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Title: Mobilização de metais pesados em sedimentos de rio provenientes da região impactada pelo rompimento da barragem de rejeitos de Fundão, Mariana, MG.
Authors: Santos, Eugênia Moreira
metadata.dc.contributor.advisor: Nalini Júnior, Hermínio Arias
Abreu, Adriana Trópia de
Issue Date: 2019
metadata.dc.contributor.referee: Nalini Júnior, Hermínio Arias
Santiago, Aníbal da Fonseca
Horn, Adolf Heinrich
Citation: SANTOS, Eugênia Moreira. Mobilização de metais pesados em sedimentos de rio provenientes da região impactada pelo rompimento da barragem de rejeitos de Fundão, Mariana, MG. 2019. 113 f. Dissertação (Mestrado em Evolução Crustal e Recursos Naturais) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2019.
Abstract: Os sedimentos desempenham um papel importante no transporte de nutrientes, metais pesados e outros contaminantes através dos rios para os oceanos e mares. Neste contexto, o presente estudo tem como objetivo a avaliar a disponibilidade de elementos químicos para as águas do rio Gualaxo do Norte e rio Doce após o rompimento da barragem de Fundão, Mariana (MG). Para tal, foram coletadas amostras de sedimentos em três pontos estratégicos, ao longo do trecho dos rios supracitados, nas quais foram realizadas análises granulométrica, mineralógica (por difratometria de raios-X), química (por ICP-OES e ICP-MS), ensaios cinéticos através de colunas de lixiviação, para avaliar o comportamento de lixiviação do solo contaminado, além de extração sequencial, para se verificar os potenciais riscos de mobilização dos elementos químicos para o meio. As amostras analisadas são constituídas predominantemente por quartzo, hematita e goetita. Análises químicas apontaram que, de uma forma geral, as concentrações de elementos químicos nos sedimentos diminuíram após o rompimento da barragem de Fundão, visto que ocorreu a mistura dos mesmos com o rejeito. Concentrações de Mn e Ba mantiveram-se próximas às concentrações de “background” geoquímico para a região do Gualaxo do Norte após o rompimento. Concentrações de elementos como K, Rb e Zr nos sedimentos apresentaram um aumento em consequência da composição litológica da sub-bacia do Rio Santarém (onde se localizava a barragem de Fundão). Os teores de Sb também aumentaram, em consequência de atividades de extração de ouro provenientes do Rio Gualaxo, localizadas em Antônio Pereira. Teores de Na aumentaram devido à utilização de soda cáustica (NaOH) para flotação de minérios de ferro. Os teores de Co e Ca também aumentaram e são provenientes das sub-bacias do rio Natividade e rio Manso, respectivamente. Os testes de extração sequencial revelaram que os elementos Ba, Co e Mn encontravam-se nas frações mais lábeis, ou seja, mais facilmente disponíveis, enquanto que Cr, Cu, Zn, Al e Fe encontraram-se predominantemente associados à fração residual. Os elementos associados às frações mais lábeis podem se tornar mais facilmente disponíveis ao meio através de alterações físicoquímicas da água como pH, Eh e OD. Os testes de lixiviação apontaram elevadas concentrações de S e Na, que podem estar relacionadas aos produtos do beneficiamento do minério, visto que os sulfatos também são utilizados como coletores aniônicos no processo de flotação. O elemento Mn apresentou concentrações elevadas, indicando alto potencial de contaminação das águas. O Fe apresentou baixas concentrações no lixiviado, apesar dos seus elevados teores no sedimento, a extração sequencial mostra que ele se encontra na fração residual e dificilmente é mobilizado para o ambiente. Concentrações máximas dos elementos As, Ba, Cd, Pb, Co, Cr, Ni, Se, V e Zn apresentaram-se abaixo dos limites estabelecidos pela legislação brasileira. Já o Cu apresentou elevadas concentrações em um dia de coleta. As concentrações de Sb estiveram acima do permitido em vários dias de análises. O Sb se encontra em solução na forma de HSbO2(aq) para as condições em que o experimento foi desenvolvida e os riscos de contaminação das águas por Sb tendem a diminuir, pois diagramas de Eh-pH indicam que este elemento permaneça no sistema como espécie sólida (Sb2O4(s) e Sb2O5(s)).
metadata.dc.description.abstracten: Sediments play an important role in transporting nutrients, heavy metals and other contaminants through the rivers to the oceans and seas. In this context, the present study aims to evaluate the chemical elements availability to the waters of the Gualaxo do Norte and Doce rivers after the rupture of the Fundão dam, Mariana (MG). For this purpose, sediment samples were collected at three strategic points along the stretch of rivers mentioned above, in which the following analyzes were carried out: granulometric, mineralogical (by X-ray diffraction), chemical (by ICP-OES and ICP-MS), column tests, to evaluate leaching behavior of the contaminated soil, in addition to sequential extraction, to verify the potential risks of mobilization of the elements in the environment. The sediments of the analyzed samples consist predominantly of quartz, hematite and goethite. Chemical analyzes indicated that, in general, the concentrations of chemical elements in the sediments decreased after the Fundão dam rupture, since they were mixed with the tailings. Mn and Ba concentrations remained close to the geochemical background concentrations for the region of Gualaxo do Norte river after the rupture. Concentrations of elements such as K, Rb and Zr in the sediments increased as a result of the lithological composition of the Santarém River sub-basin (where the Fundão dam was located). Sb content also increased as a result of gold mining activities from Gualaxo river, located in Antônio Pereira. Na levels increased due to the use of caustic soda (NaOH) for iron ores flotation. Co and Ca contents also increased and come from the sub-basins of the Nativity and Manso rivers, respectively. Sequential extraction tests revealed that the Ba, Co and Mn elements were found in the most labile fractions, that is, easily available, while Cr, Cu, Zn, Al and Fe were predominantly associated with the residual fraction. Elements associated with the most labile fractions can become more readily provided to the environment through physicochemical changes of water, such as pH, Eh and dissolved oxygen alteration. The leaching tests indicated high concentrations of S and Na, which may be related to the ore beneficiation products, since sulfates are also used as anionic collectors in the flotation process. The Mn element presented high concentrations, indicating high potential of water contamination. Fe presented low concentrations in the leachate, despite its high levels in the sediment, sequential extraction shows that it is in the residual fraction and is hardly mobilized to the environment. Maximum concentrations of As, Ba, Cd, Pb, Co, Cr, Ni, Se, V and Zn elements were below the limits established by Brazilian legislation. Cu, however, presented high concentrations in one day of collection. Sb concentrations were higher than allowed for several days of analysis. Sb is in solution in the form of HSbO2 (aq) for the conditions under which the experiment was conducted and the risk of water contamination by Sb tends to decrease, as Eh-pH diagrams indicate that this element remains in the system as a solid species (Sb2O4(s) e Sb2O5(s)).
Description: Programa de Pós-Graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais. Departamento de Geologia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/11751
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 29/08/2019 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais.
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