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CICLO BIOGEOQUÍMICO DO NÍQUEL: ASSINATURA ISOTÓPICA E ESPECIAÇÃO SÓLIDA
Garnier Jérémie Ra,é, G.; Guimarães, E.M.; Vieira, L.C.; Jouvin, D.; Rouxel, O.; Miska, S.;
Sivry, Y.; Montarges, E.P. ; Quan,n, C.
2
Exploração do Ni
Adaptação: área de alta biodiversidade
Plantas hiper acumuladoras de
metais
Jus,cia sp. ([Ni] até 2.200mg/kg )
Recursos econômicos
Fe, Mn, Ni, Cr, Mg,…
Ca, K, P, Na Teores elevados em
metais
desequilibro INTEMPERISMO
Ecossistema desenvolvido sobre as rochas ultramáficas
CICLO DO Ni NATURAL E ANTROPOGENICAS
ðBOM MODELO PARA ENTENDER
ESSE CICLO
3
Isótopos de níquel
Variação significa,va (-‐0.3‰ até 0.15‰)
ðUNlização dos isótopos de Ni Para entender processos do meio ambiente
Para conhecer as fontes naturais e antropogênicas
Por que nós usamos os isótopos de níquel?
58Ni 68,08% 60Ni 26,10%
61Ni 1,13%
62Ni 3,59% 64Ni 0,91%
Obje9vo: entender melhor o ciclo biogeoquímico do Ni em maciços ultramáficos.
Área de estudo e amostragem
Lateritas: L1,L2 e L3
Saprolitas: S1,S2 e S3
Rochas: B1, B2, C1 e
C2
Solos: BA 0-‐10
BA 10-‐30 BA 30-‐80
Amostras
ICP-‐AES: Plasma indu9vamente acoplado-‐espectrometria de emissão atômica
AAS: Espectroscopia de Absorção Atômica
Especiação sólida, fases do Ni
DRX: difração de raio-‐X MEV-‐EDS: Microscópio Eletrônico de
Varredura, microanálise EXAFS: Extended X-‐Ray Absorp9on
Fine Structure
Composição química
LNLS, Campinas (Brasil) SOLEIL, St Aubin (França)
LAGEQ – UnB Orsay, IDES
Metodologia
6
Portador e teor de Ni pode ser diferente
#-‐ Argilo minerais (serpen9na, esmec9ta, clinocloro, clorita, talco, sepiolita, …)
#-‐ Óxido do Ferro (hema9ta, goethita,…) + M.O.
Mineralogia e especiação do Níquel
0,3-‐0,9 % Ni
0,9-‐1,5 % Ni
1,5-‐4,0 % Ni
0,3-‐3 % Ni #-‐ Serpen9na, Olivina
#-‐ Óxido do Ferro (hema9ta, goe9ta,…)
0 10 20 30
0 5 10 15 20 25 30
°2θ Cu Kα
°2θ Cu Kα
L1
L2 L3
S1 S2 S3
serpen9na
Teor de Ni
Lateritas: L1,L2 e L3
Saprolitas: S1,S2 e S3
Rochas: B1, B2, C1 e C2
Solos: BA
Parâmetros analíNcos • Neptune MC-‐ICP-‐MS, Brest, IFREMER, França e UnB
Geocronologia • ApexQ (50-‐75 V per µg/mL) • Amostras e padrões em 0,28 M HNO3
• Padrão de Ni: Ni NIST SRM 986 • Spike/natural : 1 • Reprodu9bilidade ±0.03‰ (2SD, n=90, NIST SRM 986) • Double Bracke9ng
Adição de duplo spike (61Ni &62Ni)
Sequestração do Ni(Ni resin-‐B)
Eliminação do Fe(AG1-‐X8)
Separação do Ni com duas colunas cromatográficas
FeCl4-‐
K+ Ca2+
Ni2+
Ni2+
FeCl4-‐
Preparação e análise dos isótopos de níquel Digestão (HF, HNO3, HCl)
K+ Ca2+
Ni2+
Ni2+
δ60/58 Ni
Weiss et al. 2008
Fe : 44-‐51 g/kg Mg : 154-‐182 g/kg Ni : 2.2-‐3.0 g/kg
Resultados δ60/58 Ni
Fe : 44-‐51 g/kg Mg : 154-‐182 g/kg Ni : 2.2-‐3.0 g/kg
Fe : 56-‐446 g/kg Mg : 5-‐177 g/kg Ni : 5-‐52 g/kg
Resultados δ60/58 Ni
Fe : 44-‐51 g/kg Mg : 154-‐182 g/kg Ni : 2.2-‐3.0 g/kg
Fe : 244-‐254 g/kg Mg : 42-‐76 g/kg Ni : 13-‐19 g/kg
Resultados δ60/58 Ni
Fe : 56-‐446 g/kg Mg : 5-‐177 g/kg Ni : 5-‐52 g/kg
Óxido de Ferro
Resultados δ60/58 Ni
Argilo minerais
Heterogeneidade das amostras saprolí9cas
Óxido de Ferro
Resultados δ60/58 Ni
Composição mineralógica diferente • Talco (S3) Ni : 0.72 at%
• Sepiolita (S1) Ni : 1.38 at%
S1 S3
Heterogeneidade das amostras saprolí9cas
Óxido do Ferro
Argilo minerais
Resultados δ60/58 Ni
Efeito das plantas hiper-‐acumuladoras de Ni?
Fracionamento entre os horizontes do solo
Efeito biogeoquímico?
Resultados δ60/58 Ni
Jus,cia sp. ([Ni] até 2.200mg/kg
δ60Niplantas de -‐0,06 para 0,27 ‰
Resultados δ60/58 Ni
PERDA EM ISOTÓPOS PESADOS
δ60Nisoil-‐rock = -‐ 0.47‰ Isotópo pesado
Rocha Isótopo leve
Solo INTEMPERISMO
Resultados δ60/58 Ni
Isótopos leves de Ni ð fases neorformadas Isótopos pesados de Ni ð Na parte dissolvida
ðResultados estão em acordo com o estudo de Cameron & Vance, 2014
Assinatura isotópica diferente para as amostras natural
Slags (escórias e pó) ð Enriquecimento de isótopos pesados
-‐0.19 ± 0.03‰ Escórias
0.16 ± 0.08‰
Pó 0.02 ± 0.02‰
FeNi 0.04 ± 0.01‰
Minerais 0.04± 0.03‰
Processo da planta de beneficiamento
Sólo -‐0,18 ± 0.03‰
RESULTADOS: ANvidades antrópicas
• O intemperismo de minerais primários e os minerais neoformados (argilo minerais e Fe-‐óxidos) conduz a um
empobrecimento em isótopos mais pesados de Ni��.
• A vegetação esta enriquecida em isótopos pesado.
• A extração do Ni por pirometalurgia produz escórias enriquecidas em isótopos pesados��.
ð Isótopos de níquel é um traçador promissor para estudos ambientais.
Obrigado!
Contato: • Doutorando gildas Ra9é -‐ gildas.ra,[email protected] • Pr. Dr. Jérémie Garnier (UnB-‐IG) -‐ [email protected]
Agradecimento:
Isotópos leves de Ni ð fases neorformadas Isotópos pesados de Ni ð Na parte trocável e dissolvida
ðResultados são concordantes com o estudo de Cameron & Vance, 2014
RESULTADOS: Pólo pesado? Em parte permutável? ðTendencia de isótopo pesado na fração trocável
