Contamination of Urban Watersheds: the Case of Arroio Moinho, Porto Alegre, Rio Grande do Sul, Brazil

Authors

DOI:

https://doi.org/10.11137/1982-3908_2021_44_36744

Keywords:

Water resource contamination and pollution, Water and soil quality, Dilúvio Stream

Abstract

This article aims to analyze the contamination of water and bottom sediment at Arroio Moinho (Mill Stream), in Porto Alegre (Rio Grande do Sul, Brazil). From two sample collections, a series of diagnostic measurements were carried out, such as: a) physical-chemical and biological analysis of the water; b) water quality index (WQI); c) metal contamination, granulometric and mineralogical analyses of the bottom sediment; d) total organic carbon (TOC); e) categorization into water quality classes; f) contamination factor (CF) and geoaccumulation index (Igeo) geoindicators; g) analysis of per capita income and population density. The analytical results of the water at the two sample locations exceeded the limits established by Class 4 (restricted use). The WQI revealed the worst level (very bad in 2012 and bad in 2018) at all sampling points. The bottom sediment analysis showed that the spring has a low fine-grained fraction content (<3%) and TOC levels between 8 and 17%. However, the sediments revealed high levels of metals such as Zn and Cu and low to moderate Pb levels. These results allowed the stream to be classified as Class 3 in terms of soil quality, requiring identification of the source of the pollution and ongoing inspection to monitor contamination. 

Author Biographies

Bruna Bonfim Rodrigues, Programa de Pós-Graduação em Geociências da UFRGS (PPGGeo-UFRGS)

Geóloga graduada pelo Instituto de Geociências da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (IGeo-UFRGS), Brasil. Mestre em Geociências pelo Programa de Pós-Graduação em Geociências da UFRGS (PPGGeo-UFRGS). Desenvolve pesquisa nas áreas de geoquímica, geologia ambiental, contaminação de mananciais urbanos, áreas de preservação, geoeducação, geologia cultural e sustentabilidade.

Ana Maria Pimentel Mizusaki, Professora Titular do Instituto de Geociências da Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Possui graduação em Geologia pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (1978), mestrado em Geologia pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (1986) e doutorado em Geociências (Geoquímica e Geotectônica) pela Universidade de São Paulo (1992). Trabalhou como pesquisadora no Centro de Pesquisas da Petrobras (Cenpes) e atualmente é professora titular do Instituto de Geociências da Universidade Federal do Rio Grande do Sul , atuando no graduação e pós-graduação. Foi Coordenadora do Programa de Pós-Graduação em Geociências - PPGGeo-IG-UFRGS no período 2013-2016. É revisora dos periódicos: Pesquisas em Geociências (UFRGS), Journal of South American Earth Sciences,Brazilian Journal of Geoscience, Revista de Geociências da UNESP, Marine and Petroleum Geology. Tem experiência na área de Geociências atuando principalmente nos seguintes temas: análise de bacias, geologia do petróleo, geologia de reservatórios, geocronologia sedimentar, modelos vulcano-sedimentares e geoquímica ambiental.

Rualdo Menegat, Professor do Departamento de Paleontologia e Estratigrafia do Instituto de Geociências da UFRGS

Professor do Departamento de Paleontologia e Estratigrafia do Instituto de Geociências da UFRGS, geólogo, Mestre em Geociências (UFRGS), Doutor em Ciências na área de Ecologia de Paisagem (UFRGS), Doutor Honoris Causa (UPAB, Peru). Assessor científico da National Geographic Brasil, membro da Cátedra da UNESCO/Unitwin - Foro Latino-Americano de Ciências Ambientais, Membro Honorário do Fórum Nacional dos Cursos de Geologia, membro da International Commission on History of Geological Sciences (IUGS) e Presidente da Sessão Brasileira da International Association for Geoethics. Publicou 46 artigos em periódicos especializados e 133 trabalhos em anais de eventos. Possui 66 capítulos de livros e 5 livros publicados, dentre os quais, foi o Coordenador-geral do Atlas Ambiental de Porto Alegre (2006), obra inédita na literatura internacional que recebeu várias premiações da ONU/Habitat, Mercocidades Solidárias entre outros. Também, publicou, com outros autores, o livro Desenvolvimento sustentável e gestão ambiental nas cidades e coordenou a tradução e traduziu 8 manuais técnico-científicos de geologia, como Para entender a Terra, Princípios de Geologia e Rochas Sedimentares no Campo. Possui 165 itens de produção técnica. Participou de 146 eventos no exterior e 343 no Brasil. Recebeu vários prêmios e homenagens, entre os quais, a Medalha de Porto Alegre, a Medalha de Honra da Cidade de Trujillo (Peru), a Distinção ao Mérito Científico do Instituto de Investigação do Pensamento Peruano e Latino-Americano da Universidade Nacional Mayor de San Marcos (Lima, Peru), Medalha Juan Bauptista Chapa de Conservação Integral do Patrimônio da Humanidade (Nuevo Leon, Mexico), Medalha Irajá Damiani Pinto, e Diploma ao Mérito Científico e Acadêmico da Universidade Norbert Wiener, Premio Dr. Manuel García Capriles (Bolivia), Medalla Reloj de Oro de Uyuni (Bolivia). Coordenou vários projetos de pesquisa. Em suas atividades profissionais interagiu com 361 colaboradores em co-autorias de trabalhos científicos. Em seu currículo, os termos mais frequentes na contextualização da produção científica são: Estratigrafia, Geoarqueologia, Epistemologia e História da Geologia, Geologia urbana e sustentabilidade, Geodiversidade e Patrimônio Geológico, Educação Ambiental, Porto Alegre, Machu Picchu, Geoparque Andino Torotoro. Suas pesquisas que reveleram a construção intencional de Machu Picchu sobre falhas geológicas tiveram grande repercussão internacional, tendo sido divulgadas nos principais jornais e revistas científicas, como a Science e Smithsonian Institute News, e de grande circulação, como a Newsweek e The Times, em mais de 10 línguas e 20 países. Foi Secretário Adjunto da Secretaria Municipal de Meio Ambiente de Porto Alegre (1994-1998), Conselheiro do Conselho Regional de Engenharia, Arquitetura e Agronomia do Rio Grande do Sul (1993-1994), Coordenador do Curso de Geologia (2000-2002; 2008-2010; 2011-2012), Coordenador do Grupo Interdisciplinar em Filosofia e História das Ciências do Instituto Latino-Americano de Estudos Avançados (2003-2005), Presidente do Fórum Nacional de Cursos de Geologia (2010-2014), Diretor do Centro de Investigação do Gondwana (2013-2014), Chefe do Departamento de Paleontologia e Estratigrafia (2014-2017). 

Anderson Ribeiro de Figueiredo, Doutorando do Programa de Pós-Graduação da UFRGS. Centro Polar e Climático da UFRGS.

Bacharel em Geografia pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul - UFRGS (2014). Mestre em Geografia pelo Programa de Pós-Graduação em Geografia - POSGea/UFRGS (2017) com dissertação aprovada com voto de louvor. Doutorando do POSGea/UFRGS, investiga a sociocriosfera e o etnoconhecimento andino, em um contexto de adaptação às mudanças climáticas pelas comunidades campesinas dos Andes Centrais. Nesse contexto, realiza expedições na Cordillera Blanca (Peru), onde desenvolve trabalho de campo com a perspectiva etnogeográfica. Desenvolve pesquisas no Centro Polar e Climático - CPC. Participou da expedição OPERANTAR XXXIII, auxiliando no mapeamento pedológico da Ilha Nelson, Antártica. Integra a equipe do projeto Torotoro Geoparque Andino e participou em 2017 e 2019 de expedições científicas na Bolívia, onde ministrou curso de Cartografia Participativa e elaborou uma série de mapeamentos. Tem particular interesse nas áreas de Geografia Cultural, Geografia Física, Criosfera, Geleiras Tropicais, Cartografia e Sistemas de Informação Geográfica, Etnogeografia, Educação em Ciências da Terra.

Teddi Ann Galligan, Director of Covalence Science Education

Teddi Ann Galligan is a community science educator. She draws from firsthand experience living in conditions where safe drinking water was a daily issue, as well as substantial laboratory experience, which includes wastewater analysis for a sustainable sanitation digestion technology, water quality analysis, and clinical laboratory work in low-resource settings. Currently Director of Covalence Science Education, Ms. Galligan has designed and delivered hands-on programs in a wide variety of environments, ranging from classrooms in the United States to open-air community science workshops in Port-au-Prince, Haiti. Teddi Ann was an educator and consultant at the Marian Koshland Science Museum of the National Academy of Sciences for more than a decade, helping visitors use science to address real world community resilience issues associated with climate change.

Manoela Brum Poitevin Portella, Programa de Pós-Graduação em Geociências da UFRGS (PPGGeo-UFRGS)

Possui graduação em Geologia pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (2015). Tem experiência na área de Geociências, com ênfase em Geoquímica

References

Alves, D.B. 1987, ‘Desenvolvimento da metodologia de preparação de amostras para análise difratométrica de argilominerais no Centro de Pesquisas da Petrobrás’, Boletim de Geociências da Petrobrás, vol. 1, no. 2, pp. 157–75.

Agência Nacional de Águas 2005, Panorama da Qualidade das Águas Superficiais no Brasil, Superintendência de Planejamento de Recursos Hídricos da Agência Nacional de Águas, Brasília, viewed 5 March 2019, <https://www.ana.gov.br/textos-das-paginas-do-portal/publicacoes>.

Agência Nacional de Águas 2012, Panorama da Qualidade das Águas Superficiais no Brasil, Superintendência de Planejamento de Recursos Hídricos da Agência Nacional de Águas, Brasília, viewed 20 March 2020, <https://www.ana.gov.br/textos-das-paginas-do-portal/publicacoes>.

Agência Nacional de Águas 2019, Conjuntura dos Recursos Hídricos no Brasil, viewed 14 February 2020, <http://conjuntura.ana.gov.br/static/media/conjuntura-completo.bb39ac07.pdf>.

American Public Health Association; American Water Works Association & The Water Environment Federation 2012, Standard Methods for examination of Water and Wastewater, 22nd edn, American Public Health Association, Washington.

American Public Health Association; American Water Works Association & he Water Environment Federation 2017, Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 23rd edn, American Water Works Association, Washington.

Berg, T. & Steinnes, E. 2005, ‘Atmospheric Transport of Metals’, in A. Sigel, H. Sigel & R.K.O. Sigel (eds), Biogeochemistry, availability, and transport of metal in the environment, Taylor & Francis Group, USA, vol. 44, pp. 2-18.

Brazil 1981, Lei n° 6.938 – Dispõe sobre a Política Nacional do Meio Ambiente, Diário Oficial da República Federativa do Brasil, Brasília, 31 August 1981.

Brazil 1997, Lei nº 9.433 - Institui a Política Nacional de Recursos Hídricos, Diário Oficial da República Federativa do Brasil, Brasília, 8 January 1997.

Conselho Nacional do Meio Ambiente 2005, Resolução nº 357 – Dispõe sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes, e dá outras providências, Diário Oficial da República Federativa do Brasil, Brasília, 18 March 2005.

Conselho Nacional do Meio Ambiente 2009, Resolução nº 420 – Dispõe sobre critérios e valores orientadores de qualidade do solo quanto à presença de substâncias químicas e estabelece diretrizes para o gerenciamento ambiental de áreas contaminadas por essas substâncias em decorrência de atividades antrópicas, Diário Oficial da República Federativa do Brasil, Brasília, 30 December 2009.

Brown, R.M., Mcclelland, N.J., Deininger, R.A. & Tozer, R.G. 1970, ‘A Water Quality Index Do We Dare?’, Water & Sewage Works October, vol. 117, no. 10, pp. 339-43.

Cecílio, R.A. & Reis, E.F. 2006, Apostila didática: manejo de bacias hidrográficas, Departamento de Engenharia Rural da Universidade Federal do Espírito Santo, Espírito Santo.

Comitê de Presevarção, Gerenciamento e Pesquisa da Bacia do Rio dos Sinos 1990, Utilizando de um Índice de Qualidade da Água no Rio dos Sinos, Comitesinos, Porto Alegre.

Departamento Municipal de Água e Esgotos de Porto Alegre 2020, Lago Guaíba, Brazil, viewed 18 January 2020, <https://www2.portoalegre.rs.gov.br/dmae/default.php?p_secao=197>.

Duarte, R.J.P. 2002, ‘Avaliação Geoambiental da Sub-bacia do Arroio Moinho’, Undergraduate Thesis, Universidade Federal do Rio Grande do Sul.

Ellingsen, D.G., Møller, L.B. & Aaseth, J. 2015, ‘Copper’, in G.F. Nordberg, B.A. Fowler & M. Nordberg (eds), Handbook on the Toxicology of Metals, 4th edn, Elsevier Academic Press, London, pp. 765–86.

Environmental Protection Agency 1996, Method 3050B: acid digestion of sediments, sludges, and soils, revision 2, EPA, Washington.

Faustino, J. 1996, Planificación y gestión de manejo de cuencas, CATIE, Turrialba.

Fundação Estadual de Proteção Ambiental do Rio Grande do Sul 2020, Índice de Qualidade da Água, Fepam, Porto Alegre, viewed 13 February 2020, <http://www.fepam.rs.gov.br/qualidade/iqagua.asp>.

Fundação Estadual de Proteção Ambiental do Rio Grande do Sul 2014, Portaria 85 – Dispõe sobre o estabelecimento de Valores de Referência de Qualidade (VRQ) dos solos para 09 (nove) elementos químicos naturalmente presentes nas diferentes províncias geomorfológicas/geológicas do Estado do Rio Grande do Sul, Fepam, Porto Alegre.

Förstner, U. & Wittmann, G.T.W. 1989, Metal pollution in aquatic environment, Springer-Verlag, Berlin.

Gomes, G.F. 2013, Conflitos socioambientais e o direito à água, Outras Expressões, São Paulo.

Guerra, T. 2000, ‘Estudo da contaminação hidrogeoquímica fluvial e sua inserção na avaliação econômico ambiental da mineração de carvão região do Baixo Jacuí, Rio Grande do Sul, Brasil’, PhD Thesis, Universidade Federal Fluminense.

Guimarães, L.S. 2004, Estudo integrado de riscos ambientais e geológico-geotécnicos do sistema urbano do Morro da Cruz, Porto Alegre, RS, Monography, Universidade Federal do Rio Grande do Sul.

Hasenack, H., Weber, E. & Marcuzzo, S. 2008, Diagnóstico Ambiental de Porto Alegre: Geologia, Solos, Drenagem, Vegetação e Ocupação, Secretaria Municipal do Meio Ambiente, Porto Alegre.

Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística 2011, Base de informações do Censo Demográfico 2010, Centro de Documentação e Disseminação de Informações do IBGE, Rio de Janeiro.

Instituto Nacional de Meteorologia. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. 2020, Dados climatológicos de Porto Alegre, viewed 07 January 2020, <http://www.inmet.gov.br/portal/index.php?r=bdmep/bdmep>.

Knoll, M., Lübken, U. & Schott, D. 2017, Rivers lost, rivers regained, University of Pittsburg Press, Pittsburg.

Libânio, M. 2016, Fundamentals of water quality and treatment, 4th edn, Editora Átomo, Campinas.

Livi, F.P. 2006, ‘Elementos do Clima: o contraste de tempos frios e quentes’, in R. Menegat, M.L. Porto, C.C. Carraro & L.A.D. Fernandes (eds), Atlas Ambiental de Porto Alegre, Editora da Universidade, Porto Alegre, pp. 73–8.

Massard-Guilbaud, G. 2017, ‘The city whose rivers disappeared: Nantes 1850-1950’, in M. Knoll, U. Lübken & D. Schott (eds), Rivers lost, rivers regained, University of Pittsburg Press, Pittsburg, pp. 85–106.

Mauch, C. & Zeller, T. 2008, ‘Rivers in History and Historiography’, in C. Mauch & T. Zeller (eds, Perspectives on waterways in Europe and North America - History of urban environment, University of Pittsburg, Pittsburg, pp. 1–10.

Menegat, R. & Kirchheim, R.E. 2006, ‘Mapa das sub-bacias hidrográficas’, in R. Menegat, M.L. Porto,C.C. Carraro & L.A.D. Fernandes (eds), Atlas Ambiental de Porto Alegre, Editora da Universidade, Porto Alegre, pp. 37–8.

Menegat, R., Koester, E., Kraemer, G., Fernandes, L.A.D., Sherer, C.S. & Bachi. F. 2006, ‘Porto Alegre antes do homem’, in R. Menegat, M.L. Porto, C.C. Carraro & L.A.D. Fernandes (eds), Atlas Ambiental de Porto Alegre, Editora da Universidade, Porto Alegre, pp. 21–4.

Ministério do Desenvolvimento Regional da Secretaria Nacional de Saneamento. 2019, Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento: Diagnóstico dos Serviços de Água e Esgotos – 2018, MDR, Brasília, viewed 06 January 2020, <http://www.snis.gov.br/downloads/diagnosticos/ae/2018/Diagnostico_AE2018.pdf>.

Müller, V.G. 1979, ‘Schadstoffe in Sedimenten - Sedimenteals Schadstoffe’, Mitt, österr. geol. Ges. Umweltgeologie-Band, pp. 107–26.

Oliveira, L.D., Koester, E. & Soliani Jr., E. 2001, ‘Geoquímica das rochas graníticas pós transcorrentes da região de Porto Alegre e Viamão, RS’, Geochimica Brasiliensis, vol. 15, no. 2, pp. 65–92.

Perini, K. & Sabbion, P. 2017, Urban Sustainability and River Restoration: green and blue infrastructure, John Wiley & Sons, United Kington.

Postel, S. & Richter, B.D. 2003, Rivers for Life: Managing Water for People and Nature, Island Press, Washington DC.

Population Reference Bureau 2020, World Population Data Sheet - 2019, viewed 24 January 2020, <https://www.prb.org/worldpopdata/>.

Rodrigues, B.B. 2015, ‘A difícil gestão de arroios urbanos: estarão mortos os arroios de Porto Alegre? O caso do arroio Moinho’, Undergraduate Thesis, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, viewed 10 January 2020, <http://hdl.handle.net/10183/132674>.

Sandstead, H.H. 2015, ‘Zinc’, in G.F. Nordberg, B.A. Fowler & M. Nordber (eds), Handbook on the Toxicology of Metals, 4th edn, Elsevier Academic Press, London, pp. 1369–85.

Silva, A.P.M. 2010, ‘Impactos à saúde humana e ao meio ambiente causados pelo descarte inadequado de pilhas e baterias usadas’, Undergraduate Thesis, Pontifícia Universidade Católica de Goiás.

Smol, J.P. 2008, Pollution of lakes and rivers: a paleoenvironmental perspective, 2nd edn, Blackwell Publishing, USA.

Strahler, A.N. 1967, Introduction to physical geography, John Wiley, New York.

Suguio, K. 1973, ‘Determinação das Propriedades das Rochas Sedimentares em Laboratório’, in K. Suguio (ed), Introdução à Sedimentologia, Edgard Blucher, São Paulo, pp. 26–49.

Tomazelli, L.J. & Villwock, J.A. 2000, ‘O Cenozóico Costeiro do Rio Grande do Sul’, in M. Holz & L.F. Ros (eds), Geologia do Rio Grande do Sul, CIGO/UFRGS, Porto Alegre, pp. 375–406.

Tundisi, J.G. & Tundisi, T.M. 2011, Recursos Hídricos no Século XXI, Oficina dos Textos, São Paulo.

United Nations. 2019a, World Urbanization Prospects: The 2018 - Revision, Department of Economic and Social Affairs, Population Division, viewed 21 January 2020, <https://population.un.org/wup/Publications/Files/WUP2018-Report.pdf>.

United Nations. 2019b, How certain are the United Nations global population projections?, Department of Economic and Social Affairs, Population Division, viewed 22 January 2020, <https://www.un.org/en/development/desa/population/publications/pdf/popfacts/PopFacts_2019-6.pdf>.

Wohl, E. 2017, Sustaining River Ecosystems and Water Resources, Springer, Colorado.

Downloads

Published

2021-09-01

Issue

Vol. 44 (2021)

Section

Geology

License

This journal is licensed under a Creative Commons — Attribution 4.0 International — CC BY 4.0, which permits use, distribution and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.