 2009).
Os elementos químicos dissolvidos na solução, quando aspirados na tocha de
argônio entre 9.000 K e 10.000 K, perdem elétrons, formando plasmas. Durante a perda de
energia do estado de plasma para o estado fundamental, cada elemento químico emite luzes
de comprimento de ondas definidos. A quantidade de luz emitida é proporcional à
concentração desse elemento na solução (SILVA, 2009).
Segundo Almeida (1999), nessa técnica analítica, o calor gerado pelo gás
argônio ionizado é usado para a excitação de elementos químicos, os quais emitem
radiações de comprimento de onda característicos das transições eletrônicas de cada
elemento, permitindo a análise quantitativa dos elementos em estudo.
A introdução de amostras líquidas é a forma mais comum de análise e essa
introdução dá-se por meio de nebulização das amostras. Na análise de amostras líquidas,
faz-se uso de padrões com características semelhantes às amostras, eliminando ou
minimizando a interferência de matriz. A escolha de comprimentos de onda adequados faz
com que não haja interferências espectrais.
94
Na determinação simultânea de multielementos por ICP-OES, os detectores são
fixados em uma raia de comprimentos de ondas selecionados de cada elemento. O sinal
emitido é captado por detector, registrado e transformado para concentração com o auxílio
de programas de computador. O espectrômetro de emissão óptica pode determinar
simultaneamente mais de 40 elementos (SILVA, 2009).
Segundo Holler (2009), a espectrometria de emissão por plasma, quando
comparada com outros métodos de absorção de chama e eletrotérmicos, oferece muitas
vantagens:
a) baixa susceptibilidade a interferências químicas (o resultado direto de suas altas
temperaturas);
b) obtenção de bons espectros de emissão para muitos elementos sob mesmas condições de
excitação (análise multielementar de amostras muito pequenas);
c) determinação de baixas concentrações de elementos que tendem a formar compostos
que são altamente refratários (resistentes a decomposição térmica, como os óxidos de boro,
fósforo, tungstênio, urânio, zircônio e nióbio);
d) permite a determinação de não metais;
e) mostra intervalos de concentrações de várias ordens de magnitude.
O ICP-OES é uma técnica bastante usada para a determinação de elementos
químicos em quantidades diversas, maiores (%) ou menores (mg.L-1 ou μg.L-1), numa
grande variedade de amostras, tais como amostras orgânicas, geológicas, águas e alimentos
(SANTOS, 2009).
Neste trabalho, as determinações dos constituintes das amostras foram
efetuadas utilizando um espectrômetro ICPE 9000 sequencial (SHIMADZU, Japão, 2011)
cujos parâmetros experimentais de operação desse equipamento para este experimento
estão na TAB. 7.
O equipamento de ICP-OES foi calibrado usando soluções multielementares
contendo Al, Ca, Cd, Cr, Co, Cu, Fe, In, Li, Mg, Mn, Ni, Pb, Sn, Sr, Tl, Zn. Todas as
curvas de calibração apresentaram coeficientes de regressão linear igual ou superior a
0,9990.
95
Tabela 5 - Parâmetros experimentais do ICPE 9000 SHIMADZU
CONDIÇÕES OTIMIZADAS DE OPERAÇÃO DO ICPE 9000
Potência incidente (kW)
1,6
Gerador de radiofrequência (MHz)
27,12
-1
Vazão do gás do plasma (L. min )
10
Vazão de nebulização (L. min-1)
0,7
Pressão de nebulização (kPa)
450
-1
Vazão do gás de revestimento (L. min )
0,6
Tipo de câmara de aerossol
ciclônica padrão
Tipo de nebulizador
concêntrica de vidro borosilicato tipo coaxial
Tempo de estabilização (min)
5
Tempo de integração (s)
30
Tempo de transferência da amostra (s)
30
Velocidade da bomba (rpm)
20
Tempo de lavagem (s)
30
Replicatas
3 leituras por amostra
Linhas de emissão (nm): Al (394, 403), Ca (220, 861), Cd (214, 438), Co (228, 616), Cr (205, 552),
Cu (327, 396), Fe (238, 204), In (230, 606), Li (610, 364), Mg (383,826), Mn (259,373), Ni
(221,647) ,Pb (220,353), Sn (283,999), Sr (216,596), Tl (190,864), Zn (202,548).
Fonte: Autora, 2012.
4.6.2 Microscópio Eletrônico de Varredura
Para as informações sobre a morfologia e identificação de elementos químicos
do material vegetal do biomonitoramento moss bag, foram selecionadas aleatoriamente dez
amostras do 2º período da exposição moss bag (setembro/outubro).
A análise foi feita no Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV), FIG.17(b),
juntamente com a espectroscopia de energia dispersa de raios-X (EDS), pertencente ao
Centro de Microscopia da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG).
O MEV utilizado foi Quanta 200F da marca FEI. Um MEV com canhão FEG e
equipado com sistema de microanálise por espectrometria de raios X (EDS) (espectrômetro
de raios-X de energia dispersiva) e EBSD (difração de elétrons retroespalhados), além de
um detector de elétrons transmitidos. A energia desse aparelho pode variar de 200 V a 30
kV. A corrente do feixe sobre a amostra é maior que 100 nA, podendo a resolução atingir a
1,6 nm com uma energia de30 kV em alto vácuo e modo ESEM (baixo vácuo) a resolução
pode chegar a 3,5 nm a 3 kV. É um equipamento que possui uma distância focal que varia
96
de 3 mm a 99 mm. Os aumentos podem variar de 12x (na distância de trabalho mais longa)
a 1.000.000x em alto e baixo vácuo (DUFEK, 2005).
O Quanta FEG Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) produziu imagens
ampliadas de dez amostras, proporcionando imagens de alta resolução em formato digital
combinadas com a técnica de microanálise com raios-X, como indica a FIG.17(c).
A microanálise eletrônica consiste na medida de fótons de raios-X
característicos emitidos de uma região microscópica da amostra bombardeada por um feixe
de elétrons. As linhas de raios-X característicos são específicas do número atômico da
amostra e o seu comprimento de onda ou sua energia podem ser utilizados para identificar
o elemento que está emitindo a radiação (DEDAVID; GOMES; MACHADO, 2007).
O detector de fótons de raios-X e o MEV são concepções alternativas de
projeto do mesmo instrumento básico, isto é, partem do mesmo princípio físico para
resultados diferenciados. O feixe de elétrons é suficientemente energético para ionizar
camadas profundas dos átomos e produzir também a emissão de raios-X, além da emissão
de outras partículas como os elétrons retroespalhados utilizados na formação da imagem. A
resolução espacial da análise depende da energia do raio-X detectado e da natureza do
material (DEDAVID; GOMES; MACHADO, 2007).
O material vegetal foi fixado com Glutaraldeído 2,5% em tampão fosfato 0,1M
pH 7,4 por 2 horas, à temperatura ambiente e, em seguida, desidratado em uma bateria de
alcoóis. As amostras foram secas em ponto crítico de CO2 a fim de evitar o colapso da
célula. A montagem foi realizada através de colagem das amostras com fita de carbono em
stubs de alumínio, indicado na FIG.20(a).
Figura 20 - (a) Sphagnum capillifolium nos stubs de alumínio (b) MEV Quanta 200 –
FEG (FEI Company, Holanda) (c) imagens combinadas com microanálise EDS.
Fonte: Autora, 2012.
97
4.7
Análises estatísticas
Com o auxílio dos testes estatísticos, pôde-se estudar a relação das emissões
antrópicas e a acumulação dos elementos químicos no musgo, bem como as influências
climáticas.
Aplicou-se o teste não paramétrico de Wilcoxon porque os dados não
apresentaram normalidade e/ou homogeneidade na comparação dos seguintes pares de
grupos relacionados cujo nível de significância foi de 5%:
- altura superior x altura inferior, se a diferença de altura de exposição entre as amostras
trouxe interferência sobre a taxa de acumulação do metal em cada local da estação moss
bag;
- período seco x período chuvoso, se os fatores climáticos afetaram a acumulação dos
elementos químicos no musgo;
- taxa de acumulação do elemento químico x local da estação moss bag, no município de
Ipatinga.
Aplicou-se a correlação não paramétrica de Spearman (), com o intuito de
verificar a relação entre os vários elementos químicos identificados pelo presente estudo de
biomonitoramento “moss bag”.
98
5
5.1
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Altura de exposição entre as amostras
Aplicou-se o teste não paramétrico de Wilcoxon, nos dois períodos (seco e
chuvoso), para os valores de acumulação dos elementos químicos obtidos em cada ponto
do biomonitoramento, relacionando a altura em que os moss bags estavam dispostos (três
superiores e três inferiores).
Como indicam o QUADRO 13 e TAB.12 (APÊNDICE), houve diferença
significativa (p<0,05) para os elementos Ca, Cr, Co, In, Mg e Mn em apenas alguns pontos
do biomonitoramento. Os conteúdos de elementos químicos acumulados nas amostras de
musgo expostos à altura de 1m foram maiores do que os valores encontrados nas amostras
fixadas a uma altura de 2m no mesmo local.
Quadro 13 - Ocorrência de diferença significativa em relação à altura
de exposição entre os elementos químicos
ELEMENTOS QUÍMICOS
Sul
Norte
LOCAIS Al Ca Cd Co Cr Cu Fe In Li Mg Mn Ni Pb Sn Sr Tl Zn
BE
LI
CN
CA
JP
VN
ID
BJ
NC
CE
IG
CR
BA
HO
BR
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Fonte: Autora, 2012.
Os saquinhos expostos até 1m de altura de distância do solo, provavelmente,
apresentam condições microclimáticas que justificam as concentrações maiores que os
resultados do musgo exposto à altura de 2m, o que foi observado e confirmado por outros
autores (Little e Martin, 1974 e Kuttler, 1988 apud Gutberlet 1996): a existência condições
99
microclimáticas diferenciadas próximas ao solo, em decorrência dos fatores de umidade do
solo, maior presença de orvalho, acúmulo de calor, turbulências ou ausência de ventania
etc.
Como já foi citado na metodologia, na instalação das estações de
biomonitoramento evitou-se o contato direto com a vegetação dos arredores, para que as
partículas depositadas na vegetação circuncidante que podem ser levantadas pelo vento não
interferisse na taxa de acumulação dos metais nas amostras mais próximas ao solo.
Considerando a análise estatística, o resultado não foi quantitativamente
expressivo na distribuição das taxas de acumulações de metais em relação à diferença de
altura na exposição moss bag nos locais de biomonitoramento no município de
Ipatinga/MG.
5.2
Período seco e chuvoso no município de Ipatinga/MG
No município de Ipatinga/MG, de acordo com a TAB. 06 e FIG. 21 - 24, os
elementos Ca, Cd, Co e Cu, entre os períodos SECO e CHUVOSO não apresentaram
diferença significativa (p<0,05), segundo o Teste de WILCOXON.
No período seco (julho/agosto), registraram-se as concentrações mais elevadas
para a maioria dos metais: Al, Cr, Fe, In, Li, Sn, Tl e Zn (FIG. 21- FIG. 24).
No período chuvoso, os metais Sr, Mg, Mn, Ni, Pb apresentaram os maiores
teores nas amostras vegetais e não foi detectada a presença de Li e Tl. De acordo com
Gutberlet (1996), os musgos apresentam absorção preferencial por certos metais
(Pb>Cu>Ni>Co>Zn>Cd>Fe>Mn>Mg) e características que favorecem a estabilidade de
quelatos orgânicos (complexos grupos orgânicos).
No município de Ipatinga, nos meses frios e secos (junho a agosto), as
concentrações de PTS, MP10 e elementos químicos são mais elevadas devido aos baixos
índices de precipitação úmida (FIG.09) e ocorrência de calmaria nesse período, com
poucas rajadas de vento, dificultando a dispersão dos poluentes (ARAÚJO, 2011).
Almeida (1999) afirma que, no período chuvoso, as concentrações elementares
tendem a diminuir em razão das chuvas influenciarem na qualidade do ar de maneira
acentuada, sendo um importante agente de autodepuração da atmosfera, principalmente em
relação às partículas presentes na atmosfera e aos gases solúveis ou reativos com a água.
Entretanto, Gutberlet (1996) menciona que, na literatura, há metais que podem
apresentar um maior teor de acumulação nos musgos, porque um ambiente fracamente
100
ácido faz com que haja uma facilidade na diluição desses metais e consequentemente ficam
mais disponíveis para as plantas.
Tabela 6 - Concentração de acumulação (μg.g-1) dos elementos químicos nos períodos
SECO e CHUVOSO no município de Ipatinga/MG, em 2010.
SECO (μg.g-1)
METAL
(DP)
Mediana
Teste
Wilcoxon
CHUVOSO (μg.g-1)
Min - Máx
(DP)
Mediana
Min -Máx
p
Al
321
(148)
310
105-708
202
(179)
158
30-686
<0,0001
Ca*
1012
(515)
917
306-1865
1464 (1041)
1046
125-3402
0,2747
Cd*
0,040 (0,04)
0,02
0,004-0,14 0,091 (0,100)
0,05
0,001-0,28
0,5939
Co*
0,25
(0,4)
0,14
0,10-1,5
0,9
(2,3)
0,2
0,05-9,1
0,3435
Cr
1,6
(1,1)
1,2
0,3-4,4
0,10
(0,14)
0,06
0,01-0,44
<0,0001
Cu*
2,3
(2,8)
1,6
0,03-9,2
2,3
(3,0)
1,2
0,3-11
0,2152
Fe
467
(300)
340
165-1212
360
(322)
297
59-1251
0,0022
In
21
(15)
21
3-63
20
(11)
21
3-36
0,0004
Li
2,8
(1,7)
2,8
0,3-5,1
-
-
-
-
<0,0001
Mg
178
(130)
172
19-533
474
(281)
411
10-1081
0,0016
Mn
14
(8,0)
11
4-26
344
(151)
295
206-818
<0,0001
Ni
1,1
(0,8)
0,9
1,1-3,2
2,6
(2,4)
2,1
0,2-7,1
<0,0001
Pb
1,8
(1,0)
1,5
0,3-3,7
27
(40)
10
8-86
<0,0001
Sn
3,4
(4,5)
1,2
0,09-15,5
0,17
(0,10)
0,19
0,01-0,32
<0,0001
Sr
2,6
(1,4)
2,9
0,14-5,0
4,2
(3,0)
3,8
0,05-8,8
0,0001
Tl
5,3
(2,5)
4,9
1,5-9,5
-
-
-
-
<0,0001
Zn
16
(4,3)
15,4
9-25
7,4
(5,6)
7,4
0,4-24
<0,0001
*Não houve diferença significativa(p>0,05) e (-) representa teores não detectados.
Fonte: Autora, 2012.
101
Figura 21- Concentração de acumulação (μg.g-1) dos elementos: Al, Ca, Cd, Co nos períodos SECO e CHUVOSO no município de Ipatinga/MG, em
2010.
Fonte: Autora, 2012.
102
Figura 22- Concentração de acumulação (μg.g-1) dos elementos: Cr, Co, Fe, In nos períodos SECO e CHUVOSO no município de Ipatinga/MG, em
2010.
Fonte: Autora, 2012.
103
Figura 23 - Concentração de acumulação (μg.g-1) dos elementos: Li, Mg, Mn, Ni nos períodos SECO e CHUVOSO no município de
Ipatinga/MG, em 2010.
Fonte: Autora, 2012.
104
Figura 24 - Concentração de acumulação (μg.g-1) dos elementos: Pb, Sn, Sr, Tl, Zn nos períodos SECO e CHUVOSO no município de
Ipatinga/MG, em 2010.
Fonte: Autora, 2012.
105
5.3
Os metais e os locais de biomonitoramento
Como Vingiani, Adamo e Giordano (2004), após a exposição moss bag, o
biomonitor Sphagnum capillifolium apresentou os teores significativamente mais
elevados (TAB. 09 e TAB. 10-APÊNDICE) para a maioria dos metais identificados no
município de Ipatinga/MG.
Através do teste estatístico não-paramétrico de Wilcoxon, foi possível
identificar que Cr, In, Li, Mg, Ni, Pb, Sn e Tl não apresentaram diferença significativa
(p<0,05) nos valores de concentração (μg.g-1) entre os pontos monitorados (TAB. 7).
Tabela 7 - Concentração média de acumulação (μg.g-1)
dos metais no município de Ipatinga, 2010.
Concentração média
(μg.g-1)
(DP)
Mediana
Min -Máx
Elemento
Químico
Teste de
Wilcoxon
p*
Cr
1,1
(0,7)
1,1
0,2-2,2
0,3833
In
22
(13)
21
6-63
0,5852
Li
2,8
(1,7)
2,8
0,1-5,1
0,4282
Mg
320
(133)
273
184-638
0,1431
Ni
1,4
(1,1)
1,1
0,3-4,0
0,7262
Pb
5,2
(10,7)
2,6
0,3-43,4
0,8431
Sn
2,6
(3,9)
1,1
0,08-15,5
0,1377
Tl
5,3
(2,5)
4,9
1,5-9,5
0,9667
*Não houve diferença significativa (p>0,05).
Fonte: Autora, 2012.
Vale ressaltar que é importante a análise da fitotoxidade destes metais para
as plantas e para os animais (QUADRO 4), apesar destes metais (TAB.7) não
manifestarem significância de 5% segundo o teste de Wilcoxon.
A fitotoxidade do metal cromo é classificada de moderada a alta em
concentrações que variam entre 5-30 μg.g-1 e a toxidade para os animais é alta na forma
de cátion hexavalente (QUADRO 4), sendo o mesmo classificado como cancerígeno
segundo o IARC. Em todos os locais de exposição moss bag, o teor de cromo nas
amostras vegetais foram registrados abaixo desse intervalo de concentração
(TAB.11/APÊNDICE), sendo que o valor máximo (2,2 μg.g-1) foi identificado no Bairro
Das Águas.
106
A fitotoxidade do chumbo é classificada em moderada nas concentrações
que variam entre 30-300μg.g-1 e a toxidade para os animais é alta e de efeito
acumulativo (QUADRO 4). Em todos os locais de exposição moss bag, o teor de
chumbo nas amostras vegetais foram registrados abaixo deste intervalo de concentração
(TAB.11/APÊNDICE), exceto no ponto 03, bairro Canaã cujo valor máximo identificado
foi 43,4μg.g-1.
O fluxo de tráfego elevado e, especialmente, as filas frequentes de veículos
no bairro Canaã podem explicar esse resultado, uma vez que a estação moss bag estava
próxima a um sinal de trânsito e uma das fontes antrópicas de chumbo é a queima de
combustíveis fósseis, mesmo que nos últimos anos no Brasil se tenha reduzido esse
metal da gasolina.
Como o munícipio de Ipatinga é um polo siderúrgico, a presença de chumbo
no ar da cidade pode ser justificada pelo fato de ser um elemento químico que vaporiza
(QUADRO 2) e deixa os alto fornos na forma de gases (RIZZO, 2006).
A fitotoxidade do níquel é classificada em moderada nas concentrações que
variam entre 10-100μg.g-1 e a toxidade para os animais é classificada em alta
(QUADRO 4). Em todos os locais de exposição moss bag (TAB.11/APÊNDICE), o teor
de níquel nas amostras vegetais foi registrado abaixo deste intervalo de concentração.
No ponto 04, bairro Caçula o valor máximo de níquel identificado foi
3,98μg.g-1. Nesse local, há um tráfego intenso de veículos (2787 veículos/ hora,
segundo a contagem realizada nesta pesquisa), o que seria um dos fatores antrópicos do
teor elevado de níquel nas amostras do biomonitor. Conhecem-se outras fontes
antrópicas do níquel como fundição de minérios de ferro e a formação de ligas como o
aço inoxidável (ATSDR, 2005a), atividades comuns da região em estudo.
Para os metais In, Li, Mg, Sn e Tl não há valores de fitotoxidade para
plantas e toxicidade para os animais (QUADRO 4).
Os demais metais (Al, Ca, Cd, Co, Cu, Fe, Mn, Sr, Zn) apresentaram valores
de concentrações (μg.g-1) relevantes em determinados pontos de biomonitoramento,
como é indicado nas FIG.25 a 27, cujas quadrículas preenchidas representam pares
(ponto de exposição moss bag e metal) com valores de diferença significativa (p<0,05).
107
Figura 25 - Ocorrência de diferença significativa (Teste de Wilcoxon) dos
elementos químicos entre os pontos de biomonitoramento e suas respectivas
concentrações médias (μg.g-1): Al (a, b), Ca (c, d) , Cd (e, f).
NORTE
SUL
BE LI CN CA JP VN ID BJ NC CE IG CR BA HO BR
SUL
NORTE
Al
BE
LI
CN
CA
JP
VN
ID
BJ
NC
CE
IG
CR
BA
HO
BR
NORTE
SUL
(a)
BE
LI
CN
CA
JP
VN
ID
BJ
NC
CE
IG
CR
BA
HO
BR
(c)
NORTE
(d)
NORTE
SUL
BE LI CN CA JP VN ID BJ NC CE IG CR BA HO BR
Cd
SUL
(b)
NORTE
SUL
BE LI CN CA JP VN ID BJ NC CE IG CR BA HO BR
Ca
BE
LI
CN
CA
JP
VN
ID
BJ
NC
CE
IG
CR
BA
HO
BR
(e)
Fonte: Autora, 2012.
(f)
108
Figura 26 - Ocorrência de diferença significativa (Teste de Wilcoxon) dos
elementos químicos entre os pontos de biomonitoramento e suas respectivas
concentrações médias (μg.g-1): Co (a, b), Cu (c, d), Fe (e, f).
NORTE
SUL
BE LI CN CA JP VN ID BJ NC CE IG CR BA HO BR
SUL
NORTE
Co
BE
LI
CN
CA
JP
VN
ID
BJ
NC
CE
IG
CR
BA
HO
BR
(a)
NORTE
SUL
BE LI CN CA JP VN ID BJ NC CE IG CR BA HO BR
SUL
NORTE
Cu
BE
LI
CN
CA
JP
VN
ID
BJ
NC
CE
IG
CR
BA
HO
BR
(c)
NORTE
(d)
NORTE
SUL
BE LI CN CA JP VN ID BJ NC CE IG CR BA HO BR
Fe
SUL
(b)
BE
LI
CN
CA
JP
VN
ID
BJ
NC
CE
IG
CR
BA
HO
BR
(e)
Fonte: Autora, 2012.
(f)
109
Figura 27 - Ocorrência de diferença significativa (Teste de Wilcoxon) dos
elementos químicos entre os pontos de biomonitoramento e suas respectivas
concentrações médias (μg.g-1): Sr (a, b), Mn (c, d), Zn (e, f).
NORTE
SUL
BE LI CN CA JP VN ID BJ NC CE IG CR BA HO BR
SUL
NORTE
Sr
BE
LI
CN
CA
JP
VN
ID
BJ
NC
CE
IG
CR
BA
HO
BR
(a)
NORTE
SUL
BE LI CN CA JP VN ID BJ NC CE IG CR BA HO BR
SUL
NORTE
Mn
BE
LI
CN
CA
JP
VN
ID
BJ
NC
CE
IG
CR
BA
HO
BR
NORTE
(c)
(d)
NORTE
SUL
BE LI CN CA JP VN ID BJ NC CE IG CR BA HO BR
Zn
SUL
(b)
BE
LI
CN
CA
JP
VN
ID
BJ
NC
CE
IG
CR
BA
HO
BR
(e)
Fonte: Autora, 2012.
(f)
110
5.3.1 Alumínio
A concentração média de alumínio acumulado no Sphagnum capillifolium
no município de Ipatinga, ou seja, considerando todos os pontos, foi de 262 μg.g-1
(TAB. 11- APÊNDICE). Esse valor de concentração foi inferior quando comparado ao
teor mensal verificado (368 μg.g-1) nas amostras de Sphagnum girgensohnii verificado
por Anicic et al (2009) em Belgrado (Sérvia).
No ponto 13, bairro Das Águas (BA), o elemento alumínio apresentou a maior
concentração média (518 μg.g-1) com diferença significativa (p<0,05) em relação aos bairros
BE, LI, CN, CA, JP, VN, ID, BJ, BR (FIG.25a, b).
No ponto 09, bairro Novo Cruzeiro (NC), o elemento alumínio apresentou
concentração média de 333 μg.g-1, com diferença significativa em relação aos bairros
BE, LI, CA, JP, ID, BJ. A menor acumulação média (98 μg.g-1) ocorreu no ponto 03,
bairro Canaã (FIG.25a, b).
Nos bairros da região sul da pesquisa (NC, CE, IG, CR, BA, HO, BR),
constatou-se nas amostras vegetais a presença do elemento alumínio em concentrações
mais altas. Exceto no ponto 10, bairro Centro (CE), todos os outros bairros
apresentaram acumulação acima da média (237 μg.g-1). Nesses locai, as taxas de
acumulação médias ficaram entre 286 e 518 μg.g-1 (FIG.25b).
O metal alumínio é considerado fitotóxico moderado em concentrações que
variam entre 50-200 μg.g-1 (TAB.01). Nos bairros BE, CA, VN, NC, CE, IG, CR, BA,
HO, BR os teores desse metal ultrapassaram esse valor. Embora a toxidade em animais
seja considerada baixa, é preocupante tendo em vista que os seus efeitos deletérios sobre
a saúde humana podem ser de ordem acumulativa (ATSDR, 2008a).
5.3.1 Cálcio
A concentração média de cálcio acumulado no Sphagnum capillifolium no
município de Ipatinga, foi de 1238 μg.g-1 (TAB.11/APÊNDICE). Este teor de
concentração foi inferior quando comparado ao teor mensal verificado (4467 μg.g-1) nas
amostras de Sphagnum girgensohnii verificado por Anicic et al (2009) em Belgrado
(Sérvia).
111
No ponto 13, bairro Das Águas (BA), o elemento cálcio apresentou
concentração média de 2473μg.g-1, com diferença significativa (p<0,05) em relação aos
bairros BE, LI, CN, CA, JP, VN, ID, BJ, HO (FIG.23 c, d).
No ponto 09, bairro Novo Cruzeiro (NC), o elemento cálcio apresentou
concentração média de 2328 μg.g-1 com diferença significativa (p<0,05) em relação aos
bairros BE, LI, CN, CA, JP, VN, ID, BJ e HO. Nas amostras vegetais dos bairros da
região sul da pesquisa (NC, CE, IG, CR, BA, BR), com exceção do HO (953μg.g-1)
verificaram-se os maiores teores do elemento cálcio (FIG.23 d), com a acumulação
acima da média (1238μg.g-1) em todos esses bairros.
Os bairros BA e NC localizam-se muito próximos à siderúrgica local. Os
resultados encontrados podem ser justificados pelo fato de o metal cálcio fazer parte das
reações químicas inerentes ao processo de elaboração do aço, como afirma Rizzo
(2006). Entretanto, no bairro NC, há um intenso fluxo de veículos, o que indica que o
metal cálcio pode estar presente em amostras de biodiesel e gasolina, segundo Silva
(2007), (QUADRO 2), ou ainda ser advindo da ressuspensão da poeira do solo pelos
veículos, como afirma Araújo (2011).
Como indica a FIG.25d, o valor mínimo registrado do metal cálcio
(286μg.g-1) ocorreu no bairro Bom Jardim (BJ), área de proteção ambiental (APA).
5.3.2 Cádmio
A concentração média de cádmio acumulado no Sphagnum capillifolium foi
de 0,066 μg.g-1 (TAB.11/APÊNDICE). Esse valor de concentração foi inferior quando
comparado ao teor mensal verificado (0,276 μg.g-1) nas amostras de Sphagnum
girgensohnii verificado por Anicic et al (2009) em Belgrado (Sérvia).
Conforme se observa na FIG. 25f, não houve diferença significativa
(p<0,05) nos teores de cádmio entre os pontos monitorados na região norte. No entanto,
houve diferença com significância estatística de 5% quando se comparam os teores
desse metal entre os pontos da região sul e entre as duas regiões (norte e sul).
Segundo a FIG.25 (e, f), o valor máximo da concentração média
(0,203 μg.g-1) de cádmio foi identificado no bairro Canaã (CN) e no bairro Bom Retiro
(BR). O bairro Bom Retiro (BR) apresentou diferença com significância de 5% em
relação a todos os locais do biomonitoramento, exceto ao bairro Das Águas
112
(0,092 μg.g-1). Verificaram-se os teores mínimos de cádmio nos bairros VN
(0,008 μg.g-1), ID (0,008 μg.g-1) e BJ (0,012 μg.g-1).
Os teores de cádmio, nas amostras de Sphagnum capillifolium no município
de Ipatinga (2010), foram menores quando comparados ao biomonitoramento moss bag
em Cubatão (1986) e Pelotas (2004). Em Ipatinga, os teores estiveram no intervalo de
0,008-0,203 μg.g-1 , enquanto nas amostras vegetais de Sphagnum recurvum usadas em
Cubatão a acumulação média mensal variou entre 0,1-0,45 μg.g-1 e, em Pelotas, o teor
mensal de cádmio nas amostras de Sphagnum
sp variou entre 0,90 - 4,16 μg.g-1
(GUTBERLET,1996; HENRIQUES, 2007).
Como indica o QUADRO 4,
a fitotoxicidade do metal cádmio é
considerada moderada a alta em concentrações que variam entre 5-30 μg.g-1 . Em todos
os locais do biomonitoramento, os teores desse metal foram abaixo desse intervalo de
concentração.
A toxidade do cádmio em animais é considerada alta e acumulativa
(QUADRO 4). A presença do cádmio em todos os pontos do biomonitoramento é um
fator relevante, uma vez que esse metal é não essencial e um agente carcinogênico.
O cádmio pode ser tanto de origem natural como antrópica. Naturalmente
está presente na litosfera. Como o transporte desse metal chega às longas distâncias na
atmosfera via deposição úmida ou seca, citado já anteriormente, é o que justifica sua
identificação em todos os locais da exposição moss bag (ATSDR, 2008b).
Como fonte antrópica, o metal cádmio pode ser advindo das indústrias de
ferro e aço através dos altos fornos quando são liberados na forma de gases
(RIZZO, 2006; MORAES JÚNIOR, 2010; GUTBERLET, 1996); por emissão pelos
veículos através da queima de combustíveis (QUADRO 2); fundições e incineração de
resíduos sólidos urbanos (ATSDR, 2008b).
5.3.3 Cobalto
A concentração média de cobalto acumulado no Sphagnum capillifolium
correspondeu a 0,57 μg.g-1 (TAB.11/APÊNDICE). Esta concentração foi inferior
quando comparado ao teor mensal verificado (0,34 μg.g-1) nas amostras de Sphagnum
girgensohnii verificado por Anicic et al (2009) em Belgrado (Sérvia).
Segundo a FIG.26 (a, b), a concentração média mais elevada (5,33 μg.g-1)
do elemento cobalto foi identificada do ponto 09, bairro Novo Cruzeiro (NC), com
113
significância de 5% em relação a todos os outros locais do biomonitoramento.
Verificou-se o teor mínimo do elemento cobalto no bairro CR (0,076 μg.g-1), com
significância de 5% em relação ao bairro BR (0,281 μg.g-1) e LI (0,384 μg.g-1).
Para ASTDR (2004a) as fontes de cobalto podem ser naturais ou
antropogênicas. Uma peculiaridade do bairro Novo Cruzeiro (NC) é o alto fluxo de
veículos, o lançamento de cobalto pelo escapamento dos veículos automotores
provavelmente pode ser uma das fontes de emissão deste metal para o ar.
Devido à localização do NC, outra fonte antrópica importante é a siderurgia,
pois o metal cobalto é um elemento traço dos componentes das cinzas de carvão mineral
(QUADRO 1) usado nos alto fornos e um metal que pode ser incorporado ao aço como
afirma Rizzo (2006) e Alves e Rosa (2003).
A fitotoxidade do cobalto é moderada a alta em concentrações que variam
entre 15-50μg.g-1 (QUADRO 4) e a toxidade em animais é classificada como moderada.
Em todos os locais de biomonitoramento os teores de cobalto foram verificados abaixo
deste intervalo de concentração.
5.3.4 Cobre
A concentração média de cobre acumulado no Sphagnum capillifolium, no
município de Ipatinga, correspondeu a 2,09 μg.g-1 (TAB.11/APÊNDICE). O valor
máximo acumulado (9,98 μg.g-1) ocorreu nas amostras do ponto 02, bairro Limoeiro
(LI), com diferença significativa (p<0,05) em relação a todos os bairros monitorados em
Ipatinga (FIG.26 c, d).
O ponto de exposição moss bag estava numa Horta Comunitária no bairro
Limoeiro (LI), bem próximo a uma fábrica de curtume, o que possivelmente justifica
esse alto teor de cobre nas amostras vegetais. O cobre ocorre naturalmente ou pode ser
usado em produtos agrícolas, conservantes de madeira e couro (ATSDR, 2004b).
Em todos os bairros da região sul desta pesquisa, verificou-se o teor de
cobre no musgo abaixo da média (2,09 μg.g-1).
Na região norte (BE, LI, CN, CA), as amostras vegetais apresentaram os
teores mais elevados de cobre, exceto JP, VN e ID (FIG.26 b). No ponto 08, bairro Bom
Jardim, não foi identificada a presença de cobre no musgo.
A fitotoxidade do cobre é classificada em moderada a alta em concentrações
que variam entre 20-100μg.g-1 (QUADRO 4) e a toxidade em animais é classificada
114
como moderada. Em toda região de Ipatinga, os teores de cobre foram verificados
abaixo desse intervalo de concentração.
5.3.5 Ferro
A concentração média de ferro acumulado no Sphagnum capillifolium foi de
413 μg.g-1 (TAB.11/APÊNDICE). Os valores de concentrações apresentaram diferença
significativa (p<0,05) entre todos os bairros monitorados (FIG.24 e, f), o que já era de
se esperar pelo fato de a cidade sediar uma indústria de grande porte na produção de
ferro e aço. Além disso, em Timóteo, município da RMVA, existe a Aperam South
America cuja principal produção é o aço inoxidável.
O valor de concentração média de ferro em Ipatinga foi inferior quando
comparado ao teor mensal verificado (349 μg.g-1) nas amostras de Sphagnum
girgensohnii verificado por Anicic et al (2009) em Belgrado (Sérvia).
Os bairros da região sul apresentaram as maiores concentrações de ferro,
exceto o bairro Horto (167 μg.g-1), ponto 14 (HO). Nessa região, o valor máximo
absorvido pelas amostras do musgo foi de 1063 μg.g-1 no ponto 09, bairro Novo
Cruzeiro (NC). Entre os bairros da região norte, destaca-se o bairro Limoeiro (LI) ,
ponto 02 , com a maior concentração média (415 μg.g-1).
O ferro é considerado de fitotoxidade baixa em concentrações maiores que
1000 μg.g-1 (QUADRO 4) e a sua toxidade em animais é classificada em baixa. Apenas
nos pontos NC (1063 μg.g-1) e BA (1003 μg.g-1), os teores desse metal foram
ultrapassados, locais estes mais próximos à siderúrgica (NC e BA) e de intenso fluxo de
veículos (NC). Silva (2007), no seu estudo sobre emissão de metais por veículos,
detectou que o ferro, juntamente com Al, Ca, Mn e Si, representa 80% do metal
existente no diesel (QUADRO 2).
Os teores de ferro, nas amostras vegetais de Sphagnum capillifolium na
exposição moss bag em Ipatinga (2010), foram menores quando comparados à cidade
de Cubatão (1986). Em Ipatinga, os teores estiveram no intervalo de 133-1063 μg.g-1,
enquanto nas amostras vegetais de Sphagnum recurvum usadas em Cubatão a
acumulação média mensal variou entre 1000-3600 μg.g-1 (GUTBERLET,1996).
Gutberlet (1996) afirma que, em geral, há uma preferência fisiológica das
plantas pela acumulação de ferro. Vale ressaltar que o ferro é um dos elementos
químicos essenciais do tecido vegetal (SILVA, 2009). Todavia, a acumulação alta de
115
ferro, nas amostras vegetais, evidencia a importância do estudo da poluição por este
metal, pois o excesso do ferro traz prejuízos à saúde (VAITSMAN; AFONSO;
DUTRA, 2001; FERNANDEZ, 2007)
Como no caso de outros metais, a acumulação do ferro pode ocorrer
também pela poeira do solo (GUTBERLET, 1996). Existe também a possibilidade de
que a linha férrea que corta a cidade, passando pelo bairros CE, NC e HO com
transporte de minério de ferro possa interferir nos valores das concentrações de ferro,
pois o mesmo juntamente com outros metais podem estar agregados ao material
particulado .
Em Ipatinga, além do processo industrial da USIMINAS que lança material
particulado na atmosfera, existem outros tipos de empreendimentos como empresas de
fundição, de perfis laminados, concretos etc, que podem estar contribuindo para a
emissão desse metal (TAB.13 e 14- ANEXOS).
5.3.6 Manganês
A concentração média de manganês acumulado no Sphagnum capillifolium
foi de 179 μg.g-1 (TAB.11/APÊNDICE). Esse valor de concentração foi inferior quando
comparado ao teor mensal verificado (379,3 μg.g-1) nas amostras de Sphagnum
girgensohnii verificado por Anicic et al (2009) em Belgrado (Sérvia).
O elemento manganês (FIG.27c, d) apresentou diferença com significância
estatística de 5% nos pontos localizados nos bairros BE (152 μg.g-1), JP (216 μg.g-1) e
ID (224 μg.g-1) em relação aos bairros CR, BA, BR, NC.
Há uma probabilidade de que as fontes de emissão nestes pontos de
exposição moss bag (BE, JP, ID) sejam naturais, pois o metal manganês, como ocorre
na natureza na forma de óxidos, silicatos e carbonatos. E exatamente esses locais são
áreas residenciais de mínimo fluxo de veículos e direção não predominante dos ventos.
No ponto 06, bairro Veneza (VN), houve a maior taxa de acumulação de
manganês (414 μg.g-1) nas amostras de Sphagnum Capillifolium, seguido do ponto 07,
bairro Ideal (ID) de 224 μg.g-1, ambos da região norte em estudo.
Nas imediações do local de biomonitoramento moss bag do bairro Veneza
(VN) é mínimo o fluxo de veículos, entretanto é um dos locais também mais próximos à
siderúrgica. Provavelmente esse teor elevado de manganês esteja associado à produção
de aço, que se inicia na extração e vai até o tratamento metalúrgico dos minérios,
116
liberando
para
o
ar
os
óxidos
de
manganês
(MnO2,
Mn3O4)
(GUTBERLET, 1996; PROCHNOW, 2005; RIZZO, 2006).
Na região sul, foi no bairro Cariru (CR) que se verificou a menor taxa de
acumulação de manganês (114 μg.g-1) nas amostras do material vegetal.
O manganês é considerado de fitotoxidade baixa a moderada em
concentrações entre 300-500 μg.g-1 (QUADRO 4) e a sua toxidade em animais é
classificada em moderada. Apenas no bairro VN (414 μg.g-1), o teor desse metal
encontrou-se nesse intervalo.
Os teores de manganês, nas amostras vegetais de Sphagnum capillifolium no
biomonitoramento moss bag em Ipatinga (2010), foram maiores quando comparados à
cidade de Cubatão (1986). Em Ipatinga, os teores médios estiveram no intervalo de
114-414 μg.g-1, enquanto nas amostras vegetais de Sphagnum recurvum usadas em
Cubatão a acumulação média mensal variou entre 5-40 μg.g-1 para as regiões
residenciais e 100-200 μg.g-1 para as regiões fortemente poluídas (GUTBERLET,1996).
5.3.7 Estrôncio
A concentração média de estrôncio acumulado no Sphagnum capillifolium
correspondeu a 3,76 μg.g-1 (TAB.11/APÊNDICE). Esse valor de concentração foi
inferior quando comparado ao teor mensal verificado (10,3 μg.g-1) nas amostras de
Sphagnum girgensohnii verificado por Anicic et al (2009) em Belgrado (Sérvia).
Conforme se observa na FIG. 27b, não houve diferença significativa
(p<0,05) nos teores de estrôncio nas amostras vegetais entre os pontos monitorados na
região sul. No entanto, houve significância estatística de 5%, quando se compara pontos
da região norte com os pontos da região sul.
Os pontos da região norte apresentaram valores de concentrações abaixo da
média, entre 0,52 μg.g-1 e 3,5 μg.g-1, com exceção do bairro BE (5,06 μg.g-1) e do bairro
JP, onde não se verificou a presença de estrôncio nas amostras vegetais.
Na maioria dos pontos de biomonitoramento da região sul, contataram-se as
concentrações mais elevadas, valores acima da média (3,76 μg.g-1). Bairros localizados
na direção preferencial dos ventos (FIG.10).
No ponto 13, no bairro Das Águas (BA), constatou-se o teor mais elevado
de acumulação no Sphagnum capillifolium (8,82 μg.g-1), com significância estatística de
5% em relação a LI, CA, JP e VN.
117
A emissão do metal estrôncio pode ocorrido por via natural ou
antropogênica. Como fonte natural pela ressuspensão de poeiras, pois é um elemento
químico natural de rochas e solos (ATSDR, 2004 c). A emissão na forma antropogênica
pode ocorrer através da queima de combustíveis fósseis como o diesel (QUADRO 2).
Há ainda a liberação para o ar das cinzas dos altos fornos pela queima de
carvão mineral contendo metais como o estrôncio (QUADRO 1), o que pode ser
verificado pelo alto teor desse metal nos musgos expostos no bairro Das Águas, de
localização muito próxima à siderúrgica.
5.3.8 Zinco
A concentração média de zinco acumulado no Sphagnum capillifolium foi
de 11,6μg.g-1 (TAB.11/APÊNDICE).
Conforme se observa na FIG. 27f, não houve diferença significativa
(p<0,05) nos teores de zinco entre os pontos monitorados na região norte.
Verificaram-se os menores teores de acumulação de zinco nas amostras de
Sphagnum capillifolium da região norte. No ponto 01, bairro Bethânia (BE), a
concentração de zinco foi 10,6 μg.g-1, com diferença significativa em relação aos
bairros CE, IG, CR, BA e BR; e no ponto 08, bairro Bom Jardim (BJ), o teor foi de
4,6 μg.g-1, significativamente diferente de IG, CR, BA e BR.
O zinco é considerado de fitotoxidade baixa a moderada em concentrações
maiores que 100-400 μg.g-1 (QUADRO 4) e a sua toxidade em animais é classificada de
baixa a moderada. Em nenhum dos pontos de exposição moss bag o teor de zinco
encontrou-se nesta faixa de concentração.
Nos pontos de biomonitoramento da região sul, foram constatadas as
concentrações mais elevadas, exceto para o CE (10,0 μg.g-1) e HO (10,3 μg.g-1). A
maior taxa de acumulação (22,1 μg.g-1) do elemento zinco ocorreu no ponto 09, bairro
Novo Cruzeiro (NC), cuja diferença significativa foi em relação aos pontos BE, CN, JP,
VN, ID, BJ, CE, IG e HO, como indica a FIG. 27 e,f.
Como nos pontos de exposição moss bag da região sul verificou-se as
concentrações mais elevadas de zinco, provavelmente esse fato pode ser justificado
porque os locais de biomonitoramento estavam na direção predominante dos ventos
(FIG.10). Na técnica de biomonitoramento moss bag, fortes deslocamentos de ar
favorecem a acumulação de poluentes no musgo.
118
Conforme Rizzo (2006), o zinco é semelhante ao cádmio e chumbo, que
vaporiza e deixa os altos fornos, pois é um dos elementos traços componentes das
cinzas do carvão mineral usado na siderurgia, QUADRO 1 (MORAES JUNIOR, 2010).
Outras fontes de emissão do metal zinco devem ser relevantes, no
município de Ipatinga, como a queima de resíduos sólidos urbanos, a emissão por
veículos automotores (QUADRO 2) , por estar presente na composição de diversas ligas
metálicas e na galvanização de produtos de ferro e aço (GUTBERLET,1996).
Os teores de zinco, nas amostras vegetais de Sphagnum capillifolium no
biomonitoramento moss bag em Ipatinga (2010), foram menores quando comparados à
cidade de Cubatão (1986). Em Ipatinga, os teores estiveram no intervalo de
4,6-22,1 μg.g-1, enquanto nas amostras vegetais de Sphagnum recurvum usadas em
Cubatão a acumulação média mensal variou entre 10-239 μg.g-1 (GUTBERLET,1996).
5.4
Correlação de Spearman ()
No presente estudo, utilizou-se a correlação não paramétrica Spearman ()
para verificar as possíveis relações entre os elementos estudados. Observaram-se
correlações positivas significativas entre a maioria dos elementos químicos (n=17,
p<0,05), exceto para o elemento cobre (TAB.8).
Foram observadas correlações significativas do metal In com Zn (0,63), Ca
(0,63) e com Mg (0,61). A correlação do In-Zn pode ser justificada pelo fato de o
elemento químico índio ser subproduto do processamento de zinco e serem metais que
apresentam algumas semelhanças.
As correlações In-Ca e In-Mg podem estar relacionadas com fatores
geológicos, uma vez que o In encontra-se disseminado em diversos minerais da crosta
terrestre, semelhante ao Ca e Mg. Esperava-se uma correlação forte de In com Sn (0,42)
porque o metal índio associa-se intimamente ao estanho (FERREIRA, 2003).
O metal Cr correlacionou-se significativamente com Ni (0,67), Sn (0,79) e
Tl (0,62), característica esperada, já que são metais que formam ligas metálicas. O
níquel também é utilizado na produção de aço inoxidável, atividade comum na Aperam
South America (Timóteo), município próximo à área de estudo. Em Ipatinga, há
empreendimentos que trabalham com perfis laminados (TAB.14/ANEXOS).
119
Tabela 8 - Coeficiente de Correlação de Spearman () entre as concentrações dos metais nas amostras vegetais, em Ipatinga/MG, 2010.
Al
Ca
Cd
Co
Cr
Cu
Fe
In
Li
Mg
Mn
Ni
Pb
Sn
Sr
Tl
Zn
Al
1,00
*
*
0,21
0,43
*
0,58
0,41
0,33
0,23
*
0,37
0,40
0,31
0,23
0,50
0,63
Ca
Cd
Co
Cr
Cu
Fe
In
Li
Mg
1,00
*
0,27
*
*
0,37
0,63
*
0,80
0,46
*
*
-0,18
0,54
0,23
0,59
1,00
0,21
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
0,18
1,00
0,20
*
0,35
0,19
*
0,24
0,31
*
*
*
0,16
*
0,40
1,00
*
0,35
0,22
0,53
-0,20
-0,28
0,67
0,55
0,79
-0,16
0,62
0,40
1,00
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
1,00
0,18
*
*
0,22
0,22
0,27
0,18
*
0,29
0,48
1,00
0,37
0,61
*
0,33
0,31
0,42
0,48
0,47
0,61
1,00
*
-0,42
0,48
0,75
*
*
0,82
0,49
1,00
0,48
*
*
-0,29
0,56
-0,29
0,38
Mn
1,00
*
-0,24
-0,28
0,28
*
*
*Elementos químicos que não apresentaram correlação (p<0,05) pelo teste não-paramétrico Spearman ().
Fonte: Autora, 2012.
Ni
Pb
Sn
Sr
1,00
0,56
0,58
*
0,59
0,46
1,00
0,46
-0,23
0,83
0,59
1,00
-0,30 1,00
0,51 *
0,30 *
Tl
Zn
1,00
0,61
1,00
120
O metal Li apresentou forte correlação com Pb (0,75), provavelmente por
reações de combustão de resíduos sólidos urbanos, pois são metais tóxicos presentes em
pilhas e baterias.
O metal Tl correlacionou-se significamente com Cr (0,62), Li (0,82), Pb (0,83)
e Zn (0,61). Uma das propriedades do tálio é a formação de ligas metálicas e estar presente
na composição de equipamentos elétricos e eletrônicos (ATSDR, 1992; LÉORNARD;
GERBER, 1996). Atualmente é muito comum o descarte incorreto desses equipamentos,
disponibilizando para o ambiente tais metais tóxicos.
Xiao et al. (2011) afirma que o Tl geologicamente encontra-se
em altas
concentrações associado ao Pb e Zn na composição de minerais.
É preocupante essa correlação do Tl com Cr, Li, Pb e Zn, porque são metais
classificados como contaminantes ambientais de importância toxicológica e o Tl é pouco
conhecido sobre a sua poluição ambiental associada aos efeitos deletérios sobre a saúde
humana , com toxicidade maior que os metais que com ele correlacionaram (XIAO et
al.,2011)
O metal Zn apresentou correlação significativa com Al (0,63), provavelmente
por esses serem liberados juntos nas cinzas do carvão mineral usado nos altos fornos
(QUADRO 1), ou por fontes naturais já que ambos são elementos comuns da litosfera
(ATSDR,2005c).
O metal Ca apresentou correlação significativa com Mg (0,80), ambos podem
ser emitidos ao ar por fontes naturais, são metais alcalinos terrosos de propriedades físicoquímicas semelhantes. Como fonte antropogênica, Ca e Mg são metais usados como
ingredientes básicos do cimento, cuja emissão aérea pode ser advinda dos resíduos da
construção civil, setor que atualmente tem alto crescimento no município de Ipatinga.
Outra fonte de emissão atmosférica envolveria as atividades realizadas nas pedreiras
(TAB.14/ANEXOS).
Houve uma correlação fraca entre Sn-Fe (0,18), oposto ao estudo realizado por
Araújo (2011) em Ipatinga e Coronel Fabriciano, quando foram observados teores
abundantes de estanho e ferro em ambos tamanhos aerodinâmicos de partículas amostradas
(PTS e MP10) em filtros (vidro e microquartzo) de amostradores de grandes volumes.
121
5.5
Fotomicrografias do Sphagnum Capillifolium
Realizaram-se as fotomicrografias das amostras do material vegetal, expostas
no período intermediário (setembro/outubro), durante o biomonitoramento em Ipatinga,
2010 (FIG.28-FIG. 33).
Figura 28 - Fotomicrografias do Sphagnum capillifolium, exposto por 36 dias
(setembro/outubro) no ponto 06 (VN) na escala de (a) 200μm, (b) 20μm, (c) 10μm e
(d) elementos químicos identificados.
(I)
(II)
(III)
(a)
(c)
(b)
(d)
(I) Espessamentos de paredes de célula morta, (II) perfurações em células mortas (poros) e (III) células vivas.
Fonte: Autora, 2011.
A microscopia eletrônica de varredura mostrou a estrutura peculiar (FIG. 28b)
de cada folha do Sphagnum capillifolium, a qual consiste em grandes células mortas, com
espessamentos de paredes celulares, rodeadas por células vivas e estreitas.
122
Figura 29- Fotomicrografias d Sphagnum capillifolium nos pontos de biomonitoramento da região norte (a,b) PC, (c, d) 01/BE.
(A)
(C)
Fonte: Autora, 2011.
(B)
(D)
123
Figura 30 - Fotomicrografias de Sphagnum capillifolium nos pontos de biomonitoramento da região norte (a, b) 08/BJ, (c, d) 04/CA.
(A)
(C)
Fonte: Autora, 2011.
(B)
(D)
124
Figura 31 - Fotomicrografias de Sphagnum capillifolium nos pontos de biomonitoramento da região norte (a, b) 03/CN e (c, d) 02/LI.
(A)
(C)
Fonte: Autora, 2011.
(B)
(D)
125
Figura 32 - Fotomicrografias de Sphagnum capillifolium nos pontos de biomonitoramento da região sul (a,b) 10/CE, (c,d) 09/NC.
(A)
(B)
(C)
(D)
Fonte: Autora, 2011.
126
Figura 33 - Fotomicrografias de Sphagnum capillifolium nos pontos de biomonitoramento da região sul (a,b) 12/CR e (c,d)15/BR.
(A)
(C)
Fonte: Autora, 2011.
(B)
(D)
127
As paredes das células foliares mortas são perfuradas, o que lhe confere a que a
capacidade de absorver água, até 20 vezes o seu peso seco, sendo que esses poros podem
agir como um sistema de aprisionamento de partículas do ar e poluentes (RAVEN, 2007).
A caracterização de partículas no ar é essencial para definir seus perigos
potenciais. Na falta de um cutícula, os musgos absorvem os poluentes ao longo de todo a
sua superfície. A estrutura morfológica, juntamente com a elevada superfície em relação à
massa, torna-os adequados bioacumulators de poluentes do ar (GIORDANO et al., 2010).
As observações complementares no MEV/EDS mostraram danos significativos
para o tecido e a integridade celular. A presença de material particulado, nas amostras do
Sphagnum capillifolium, indicam a presença considerável de poeira da atmosfera urbana
que, de acordo com a composição química, pode ter sobrevindo tanto de fontes
antropogênicas como naturais (GIORDANO et al., 2005).
Após cerca de um mês de exposição foi visível partículas heterogêneas nas
paredes celulares nas amostras do Sphagnum capillifolium (FIG. 28 c). A acumulação da
maioria das partículas poluentes deu-se nas paredes espessadas de células mortas do musgo
(FIG.29- FIG.33).
Investigou-se a composição química das partículas aderidas às amostras
vegetais e constatou-se que a maior parte é definida pela ocorrência de elementos como C,
O, Na, Si, Al, P, Mg, S e P.
O metal Ti (titânio) apareceu nas amostras vegetais de Sphagnum capillifolium
nos bairros Bethânia (BE), Bom Jardim (BJ) e Caçula (CA). O titânio não é elemento
essencial do tecido vegetal (SILVA, 2009).
Santos (2010) afirma sobre ocorrência da presença do titânio na fabricação de
tintas, siderurgia, em ligas metálicas, soldas, galvanoplastia e na construção civil (indústria
de pisos e revestimentos), setores em pleno crescimento nestes bairros (BE, BJ, CA). E em
particular no bairro Caçula (CA), a presença do metal de titânio estaria ligado ao intenso
tráfego de veículos (anteriormente já mencionado). Segundo a pesquisa desenvolvida por
Silva (2007), detectou-se a presença desse metal no diesel.
Somente no bairro Cariru (CR), detectou-se a presença de mercúrio (Hg), metal
altamente tóxico, sendo o terceiro da posição no ranking da lista das substâncias mais
perigosas, segundo a ATSDR (2012 a, b), tendo efeito acumulativo nos organismos vivos.
Já o metal Fe (ferro), comum de uma região siderúrgica, esteve presente em
várias estações de monitoramento moss bag afixadas nos bairros: Bom Jardim (BJ), Bom
Retiro (BR), Limoeiro (LI), Novo Cruzeiro (NC), Veneza (VN) e Canaã (CN).
128
O metal V (vanádio) é identificado nas amostras vegetais das estações moss
bag afixadas nos bairros mais afastados do centro da cidade, em áreas rurais, na área de
preservação (APA) do bairro Bom Jardim (BJ) e no Bairro Limoeiro (LI), na horta
comunitária. O vanádio pode ser de origem natural, mas sabe-se que as suas fontes
principais são aços especiais usados na indústria automobilística. É um metal que não
degrada no ambiente e quando agregado em partículas menores permanecem no ar por
muito mais tempo e são transportadas a longas distâncias das fontes de emissão (ATSDR,
2009; ROMEIRO, 1997).
O Ca (Cálcio) é verificado nos locais de alto fluxo de veículos, nos bairros
Caçula (CA), Novo Cruzerio (NC) e no Canaã (CN). O cálcio é um dos metais que
representa cerca de 80% do diesel (QUADRO 2).
No bairro Bom Jardim (BJ), através das fotomicrografias (FIG.29),
observou-se além do V, a presença dos metais de Cr (cromo), Mn (manganês) e Fe (ferro),
todos elementos químicos que, no município de Ipatinga, predomina-se a origem
antropogênica, metais estes, agregados às partículas, alcançam longas distâncias.
Para Anicic et al. (2009), os metais V, Cr, Fe e Hg são elementos típicos da
poluição do ar urbano (motor veículos, queima de óleo, a combustão do carvão, de
incineração de resíduos etc.). Uma tendência para o aumento da acumulação ao longo do
tempo é evidente para todos esses elementos para ambos os moss bags em ambos os
períodos seco ou úmido.
129
6
CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
6.1
Conclusões
Esta pesquisa caracterizou-se como um estudo necessário no biomonitoramento
de metais pela técnica moss bag da poluição atmosférica do município de Ipatinga/MG
(2010). Devido às limitações financeiras do experimento, consequentemente obteve-se um
reduzido número de exposições. Contudo, pelos resultados obtidos pelas técnicas de
análises (ICP-OES e MEV/EDS), identificou-se a presença de vários metais (Al, Ca, Cd,
Co, Cr, Cu, Fe, In, Li, Mg, Mn, Ni, Pb, Sn, Sr, Tl , Zn, V, Ti e Hg) e foram comprovados
elevados níveis de alguns deles na atmosfera da área de estudo.
A técnica de biomonitoramento moss bag constitui um sistema de
monitoramento qualitativo e quantitativo de baixo custo operacional e podendo atingir
grandes áreas, determinando assim os pontos mais vulneráveis de maior concentração de
metais oriundos das emissões atmosféricas.
O biomonitoramento é uma maneira simples, sensível e barata de se obter
ampla informação sobre os níveis de deposição de atmosférica de metais no município de
Ipatinga-MG. Os musgos são indicadores eficazes do impacto de uma fonte de poluição
porque a maioria tem a capacidade de acumular metais em níveis muito mais elevados do
que os do ar.
No presente estudo, a maioria dos metais identificados representa o impacto
urbano, uma mistura de várias emissões antropogênicas, incluindo as empresas de pequeno
e grande portes, o aumento da construção civil, a siderurgia regional, o tráfego de veículos,
a combustão de combustíveis fósseis, ressuspensão da poeira da estrada, bem como
transporte eólico de material finamente dividido, originalmente derivado de solo e até a
possilidade de contribuição da linha férrea que corta a cidade com transporte de minério de
ferro.
Os altos teores de metais no tecido vegetal do musgo Sphagnum capillifolium
indicam os níveis de poluição do ar, consequentemente, retrata o que é respirado pelos
seres humanos no município de Ipatinga/MG e redondezas, uma vez que o ar é um sistema
altamente dinâmico.
Metais como Hg, Pb, Co, Cd, Cu e Cr, são considerados contaminantes
perigosos que podem se acumular no corpo humano, com um tempo meia-vida
130
relativamente longo. É preocupante já que os mesmos foram encontrados no ar
atmosférico do munícipio de Ipatinga-MG.
As fotomicrografias (MEV) e as observações (EDS) acrescentaram mais
informações sobre a capacidade de sorção de metais do Sphagnum capillifolium, indicando
que o ambiente urbano é afetado por uma presença considerável de poeira, que de acordo
com a composição química, pode ser devido não só às fontes antropogênicas, mas também
às fontes naturais.
Considerando o período SECO no município de Ipatinga/MG (2010), as
concentrações médias (μg.g-1) identificadas por ICP-OES de acordo com os resultados
obtidos nesta pesquisa (TAB.9/APÊNDICE), foi possível concluir que

detectou-se, nas amostras vegetais expostas na Área de Preservação Ambiental
(APA) localizada no bairro Bom Jardim (BJ), a maioria dos valores mínimos de
concentrações (μg.g-1) para os metais (Ca, Cr, Fe, Pb, Sn, Tl e Zn). Segundo Adriano
(1986) apud Gutberlet (1996), observa-se um decréscimo contínuo das concentrações de
poluentes urbanos e industriais no ar segundo a distância de suas fontes emissoras.

detectou-se, nas amostras vegetais expostas no bairro Das Águas (BA), a maioria dos
valores máximos de concentrações (μg.g-1) para os metais (Al, Cr, Fe, Ni e Pb). Esse local
de biomonitoramento moss bag é muito próximo à siderúrgica local, onde o fluxo de
veículos não é expressivo, sendo que esses metais em questão são inerentes às reações
químicas próprias da fabricação de aços (RIZZO, 2006).
Em relação ao período CHUVOSO no município de Ipatinga/MG (2010), as
concentrações médias (μg.g-1) identificadas por ICP-OES, segundo os resultados obtidos
nesta pesquisa (TAB.10/APÊNDICE), foi possível concluir que

identificou-se, nas amostras Sphagnum capillifolium expostas nos bairros na região
norte ( BE, CN, LI, CA, VN) desta pesquisa, a maioria dos valores máximos de
concentrações (μg.g-1) para os metais (Al, Cd, Cu, In, Mg, Mn, Ni, Pb e Sn).

identificou-se, nas amostras Sphagnum capillifolium expostas nos bairros ( NC, CR,
BA, HO) da região sul desta pesquisa, a maioria dos valores mínimos de concentrações
(μg.g-1) para os metais (Co, Cr, Cu, Fe, In, Mn e Sn).
Considerando a média aritmética das concentrações de metais dos dois
períodos (seco e chuvoso) no município de Ipatinga/MG (2010), identificadas por ICPOES segundo os resultados obtidos nesta pesquisa (TAB.11/APÊNDICE) conclui-se que
131

nos bairros da região sul, verificaram-se nas amostras vegetais os valores máximos
de concentrações (μg.g-1) para os metais Al, Ca, Cd, Co, Cr, Fe, Sn, Sr, Tl e Zn, região
predominante da direção dos ventos (FIG.10), mais próxima da siderúrgica (FIG.7).
Destaca-se o bairro Das Águas com os metais Al, Ca, Cr e Sr.

nos bairros da região norte detectaram-se os valores máximos de teores (μg.g-1) nas
amostras vegetais expostas para os metais Cu, In, Li, Mg, Mn, Ni e Pb. Não foi
identificada a presença de Sr (estrôncio).

nos bairros da região norte, os valores mínimos de teores de metais (Ca, Cr, In, Mg,
Ni, Pb, Sn, Sr, Tl e Zn), nas amostras de Sphagnum capillifolium, foram identicados nos
locais rurais como no ponto 08, Bairro Bom Jardim.
Os maiores teores de metais tóxicos, Pb, Li e Ni, foram determinados nas
amostras vegetais expostas em áreas urbanas, em vias de intenso tráfego de veículos como
nos pontos 03 e 04, bairros Canaã e Caçula (TAB.12).
6.2
Recomendações
É essencial a realização de mais estudos referentes aos poluentes aéreos
emitidos tanto pelas fontes fixas quanto pelas fontes móveis do município de Ipatinga/MG.
Assim como ocorreu em Cubatão, na década de 90, a falta de estudos de impactos
ambientais da poluição atmosférica e a dificuldade na identificação das fontes emissoras
assim como a determinação exata das emissões, dificultam a tomada das medidas
necessárias pelos responsáveis. Faz-se necessário

estudar mais sobre o teor de outros elementos químicos (não identificados no
presente estudo na atmosfera) e substâncias químicas como os poluentes orgânicos cujos
efeitos são prejudiciais à saúde humana;

aumentar o número de locais com as estações moss bag, de forma a permitir uma
distribuição mais abrangente no rastreameto do teor dos poluentes atmosféricos em todo o
município de Ipatinga, uma rede de biocontrole principalmente em locais onde não há rede
automática de monitoramento da qualidade do ar;

realizar mapas auto organizáveis (Redes Neurais de Kohonen);

aumentar o período de monitoramento moss bag, uma série temporal mais
abrangente de forma que seja possível detectar uma tendência dos teores dos metais no ar
de Ipatinga-MG no espaço e no tempo. Uma unidade de tempo adequada é o
132
biomonitormanto mensal, com doze fases de exposição por ano, sendo assim possível
registrar pequenas oscilações sazonais ( GUTBERLET,1996);

analisar o solo para verificar a contribuição da deposição atmosférica seca do
material particulado na ressuspensão das poeiras nas vias do município de Ipatinga-MG;

motivar a opinião pública, repartições públicas e as empresas a estudar, conscientizar
e discutir os efeitos negativos da poluição, para que medidas preventivas e /ou corretivas
possam ser iniciadas e implementadas pela população.

realizar estudos que analisem a interferência da linha férrea que corta a cidade com
transporte de minério de ferro, na emissão de metais no ar.

realizar um inventário de fontes de emissões atmosféricas mais apurado e abrangente
no município de Ipatinga/MG.
Os teores de metais acumulados nas amostras de Sphagnum capillifolium
obtidos pelo moss bag especificam a composição e concentração dos mesmos na
atmosfera. Por conseguinte, os dados sobre as concentrações dos metais obtidos, neste
estudo, oferecem uma determinação da intensidade a que a população está exposta e,
consequentemente, os riscos e prejuízos para a saúde das pessoas que trabalham e vivem
em Ipatinga e redondezas.
133
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145
APÊNDICE
Tabela 9 - Concentrações médias (μg.g-1) dos metais identificados por ICP-OES, no período SECO em Ipatinga/MG, em 2010.
LOCAL
Al
Ca
Cd
BE
LI
CN
CA
JP
VN
ID
BJ
105
256
154
369
296
346
221
208
713
1767
1165
588
803
1570
917
306
0,0625
0,0366
0,1272
0,05
0,0249
0,0136
0,0117
0,007
NC
CE
IG
CR
BA
HO
BR
310
315
248
474
708
474
331
1399
620
555
1865
1545
1035
333,7
0,0168
_
0,0056
0,0363
0,0039
0,0206
0,1385
Concentrações médias ( μg.g-1) dos METAIS Período SECO
Co
Cr
Cu
Fe
In
Li
Mg
Mn
Ni
REGIÃO NORTE
0,1256
1,24 4,24
165,3
22
3,9
195
7,3
0,70
0,2929
0,65 9,16
532,9
63
4,3
533
12,3 0,82
0,1932
2,13 4,57
206,8
21
4,1
281
4,4
1,13
0,1135
0,80 2,20
410
17
5,1
127
14,9 0,86
0,139
0,46 _
310,5
12
4,2
96
7,1
0,39
0,3373
1,07 _
340
28
5,0
233
11,2 0,58
0,1154
1,18 0,22
169,5
26
3,3
215
7,0
0,60
0,1392
0,29 _
193,6
6
2,3
57,5 5,6
0,31
REGIÃO SUL
1,536
1,42 1,59
874,2
27
2,8
209
26,0 1,28
0,1018
0,95 0,03
654
6
0,9
46
16,4 0,10
0,117
2,10 0,88
332,2
5
0,3
47
9,6
0,85
0,1024
1,85
696,6
34
2,0
279
21,7 1,18
0,2013
4,42 0,52
1212
21
2,0
172
25,3 3,24
0,1269
2,14 1,81
274,6
20
1,0
167
9,0
2,39
0,1474
3,23 0,06
626,5
3
0,3
19
25,5 1,76
Média
Mediana
DP
Min
Máx
Branco*
321
310
148
105
708
796
1012
917
515
306
1865
3459
0,0397
0,0228
0,0431
0,0039
0,1385
0,094
0,2526
0,14
0,3618
0,1018
1,536
0,204
1,59
1,24
1,11
0,29
4,42
2,6
2,30
1,59
2,76
0,03
9,16
7,9
466,6
340,0
299,8
165,3
1212
450
21
21
15
3
63
230
* Nos resultados da tabela já foram descontados estes valores e (-) teores não detectados.
Fonte: Autora, 2012.
2,8
2,8
1,7
0,3
5,1
2
178
172
130
19
533
1702
13,5
11,2
7,7
4,4
26,0
60
1,08
0,85
0,83
0,10
3,24
1,5
Pb
Sn
Sr
Tl
Zn
0,66
2,48
1,05
2,55
1,54
2,87
1,11
0,31
2,593
0,928
2,096
1,039
0,427
0,941
1,24
0,086
5,06
3,5
1,78
3,46
_
1,79
2,64
1
3,02
6,87
4,90
5,42
5,16
8,56
4,87
1,52
11
18
14
25
13
17
12
9
2,58
1,25
1,88
3,03
3,72
1,34
0,71
0,618
1,011
2,075
15,45
5,603
11,25
6,133
3,21
0,14
_
3,32
_
_
_
7,57
3,64
2,72
9,45
8,69
4,68
2,03
20
11
14
19
19
18
15
1,81
1,54
1,01
0,31
3,72
3,433
1,24
4,464
0,086
15,45
1,5
2,59
2,64
1,43
0,14
5,06
36
5,27
4,9
2,5
1,52
9,45
16
16
15
4
9
25
15
146
Tabela 10 - Concentrações médias em μg.g-1 dos metais identificados por ICP-OES, no período CHUVOSO em Ipatinga/MG, em 2010.
Concentrações médias ( μg.g-1) dos METAIS-Período CHUVOSO
LOCAL
Al
Ca
Cd
Co
Cr
Cu
Fe
In
Li Mg
Mn
Ni
Pb
Sn
Sr
Tl Zn
_
_
_
_
_
_
_
_
1081
10
_
842
450
259
416
310
296
277
270
354
425
818
441
295
_
2,90
0,22
7,10
1,12
_
_
_
_
13
86
_
_
_
8
_
0,201
0,320
0,183
_
0,221
_
_
0,070
_
_
_
_
_
_
0,053
0,045
_
_
_
_
_
_
_
_
10,5
7,5
6,2
8,8
3,7
2,2
3,1
0,4
REGIÃO NORTE
BE
LI
CN
CA
JP
VN
ID
BJ
686
58
42
30
30
73
152
48
1046
125
482
1514
945
698
695
267
0,002
0,213
0,280
0,124
0,003
0,001
0,004
0,017
1,07
0,48
0,23
0,42
0,12
0,07
0,18
0,17
_
_
_
_
0,0085
_
_
0,1178
1,35
10,80
3,66
_
0,51
0,86
3,00
_
136
297
113
375
204
327
97
105
_
_
_
35,7
_
_
_
_
REGIÃO SUL
NC
CE
IG
CR
BA
HO
BR
Média
Mediana
DP
Min
Máx
357
158
323
267
328
230
254
3256
2104
2082
2048
3402
871
2419
0,087
0,053
0,039
0,003
0,179
0,097
0,268
9,11
0,13
0,21
0,05
0,32
0,25
0,41
0,0782
0,0496
0,0178
0,0907
0,007
_
0,4359
_
2,92
1,19
0,58
0,29
_
0,46
1251
334
434
228
795
59
640
2,6
27,9
20,7
13,7
27,2
8,7
22,1
_
_
_
_
_
_
_
886
405
416
371
512
290
388
227
400
259
206
396
239
256
_
2,11
2,40
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
0,267
_
_
0,014
0,085
3,68
4,44
8,22
3,75
8,82
3,64
5,18
_
_
_
_
_
_
_
23,8
8,7
7,4
5,8
11,1
2,3
9,5
202
158
179
30
686
567
1464
1046
1041
125
3402
2968
0,091
0,053
0,100
0,001
0,280
0,095
0,88
0,23
2,29
0,05
9,11
0,439
0,1007
0,064
0,1414
0,007
0,4359
3,6
2,33
1,2
3,05
0,29
10,80
5,6
360
297
322
59
1251
548
19,8
21
10,9
2,6
35,7
221
_
_
_
_
_
54
474
411
281
10
1081
1252
344
295
151
206
818
45
2,64
2,11
2,39
0,22
7,10
5,5
35
10
44
8
86
25
0,170
0,19
0,105
0,014
0,320
2,9
4,20
3,75
3,04
0,045
8,82
30
_
_
_
_
_
45
7,4
7,43
5,6
0,4
23,8
17
Branco*
* Nos resultados da tabela já foram descontados estes valores e (-) teores não identificados.
Fonte: Autora, 2012.
147
Tabela 11 - Concentrações médias em μg.g-1 dos metais identificados por ICP-OES, no município de Ipatinga/MG, em 2010.
Concentrações médias* ( μg.g-1) dos METAIS no município de Ipatinga, 2010.
LOCAL
Al
Ca
Cd
Co
Cr
Cu
Fe
In Li
Mg
REGIÃO NORTE
Mn
Ni
Pb
Sn
Sr
Tl
Zn
BE
LI
CN
CA
JP
VN
ID
BJ
395
157
98
200
163
209
186
128
879
946
824
1051
874
1134
806
286
0,032
0,125
0,203
0,087
0,014
0,008
0,008
0,012
0,597
0,384
0,210
0,268
0,132
0,202
0,149
0,153
1,24
0,65
2,13
0,80
0,24
1,07
1,18
0,20
2,80
9,98
4,11
2,20
0,51
0,86
1,61
_
638
271
281
485
273
246
316
184
152
144
137
184
216
414
224
150
0,70
1,86
0,68
3,98
0,75
0,58
0,60
0,31
0,66
7,66
43,41
2,55
1,54
2,87
4,48
0,31
1,40
0,62
1,14
1,04
0,32
0,94
1,24
0,08
5,06
3,50
1,78
3,46
1,79
1,35
0,52
3,0
6,9
4,9
5,4
5,2
8,6
4,9
1,5
10,6
12,5
10,3
16,8
8,6
9,4
7,4
4,6
NC
CE
IG
CR
BA
HO
BR
333
237
286
370
518
352
293
2328
1362
1319
1957
2473
953
1376
0,052
0,053
0,022
0,020
0,092
0,059
0,203
5,33
0,12
0,17
0,08
0,26
0,19
0,28
0,75
0,50
1,06
0,97
2,22
2,14
1,83
1,59
1,48
1,04
0,58
0,41
1,81
0,26
151
22 3,93
415
63 4,34
160
21 4,13
392
26 5,11
257
12 4,23
334
28 5,04
133
26 3,29
149
6 2,32
REGIÃO SUL
1063 15 2,85
494
17 0,88
383
13 0,30
462
24 1,96
1003 24 1,98
167
14 1,04
633
13 0,28
547
226
232
325
342
228
204
127
208
134
114
210
124
141
1,28
1,11
1,62
1,18
3,24
2,39
1,76
2,58
1,25
1,88
3,03
3,72
1,34
0,71
0,62
1,01
1,17
15,45
5,60
5,63
3,11
3,45
2,29
8,22
3,54
8,82
3,64
5,18
7,6
3,6
2,7
9,5
8,7
4,7
2,0
22,1
10,0
10,7
12,6
15,2
10,3
12,5
Média
Mediana
DP
Min
Máx
262
237
116
98
518
1238
1051
598
286
2473
0,066
0,0518
0,066
0,008
0,203
0,57
0,2019
1,32
0,08
5,33
1,13
1,06
0,67
0,20
2,22
2,09
1,53
2,50
0,26
9,98
413
383
293
133
1063
320
273
133
184
638
179
150
75
114
414
1,47
1,11
1,05
0,31
3,98
5,2
2,6
10,7
0,3
43,4
2,63
1,14
3,95
0,08
15,45
3,76
3,45
2,42
0,52
8,82
5,3
4,9
2,5
1,5
9,5
11,6
10,6
4,16
4,6
22,1
22
21
13
6
63
2,78
2,85
1,67
0,28
5,11
* Nos resultados da tabela já foram descontados os valores das amostras do branco e (-) teores não detectados.
Fonte: Autora, 2012.
148
Tabela 12 - Ocorrência de diferença significativa em relação à altura entre os metais no município de Ipatinga/MG, 2010.
Al
BE
1,000
LI
0,361
CN
0,423
CA
0,575
JP
1,000
Teste de Wilcoxon -Valores de p
VN
ID
BJ
NC
CE
0,575
0,575
0,810
0,379
0,575
Ca
0,361
0,040
0,934
0,470
0,038
0,128
0,514
0,158
0,689
0,065
0,575
0,936
1,000
0,227
0,093
Cd
1,000
0,176
0,599
0,341
0,074
0,176
0,753
0,753
0,599
0,753
0,462
0,798
0,494
0,733
0,521
Co
0,864
0,470
0,064
0,295
0,045
0,192
0,142
0,575
0,031
0,093
0,128
0,092
0,336
0,012
0,810
Cr
0,422
1,000
0,655
0,028
0,446
1,000
0,789
0,446
0,455
0,181
0,733
0,934
1,000
0,789
0,936
Cu
1,000
0,230
0,924
0,405
0,599
0,176
0,462
-
0,405
0,327
1,000
0,405
0,341
1,000
1,000
Fe
0,936
0,575
0,936
0,471
0,689
0,575
0,471
0,810
0,575
0,423
0,128
0,379
0,093
0,936
0,230
In
0,924
0,176
0,753
0,924
0,462
1,000
0,753
1,000
0,934
0,090
0,200
0,864
1,000
0,929
0,006
Li
0,733
0,864
0,494
1,000
0,864
1,000
0,733
0,733
0,864
1,000
0,599
0,924
1,000
1,000
0,462
Mg
0,146
0,074
1,000
0,678
0,017
0,200
0,213
0,326
0,630
0,146
0,688
0,936
0,514
0,514
0,070
Mn
0,227
0,128
0,076
0,230
0,171
0,411
0,128
0,020
0,749
0,007
0,810
0,013
0,298
0,810
0,471
Ni
0,599
0,146
0,441
0,532
0,532
0,775
1,000
0,753
1,000
0,267
0,934
0,775
0,864
0,864
0,733
Pb
1,000
0,213
0,267
1,000
0,788
0,733
0,864
0,326
1,000
0,608
0,494
0,929
0,864
0,074
0,341
Sn
0,090
0,728
0,678
1,000
1,000
1,000
1,000
0,341
1,000
0,924
0,803
0,532
0,864
0,807
0,809
Sr
0,753
0,465
0,924
0,405
1,000
0,176
0,391
0,223
0,090
0,061
0,494
0,934
0,494
0,929
0,326
Tl
0,929
0,550
0,532
0,864
0,929
1,000
1,000
1,000
0,864
0,532
0,655
1,000
1,000
0,326
0,494
Zn
0,129
0,053
0,573
0,295
0,126
0,744
0,375
0,678
0,093
0,128
0,230
0,810
0,379
1,000
0,174
Elementos
*Houve diferença significativa(p<0,05) e ( - ) valor não identificado.
Fonte: Autora, 2012.
IG
0,689
CR
0,575
BA
1,000
HO
0,810
BR
0,230
149
Figura 34 - Dados metereológicos da região em estudo nos meses de (a) Julho, (b)Agosto, (c)Setembro, (d) Outubro e (e) Novembro,2010.
Fonte: INMET, 2012.
150
ANEXOS
Tabela 13 - Emissões atmosféricas das vias de tráfego urbanas e empresas de Ipatinga
(RTC08045)
Fonte: USIMINAS, 2008.
151
Tabela 14 - Emissões atmosféricas por área/processo industrial da USIMINAS
(RTC08045)
Fonte: USIMINAS, 2008.