Impacto Da Disposição De Um Resíduo Industrial Rico Em Metais Pesados (Mn, Cu, Pb, Zn) E Mg Sobre Uma Cobertura Ferralítica Em Clima Tropical (Sp, Brasil): Mineralogia, Petrografia E Transferências Geoquímicas
Christine Dauga
Resumo
Esta tese de doutorado focaliza a contaminação de um sítio localizado em um ambiente tropical úmido, após disposição de um resíduo industrial sólido, rico em Mg, Zn, Cu, Mn e Pb. O objetivo principal é determinar o impacto da disposição sobre o meio natural e os mecanismos de transferência dos metais pesados. Para tanto, foram realizados estudos visando determinar a caracterização química, mineralógica e petrográfica do resíduo e dos solos implicados, assim como foi efetuado um monitoramento qualitativo e quantitativo das águas circulantes no sistema (águas de chuva e de percolação do solo).
O resíduo contaminante apresenta-se sob a forma de uma camada compacta, com estrutura heterogênea e espessura de 20 a 25 cm. Apresenta várias fases minerais (silicatos, hidróxidos e carbonatos de Mg) bem cristalizados. Os metais acima mencionados não se encontram associados a estes minerais, mas sim concentram-se em zonas localizadas, sob a forma de óxidos, hidróxidos ou sulfatos.
O solo da região, um latossolo vermelho amarelo, formado por processos de lateritização, é bastante poroso (~40%) e constituído essencialmente por caolinita, oxi-hidróxidos de ferro e quartzo. Apesar da alta porosidade, as águas de percolação circulam lentamente na vertical. Resultado das fortes concentrações em Zn das precipitações, os primeiros centímetros dos solos do sitio apresentam teores anômalos em Zn. Entretanto, o perfil laterítico subjacente ao resíduo não exibe nenhuma contaminação, o que se explica pela compactação do solo realizada durante a disposição e pelo papel impermeabilizante do resíduo compactado.
Na vertente, a jusante, os horizontes de superfície e os horizontes lateríticos mais profundos estão contaminados. A contaminação de superfície se traduz pela existência de coluvios ricos em partículas do resíduo, trazidas por transferência lateral. A erosão correspondente é de 0,4cm/ano. A migração vertical dos metais pesados se explica por dissolução destas partículas sob a ação dos fluidos de alteração com pH mais ácidos e condições redox mais oxidentes que a encontrados no resíduo. A realização de testes experimentais de reatividade com o resíduo (montagem soxhlet) corrobora a importância do pH e Eh na mobilidade dos metais. No latossolo, os metais possuem mais afinidade com a fração <20µm, mas nenhuma com os oxi-hidróxidos de Fe naturais, de Mn originários do resíduo ou com a matéria orgânica. Os Zn, Cu e Mn antropogênicos estariam ligados a caolinita por fenômenos de superfície.
ABSTRACT
This work presents a study about contamination due to a solid industrial waste deposit, rich in Mg, Zn, Cu, Mn and Pb, that is undergoing tropical alteration (Brazil). The objectives are to determine the impact on the environment due to heavy metals deposition and their transfer mechanisms within the soils. A chemical, mineralogical and petrographical characterisation, as well as a quantitative and qualitative monitoring of the waters that circulate within the soil system (rain and soil drainage waters), were performed.
The waste forms a compact layer of 20-25cm thick, presenting heterogeneous structure. Its principal mineral phases are well-crystallised silicates, hydroxides and carbonate of Mg. As a general feature, the metals are not associated with these minerals, but they are found as oxides, hydroxides or sulphates forms, concentrated in localised zones.
The soils in the area are mainly red-yellow ferrasol, constituted by kaolinite, iron oxyhydroxides and quartz. Although the soil presents high porosity (c.a 40%), the water drainage movement is low. A high amount of Zn in the first 5 cm of the soils is observed, which is attributed to the high Zn input through rainfall. However, in the soil profile underneath the waste, no contamination is observed, what can be explained by the soil compaction, due to the disposition procedure, and by the waterproofing role of the compacted waste.
Over the slope below the waste deposit, the surface horizons and the deeper lateritic horizons are contaminated. The surface contamination is forming colluvions rich in waste particles that were transported dowhill, which corresponds to an erosion rate of 0,4cm/year on the waste top. In the deeper lateritic horizons, a heavy metals migration is observed and can bee explained by the dissolution of these particles. The dissolution occurs under more acidic and redox conditions than those existed into the waste. Reactivity experimental tests (soxhlet) performed on the waste, confirms the importance of pH and Eh conditions for the metals mobility. In the contaminated ferrasol, the metals show high affinity with the <20µm fraction, but none with the natural Fe oxyhydroxides, nor with waste Mn oxyhydroxides or with the organic matter. The anthropogenic Zn, Cu and Mn seemingly bond to the kaolinite by surface phenomena.
Tese de Doutorado em cotutela França-Brasil
Março de 2000
Instituto de Geociências - Universidade de São Paulo
http://sbg.igc.usp.br
