Impacts of the Samarco Tailing Dam Collapse on Metals and Arsenic Concentration in Freshwater Fish Muscle from Doce River, Southeastern Brazil

Integr Environ Assess Manag. 2020 Sep;16(5):622-630. doi: 10.1002/ieam.4289. Epub 2020 Jul 17.

Abstract

On November 2015, Samarco tailings dam in Mariana, Minas Gerais, Brazil, collapsed, releasing 62 million tons of tailings that advanced through 668 km of the Doce River and adjacent floodplain. Although the collapse was the worst environmental disaster in Brazil, little is known about its consequences to aquatic biota. Here we evaluate the effects of the tailings mudflow on metal and As concentration in fish and how concentration correlates with water and fish characteristics. We quantified semitotal amounts of Ag, Al, As, Cd, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn, Ni, Pb, and Zn in fish muscle tissue using inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) in 255 individuals (34 species) sampled in unaffected and affected areas along the Doce River basin. Arsenic and Hg were higher in fish from affected sites, likely due to turbulent mixing of previously sedimented material by the giant tailings wave. Silver and Zn concentrations were higher in unaffected sites. Arsenic concentration in Geophagus brasiliensis decreased with increasing fish weight. Copper and Zn decreased with increasing fish weight considering the whole assembly of fish. The tailings mudflow increased water conductivity, and conductivity increased Al concentration in fish, so we expected a larger Al concentration in fishes from affected sites. However, the observed Al concentration in fishes from affected sites was lower than expected by water conductivity. Thus, the tailings mudflow reduced Al uptake or accumulation in fishes. Mercury decreased with increasing water conductivity in both unaffected and affected sites considering all species and in G. brasiliensis alone. Despite the relatively low concentration range of metals and As found in fish, fishes from sites affected by the Fe ore tailings mudflow showed higher As and Hg concentration, compared to fishes from unaffected sites. The higher As and Hg in affected sites require further detailed monitoring to ensure safeguards of human health by fishing activity along the Doce River. Integr Environ Assess Manag 2020;16:622-630. © 2020 SETAC.

Em novembro de 2015, a barragem de rejeitos da Samarco em Mariana, MG, Brasil, rompeu, liberando 62 milhões de toneladas de rejeitos de minério de ferro que avançaram por 668 km do rio Doce e planície adjacente. Embora este tenha sido considerado o pior desastre ambiental do país, pouco se sabe sobre as consequências da liberação do fluxo de lama para a biota aquática. Aqui avaliamos os efeitos do fluxo de lama de rejeitos sobre a bioacumulação de metais e arsênio em várias espécies de peixes coletadas na bacia do rio Doce e como a bioacumulação se correlaciona com as características da água e dos peixes. Quantificamos as quantidades semitotais de Ag, Al, As, Cd, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn, Ni, Pb e Zn no tecido muscular de peixes usando ICP-MS em um total de 255 indivíduos (representando 34 espécies), amostrados em locais não afetados e afetados ao longo da bacia do rio Doce. As concentrações de As e Hg foram maiores nos peixes dos locais afetados, provavelmente devido à mistura turbulenta de material previamente sedimentado pela onda gigante de rejeitos. As concentrações de Ag e Zn foram maiores nos peixes de locais não afetados. A concentração de As na espécie mais abundante nos locais não afetados e afetados (Geophagus brasiliensis) diminuiu com o aumento do peso dos peixes. A concentração de Cu e Zn diminuiu com o aumento do peso dos peixes, considerando toda a assembleia de espécies. O fluxo de lama de rejeitos aumentou a condutividade da água e a condutividade aumentou a concentração de Al nos peixes, portanto esperávamos uma maior concentração de Al nos peixes de locais afetados. No entanto, a concentração de Al observada nos peixes de locais afetados foi menor do que o esperado pela condutividade da água. Assim, o fluxo de lama de rejeitos reduziu a assimilação ou o acúmulo de Al nos peixes. O mercúrio diminuiu com o aumento da condutividade da água nos locais não afetados e afetados, considerando todas as espécies e também dentro de G. brasiliensis. Apesar da faixa de concentração relativamente baixa de metais nos peixes, os peixes de locais afetados pelo fluxo de lama de rejeitos de minério de ferro apresentaram maior concentração de As e Hg, em comparação com peixes de locais não afetados. A maior concentração de As e Hg nos locais afetados requer um monitoramento mais detalhado para garantir segurança alimentar em relação à atividade pesqueira ao longo do rio Doce. Integr Environ Assess Manag 2020;16:622-630.

Keywords: Arsenic; Bioaccumulation; Biodilution; Mercury; Toxicity.

MeSH terms

  • Animals
  • Arsenic*
  • Brazil
  • Environmental Monitoring
  • Fishes
  • Fresh Water
  • Humans
  • Metals, Heavy* / analysis
  • Muscles / chemistry
  • Rivers
  • Structure Collapse*
  • Water Pollutants, Chemical* / analysis

Substances

  • Metals, Heavy
  • Water Pollutants, Chemical
  • Arsenic