Water and Sediment Quality in the Coastal Zone Around the Mouth of Doce River After the Fundão Tailings Dam Failure

Integr Environ Assess Manag. 2020 Sep;16(5):643-654. doi: 10.1002/ieam.4309. Epub 2020 Aug 22.

Abstract

Fundão dam (Minas Gerais, Brazil) breached on 5 November 2015, releasing 50 million m³ of Fe ore tailings and dam materials into the upper Doce River system. The tailings travelled 670 km along the river system to the ocean. Starting on 17 November 2015, 6 days before the tailings reached the Doce River mouth, a water quality monitoring program with a daily sampling schedule was implemented by Samarco Mineração S.A. (Samarco) to assess the impacts on marine water and sediment quality. Between November 2015 and August 2017 water and sediment quality were monitored at 28 locations offshore from the Doce River mouth. The sampling areas were grouped by hydrological and metocean season (i.e., rainy and dry seasons and wave and wind climates), distance from the river mouth (<5 km, >5 km and within a Marine Protected Area), and water depth. The data were compared to the Brazilian water quality standards and prebreach conditions. Statistical tests were conducted to evaluate temporal and spatial trends and patterns. For the water quality parameters of relevance (total suspended solids, turbidity, total and dissolved Fe, Al, and Mn), pulses of concentration increases were observed right after the arrival of the plume in the coastal zone and during the subsequent rainy seasons. Exceedances of prebreach conditions were more frequent closer to the Doce River mouth. During the dry season, concentrations tended to decrease, reaching prebreach levels for a number of parameters, with small short-term pulses associated with metocean factors. For sediment quality parameters of relevance (particle size, Fe, Al, and Mn), Fe was the only one that clearly resulted from the dam breach, which was mediated by river influence and oceanographic factors affecting particle size distribution. Results indicated that the Fundão dam failure did affect water and sediment quality in the Atlantic Ocean, with greater impacts closer to the river mouth and immediately after the arrival of the tailings plume, with concentrations gradually returning to preevent levels over time. Integr Environ Assess Manag 2020;16:643-654. © 2020 SETAC.

A barragem de Fundão (Minas Gerais-Brasil) se rompeu em 5 de novembro de 2015 liberando mais de 50 milhões de m³ de rejeitos de minério de ferro e outros materiais no alto rio Doce. Os rejeitos percorreram 670 km até o oceano. Com início em 17 de novembro de 2015, seis dias antes de os rejeitos atingirem a foz do rio Doce, um programa de monitoramento de qualidade da água com frequência diária foi implementado pela Samarco Mireação (Samarco) para avaliar os impactos. Entre novembro/2015 e agosto/2017, o monitoramento foi realizado em 28 locais da foz do rio Doce. As áreas de amostragem foram agrupadas por estação hidrológica/meteo-oceanográfica, distância da foz (<5 quilômetros, >5 quilometros e em uma área de proteção ambiental) e profundidade. Os dados foram comparados com as normas brasileiras e dados pré-rompimento. Testes estatísticos foram realizados para avaliar tendências e padrões temporais e espaciais. Para os parâmetros de qualidade da água de interesse (SST, turbidez, ferro, alumínio e manganês), pulsos de aumento nas concentrações foram observados logo após a chegada da pluma à zona costeira e durante as estações chuvosas subsequentes. Os resultados obtidos excedem as resultados observados antes do rompimento especialmente nas proximidades da foz do rio Doce. Durante as estações secas, as concentrações tenderam a diminuir, alcançando níveis de pré-rompimento para diversos parâmetros, com pequenos pulsos de curto prazo associados a fatores meteo-oceanográficos. Para parâmetros de qualidade de sedimentos de interesse (granulometria, ferro, alumínio e manganês), o ferro foi o único a indicar, de forma mais clara, efeitos da deposição de rejeitos, que foi mediada pela influência do rio e fatores oceanográficos afetando a distribuição granulométrica. Conclui-se com base nos resultados, portanto, que rompimento da barragem de Fundão afetou a qualidade da água e dos sedimentos no Oceano Atlântico, com maiores impactos perto da foz do rio e logo após a chegada da pluma de rejeitos, com as concentrações retornando gradualmente aos níveis pré-evento com o tempo. Integr Environ Assess Manag 2020;16:643-654.

Keywords: Coastal zone; Fundão dam failure; Sediment; Water quality.

MeSH terms

  • Atlantic Ocean
  • Brazil
  • Disasters*
  • Environmental Monitoring
  • Rivers
  • Water
  • Water Pollutants, Chemical* / analysis

Substances

  • Water Pollutants, Chemical
  • Water