Transbordamento de barragem de mineração de ferro em Nova Lima (MG): avaliação preliminar da ecotoxicidade utilizando sementes de alface e minhocas

Introdução

Em janeiro de 2022, a barragem da Mina Pau Branco, da empresa Vallourec, transbordou após fortes chuvas, depositando rejeitos de mineração de ferro (Fe) sobre rodovias, solos e rios vizinhos. Os rejeitos impactaram diretamente o rio Macaco, que faz parte da bacia hidrográfica do Rio São Francisco.

O transbordo da barragem não vitimou humanos, mas os rejeitos podem ter causado impactos significativos aos ecossistemas fluviais e de solo. Além de alterar propriedades físicas e químicas dos solos locais, eles podem induzir anomalias nas concentrações de metais tóxicos e, portanto, causar efeitos nocivos à fauna edáfica. Entender os efeitos ecotoxicológicos deste evento é fundamental à identificação de áreas críticas de contaminação e dos organismos em maior risco, visando sinalizar essas informações a autoridades competentes.

Este trabalho consiste na avaliação preliminar da toxicidade aguda da lama gerada a partir do transbordo do dique de mineração da barragem supracitada, utilizando bioensaios agudos com minhocas (Eisenia andrei) e testes de germinação com sementes de alface (Lactuca sativa). A caracterização física e química do material, aliada à determinação de metais, subsidiaram o entendimento dos impactos ecotoxicológicos. Nossas hipóteses de trabalho são: (i) os rejeitos podem alterar a composição física e química dos solos vizinhos, especialmente no que diz respeito a densidade de partículas e o enriquecimento anormal de Fe; (ii) os rejeitos apresentam concentrações atípicas de metais; e (iii) os rejeitos são tóxicos para minhocas e alfaces.

Experimentos

Duas amostras superficiais da lama foram coletadas no vale fluvial do rio Macaco (P1 e P2), um dia após o desastre. Elas passaram pela análise de granulometria; densidade de partículas; capacidade de retenção de água (CRA); análises de metais e macronutrientes (EMBRAPA, 1997); bioensaios de germinação com L. sativa; bioensaios agudo (14 dias), crônico (28 dias – ISO, 2012) e de fuga (2 dias - ISO, 2018) com E. andrei. Foi avaliada a mortalidade, biomassa e efeitos de fuga nos animais. Uma amostra de solo, oriunda de uma área não impactada, foi coletada em Brumadinho para servir de referência (Ref - Siqueira et al. 2022).

Figura 1. Mapa do local com os pontos de coleta demarcados.

Os bioensaios agudos e crônicos com E. andrei foram foram realizados com 4 réplicas e 10 organismos adultos em cada réplica. Réplicas com solo artificial também foram utilizadas como grupo controle do experimento. Após 14 dias de exposição sob temperatura controlada e ciclos de luz e escuridão em incubadora, foram avaliadas a mortalidade e a variação de biomassa dos indivíduos sobreviventes..

Os bioensaios de fuga com E. andrei foram realizados com cinco réplicas contendo 10 minhocas adultas por réplica. Recipientes plásticos retangulares foram divididos em duas sessões de tamanho equânime usando um divisor plástico. Uma sessão foi preenchida com solo referência e a outra com o solo a ser testado. Após a remoção do divisor, os organismos foram inoculados na interseção dos solos. Após 2 dias de exposição sob temperatura controlada e ciclos de luz e escuridão em incubadora o número de minhocas em cada uma é contado após 48 horas. Quando as respostas de fuga foram maiores que 80%, considera-se que o solo teve sua “função de habitat limitada” (ISO, 2008).

Os bioensaios de germinação com L. sativa foram realizados com 5 réplicas compostas de pratos de plástico  contendo 40 sementes de alface por réplica e 100g de solo por réplica. Os solos foram cobertos por uma fina camada de areia para inibir a perda de umidade. Após 7 dias de teste, sob temperatura controlada e ciclos de luz e escuridão  em incubadora, o número de sementes germinadas e a biomassa das plântulas foram determinados.

Resultados e Discussão

Os resultados revelaram que as amostras são lamosas (Ref: areia = 62,0%; silte = 24,0% argila = 14,0%; P1: areia = 35,3%; silte = 55,1% argila = 9,7%; P2: areia = 41,9%; silte: 53,7%; argila: 4,4%), um reflexo da textura fina dos rejeitos de mineração de Fe. A densidade de partículas (Ref = 2,46g/cm³; P1 = 2,47g/cm³; P2 = 3,39g/cm³) indicou que a amostra P2 sofreu forte enriquecimento por Fe, pois ainda excedeu o limite de 3,0g/cm³ definido por Lepsch (2011) para solos com alto teor de hematita. A determinação da CRA (Ref = 60,4%; P1 = 48,6%; P2 = 31,0%) revelou que as amostras exibem valores abaixo da Ref, sendo a P2 com valor quase duas vezes menor, sugerindo que o enriquecimento por Fe induziu baixas na CRA dos materiais e, provavelmente, nos teores de matéria orgânica.

As concentrações de Cd, As, Hg e Pb estão abaixo do limite detectável pelo ICP-OES. A comparação das concentrações de metais pesados aos valores orientadores da legislação brasileira para qualidade de solos (CONAMA 420, 2009) e qualidade de sedimentos aquáticos (CONAMA 454, 2012) revelou que a amostra P1 ultrapassou o limite de prevenção (para proteção da biota do solo), Cu e Cr e o nível 1 (limite de baixa probabilidade de efeitos tóxicos à biota aquática) da lei brasileira. Na amostra P2, nenhum dos metais analisados ultrapassou quaisquer limites estabelecidos por lei.

Os bioensaios com minhocas mostraram ausência de efeitos letais significativos aos organismos. Porém, os organismos expostos às amostras P1 e P2 perderam significativamente biomassa em relação à Ref, sugerindo que o enriquecimento por Fe reduziu a disponibilidade de água e de alimento para os animais. Além disso, o aumento da densidade das partículas induz gastos maiores de energia para os organismos se movimentarem no solo, induzindo emagrecimento. Os bioensaios de fuga revelaram percentuais ≥ 80% para P1 e P2, indicando que os materiais testados possuem “função de habitat limitada” (ISO, 2008), ou seja, as minhocas deixam de reconhecer o solo como habitat e os serviços ambientais prestados por elas estão comprometidos.

Figura 2. Tabela com a porcentagem de sobrevivência e biomassa das minhocas após o teste

A germinação de sementes alface também não revelou mudanças significativas entre as amostras P1 e P2 e no solo referência, sendo a germinação ainda maior nas amostras P1 e P2, porém com uma redução considerável de biomassa. Uma das possibilidades para esse fenômeno é a granulometria fina e o alto teor de ferro dos rejeitos, que tende a agregar as partículas e dificultar o desenvolvimento do sistema radicular das plantas.

Figura 3. Tabela com os números de germinação e biomassas das plântulas

Conclusões

A toxicidade das amostras analisadas pode ser considerada baixa para a L. sativa e E. andrei, por conta da baixa mortalidade das minhocas e os baixos teores de inibição da germinação das alfaces. Porém, os rejeitos reduziram significativamente a biomassa das minhocas e das plântulas, além dos testes de fuga indicarem a perda da função habitat para os anelídeos, a toxicidade está provavelmente associada ao enriquecimento de Fe que, por sua vez, resulta no incremento na densidade de partículas e aumento das frações finas do solo, redução da CRA e dos níveis de matéria orgânica.

Mesmo que as concentrações de metais não ultrapassem o permitido pela legislação brasileira, os níveis de enriquecimento de Fe sugerem tais concentrações são anômalas (especialmente Ni, Cu e Fe) e são resultado da deposição de rejeitos de mineração de ferro nos solos e sedimentos aquáticos vizinhos.

Agradecimentos 

Agradecemos a Universidade de Liverpool (Inglaterra) pelo suporte financeiro através do projeto IM AWARE financiado pelo British Council.