Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10773/39224
Title: Modelling of environmental and human health impacts on the surroundings of Hulene-B dump, Maputo, Mozambique
Other Titles: Modelação dos impactes ambientais e de saúde humana na área envolvente à lixeira de Hulene-B, Maputo, Moçambique
Author: Bernardo, Bernardino José
Advisor: Rocha, Fernando
Candeias, Carla
Keywords: Geophysic
Geochemistry
Hulene-B dump
Environmental contamination
Human health risk assessment
Defense Date: 24-May-2023
Abstract: Hulene-B dump is located in the northern suburban area of Maputo city, the capital of Mozambique. It is considered the largest open-air dump in the country. At its western end it is characterized by the dispersion of leachate on the ground and the deposition of ashes from waste incineration and some strips of this area are used for the cultivation of small vegetable gardens in addition to housing. Due to the low depth of the water table, part of the population resorts to well water for daily consumption. This research, developed in the context of environment and health, aims at explaining the environmental impacts of the dump (soils, groundwater, surface water, rhizosphere soils, edible plants, and road dust) and the risks for human health. Reference sites, considered to be less impacted by the dump, were defined for electrical resistivity and geochemical analysis. Thus, geophysical methods (electrical resistivity) were integrated to explain the mechanisms of groundwater contamination by leachate plumes and geochemical methods to assess contamination levels in soils, groundwater, surface water, rhizosphere soils, edible plants, and road dust. The spatial distribution of changes in soil properties and contamination levels was GIS-based. The electrical resistivity models showed the predominance of anomalous areas considered contaminated by leachate plumes moving through lithological structures into groundwater. The plumes were shown to be extensive in summer and with a predominantly E-W movement. The spatial distribution of the plumes in the subsurface environment showed a decrease as one moves away from the dump. Analysis of soil properties integrated into the environmental risk assessment models showed a strong alteration of soils in the surroundings of the landfill and a high risk of soil, groundwater, and surface water contamination. The results of groundwater and surface water analysis showed high concentrations of PO43-, Hg, Pb and Zn. However, Pb represents the most significant health risk. Ecological degradation of the area surrounding the Hulene-B dump has been shown to be higher for Zn, Cu, Cr, Cr, Zr , Pb , Ni , Mn and higher health risk for Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Zn and Zr and Pb represented a high risk mainly for children. Rhizosphere soils showed higher contamination for Pb, Cu, Zn, Zr and in edible plants by Zn, Ni, Cr, Cu, Mn, Pb, Fe, Ti, Zr suggesting transfer factor effect of soil contaminants for Pb, Cu, Zn and Zr and by possible deposition of contaminated ash for Ni, Cr, Mn, Fe, Ti and Zr. The health risk coefficient of rhizosphere soils and edible plants was very high, suggesting possible adverse health effects, especially for children. In road dust Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Ti, Zn, and Zr represented a high level of ecological degradation. The health risk quotient identified Cu, Fe, Ni, and Pb as the elements with the highest health risk and Ni and Pb represented a carcinogenic risk.The results suggest the need for continuous monitoring of the dump and the definition of environmental impact mitigation measures taking into account the main contamination mechanisms (leachates, incineration ashes and particles) of the surrounding area, as well as the reduction of exposure levels of the local population and children in particular.
A lixeira de Hulene-B está localizada na área suburbana à norte da cidade de Maputo, capital de Moçambique. É considerada a maior lixeira ao ar livre do país. Na sua extremidade ocidental, caracteriza-se pela dispersão de lixiviados no solo e pela deposição de cinzas da incineração de resíduos, sendo que algumas faixas desta área são utilizadas para o cultivo de pequenas hortas, para além de habitações. Devido à baixa profundidade do lençol freático, parte da população recorre à água dos poços para consumo diário. Esta investigação, desenvolvida no contexto de ambiente e saúde, visa explicar os impactes ambientais da lixeira (solos, águas subterrâneas, água dos superficiais, solos da rizosfera, plantas comestíveis e poeiras das estradas) e os riscos para a saúde humana. Foram definidos locais de referência, considerados menos impactadas pela lixeira, para a resistividade elétrica e a análise geoquímica. Assim, foram integrados métodos geofísicos (resistividade elétrica) para explicar os mecanismos de contaminação das águas subterrâneas por plumas de lixiviado e métodos geoquímicos para avaliar os níveis de contaminação nos solos, águas subterrâneas, águas superficiais, solos da rizosfera, plantas comestíveis e poeiras de estradas. A distribuição espacial das alterações das propriedades do solo e dos níveis de contaminação foi baseada em SIG. Os modelos de resistividade elétrica mostraram a predominância de áreas anómalas consideradas contaminadas por plumas de lixiviado que se deslocam através de estruturas litológicas para as águas subterrâneas. As plumas mostraram ser extensas no Verão e com um movimento predominantemente E-W. A distribuição espacial das plumas no ambiente subterrâneo mostrou uma diminuição à medida que nos afastamos da lixeira. A análise das propriedades do solo integrada aos modelos de avaliação do risco ambiental mostrou uma forte alteração dos solos na envolvente da lixeira e um elevado risco de contaminação do solo, das águas subterrâneas e das águas superficiais. Os resultados da análise das águas subterrâneas e de superfície revelaram concentrações elevadas de PO43-, Hg,Pb e Zn. No entanto, Pb representa o risco saúde mais significativo. A degradação ecológica nas proximidades da lixeira mostrou ser mais elevada para os elementos Zn, Cu, Cr, Cr, Cr, Zr , Pb, Ni, Mn e maior risco para saúde por Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Zn e Zr e o Pb representou risco elevado principalmente para crianças. Os solos da rizosfera mostraram uma maior contaminação por Pb, Cu, Zn, Zr e nas plantas comestíveis Zn, Ni, Cr, Cu, Mn, Pb, Fe, Ti, Zr, sugerindo maior transferência solo para as plantas de Pb, Cu, Zn e Zr e por possível deposição de cinza de Ni, Cr, Mn, Fe, Ti e Zr. O coeficiente de risco de risco de saúde dos solos da rizosfera e das plantas comestíveis era muito elevado, sugerindo possíveis efeitos adversos para a saúde, principalmente para crianças. Nas poeiras de estrada Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Ti, Zn, e Zr representaram um elevado nível de degradação ecológica. O quociente de risco saúde identificou Cu, Fe, Ni, e Pb como os elementos de maior risco para saúde e Ni e Pb representando risco cancerígeno. Os resultados sugerem a necessidade de monitorização contínua da lixeira e a definição de medidas de mitigação do impacto ambiental tendo em conta os principais mecanismos de contaminação (lixiviados, cinzas de incineração e partículas) da área circundante, bem como a redução dos níveis de exposição da população local e das crianças em particular dada ao elevado risco de saúde que a lixeira representa.
URI: http://hdl.handle.net/10773/39224
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DGeo - Teses de doutoramento

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