Influence of Fundão Tailings Dam Breach on Water Quality in the Doce River Watershed.

The Fundão dam (Minas Gerais, Brazil) breach resulted in the transport and deposition of Fe mine tailings and debris for approximately 670 km along the Doce River watershed. Following the event, an extensive water quality monitoring program was implemented. The results generated by this program were used to assess the temporal and spatial impacts of the event on water quality. Data from several sampling sites situated along affected watercourses collected from 6 November 2015 to 27 September 2017 were evaluated. The sampling area was grouped into 4 zones delineated by hydropower plant dams located along the Doce River watershed and divided into 5 distinct time periods related to hydrological seasonality. Data were also compared to the Brazilian standards of water quality and available pre-event conditions. Principal component analysis followed by analysis of variance (ANOVA) tests were performed to evaluate the observed temporal and spatial trends and patterns. The results indicated that concentrations of 58 water quality parameters increased with the arrival of the tailings wave released by the breach, generally exceeding pre-event and regulatory levels. Persistent or seasonally recurring concentrations were observed for 30 water quality parameters. Concentrations of total and dissolved forms of Fe, Al, Mn, total P, total suspended solids, and turbidity tended to increase during the wet season and decrease during the dry season, this trend being more pronounced close to the dam. The water quality changes were more pronounced immediately after the arrival of the tailings wave, gradually decreasing over time and returning prebreach conditions, but fluctuated seasonally in response to the natural variation in river flow. Integr Environ Assess Manag 2020;16:583-595. © 2020 SETAC.

O rompimento da barragem de Fundão (Brasil-Minas Gerais) resultou no transporte e deposição de rejeitos de mineração de ferro e detritos por aproximadamente 670 km ao longo da bacia do rio Doce. Após o evento, um extenso programa de monitoramento da qualidade da água foi implementado. Os resultados gerados por este programa foram utilizados para avaliar os impactos temporais e espaciais do evento na qualidade da água. Dados de vários locais de amostragem situados ao longo dos cursos de água afetados coletados de 6 de novembro de 2015 a 27 de setembro de 2017 foram avaliados. As áreas de amostragem foram agrupadas em quatro zonas delineadas por barragens de hidrelétricas localizadas ao longo da bacia do rio Doce e divididas em 5 períodos distintos de tempo relacionados à sazonalidade hidrológica. Os dados foram comparados aos padrões brasileiros de qualidade da água e dados disponíveis das condições pré-rompimento. Análise de componentes principais seguida por testes de Análise de Variância (ANOVA) foram realizados para avaliar tendências e padrões temporais e espaciais. Os dados indicaram que as concentrações de 58 parâmetros de qualidade da água aumentaram com a chegada da onda de rejeitos liberada pela ruptura, geralmente excedendo os níveis pré-rompimento e regulatórios. Concentrações recorrentes ou sazonalmente recorrentes foram observadas em 30 parâmetros de qualidade da água. As concentrações de ferro, alumínio, manganês, fósforo total, SST e turbidez tenderam a aumentar durante condições mais elevadas de vazão e diminuir durante a estação seca, especialmente em locais de amostragem localizados mais próximos à barragem. Os efeitos foram maiores durante o período imediatamente após a chegada da onda de rejeitos, diminuindo gradualmente ao longo do tempo e alcançando condições de pré-rompimento, mas sazonalmente flutuando em resposta à variação natural no fluxo do rio. Integr Environ Assess Manag 2020;16:583-595.

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

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.