Source Apportionment and Toxicological Risk of Potentially Toxic Elements in River Osun Ecosystem Within Ilesha Gold Belt

Resumo Técnico: Partição de Fontes e Risco Toxicológico de Elementos Potencialmente Tóxicos no Ecossistema do Rio Osun Dentro do Cinturão de Ouro de Ilesha

Declaração do Problema
O estudo aborda os riscos ambientais e de saúde pública associados a elementos potencialmente tóxicos (EPTs) no ecossistema do Rio Osun, especificamente dentro do cinturão de ouro de Ilesha, no Estado de Osun, Nigéria. As atividades de mineração de ouro, particularmente as operações artesanais, são identificadas como fontes significativas de contaminação por metais pesados liberados na água e no sedimento através de processos industriais, fundição e descarte inadequado de resíduos. A pesquisa foca na caracterização dos parâmetros físico-químicos e das concentrações de metais nessas matrizes para avaliar os riscos ecológicos e os potenciais perigos à saúde humana decorrentes da exposição prolongada, especificamente via ingestão.

Metodologia
A pesquisa empregou uma abordagem multifacetada envolvendo amostragem de campo, análise laboratorial e modelagem estatística:

• Amostragem: Amostras de água e sedimento foram coletadas em setembro de 2024 em quatro locais distintos dentro do cinturão de ouro: dois locais próximos a Ora (ORS1 e ORS2), um em Oke-Ibode (OKS) e um em Osogbo (OSS). O sedimento foi coletado de uma profundidade de 0–25 cm utilizando um grab de Ekman.
• Análise Físico-Química: Medições in situ foram realizadas para pH, oxigênio dissolvido, sólidos totais dissolvidos, condutividade elétrica e dureza total usando uma sonda multiparâmetro.
• Preparação e Digestão de Amostras: As amostras de água foram digeridas com ácido nítrico concentrado (HNO₃) e ácido clorídrico (HCl) a 90°C. As amostras de sedimento foram secas ao ar, peneiradas (2mm) e extraídas usando uma mistura de HCl, HNO₃ e ácido fosfórico (H₃PO₄).
• Análise Instrumental: As concentrações de metais pesados foram quantificadas utilizando Espectroscopia de Emissão Óptica de Plasma Acoplado Indutivamente (ICP-OES) com um sistema Agilent 720-ES.
• Estatística e Avaliação de Risco:
  • Partição de Fontes: A Análise de Componentes Principais (PCA) com rotação varimax foi utilizada para identificar padrões, agrupar elementos com tendências geoquímicas semelhantes e distinguir entre processos geológicos naturais e entradas antropogênicas.
  • Risco Ecológico: O Índice de Risco Ecológico (ERI) foi calculado com base em fatores de contaminação e fatores de resposta tóxica (Hakanson, 1980).
  • Risco à Saúde Humana: Uma avaliação de risco não carcinogênico foi realizada utilizando modelos da Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (USEPA, 2011). Isso envolveu o cálculo da Ingestão Diária Crônica (CDI) e do Quociente de Perigo (HQ) para exposição adulta via ingestão.

Principais Resultados

• Concentrações de Metais:
  • Água: Variações significativas foram observadas entre os locais. O ORW1 exibiu concentrações notavelmente mais altas de Potássio (2,59 mg/L), Cálcio (3,59 mg/L), Bário (4,59 mg/L) e Vanádio (5,59 mg/L) em comparação com outros locais. Os níveis de Ferro (Fe) e Manganês (Mn) também variaram, com o ORW1 apresentando a maior concentração de Fe (1,30 mg/L).
  • Sedimento: O local ORS1 apresentou as maiores concentrações médias para diversos elementos, incluindo Sódio (4,92 mg/kg), Magnésio (7,48 mg/kg) e Alumínio (1077,82 mg/kg). O ORS2 mostrou níveis elevados de Prata (8,88 mg/kg) e Cádmio (0,38 mg/kg).
• Partição de Fontes (PCA): Três componentes principais foram identificados.
  • Componente 1 explicou a maior parte da variância, agrupando elementos como Na, Mg, K, Ba, V, Fe, Ni, Cu, Al, Se, Th e U, sugerindo uma origem geoquímica ou mineralógica comum.
  • Componente 2 destacou variações em metais de transição e compostos ricos em cálcio (Ca, Mn, Fe, Co, Pb, Cd).
  • Componente 3 foi caracterizado por Cr, Ag, Cd e Th, indicando distribuições específicas de metais traço potencialmente ligadas a fatores industriais ou ambientais. A Prata (Ag) foi identificada como um outlier, comportando-se de forma diferente dos elementos agrupados.
• Risco Ecológico: O Índice de Risco Ecológico (ERI) indicou que o Cádmio (Cd) e o Chumbo (Pb) representavam riscos ecológicos significativos, particularmente nas amostras de sedimento.
• Risco à Saúde Humana:
  • A análise do Quociente de Perigo (HQ) revelou que o Cádmio (Cd), o Chumbo (Pb) e o Níquel (Ni) representavam riscos significativos através da ingestão a longo prazo.
  • Valores específicos de HQ para a ingestão de sedimento excederam a unidade para vários elementos, incluindo Cobalto (Co: 1,789), Níquel (Ni: 1,897), Cobre (Cu: 1,765), Zinco (Zn: 1,876) e Urânio (U: 1,548), indicando potenciais riscos à saúde não carcinogênicos para adultos expostos a esses sedimentos.

Significância e Alegações
O estudo estabelece que as concentrações de metais pesados na água e no sedimento do cinturão de ouro de Ilesha exibem níveis variados de contaminação, com locais específicos (notadamente ORS1 e ORS2) mostrando sinais de contaminação significativa a extrema. Os autores concluem que as variações elementares observadas são impulsionadas por uma combinação de operações de mineração e processos geológicos naturais.

A principal significância do trabalho reside na identificação de riscos toxicológicos específicos. Os achados sugerem que medidas regulatórias são necessárias em regiões onde ocorrem atividades de mineração para proteger a saúde pública. O artigo explicitamente pede o monitoramento contínuo das concentrações de metais pesados para mitigar riscos ambientais e preservar a qualidade da água. Além disso, defende a adoção de métodos de mineração sustentáveis e estratégias apropriadas de gestão de resíduos para reduzir os níveis de contaminação associados às atividades de mineração de ouro da região. O estudo não propõe novos protocolos experimentais ou aplicações futuras além destas recomendações regulatórias e de gestão.