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Uma vez introduzidos no ambiente fluvial, os elementos potencialmente tóxicos (EPT) estão sujeitos a processos que podem beneficiar sua dispersão ou acúmulo no sedimento de fundo. Os sedimentos atuam como reservatório destes elementos, constituindo importante arquivo de contaminações passadas. A ação de microorganismos e/ou mudanças nas condições físico-químicas do meio podem disponibilizá-los, causando efeitos nocivos aos organismos e ao ecossistema em geral. No Rio Grande do Sul, um dos ambientes fluviais sujeitos à contaminação por EPT é a bacia hidrográfica do rio Gravataí, uma região densamente urbanizada, que possui um importante pólo industrial e intensa atividade agrícola. Por ser um rio de planície, o Gravataí apresenta baixa velocidade da água no seu leito, propiciando o acúmulo de contaminantes nos depósitos de fundo. Neste estudo, comparou- se o teor de EPT (Cd, Cu, Hg e Zn) nos sedimentos do rio Gravataí nos anos de 2000 e 2013, visando identificar variações espaciais e temporais em sua qualidade ambiental. Os dados de 2000 foram compilados em relatório da FEPAM para o Projeto Pró-Guaíba e os dados de 2013 foram obtidos neste estudo. Os pontos selecionados para avaliação foram: GR034 - Passo dos Negros, em Gravataí; GR008 - a jusante de Cachoeirinha; e GR006 - a jusante do arroio da Areia, entre Porto Alegre e Canoas. Como referencial de comparação dos dados, avaliaram-se amostras de sedimento do Banhado Grande, a montante do trecho de rio investigado. A amostragem ocorreu em jan/2000 e jan/2013, períodos caracterizados pela baixa disponibilidade hídrica e maior estabilidade dos depósitos de fundo. As análises foram realizadas por espectrometria de emissão ótica por plasma indutivamente acoplado (cádmio, cobre, zinco) ou espectrometria de absorção atômica com geração de vapor a frio (mercúrio), após digestão ácida das amostras por micro-ondas. Todos os resultados foram expressos para a fração silte-argila, em base seca. Na análise dos dados, empregou-se o índice de geoacumulação (Igeo). Os resultados obtidos nas duas campanhas de amostragem indicaram um aumento gradual do teor de cádmio, cobre, mercúrio e zinco nos sedimentos, de montante para jusante no curso do rio. Considerando o conjunto dos elementos avaliados, o Igeo variou de 0 a 3 em 2000, classificando os sedimentos ao longo do rio como “Praticamente não poluídos” até “Moderadamente poluídos a fortemente poluídos”. Em 2013, o Igeo apresentou uma variação entre 1 e 4, o que correspondeu a uma classificação dos sedimentos entre “Não poluídos a moderadamente poluídos” e “Fortemente poluídos”. O ponto GR006 destacou-se em ambos os períodos, por apresentar os maiores teores de todos os elementos analisados. Os dados revelaram um expressivo decaimento na qualidade ambiental do rio Gravataí, tanto no aspecto espacial quanto temporal, havendo a necessidade de providências para reduzir os riscos locais de exposição humana e ecológica aos efeitos prejudiciais dos EPT avaliados.