A cidade de Atafona situada à foz do Rio Paraíba do Sul (RPS) vem sofrendo erosão em sua linha de costa por muitas décadas. Este estudo consiste em uma avaliação das taxas de sedimentação no estuário do Paraíba do Sul e suas correlações com a forte erosão que ocorre em Atafona, Rio de Janeiro. O trabalho foi baseado em quatro transetes ao longo do Estuário do rio Paraíba do Sul contendo 14 pontos de coleta. Cerca de 540 amostras de sedimentos foram obtidas em Janeiro de 2010 e Fevereiro de 2011. As taxas de sedimentação foram determinadas a partir do método da datação com 210Pb e os inventários de 210Pb foram determinados para todos os pontos de coleta. Foram aplicados dois modelos para a determinação das taxas de sedimentação: o modelo da Concentração Inicial Constante (modelo CIC) e o modelo da Razão de Suprimento Constante (modelo CRS). Os resultados da datação 210Pb foram validados com base na variação da concentração elementar ao longo de dois testemunhos. A determinação de elementos foi realizada utilizando a técnica de Espectrometria de Massa com Plasma Indutivamente Acoplado (ICP-MS). A análise multivariada de dados foi aplicada através da análise de fatores principais (AFP) e análise hierárquica de cluster (AHC) a fim de obter informações que traduzam quantitativamente a composição dos sedimentos descrevendo a região. Os inventários de 210Pb determinados nos pontos de coleta, localizados ao sul do rio Paraíba do Sul (RPS), foram maiores do que os determinados nos pontos de coleta localizados ao centro e ao norte da saída do rio. O valor médio do inventário obtido nos pontos de coleta ao sul da foz do RPS foi de 1,0 Bq cm-2, muito superior ao valor médio obtido nos pontos situados ao norte da foz do rio, com valor de 0,16 Bq cm-2, indicando que os sedimentos são transportados na direção sul da foz do RPS, ao longo da costa com as correntes de deriva existentes nesta direção. A taxa de acumulação estimada para as camadas mais profundas foi de 0,06 g cm-2 ano-1. Essa taxa representa um valor base para a taxa de acumulação de sedimentos para o período anterior a 1950. As taxas de acumulação obtidas para o período mais recente variaram de 0,2 g cm-2 ano-1 nos pontos situados ao norte e ao centro a 0,6 g cm-2 ano-1 nos pontos situados ao sul da foz do RPS. Observou-se que as concentrações de Cr, Cu, Cd e Zn aumentaram significativamente a partir dos anos oitenta que, coincide com a época do acidente ocorrido com a Cia. de Paraibuna Metais em 1982. Uma das consequências nas mudanças no uso da terra e do represamento de rios é a mudança na natureza dos sedimentos que chegam e se depositam no delta do RPS. A normalização da concentração dos metais pelo alumínio pode ajudar a traçar tais mudanças, principalmente com elementos de origem distinta, como Ca e Mg. Através da curva obtida entre razão a Mg/Al e as idades das camadas sedimentares pode-se observar uma forte mudança no período entre 1962 e 1988. Foram identificados quatro fatores através da AFP traduzindo quatro fases do sedimento: duas representando a matriz, uma representando os carbonatos e a outra representando os sulfetos.