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Jul 06, 2023

Poluição do Delta do Níger com hidrocarbonetos totais de petróleo, metais pesados ​​e nutrientes em relação à dinâmica sazonal

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 14079 (2023) Citar este artigo

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O Delta Africano do Níger está entre as zonas húmidas mais importantes do mundo, nas quais os efeitos ecológicos da exploração petrolífera intensiva e das alterações globais não estão bem documentados. Caracterizamos a dinâmica sazonal e a poluição com hidrocarbonetos totais de petróleo (TPHs), metais pesados ​​(HMs) e cargas de nutrientes em relação às variáveis ​​condicionadas pelo clima. Altas concentrações de TPH de até 889 mg/L e HM de até 13.119 mg/L foram encontradas em amostras de água, com acentuada variação espaço-temporal ao longo do ano. O índice de poluição e o fator de contaminação do HM indicam sérios riscos ecológicos e para a saúde humana, especialmente para Cd, Cu, Hg e Ni. Diferenças significativas nos TPHs/HMs foram observadas entre locais e estações, com correlações entre TPHs-HMs e variáveis ​​climáticas e TPHs-HMs. Os níveis de nutrientes, turbidez, salinidade, temperatura e SO42- foram elevados e interligados com a variabilidade de TPHs/HMs sendo maior durante a estação chuvosa. Estas conclusões sugerem uma necessidade urgente de melhorar o controlo da poluição no Delta do Níger, tendo em conta a variação espaço-temporal observada e a exacerbação dos efeitos à luz das alterações climáticas. Dados os elevados níveis de contaminação, avaliações adicionais dos efeitos da exposição e da bioacumulação na biota devem incluir futuros cenários de alterações climáticas e efeitos sobre os seres humanos que dependem intensamente do sistema para água potável, abastecimento de alimentos e meios de subsistência.

A região do Delta do Níger é um dos maiores sistemas de zonas húmidas do mundo e pode ser considerada um hotspot de biodiversidade que compreende a maior diversidade de espécies aquáticas em África1,2,3. Existem várias pressões antropogénicas graves nesta região, aumentando a vulnerabilidade do sistema devido à contaminação, às alterações ambientais globais e ao consequente rápido declínio da qualidade dos frágeis ecossistemas da região1,2,3,4,5,6. A contaminação tem sido uma grande preocupação na região devido à (eco)toxicidade, bioacumulação, persistência e riscos associados para a biota, incluindo os seres humanos3,4,5,6. Fundamentalmente, as regiões estuarinas de grandes sistemas fluviais são conhecidos sumidouros de sedimentos contaminados e uma fonte de contaminação para os habitats marinhos adjacentes. Embora esta situação possa ser observada em muitas regiões estuarinas em todo o mundo3,6,7,8,9, o Delta Africano do Níger é um exemplo de como uma vasta gama de actividades humanas não supervisionadas afectam directamente os níveis de contaminantes. Devido à sua persistência, alguns dos contaminantes preocupantes são os hidrocarbonetos totais de petróleo (TPH) e os metais pesados ​​(HM) resultantes da exploração de petróleo pesado no sistema do Delta do Níger. Os TPHs e HMs são compostos persistentes, bioacumulativos, tóxicos e cancerígenos amplamente distribuídos no ambiente aquático em áreas de exploração de petróleo e mineração, o que pode ser observado aqui em certa medida. Embora possam ter origem em fontes naturais, como a meteorização e a erosão do solo, as fontes no Delta do Níger estão ligadas a actividades antropogénicas como uma importante via de emissão por deposição atmosférica, derrames de petróleo bruto, emissões industriais não regulamentadas e outras fontes. Isto resulta numa dispersão destas substâncias na coluna de água, ou na deposição em sedimentos10, excedendo os níveis naturais de fundo. Apesar deste entendimento geral, não existe uma avaliação sistemática realizada para relacionar a ocorrência e a dinâmica destes poluentes à luz das condições climáticas extremas e em mudança. O aquecimento global não está apenas a afectar a temperatura da superfície, mas também resultará em gradientes de salinidade alterados, aumento de cheias e regimes hidrológicos alterados, o que pode afectar significativamente a mobilização e distribuição de contaminantes e, portanto, a biodisponibilidade6,10. Em contraste, os eventos de seca e as elevadas taxas de evaporação podem levar ao aumento da concentração de poluentes11. Consequentemente, existem preocupações de que os níveis de TPH e HM nos ecossistemas e os riscos associados possam ser alterados e exacerbados pelas variáveis ​​hidroclimáticas10.

 5 km apart) were sampled in each site in the estuary, river, and lagoon. Monthly water samples were collected from the mapped stations over an entire annual cycle from January to December, 2021. TPHs and HMs (Mn, Al, Co, B, Ba, Zn, Cr, Cu, Ni, Pb, Cd, Hg) were measured in mg/L. In brief, TPHs: 5 mL samples were extracted with 50 mL Toluene in a separating funnel, and the aqueous layer was measured with UV–Vis spectrophotometer. HMs: 100 mL samples were evaporated, digested with 10 mL HNO3, and then 5 mL perchloric acid, and analysed with Atomic Absorption Spectrophotometer (Supplementary Data). The degree of anthropogenic metal contamination levels of the three habitat types was further determined by contamination factor (CF), and the cumulative factor was calculated as the mean ratio of measured sample concentrations and the reference (using the national fisheries and recreation quality standard and USEPA regulations) (see detailed description in the Supplementary Data). Pollution load index (PLI) for HMs in water was computed based on engine values > 1, and > 3 for Nemerow pollution index (NPI). Climate-related parameters temperature (°C), salinity (ppt), conductivity (mS/cm), DO (mg/L), TDS (mg/L), pH, were measured in-situ using a Horiba U-52 Multi-parameter meter, while, nutrients PO43− (mg/L), NO3− (mg/L), NH4+ (mg/L), and SO42− (mg/L), turbidity (NTU)) were determined using established standard methods in APHA17 and Anyanwu et al.16 to understand the extent of hydro-climate associated changes in the systems./p> 880 mg/L and > 500 mg/L) respectively. Oil exploitation and related port activities (including petroleum loading and off-loading), sewage and industrial discharge could be ascribed./p> 6 indicates a very high contamination. The box shows 25% to 75% range of values including seasonal median (–). Whiskers indicate the range of values within 1.5 inter-quartile ranges. Plots = Imo river (a,d), Bonny estuary (b,e), Lagos lagoon (c,f)./p> 35 ppt) in brackish habitats was identified. Nutrients (PO43−, NO3−, NH4+) were 0.01–8.25 mg/L, 0.08–23.80 mg/L and 0.32–35 mg/L, respectively, while sulphate (SO42−) varied between 0.01 and 25.63 mg/L in the coastal system. Climate variables indicated that nutrients, SO42−, turbidity (PC 1), and TDS, pH, salinity, conductivity (PC 2) mainly accounted for variation in the data (Fig. 3b). Linking contaminant patterns to climate parameters exhibited similarities in factors affecting TPHs/HMs distribution in various sites, seasons, stations, and the interaction term sites × seasons (p < 0.001, Table 2). PO43− and SO42− were found to be the most sensitive parameters related to TPHs/HMs mobilization in the region, while turbidity showed strong impact during the wet season (as a result of strong rain). PERMANOVA indicated that PO43−, turbidity, conductivity, salinity, DO, temperature significantly affected TPHs and HMs mobility in all the study sites, seasons and the interaction term (sites × seasons) (p < 0.01). The regression analysis (DistLM) also confirmed that the climate-driven variables significantly influenced TPHs and HMs mobilization in the systems (p < 0.01) with the exception of conductivity, TDS and pH as displayed by the distance based redundancy analysis biplots (dbRDA) (Fig. 3c). However, temperature, salinity, PO43−, SO42− and turbidity are the most sensitive parameters affecting contaminant mobilization in the African Niger Delta system./p>

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