of 100/100
i UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO ESCOLA DE MINAS DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO CARACTERIZAÇÃO GEOQUÍMICA DA ÁGUA E SEDIMENTOS DE FUNDO DO RIBEIRÃO MAZARGÃO, OURO PRETO - MINAS GERAIS. Hélio Moreira de Almeida MONOGRAFIA n o 262 Ouro Preto, janeiro de 2018

TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO · A micro-bacia do ribeirão Marzagão está inserida na a sub-bacia do ribeirão do Carmo, contribuinte da Bacia do Rio do Carmo. Localiza-se nas

  • View
    1

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO · A micro-bacia do ribeirão Marzagão está inserida na a...

  • i

    UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO

    ESCOLA DE MINAS

    DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA

    TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO

    CARACTERIZAÇÃO GEOQUÍMICA DA ÁGUA E SEDIMENTOS DE FUNDO DO RIBEIRÃO

    MAZARGÃO, OURO PRETO - MINAS GERAIS.

    Hélio Moreira de Almeida

    MONOGRAFIA no 262

    Ouro Preto, janeiro de 2018

  • ii

  • i

    CARACTERIZAÇÃO GEOQUÍMICA DA ÁGUA E

    SEDIMENTOS DE FUNDO DO RIBEIRÃO MARZAGÃO,

    OURO PRETO - MINAS GERAIS.

  • ii

  • iii

    FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO

    Reitora

    Prof.ª Dr.ª Cláudia Aparecida Marliére de Lima

    Vice-Reitor

    Prof. Dr. Hermínio Arias Nalini Júnior

    Pró-Reitora de Graduação

    Prof.ª Dr.ª Tânia Rossi Garbin

    ESCOLA DE MINAS

    Diretor

    Prof. Dr. Issamu Endo

    Vice-Diretor

    Prof. Dr. José Geraldo Arantes de Azevedo Brito

    DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA

    Chefe

    Prof. Dr. Luís Antônio Rosa Seixas

  • iv

  • v

    MONOGRAFIA

    Nº 262

    CARACTERIZAÇÃO GEOQUÍMICA DA ÁGUA E SEDIMENTOS

    DE FUNDO DO RIBEIRÃO MARZAGÃO, OURO PRETO - MINAS

    GERAIS.

    Hélio Moreira de Almeida

    Orientadora

    Prof.ª Dr.ª Adivane Terezinha Costa

    Co-Orientador

    Prof. Dr. Hermínio Arias Nalini Jr.

    Monografia do Trabalho de Conclusão de curso apresentado ao Departamento de Geologia da Escola

    de Minas da Universidade Federal de Ouro Preto como requisito parcial para avaliação da disciplina

    Trabalho de Conclusão de Curso – TCC 402, ano 2017/2.

    OURO PRETO

    2017

  • vi

    Universidade Federal de Ouro Preto – http://www.ufop.br

    Escola de Minas - http://www.em.ufop.br

    Departamento de Geologia - http://www.degeo.ufop.br/

    Campus Morro do Cruzeiro s/n - Bauxita

    35.400-000 Ouro Preto, Minas Gerais

    Tel. (31) 3559-1600, Fax: (31) 3559-1606

    Direitos de tradução e reprodução reservados.

    Nenhuma parte desta publicação poderá ser gravada, armazenada em sistemas eletrônicos, fotocopiada ou

    reproduzida por meios mecânicos ou eletrônicos ou utilizada sem a observância das normas de direito autoral.

    Revisão geral: Hélio Moreira de Almeida

    Catalogação elaborada pela Biblioteca Prof. Luciano Jacques de Moraes do

    Sistema de Bibliotecas e Informação - SISBIN - Universidade Federal de Ouro Preto

  • vii

  • viii

  • ix

    Agradecimentos

    Agradeço à minha mãe Marcionília e todos os tios em especial tia Eliza e tio Vitor, por não

    medirem esforços para que isso fosse possível. As meus irmãos Bruno e Marciele pelo apoio

    incondicional.

    A geologia e a geogalera pelos campos e corriolas e amizade, a SEE, pelas amizades,

    oportunidades e experiências.

    À professora Adivane, pelos ensinamentos extracurriculares, orientação e amizade sincera em

    toda a graduação.

    A cidade histórica de Ouro Preto pelos encantos naturais e os amigos que ali fiz. A todas as

    repúblicas amigas, principalmente Tanto Faz, Cravo e Canela, Patotinha, Querubim, Vaticano, Bangalô

    e Jardim de Alah, que compartilharam comigo os melhores momentos nessa cidade linda. À grandiosa

    República Pureza, seus atuais moradores, ex-alunos e homenageados. “Desci do Céu...”

    Por fim, agradeço ao Departamento de Geologia em especial a equipe do laboratório de

    Geoquímica ambiental e Difração de raios X, à Escola de Minas, à Universidade Federal de Ouro Preto

    e à Fundação Gorceix, por terem me proporcionado um ensino público superior de qualidade durante

    toda a minha graduação.

  • x

  • xi

    SUMÁRIO

    AGRADECIMENTOS .......................................................................................................................... ix

    SUMÁRIO ............................................................................................................................................ xi

    LISTA DE FIGURAS ......................................................................................................................... xiv

    LISTA DE TABELAS ..................................................................................................................... xviii

    RESUMO ............................................................................................................................................. xix

    ABSTRACT ...................................................................................................................................... xvii

    1 CONSIDERAÇÕES GERAIS ............................................................................................................ 1

    1.1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................ 1

    1.2 OBJETIVO ....................................................................................................................................... 1

    1.2.1 Objetivo geral ............................................................................................................................... 1

    1.2.2 Objetivos Específicos ...................................................................................................................... 1

    1.3 ÁREA DE ESTUDO E VIAS DE ACESSO .................................................................................... 2

    2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA............................................................................................................ 3

    2.1 TRABALHOS ANTERIORES ........................................................................................................ 3

    2.2 O ALUMÍNIO .................................................................................................................................. 4

    2.3 PROCESSO DE PRODUÇÃO DA ALUMINA .............................................................................. 5

    2.3.1 Moagem da bauxita ......................................................................................................................... 6

    2.3.2 Digestão ............................................................................................................................... 6

    2.3.3 Clarificação ............................................................................................................................... 6

    2.3.4 Precipitação ............................................................................................................................... 7

    2.3.5 Calcinação ............................................................................................................................... 8

    2.4 RESÍDUO GERADO NA PRODUÇÃO DE ALUMINA ............................................................... 9

    2.5 SISTEMAS DE DISPOSIÇÃO DE REJEITOS/RESÍDUOS FINOS ............................................ 11

    2.6 NOVELIS BARRAGEM DE REJEITOS MARZAGÃO .............................................................. 12

    2.7 CONCEITO DE MICROBACIA ................................................................................................... 13

    2.8 MOBILIDADE, ESPECIAÇÃO E PROCESSOS DE SORÇÃO .................................................. 14

    2.9 TOXIDADE DOS ELEMENTOS .................................................................................................. 16

    2.10 ELEMENTOS ABORDADOS NO TRABALHO ......................................................................... 17

    2.10.1 Elementos maiores ............................................................................................... 18

    2.10.2 Elementos traço pesados e/ou potencialmente tóxicos ........................................ 20

    2.11 GEOQUÍMICA DAS ÁGUAS ....................................................................................................... 24

    2.12 GEOQUÍMICA DE SEDIMENTOS FLUVIAIS ........................................................................... 25

    2.12.1 Valores guia de qualidade de sedimentos (VGQS) .............................................. 25

    3 ATIVIDADES E MÉTODOS ........................................................................................................... 27

    3.1 PESQUISA BIBLIOGRÁFICA E CARTOGRÁFICA .................................................................. 27

    3.2 MÉTODOS E AMOSTRAGEM EM CAMPO .............................................................................. 27

  • xii

    3.2.1 Análise de parâmetros da água in situ via multiparâmetro ........................................................... 28

    3.2.2 Amostragem de água .................................................................................................................... 28

    3.2.3 Amostragem dos sedimentos ........................................................................................................ 29

    3.3 ANÁLISES EM LABORATÓRIO ............................................................................................... 29

    3.3.1 Preparação das amostras de sedimento ......................................................................................... 29

    3.3.2 Análise granulométrica dos sedimentos ........................................................................................ 30

    3.3.3 Análise mineralógica .................................................................................................................... 31

    3.3.4 Digestão parcial das amostras de sedimentos ............................................................................... 31

    3.3.5 Análise geoquímica de sedimento ................................................................................................ 33

    3.3.6 Alcalinidade da água ..................................................................................................................... 34

    3.3.7 Análise hidroquímica .................................................................................................................... 34

    3.4 INTERPRETAÇÃO DOS DADOS OBTIDOS............................................................................. 34

    3.4.1 Confecção de gráficos ................................................................................................................... 34

    4 ASPECTOS GEOLÓGICOS E FISIOGRÁFICOS ......................................................................... 35

    4.1 GEOLOGIA REGIONAL ............................................................................................................. 35

    4.1.1 Trabalhos Anteriores ..................................................................................................................... 35

    4.1.2 Estratigrafia ............................................................................................................................. 37

    4.1.3 Geologia Estrutural e Metamorfismo ............................................................................................ 38

    4.2 GEOLOGIA LOCAL .................................................................................................................... 38

    4.3 HIDROGRAFIA ............................................................................................................................ 40

    4.4 CLIMA .......................................................................................................................................... 41

    4.5 VEGETAÇÃO ............................................................................................................................... 42

    4.6 GEOMORFOLOGIA .................................................................................................................... 42

    4.7 PEDOLOGIA ................................................................................................................................ 43

    4.8 ATIVIDADES ECONÔMICAS DESENVOLVIDAS NA ÁREA ............................................... 44

    5 RESULTADOS E DISCUSSÕES .................................................................................................... 45

    5.1 PARÂMETROS FÍSICO-QUÍMICOS DAS ÁGUAS .................................................................. 46

    5.1.1 Condutividade Elétrica (CE), Sólidos Totais Dissolvidos (STD) e Alcalinidade ......................... 46

    5.1.2 Potencial de Óxi-Redução (Eh) .................................................................................................... 48

    5.1.3 Potencial Hidrogeniônico (pH) ..................................................................................................... 48

    5.1.4 Resistividade ............................................................................................................................. 49

    5.2 GEOQUÍMICA DAS ÁGUAS: ELEMENTOS MAIORES E TRAÇO ....................................... 49

    5.2.1 Elementos maiores: cátions .......................................................................................................... 49

    5.2.2 Elementos traço............................................................................................................................. 52

    5.3 CARACTERIZAÇÃO MINERALÓGICA DOS SEDIMENTOS ................................................ 57

    5.4 GEOQUÍMICA DOS SEDIMENTOS .......................................................................................... 59

  • xiii

    5.4.1 Elementos Maiores ........................................................................................................................ 59

    5.4.2 Elementos Traço ............................................................................................................................ 60

    5.5 DISCUSSÃO DOS RESULTADOS .............................................................................................. 63

    6 CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................................................................ 65 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................................... 67 ANEXOS................................................................................................................................................ 73

  • xiv

    INDÍCE DE FIGURAS

    Figura 1.1: Localização da área de estudo ................................................................................. 2

    Figura 2.1: Disponibilidade do alumínio na crosta terrestre (Modificado: European Aluminium

    Association, 2017) ................................................................................................................................... 5

    Figura 2.2: Diagrama simplificado do sistema Bayer para produção de alumina a partir da

    bauxita (Fonte: Silva Filho et al., 2007). ................................................................................................. 6

    Figura 2.3: Digestores (Fonte: Souza, 2010). ............................................................................ 6

    Figura 2.4: Filtros para separação da lama vermelha (Fonte: Souza, 2010).............................. 7

    Figura 2.5: Precipitadores de hidrato de alumínio (Fonte: Souza, 2010). ................................. 8

    Figura 2.6: Calcinadores de alumina alfa (Fonte: Souza, 2010) ............................................... 8

    Figura 2.7: Bauxita, alumina e alumínio (Fonte: IAI - International Aluminium Institute, 2017).

    ................................................................................................................................................................. 9

    Figura 2.8: Produção de alumina no mundo (Fonte: IAI, 2017). .............................................. 9

    Figura 2.9: Difratograma da lama vermelha da região sudeste do Brasil (Fonte: Villar, 2002).

    ............................................................................................................................................................... 11

    Figura 2.10: Barragem do Marzagão – Aditya Birla Hindalco em Ouro Preto / MG. Lançamento

    contínuo de polpa. ................................................................................................................................. 12

    Figura 2.11: Diagrama esquemático de qualidade de sedimento segundo critérios TEL e PEL

    (modificado de CETESB, 2012). ........................................................................................................... 26

    Figura 3.1: Mapa de localização dos pontos de amostragem de água e sedimentos na micro-

    bacia do ribeirão Marzagão. Fonte: Google Earth Pro. ......................................................................... 28

    Figura 3.2: Sedimento quarteado em laboratório. ................................................................... 30

    Figura 3.3: Peneiras para análise granulométrica em agitador de peneiras. ............................ 30

    Figura 3.4: Mistura para obtenção de água régia, do lado esquerdo o HCL e no direito HNO3.

    ............................................................................................................................................................... 32

    Figura 3.5: Amostras sob chapa de aquecimento com temperatura controlada em 100± 5 °C.

    ............................................................................................................................................................... 33

    Figura 3.6: Filtragem de amostras. .......................................................................................... 33

  • xv

    Figura 4.1: Coluna estratigráfica do Quadrilátero Ferrífero. Modificada de Alkmim & Marshak

    (1998). ................................................................................................................................................... 37

    Figura 4.2: Mapa geológico da microbacia do ribeirão Marzagão, com a localização dos pontos

    de amostragem. Fonte: Portal da geologia (2017). ................................................................................ 39

    Figura 4.3: Mapa de drenagens da microbacia do ribeirão Marzagão. Fonte: Google. .......... 41

    Figura 4.4: Gráfico de temperatura e regime pluviométrico anual, de 2007 a 2015. Fonte:

    INMET. ................................................................................................................................................. 42

    Figura 4.5: Mapa hipsométrico da microbacia do ribeirão Marzagão. Fonte: Portal da Geologia

    2017. ...................................................................................................................................................... 43

    Figura 4.6: Mapa de classes de solo da microbacia do ribeirão Marzagão. Fonte: Fundação

    Estadual do Meio Ambiente de Minas Gerais. ...................................................................................... 43

    Figura 5.1: Variação do conteúdo de condutividade elétrica, sólidos totais dissolvidos (STD) e

    alcalinidade. .......................................................................................................................................... 47

    Figura 5.2: Potencial de oxirredução (Eh) .............................................................................. 48

    Figura 5.3: Gráfico do potencial hidrogeniônico (pH) ............................................................ 49

    Figura 5.4: Concentração de sódio e cálcio, nos pontos de amostragem de montante para

    jusante. .................................................................................................................................................. 51

    Figura 5.5: Concentração de magnésio e potássio nos pontos de amostragem de montante para

    jusante. .................................................................................................................................................. 52

    Figura 5.6: Concentração de ferro e manganês nos pontos de amostragem de montante para

    jusante. .................................................................................................................................................. 53

    Figura 5.7: Concentração de alumínio nos pontos de amostragem de montante para jusante. 54

    Figura 5.8: Concentração de enxofre nos pontos de amostragem de montante para jusante. . 55

    Figura 5.9: Concentração de molibdênio, arsênio, bismuto, rubídio, selênio e vanádio nos

    pontos de amostragem de montante para jusante. ................................................................................. 56

    Figura 5.10: Concentração de estrôncio nos pontos de amostragem de montante para jusante.

    ............................................................................................................................................................... 57

    Figura 5.11: Difratograma representativo dos sedimentos das nascentes a montante da

    barragem de rejeitos Marzagão, referente ao ponto A1. ....................................................................... 58

  • xvi

    Figura 5.12: Concentração de alumínio nos sedimentos dos cursos d’água de montante para

    jusante. ................................................................................................................................................... 60

    Figura 5.13: Concentração de sódio, cálcio e magnésio nos sedimentos dos cursos d’água de

    montante para jusante. ........................................................................................................................... 61

    Figura 5.14: Concentração de enxofre nos sedimentos dos cursos d’água de montante para

    jusante. ................................................................................................................................................... 61

    Figura 5.15: Concentração de arsênio, cádmio e estrôncio nos sedimentos dos cursos d’água de

    montante para jusante. ........................................................................................................................... 62

  • xvii

    ÍNDICE DE TABELAS

    Tabela 2.1: Composição da lama vermelha para diversos tipos de bauxita (Fonte: Silva Filho et

    al., 2007)................................................................................................................................................ 10

    Tabela 2.2: Mobilidade de alguns elementos químicos no ambiente superficial (Garrett 2005).

    ............................................................................................................................................................... 15

    Tabela 2.3: Compostos que acumulam metais pesados e algumas de suas propriedades

    (Modificado de ...................................................................................................................................... 16

    Tabela 2.4: Tabela periódica, mostrando elementos químicos e seus efeitos biológicos

    conhecidos e prováveis (Plant et al 1998). ............................................................................................ 16

    Tabela 2.5: Elementos químicos, e suas principais implicações no organismo humano. (cf.

    Fergusson 1990, Santos 1997,ATSDR 2003). ...................................................................................... 23

    Tabela 2.6: Parâmetros inorgânicos. ....................................................................................... 24

    Tabela 2.7: Valores orientadores de qualidade de sedimentos segundo critérios TEL e PEL, em

    mg/kg. (CETESB, 2012). ...................................................................................................................... 26

    Tabela 2.8: Valores de referência para o Quadrilátero ............................................................ 26

    Tabela 3.1: Classificação granulométrica sugerida por Wentworth (1922) e seu equivalente na

    abertura em mesh das peneiras usadas no trabalho. .............................................................................. 31

    Tabela 5.1: Medidas dos parâmetros físico-químicos coletados na microbacia do ribeirão

    Marzagão. .............................................................................................................................................. 46

  • xviii

    Resumo

    A micro-bacia do ribeirão Marzagão está inserida na a sub-bacia do ribeirão do Carmo, contribuinte da

    Bacia do Rio do Carmo. Localiza-se nas proximidades do bairro Saramenha no município de Ouro Preto,

    Minas Gerais. Destaca-se nesta micro-bacia a barragem de rejeitos de lama vermelha da mineração de

    bauxita, pertencente a empresa Hindalco S.A., e a mineração de topázio imperial Vermelhão. O objetivo

    principal do trabalho foi caracterizar a geoquímica da água e sedimentos de fundo do ribeirão Marzagão.

    Sendo esse formado por uma nascente e o sumidouro da barragem e três nascentes das cinco existentes

    a montante da barragem já mencionada, e correlacionar esses dados com as fontes geogênicas e possíveis

    interferências antropogênicas. O trabalho consistiu na coleta de amostras de água e sedimentos de fundo

    de canal a montante e a jusante da barragem Marzagão. Os sedimentos passaram por secagem e

    quarteamento das amostras de sedimentos para posterior a realização da análise da composição

    mineralógica e geoquímica parcial de elementos como: Na, Fe, Al, Ca, K, Mg, Mn, As, Ba, Cd, Co, Cr,

    Cu, V, Zn, Pb e Ti. Os resultados apresentaram valores anômalos para os elementos Al, Na, Ca, K, Mg,

    S, As e Sr mostrando a contaminação causada pela barragem uma vez que a composição da lama

    vermelha tem como principais elementos o Al, Na, Ca. A difratometria de raios X na amostra coletada

    no ribeirão Marzagão, apresentou ocorrência de um hidróxido de alumínio evidenciando a contaminação

    ocasionada pela barragem.

    Palavras chave: geoquímica, geologia ambiental, espectrometria.

  • 1

    CAPITULO 1

    1 CONSIDERAÇÕES GERAIS

    1.1 INTRODUÇÃO

    O presente trabalho registra o estudo de uma área inserida na sub-bacia do ribeirão funil, porção

    oeste da bacia do rio do Carmo, localizada no bairro Saramenha no município de Ouro Preto, em Minas

    Gerais. Para realização do trabalho foram abordados temas como mineralogia e geoquímica dos

    sedimentos e águas.

    Realizou-se um diagnóstico ambiental através do estudo da qualidade geoquímica de

    águas fluviais e sedimentos do leito de três nascentes, à montante, sendo um total 5 nascentes, e no

    ribeirão Marzagão, à jusante da barragem rejeitos de alumínio Marzagão, visando determinar a

    interferência da barragem de rejeito no ribeirão Marzagão. Uma vez que o ribeirão é formado deflúvio

    da barragem, essa por sua vez recebe o desaguamento das 5 nascentes. Nas barragens encontram-se em

    solução ou já consolidados, materiais com alta concentração elementos tóxicos e metais pesados que

    podem vim a ser um risco a saúde humana e toda a biota presente no entorno. As motivações para a

    execução do presente projeto se devem a trabalhos como: Costa (2001) e Rodrigues (2009) utilizando a

    geoquímica como ferramenta para a investigação ambiental de áreas com potencialidade de

    contaminação por atividades antrópicas. Além disso, a cabeceira do ribeirão Marzagão está inserida

    próximo ao aterro controlado do município de Ouro Preto e da barragem de rejeitos do processo de

    transformação da bauxita em alumina, onde se utiliza principalmente soda caustica e cal, sendo parte do

    processo de extração de alumínio da antiga Alcan, atualmente pertencente a empresa Hindalco, tendo

    sua construção iniciada no ano de 1974 e passado por 5 fases de alteamento.

    1.2 OBJETIVO

    1.2.1 Objetivo geral

    Analisar a interferência química da barragem de rejeitos Marzagão no ribeirão denominado pelo

    mesmo nome, através da análise química de águas e sedimentos de fundo de três nascentes à montante

    da barragem e à jusante, no ribeirão Marzagão.

    1.2.2 Objetivos Específicos

    a) Realizar análises geoquímicas em amostras de água e sedimentos de fundo de canal coletadas

    em 4 pontos, 3 à montante e 1 à jusante da barragem de rejeitos Marzagão;

    b) Realizar análise de composição a mineralógica dos sedimentos de fundo de canal coletadas

    na amostragem via difratometria de raio x e correlacionar com os dados geoquímicos;

  • M. Almeida, H., 2016 Caracterização geoquímica da água e sedimentos de fundo do ribeirão Marzagão...

    2

    c) Quantificar os elementos maiores e elementos traço das amostras de sedimentos e relacionar

    com os possíveis efeitos gerados ao ribeirão pela barragem de rejeitos;

    d) Determinar a origem dos elementos químicos presentes no depósito sedimentar investigado,

    se geogênica ou antropogênica;

    1.3 ÁREA DE ESTUDO E VIAS DE ACESSO

    O presente trabalho foi realizado nas proximidades do bairro Saramenha, município de Ouro

    Preto – MG, na região próxima ao aterro controlado do município abrangendo a montante e a jusante de

    Marzagão, barragem de rejeitos da transformação de bauxita em alumina(Al2O3). Vide figura 1.1.

    Figura 1.1: Localização da área de estudo

  • 3

    CAPÍTULO 2

    2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

    Neste trabalho os principais conceitos utilizados referem-se a dinâmica de sedimentos, além da

    geoquímica da água.

    2.1 TRABALHOS ANTERIORES

    Entre os trabalhos realizados nos cursos d’água da região do Quadrilátero Ferrífero (QF),

    podem-se mencionar o trabalho de Eleutério (1997), que fez uma análise dos níveis de contaminação

    por metais traço em sedimentos da calha do rio do Carmo, localizado na região sudeste do QF, na borda

    do Parque Estadual de Itacolomi. Através do uso de Espectrometria de Absorção Atômica, obtiveram

    concentrações de mercúrio acima do limite máximo aceito para sedimentos (0,1 µg/g), mostrando assim

    a contaminação deste rio por mercúrio. De acordo com o autor, o contaminação desse metal estaria

    associado ao processo de extração de ouro nos garimpos, que seriam responsáveis também pela

    contaminação de outros metais, são eles As, Pb, Zn, Cu, Cd, Co, Cr, Ni e Li.

    De acordo com Oliveira (1999) os valores de contaminação por metais traço na água e nos

    sedimentos de corrente dos córregos do Parque Estadual do Itacolomi e rios e córregos situados na

    redondezas do parque, é produto da atividade garimpeira na região. Foram observados nos sedimentos

    concentrações de mercúrio acima do limite máximo recomendado (0,1 mg/kg). Foram determinadas

    também altas concentrações de cádmio em valores que variam de 1,0 ppm a 22 ppm, caracterizando

    algumas regiões como altamente poluídos. Os resultados das análises de água mostraram que todas as

    concentrações de metais são inferiores ao limite estabelecido pela resolução CONAMA 357 (2005),

    com exclusão do ferro, que apresentou valores elevados em algumas regiões, que segundo a autora, pode

    estar relacionado a ocorrência de hematita, goethita e clorita nos locais onde ocorreram as anomalias.

    Estudos desenvolvidos no rio Gualaxo de Norte, situado na região sudeste do Quadrilátero

    Ferrífero, o qual recebe os afluentes das minas Timbopeba, Samarco, Capanema, Samitri e dos garimpos

    de ouro, apontaram altos valores de bicarbonato, sulfato, sódio, condutividade elétrica, sólidos totais

    dissolvidos e salinidade na água. Estes afluentes são considerados como sendo a fonte dos contaminantes

    relacionados com o processo de beneficiamento do minério de ferro. Também foram caracterizados

    teores acima do limite estabelecido pela resolução do CONAMA 357 (2005) para cádmio, chumbo,

    ferro, manganês, alumínio e zinco. Os elevados teores de ferro e manganês foram atribuídos a fontes

    litogenéticas, associadas às atividades garimpeiras e ao enriquecimento desses elementos em lateritas,

    também exploradas em garimpos. As análises determinaram que o garimpo de Antônio Pereira é a

  • M. Almeida, H., 2016 Caracterização geoquímica da água e sedimentos de fundo do ribeirão Marzagão...

    4

    principal fonte antropogênica dos elementos tóxicos arsênio, manganês, antimônio, bário e mercúrio

    determinados em sedimentos do rio Gualaxo do Norte, gerando valores acima do limite estabelecido

    pela legislação (Costa 2001).

    Processos geológicos a exemplo o intemperismo e lixiviação, disponibilizam para o meio

    ambiente os elementos, sendo esses transportados para os cursos d’água, influenciando na elevação das

    concentrações desses elementos. Uma ocorrência deste processo foi registrado na Estação do Tripuí,

    que encontra-se parcialmente preservada da influência antrópica e está localizada próxima à cidade de

    Ouro Preto. Segundo Cruz (2002), as concentrações de cálcio, magnésio, cromo, vanádio e alumínio,

    são resultados exclusivamente dos processos naturais que agiram sobre a litologia da região, liberando

    e transportando esses elementos para a água e os sedimentos da Estação Ecológica. Os teores de cálcio

    e o magnésio são oriundos dos mármores; o cromo, vanádio e alumínio são originários das rochas

    máficas.

    Para Borba (2002) no Quadrilátero Ferrífero há uma anomalia natural de arsênio, essa anomalia

    está ligada a gênese dos depósitos auríferos do greenstone belt Rio das Velhas, onde o fluido originário

    de zonas profundas carreia o arsênio do manto até as rochas supracrustais. A atuação do intemperismo

    sobre os corpos de minério e suas hospedeiras em superfície, promove oxidação dos sulfetos e a

    liberação do arsênio para o ambiente. Além da liberação natural, as altas concentrações de arsênio

    encontradas nos sedimentos e águas, que ocorrem próximas às minas, é devido aos rejeitos despejados

    nas drenagens durante os 300 anos de mineração. Nas lavras de beneficiamento das minas em operação

    atualmente, funcionam de acordo com os regulamentos ambientais.

    Em continuação aos estudos geoquímicos e ambientais do Quadrilátero Ferrífero, Martins

    (2005), realizou um trabalho com amostras de rochas, águas, sedimentos, solos e plantas, na área

    próxima das minas de Pirita Piquete e Santa Efigênia, no Município de Ouro Preto. Os resultados das

    análises apresentaram valores tóxicos de: alumínio na água; arsênio, cromo, cádmio, cobre, chumbo e

    zinco nos sedimentos de corrente; arsênio, cádmio, cobre, chumbo, níquel e cromo nos solos; zinco,

    manganês, níquel, cobre e chumbo nas plantas. Os níveis de concentrações desses elementos possuem

    relação direta com a litologia local, porém são influenciados por outros fatores, tais como: condições

    físico-químicas do ambiente, sazonalidade, disponibilidade e biodisponibilidade de elementos químicos.

    2.2 O ALUMÍNIO

    Entre os materiais originários da exploração mineral mais utilizados pelo homem e consequente

    geradores de resíduo, está o alumínio e suas ligas. Dados da Associação Brasileira do Alumínio (ABAL)

    indicam que o consumo doméstico de alumínio em 2015 recuou. Segundo a entidade, a demanda interna

    por produtos transformados de alumínio atingiu 1.308,5 mil toneladas, volume 8,5 % inferior ao

    consumido de 2014, de 1.429,7 mil toneladas. O estudo mostra ainda, que o consumo de alumínio no

  • Trabalho de Conclusão de Curso, n. 262, 79p. 2017.

    5

    país deverá crescer ainda mais. De acordo com projeções, em 2020, o Brasil poderá consumir entre 2,4

    e 2,8 milhões de toneladas do material por ano.

    O alumínio é o terceiro elemento mais abundante na crosta terrestre, como mostrado na Figura

    2.1. A disponibilidade de bauxita, o minério bruto do qual é obtido o alumínio, é suficiente para

    suprir a demanda de alumínio por vários séculos. A bauxita tem em sua composição,

    principalmente de óxido de alumínio, além de sílica, óxidos de ferro e titânio.

    Figura 2.1: Disponibilidade do alumínio na crosta terrestre (Modificado: European Aluminium Association, 2017)

    Mais de 160 milhões de toneladas de bauxita são mineradas a cada ano. Os principais depósitos

    são encontrados em áreas tropicais e sub-tropicais. A bauxita é extraída na Austrália, América Central

    e América do Sul (Jamaica, Brasil, Suriname, Venezuela, Guiana), África (Guiné), Ásia (China e Índia),

    Rússia (Cazaquistão) e Europa (Grécia) (IAI, 2017).

    2.3 PROCESSO DE PRODUÇÃO DA ALUMINA

    O sistema Bayer é atualmente o mais usado em quase todas as plantas de beneficiamento da

    bauxita, mesmo com o elevado consumo de energia que ele demanda. Este sistema foi desenvolvido em

    1888, na Alemanha, e suas principais fases de produção, desde a entrada do minério (bauxita) até a saída

    do produto final (alumina), são: digestão, clarificação, precipitação e calcinação. Essas fases tem um

    fluxograma de certa complexidade, mas que pode ser resumido em um circuito básico (Silva, 2016),

    apresentado na Figura 2.2 e descrito a seguir.

    Silica28%

    Oxigênio47%

    Alumínio 8%

    Ferro5%

    Cálcio, Sódio, Potássio e

    outros12%

  • M. Almeida, H., 2016 Caracterização geoquímica da água e sedimentos de fundo do ribeirão Marzagão...

    6

    Figura 2.2: Diagrama simplificado do sistema Bayer para produção de alumina a partir da bauxita (Fonte: Silva

    Filho et al., 2007).

    2.3.1 Moagem da bauxita

    A fase inicial do processo envolve a moagem da bauxita com o objetivo de reduzir a dimensão

    das partículas minerais e tornar o mineral apropriado para a digestão. A bauxita é moída em moinhos de

    bola (diâmetros entre 0,08 mm e 0,06 mm) (IAI, 2017). A moagem da bauxita é seguida da digestão.

    2.3.2 Digestão

    A digestão (Figura 2.3) tem o objetivo de extrair a alumina contida na bauxita. Nesse processo

    a alumina é dissolvida pelo licor pobre (solução de soda cáustica e cal), enquanto as impurezas que

    constituem a lama permanecem insolúveis. (Souza, 2010)

    Figura 2.3: Digestores (Fonte: Souza, 2010).

    2.3.3 Clarificação

    Através da decantação acelerada por floculantes sintéticos, ocorre a separação da solução de

    licor rico das impurezas sólidas (lama). Uma vez decantada, a lama é removida e bombeada para uma

  • Trabalho de Conclusão de Curso, n. 262, 79p. 2017.

    7

    série de cinco lavadores, em contra corrente com água adicionada no quinto estágio de lavagem, com o

    objetivo de retirar a soda cáustica presente na lama. A separação da lama da solução do licor rico é

    obtida através dos controles: da temperatura, da adição de floculantes e em função dos sólidos para o

    controle da vazão na descarga e monitoramento do nível da lama dentro do decantador (Souza, 2010)

    A filtração consiste na separação de partículas sólidas de uma suspensão líquida mediante o

    escoamento desta suspensão em um meio poroso estacionário, denominado de meio filtrante, no qual o

    sólido permanece retido sobre este meio, forma um depósito que se denomina torta de filtração, cuja

    espessura cresce e se deforma continuamente e passa a desempenhar um papel fundamental no decorrer

    da operação de separação (Figura 2.4). A fase fluida que atravessa o meio poroso é denominado de

    filtrado. A filtração tem como objetivo reter estas partículas de lama de aluminato de sódio. O licor rico,

    produto da divisão vermelha, sai com cerca de 10 mg/L de lama em suspensão para área de divisão

    branca. (Souza, 2010).

    Figura 2.4: Filtros para separação da lama vermelha (Fonte: Souza, 2010).

    2.3.4 Precipitação

    A alumina hidratada, dissolvida da bauxita na etapa de digestão, deixa a solução, para formar o

    produto do processo Bayer, na etapa da precipitação (Figura 2.5). Dois requisitos básicos devem ser

    atendidos nesta fase: primeiro, o licor rico filtrado deve ter o seu grau de supersaturação acentuado,

    através de resfriamento; segundo, certa quantidade de alumina hidratada, previamente obtida, deve ser

    usada como semente.

    Os precipitadores cementadores recebem semente grossa e a outra parte (70%) de licor rico, que

    foi resfriado em trocador de placas (responsável pela redução da temperatura através da troca de calor

    com a água industrial). Nos cementadores, a uma dada temperatura, agitação e tempo de residência, é

    promovido um aumento da resistência das partículas do hidrato, que serão enviados aos precipitadores

    de leito denso, que através de agitação, resfriamento forçado, promovem um aumento do rendimento de

    precipitação (Souza, 2010).

  • M. Almeida, H., 2016 Caracterização geoquímica da água e sedimentos de fundo do ribeirão Marzagão...

    8

    Figura 2.5: Precipitadores de hidrato de alumínio (Fonte: Souza, 2010).

    2.3.5 Calcinação

    É o processo que controla a eliminação da água de cristalização da partícula de alumina tri-

    hidratada e obtenção de uma superfície específica pré-determinada. Este processo ocorre a temperaturas

    em torno de 960°C (Figura 2.6) (Souza, 2010).

    Figura 2.6: Calcinadores de alumina alfa (Fonte: Souza, 2010)

    São necessárias cerca de cinco toneladas de bauxita para se produzir duas toneladas de alumina

    e duas toneladas de alumina para produzir uma tonelada de alumínio pelo processo de redução. A

    quantidade de lama vermelha gerada pode chegar ao dobro da quantidade de alumina produzida. Dados

    da literatura mostram que uma variação entre 0,3 e 2,5 toneladas de lama vermelha são geradas a cada

    tonelada de alumina produzida (Wang et al., 2008). A Figura 2.7 mostra a bauxita, o minério bruto no

    qual é extraída a alumina e, a última fase do processo que é o alumínio.

  • Trabalho de Conclusão de Curso, n. 262, 79p. 2017.

    9

    Figura 2.7: Bauxita, alumina e alumínio (Fonte: IAI - International Aluminium Institute, 2017).

    A Figura 2.8, obtida pelo Instituto Internacional do Alumínio (2017) mostra a produção total de

    alumínio primário entre os anos de 1973 e 2017, distribuída pelo mundo. Em destaque, aparece a China

    que iniciou sua produção em 1999 e hoje é líder absoluta no mercado.

    Figura 2.8: Produção de alumina no mundo (Fonte: IAI, 2017).

    Em 2017 de acordo com a Associação Brasileira do Alumínio, a produção de alumínio primário

    no país foi de 792,7 mil toneladas, e quando comparado os meses de 2016 com os meses de que se tem

    registro de 2017, há uma média de aumento no valor de 2,3% ao mês.

    2.4 RESÍDUO GERADO NA PRODUÇÃO DE ALUMINA

    Ribeiro (2011) propõe que, a lama vermelha é o principal resíduo gerado na etapa de

    beneficiamento da bauxita. A alta concentração de compostos ferrosos na lama resulta na sua cor

    vermelha típica e, consequentemente, seu nome (lama vermelha).

  • M. Almeida, H., 2016 Caracterização geoquímica da água e sedimentos de fundo do ribeirão Marzagão...

    10

    O elevado volume de lama vermelha resultante do processo de extração da bauxita e seu caráter

    alcalino (pH~13) representa sério problema ambiental de alto risco, nas regiões onde as indústrias

    transformação estão instaladas.

    A composição química da lama vermelha é identificada pela análise de difração de raios X. De

    acordo com Villar (2002), neste método um feixe destes raios atinge a superfície da amostra analisada

    e é difratado, sendo detectado por um contador Geiger que se movimenta a uma velocidade constante

    em um arco de círculo, cujo centro é o centro da amostra. O contador registra graficamente em posição

    e intensidade, os ângulos θ das difrações correspondentes, que estão relacionados com a inclinação e

    posição do raio emitido. O resultado consiste de um gráfico onde são apresentados vários picos de

    comprimentos diferentes ao longo do arco de varredura utilizado, denominado difratograma. A posição

    deste pico em função do ângulo θ da emissão permite determinar o comprimento de onda emitida, que

    é característica do elemento presente na amostra e função das distâncias interplanares de sua estrutura

    cristalina. Uma vez este comprimento calculado, ele é comparado com uma série de arquivos

    preexistentes de minerais conhecidos e desta maneira, é obtida a classificação mais provável do

    composto presente no material analisado.

    A composição química das mais importantes fontes de geração de lama vermelha encontra-se

    na Tabela 2.1.

    Tabela 2.1: Composição da lama vermelha para diversos tipos de bauxita (Fonte: Silva Filho et al., 2007).

    Villar (2002), também através da análise por difração de raios-X, verificou a presença de

    hematita (Fe2O3), quartzo (SiO2), gibbsita (Al(OH)3) e anatásio (TiO2) na lama vermelha da região do

    sudeste do Brasil (Poços de Caldas-MG), com predominância dos picos de hematita, como apresentado

    na Figura 2.11. Compostos como óxido de potássio (KaO2), óxido de cálcio (CaO), tridymita (SiO2),

    ulvospinel (Fe2TiO4) também foram encontrados na lama vermelha.

  • Trabalho de Conclusão de Curso, n. 262, 79p. 2017.

    11

    Figura 2.9: Difratograma da lama vermelha da região sudeste do Brasil (Fonte: Villar, 2002).

    2.5 SISTEMAS DE DISPOSIÇÃO DE REJEITOS/RESÍDUOS FINOS

    No Brasil, os rejeitos de beneficiamento são normalmente dispostos em forma de polpa em

    estruturas de contenção denominadas barragens. Em outros países, existe uma tendência para o

    adensamento desse material, pois sua disposição na forma de polpa de alta densidade, pastas minerais

    ou tortas apresenta vantagens consideráveis e representa alternativas às práticas convencionais

    (Guimarães, 2011).

    Os métodos convencionais de disposição de lamas são também denominados de métodos

    úmidos, devido à grande quantidade de água de processo que segue com o material sólido para

    disposição. Os métodos úmidos aplicáveis à lama vermelha consistem em grandes diques ou barragens

    onde a lama vermelha é disposta com baixo teor de sólidos. Neste caso, a separação de fases ocorre no

    local de disposição, onde o material sólido sedimenta e surge um sobrenadante alcalino. A operação é

    simples e barata, consistindo na sedimentação natural da fase sólida e na recirculação do sobrenadante

    para a fábrica (Silva Filho et al, 2007).

    No entanto, o potencial de impacto dos métodos úmidos sobre o meio ambiente é alto, podendo-

    se destacar: necessidade de grandes áreas de disposição do rejeito; risco de contaminação do solo e do

    lençol freático; no caso de ruptura, propagação da mancha de inundação dos rejeitos na área a jusante,

    podendo causar sérios danos ambientais, econômicos, sociais, perda de vidas humanas, entre outros.

    Os custos associados de construção das estruturas de estocagem dos resíduos são altos, devido

    à necessidade de impermeabilização da área antes da disposição, feita normalmente por meio de

    membranas plásticas ou da aplicação de camada de material impermeável, devido aos riscos de

    contaminação do solo e do lençol freático, entre outros componentes.

  • M. Almeida, H., 2016 Caracterização geoquímica da água e sedimentos de fundo do ribeirão Marzagão...

    12

    Deve-se destacar também que a vida útil da área de disposição é curta, normalmente entre 4 e 7

    anos, e a reabilitação da área é um processo lento. Os riscos com relação ao rompimento dos diques

    também estão presentes, e representam um motivo de preocupação para a população a jusante (Silva

    Filho et al, 2007). A Figura 2.12 mostra a barragem de lama vermelha Marzagão.

    Figura 2.10: Barragem do Marzagão – Aditya Birla Hindalco em Ouro Preto / MG. Lançamento contínuo de

    polpa.

    2.6 NOVELIS BARRAGEM DE REJEITOS MARZAGÃO

    A história da mineração de alumínio em Ouro Preto começou em 1934 com a empresa Elquisa

    (Eletro Quimica Brasileira S.A.), e a mineração funcionou até o ano de 1945, quando a superprodução

    diminuiu devido ao final da Segunda Guerra Mundial. Em 1950, a Alcan (canadense), adquiriu as ações

    da fábrica e, apesar das variações da demanda mundial pelo minério de alumínio, a empresa se

    consolidou como uma das mais importantes mineradoras de alumínio (Alcan 2000).

    A fábrica de alumínio está instalada em Ouro Preto desde 1934, conforme destacado, com

    controle acionário assumido pela Alcan Inc. em 1950. Em 2005, o controle acionário passou para a

    empresa Novelis Inc. sendo que a razão social da empresa foi mudada para Novelis do Brasil Ltda.

    Destaca-se que a Novelis Inc. surgiu no mercado pela cisão dos ativos do negócio de laminados da Alcan

    Inc., devido a um processo de reestruturação patrimonial exigido pelas autoridades antitrustes da Europa

    e Estados Unidos, como condição para aprovar a aquisição da francesa Pchiney pela Alcan (DIEESE,

    2005).

    A planta industrial de Ouro Preto, antes começar a produzir alumínio, se destinou à fabricação

    de outros produtos: em 1935, iniciou a produção de ácido sulfúrico; em 1936, de sulfato de cobre e, em

    1940, após e entrada em funcionamento da Usina do Salto, foi produzido cimento aluminoso, em dois

    fornos elétricos monofásicos, que, logo depois, foram destinados à produção de ferro ligas. Em 1944,

  • Trabalho de Conclusão de Curso, n. 262, 79p. 2017.

    13

    com a inauguração da Usina Hidrelétrica do Caboclo, a segunda no rio Maynart, foi inaugurada,

    também, a fábrica de óxido de alumínio, com capacidade nominal para produzir dez mil toneladas de

    alumina ao ano (ALCAN, 2000).

    Em maio de 2007, a Novelis Inc. foi adquirida pela Hindalco Industries Limited, empresa líder

    do AdityaBirlaGroup, um conglomerado multinacional com sede em Mumbai, na Índia; a partir de então

    a Novelis se tornou uma subsidiária integral do AdityaBirlaGroup (NOVELIS, 2017).

    A barragem de rejeitos de lama vermelha fábrica de alumínio Hindalco (antiga Alcan), teve o

    início da sua construção no ano de 1974, tendo passado por 5 fases de alteamento, proposta para

    deposição do rejeito gerado na transformação da bauxita em alumina, sendo destinados a esse lago os

    seguintes itens de acordo com o relatório SUPRAM, (2012): resíduos da estação de tratamento de água,

    resíduos do tratamento de água das caldeiras e resíduos (lama vermelha) da fábrica de alumina, sendo

    esses atualmente com pouca incidência devido ao baixo nível de operação da fábrica no processamento

    de bauxita, são destinados também os seguintes resíduos sólidos: areia do filtro de areia, crosta da lama

    vermelha, entulho da construção civil contaminado e resto de varrição de fábrica.

    2.7 CONCEITO DE MICROBACIA

    Entre as subdivisões da bacia, existe na literatura o termo microbacia. Uma diversidade de

    conceitos são aplicados na definição de microbacias, podendo ser adotados critérios como unidades de

    medida, hidrológicos e ecológicos. Segundo Faustino (1996), a microbacia possui toda sua área com

    drenagem direta ao curso principal de uma sub-bacia. Várias microbacias formam uma sub-bacia, sendo

    que a área de uma microbacia é inferior a 100 km2. Porém, Cecílio e Reis (2006) definem microbacia

    como sendo uma sub-bacia hidrográfica de área reduzida, não havendo consenso de qual é a área máxima

    (máximo varia entre 10 a 20.000 ha ou 0,1 km2 a 200 km2).

    Do ponto de vista da hidrologia, a classificação de bacias hidrográficas em grandes e pequenas

    não é vista somente na sua superfície total, mas considerando os efeitos de certos fatores dominantes na

    geração do deflúvio. Tendo as microbacias como características distintas uma grande sensibilidade tanto

    às chuvas de alta intensidade (curta duração), como também ao fator uso do solo (cobertura vegetal),

    sendo assim, as alterações na quantidade e qualidade da água do deflúvio, em função de chuvas intensas

    e ou em função de mudanças no solo, são detectadas com mais sensibilidade nas microbacias do que nas

    grandes bacias. Portanto, essa explicação contribui na distinção, definição e delimitação espacial de

    microbacias e bacias hidrográficas, sendo sua compreensão, crucial para a estruturação de programas de

    monitoramento ambiental, por meio de medições de variáveis hidrológicas, liminológicas, da topografia

    e cartografia e com o auxílio de sistemas de informações geográficas. Dessa forma, pode-se chegar a

    uma adequação espacial de microbacias e bacias hidrográficas (Lima; Zakia, 2000).

  • M. Almeida, H., 2016 Caracterização geoquímica da água e sedimentos de fundo do ribeirão Marzagão...

    14

    Outro conceito importante atribuído a microbacias é o ecológico, que considera a menor unidade

    do ecossistema onde pode ser observada a delicada relação de interdependência entre os fatores bióticos

    e abióticos, sendo que perturbações podem comprometer a dinâmica de seu funcionamento. Esse

    conceito visa à identificação e o monitoramento de forma orientada dos impactos ambientais (Mosca,

    2003; Leonardo, 2003).

    Calijuri e Bubel (2006) utilizam dados hidrológicos e ecológicos para conceituar o termo

    microbacia hidrográfica. Segundo os autores, são áreas formadas por drenagens de 1ª e 2ª ordem e, em

    alguns casos, de 3ª ordem, necessitando ser definida como base na dinâmica dos processos hidrológicos,

    geomorfológicos e biológicos. As microbacias são áreas com certa fragilidade sendo frequentemente

    ameaçadas por perturbações, nas quais as escalas espacial, temporal e observacional são fundamentais.

    Neste trabalho considerou-se a região estudada como sendo uma microbacia devido a sua

    constituição ser preferencialmente por drenagens de 1a e 2a ordem, com uma área de influência com

    aproximadamente 5 km2.

    2.8 MOBILIDADE, ESPECIAÇÃO E PROCESSOS DE SORÇÃO

    A mobilidade dos elementos químicos é controlada principalmente pelas condições do potencial

    hidrogeniônico (pH) e do potencial de oxi-redução (Eh) do meio. Então, quando a água ácida da mina

    entra em contato com diversas rochas, ela é capaz de dissolver minerais e mobilizar determinados

    elementos químicos, considerados pouco móveis em outras condições. A solubilidade dos minerais é a

    principal condicionante para que os elementos neles contidos possam ser liberados. Uma vez que tal

    fato acontece, a mobilidade dos elementos é controlada pela estabilidade das espécies nas condições

    geoquímicas existentes (pH, Eh) e pela carga de superfície dos adsorventes, que também é dependente

    do pH (Dold 1999).

    A especiação química de um elemento fornece dados sobre sua mobilidade, frente a diferentes

    condições ambientais, e, consequentemente, sobre o seu potencial de toxicidade. São vários os

    diagramas de Eh x pH que auxiliam a predizer quais espécies dominam em condições químicas

    específicas. Uma vantagem de se conhecer a especiação química de metais pesados relaciona-se à sua

    química ambiental, pois podem ser adicionados reagentes químicos que extraem elementos de certas

    fases de maneira seletiva. Na tabela 2.2 podemos observar a mobilidade dos elementos de acordo com

    o pH do meio.

  • Trabalho de Conclusão de Curso, n. 262, 79p. 2017.

    15

    Tabela 2.2: Mobilidade de alguns elementos químicos no ambiente superficial (Garrett 2005).

    Diversos autores já mencionaram a capacidade de alguns materiais (óxidos e hidróxidos de Fe

    e Mn, argilas e matéria orgânica) em adsorverem metais. Essa propriedade os torna muito importantes,

    pois possui uma grande implicação na imobilização de metais pesados em áreas contaminadas. Em

    sistemas aquáticos, quando o pH da solução se eleva, os elementos são adsorvidos por esses materiais,

    e assim, transferidos da água, tornando-se, então, pouco biodisponíveis (Karlsson et al.1988).

    Nas argilas, a capacidade de adsorção se deve à grande área superficial dessas partículas e à

    existência de uma carga elétrica negativa nas superfícies das mesmas. Essa carga elétrica é resultante da

    substituição de cátions de valências mais baixas em camadas tetraédricas e octaédricas desses minerais

    (Evangelou 1995), o que faz com que possuam uma boa capacidade de troca iônica, principalmente em

    climas tropicais.

    O fato das substâncias húmicas serem capazes de formar complexos com metais é atribuído ao

    elevado conteúdo de oxigênio de grupos funcionais como carboxil (COOH), hidroxil (OH) e carbonil

    (C=O).

    Outras importantes formas de incorporação de metais em materiais como sedimentos e solos

    são feitas por meio de substituições iônicas, bem como por processos de sorção e co-precipitação de

    metais com óxidos/hidróxidos de ferro e manganês (e.g. Fe(OH)3; MnO2). Tanto o ferro quanto o

    manganês sofrem reações de oxidação e redução. O estado de oxidação desses elementos se reflete em

    uma maior ou menor mobilidade: ambos elementos são móveis no estado reduzido, mas formam

    espécies pouco solúveis nos estados oxidados (Fergusson 1990). A Tabela 2.3 abaixo discrimina os

    materiais supracitados (óxidos /hidróxidos de Fe e Mn, matéria orgânica e argila) e algumas

    propriedades vinculadas a eles. Quanto à cristalização desses materiais, ressalta-se que, em regiões de

    climas tropicais, os óxidos de ferro podem ser bem cristalizados.

  • M. Almeida, H., 2016 Caracterização geoquímica da água e sedimentos de fundo do ribeirão Marzagão...

    16

    Tabela 2.3: Compostos que acumulam metais pesados e algumas de suas propriedades (Modificado de

    Fergusson 1990).

    2.9 TOXIDADE DOS ELEMENTOS

    É bem conhecido que a distribuição de substâncias químicas no ambiente pode

    influenciar a saúde de homens, animais e plantas. Apesar de muitos elementos químicos serem benéficos

    para a saúde humana, vários deles podem se tornar tóxicos se ingeridos ou inalados em altos níveis e/ou

    por longos períodos de tempo. Como exemplos, podem ser citados o Cu e o Zn, que são micronutrientes

    essenciais, mas que, em concentrações altas, podem ser tóxico para plantas e animais (Plant et al. 1998).

    Alguns metais apresentam características toxicológicas bem mais acentuadas que outros (Tabela 2.4).

    Tabela 2.4: Tabela periódica, mostrando elementos químicos e seus efeitos biológicos conhecidos e prováveis

    (Plant et al 1998).

  • Trabalho de Conclusão de Curso, n. 262, 79p. 2017.

    17

    Os metais pesados são particularmente conhecidos por possuírem um caráter nocivo sobre os

    organismos. Devido a esse motivo, vários países têm estudado aspectos sobre a ocorrência, distribuição

    e efeitos adversos dos metais pesados sobre a biota. Os resultados das investigações têm sido divulgados

    por revistas e órgãos, como a Organização Mundial de Saúde - OMS (ou World Healthy Organization -

    WHO), a Environmental Protection Agency (EPA), e a Agency for Toxic Substances and Desease

    Registry (ATSDR).

    Os metais ocorrem naturalmente no ambiente, de onde podem ser solubilizados e liberados dos

    depósitos minerais por meio de processos intempéricos. Os metais podem constituir elementos traço na

    rede cristalina de minerais primários ou na estrutura de minerais secundários; eles também podem estar

    presentes como resultado dos processos de sorção em argilominerais, óxidróxidos de ferro e manganês

    e compostos orgânicos (Förstner & Wittmann 1983, Fergusson 1990, Evangelou 1995). Algumas

    regiões particularmente apresentam grandes acumulações, ou mesmo, deficiências de elementos-traço.

    Essas regiões podem exercer um caráter nocivo sobre a biota. A concentração natural de elementos

    químicos de uma região está principalmente condicionada pela geologia e clima locais. Essas

    características irão reger os processos de solubilização, a liberação de metais e as reações com os

    materiais presentes, sob as condições físico-químicas do ambiente. Porém, a concentração local pode

    ser significativamente aumentada devido às fontes antropogênicas, que envolvem processos de uso da

    terra, urbanização, industrialização e atividades mineiras e metalúrgicas (Plant et al. 1998, Williams et

    al. 2000).

    Os metais podem entrar no organismo humano por meio da inalação, ingestão e transferência

    através da pele. Alguns metais pesados (e.g. As) podem ser removidos do corpo humano em algumas

    horas; outros metais, como Cd e Pb, levam anos para serem eliminados. A remoção do elemento varia

    com o tipo de tecido do organismo, e é dependente da sua mobilidade, que é influenciado pela espécie

    química.

    2.10 ELEMENTOS ABORDADOS NO TRABALHO

    Os metais podem ser classificados como elementos maiores e elementos traço. Os elementos

    maiores são aqueles mais comuns de serem encontrados no ambiente, tais como: Ca, Mg, Na, K, Fe,

    Mn, Al. São denominados de elementos traço os diversos elementos que comumente ocorrem em teores

    muito baixos (

  • M. Almeida, H., 2016 Caracterização geoquímica da água e sedimentos de fundo do ribeirão Marzagão...

    18

    traço ou como elemento principal dependerá da litogeoquímica local. Porém, esses metais geralmente

    ocorrem ao nível de traço, e se associam a alguns tipos de minérios e a depósitos sulfetados.

    Na tabela 2.5 a seguir, será possível observar alguns elementos químicos e suas implicações no

    organismo humano.

    2.10.1 Elementos maiores

    Cálcio (Ca)

    O cálcio é um metal alcalino que pode ter sua fonte derivada de uma extensa gama de minerais,

    tais como: carbonatos (calcita e aragonita - CaCO3, dolomita - CaMg(CO3)2); sulfatos (gipsita -

    CaSO4.2H2O, anidrita - CaSO4); fosfatos (apatita - Ca5(PO4)3(OH,F,Cl) ); fluoretos (fluorita - CaF2);

    plagioclásios (anortita - CaAl2Si2O8); anfibólios (hornblenda - Ca2(Mg, Fe2+)4(Al, Fe3+)(Si7Al)O22(OH)2

    ); piroxênios (diopsídio - CaMgSi2O6), dentre outros (Turekian & Wedepohl 1961, Wedepohl 1978,

    Hounslow 1995). O cálcio é essencial para o crescimento dos vegetais. No corpo humano, o cálcio atua

    na saúde dos ossos, no mecanismo de coagulação do sangue, no controle dos impulsos nervosos e das

    contrações musculares (Santos 1997).

    Magnésio (Mg)

    O magnésio ocorre principalmente em rochas carbonatadas, onde é constituinte da dolomita -

    CaMg(CO3)2 e da magnesita - MgCO3. Outros principais minerais fontes de magnésio são: silicatos -

    olivina (forsterita - Mg2SiO4); talco - Mg3Si4O10(OH)2; granada (piropo - Mg3Al2(SiO4)3); micas

    (flogopita - KMg3(Si3Al)O10(F,OH)2, clorita - (Mg, Fe2+, Al)6(Si, Al)4O10(OH)8, biotita -

    K(Mg,Fe2+)3(AlSi3O10(OH,F)2 ); piroxênios (enstatita - Mg2Si2O6, diopsídio - CaMgSi2O6); cloretos -

    carnalita - KMgCl3.6H2O e sais como o sulfato epsomita - MgSO4.7H2O (Wedepohl 1978, Santos 1997).

    O magnésio é benéfico às plantas, pois é um dos componentes essenciais da clorofila. No corpo

    humano, além de ser necessário ao bom funcionamento de nervos e músculos, participa do processo de

    conversão do açúcar em energia (Santos 1997).

    Sódio (Na)

    Os principais minerais-fontes de sódio na crosta terrestre são: a halita - NaCl, os plagioclásios

    (albita - NaAlSi3O8), os feldspatóides (nefelina - (Na,K)AlSiO4; sodalita - Na8Al6Si6O24Cl2), os

    anfibólios (glaucofana-riebeckita - Na2[(Mg,Fe2+)3(Al, Fe3+)2]Si8O22(OH)2) e os piroxênios (jadeíta -

    Na(Al, Fe3+)Si2O6 ).

    O sódio é um elemento essencial para o ser humano, mas pode ser tóxico em grandes

    quantidades. Concentrações elevadas de sódio em águas são nocivas às plantas por que reduzem a

    permeabilidade do solo (Hounslow 1995, Santos 1997).

  • Trabalho de Conclusão de Curso, n. 262, 79p. 2017.

    19

    Potássio (K)

    O potássio ocorre principalmente em: feldspatos potássicos (ortoclásio - KAlSi3O8); micas

    (moscovita - KAl2(AlSi3O10)(OH)2, biotita - K(Mg,Fe2+)3Si3AlO10(OH,F)2) e feldspatóides (leucitas -

    KAlSi2O6). Altas concentrações desse elemento também estão associadas a ocorrências de evaporitos,

    tais como a carnalita - KMgCl3.6H2O e a silvita - KCl. O potássio possui intensa participação em

    processos de troca iônica, devido à facilidade de ser adsorvido pelos minerais de argila.

    O potássio é muito importante para o desenvolvimento dos vegetais, sendo comumente

    adicionado aos solos como fertilizante. No corpo humano, o potássio regula os batimentos cardíacos,

    controla os impulsos nervosos e as contrações musculares (Santos 1997).

    Ferro (Fe)

    Dentre os principais minerais constituídos de ferro, podem ser citados: os óxidos (hematita -

    Fe2O3; goethita - FeO(OH); magnetita - Fe2+Fe3+2O4; ilmenita - Fe2+TiO3), os sulfetos (pirita e

    marcassita - FeS2; arsenopirita - FeAsS; pirrotita - Fe(1-x)S), os carbonatos (ankerita - Ca(Fe2+, Mg,

    Mn)(CO3)2; siderita - Fe2+CO3; os silicatos (fayalita - Fe2+2SiO4; ferrossilita - Fe2+SiO3) e os

    aluminossilicatos (biotita - K(Mg,Fe2+)3(AlSi3O10(OH,F)2).

    No corpo humano, o ferro atua na formação da hemoglobina. A carência desse elemento pode

    causar anemia e seu excesso pode aumentar a incidência de problemas cardíacos e diabetes (Santos

    1997).

    Manganês (Mn)

    O manganês compõe uma série de minerais, dentre os quais se encontram: óxidos e hidróxidos

    (pirolusita - MnO2, manganita - γ-MnO(OH)), carbonatos (rodocrosita - MnCO3, rodonita - (Mn2+, Fe2+,

    Mg, Ca)SiO3) e minerais aluminossilicáticos (espessartita - Mn2+3Al2(SiO4)3, cloritóide (Fe2+,Mg,

    Mn)2Al4Si2O10(OH)4), dentre outros (Wedepohl 1978, Santos 1997).

    O manganês é um elemento essencial ao organismo humano. A incorporação de Mn pelo

    organismo comumente é feita pela ingestão de água e de alimentos (grãos, cereais, chá); porém, a

    ingestão excessiva de Mn pode causar danos ao cérebro, em uma parte que ajuda a controlar os

    movimentos. Segundo a ATSDR (2003), alguns indivíduos que ficaram expostos a altos níveis de Mn,

    por um largo tempo, sofreram perturbações mentais/emocionais e falta de coordenação motora, o que

    representa uma enfermidade denominada “manganismo”. Outro efeito negativo do Mn sobre os

    organismos é a disfunção reprodutiva. A ingestão excessiva de Mn geralmente se dá ao aspirar ar em

    ambientes onde se manufatura produtos contendo esse elemento (e.g. baterias, pesticidas, fundições).

    Alumínio (Al)

    O alumínio é um elemento que compõe uma extensa gama de minerais aluminossilicáticos,

    dentre os quais podem ser citados como exemplos: a pirofilita - Al2Si4O10(OH)2, a caolinita -

  • M. Almeida, H., 2016 Caracterização geoquímica da água e sedimentos de fundo do ribeirão Marzagão...

    20

    Al2Si2O5(OH)4, o epidoto - Ca2(Fe3+Al)3(SiO4)3(OH), os feldspatos (ortoclásio - KAlSi3O8), as micas

    (moscovita - KAl2(AlSi3O10) (OH)2), além de óxidos (córindon - Al2O3, polimorfos do Al2SiO5: cianita,

    sillimanita e andaluzita) e hidróxidos (gibbsita - Al(OH)3).

    O alumínio é utilizado em diversos materiais, tais como equipamentos industriais e utensílios

    de cozinha. Esse elemento também é utilizado na fabricação de tintas, fogos de artifício, vidros,

    borrachas, cerâmicas, aditivos de alimentos e medicamentos (antiácido, aspirina). O alumínio não

    constitui um elemento necessário ao organismo humano, onde uma alta concentração pode ser perigosa.

    As pessoas estão expostas ao Al pela ingestão de alimentos, água e ar. Pesquisas demonstraram que

    muito pouco Al entra no organismo humano a partir de utensílios de cozinha. Porém, ambientes com

    altos níveis de Al, em suspensão, podem provocar o surgimento de problemas respiratórios. Existem

    suspeitas de que o alumínio pode causar problemas na estrutura óssea e Mal de Alzheimer (ATSDR,

    2003).

    Silício (Si)

    O silício é o segundo elemento mais abundante na crosta terrestre, ocorrendo em grande

    variedade de minerais, principalmente os silicatos. Alguns exemplos da extremamente vasta gama de

    minerais contendo esse elemento são: quartzo - SiO2 - e suas variedades (quartzo rosa, ametista, citrino,

    prásio, etc); topázio - Al2SiO4(F,OH)2; ortoclásio (KAlSi3O8); leucita - KAl(SiO3)2; enstatita MgSiO3;

    os polimorfos do Al2SiO5 (andaluzita, sillimanita e cianita); a serpentina Mg3Si2O5(OH)4; a caulinita

    (Al2Si2O5(OH)4), moscovita - KAl2(AlSi3O10(OH)2), o piropo - Mg3Al2(SiO4)3. Vários compostos de

    silício estão presentes também na água, na atmosfera, em muitas plantas e nos ossos, tecidos e fluidos

    internos de alguns animais. Em certas profissões, onde as pessoas estão mais expostas a poeiras ricas

    em silício, esse elemento pode provocar doenças pulmonares graves, como a silicose.

    O silício pode ser aplicado na usina metalúrgica, na construção de semicondutores, na confecção

    de transistores e chips. O silício é também usado em dispositivos fotoelétricos. As areias e argilas, que

    contêm grandes proporções de sílica, são usadas na fabricação de concretos e tijolos, materiais

    refratários, e na fabricação de cerâmica e vidro. Os silicones, polímeros sintéticos parcialmente

    orgânicos, constituídos por silício, oxigênio, carbono e hidrogênio, são empregados como lubrificantes,

    vernizes e, devido a sua consistência e inércia química, em próteses cirúrgicas.

    2.10.2 Elementos traço pesados e/ou potencialmente tóxicos

    Arsênio (As)

    O arsênio normalmente vincula-se a diversos minérios sulfetados, tais como: arsenopirita

    (FeAsS), cobaltita (CoAsS), tenantita ((Cu, Fe)12As4S13), enargita (Cu3AsS4), loellingita (FeAs2),

    rammelsbergita (NiAs2), ouropigmento (As2S3), realgar (AsS) (Wedepohl 1978). Além dos vários

    sulfetos que contêm quantidades variáveis de As (e.g. pirita - FeS2), esse elemento pode constituir a

  • Trabalho de Conclusão de Curso, n. 262, 79p. 2017.

    21

    impureza de certos minerais, como a galena (PbS). As fontes antropogênicas se relacionam ao uso do

    arsênio em tubos fluorescentes, pinturas, cerâmica, vidros, raticidas, praguicidas e inseticidas

    (Fergusson 1990).

    O arsênio é moderadamente tóxico para plantas e altamente tóxico para mamíferos. A

    toxicologia desse elemento encontra-se condicionada pelo seu estado de oxidação: o As3+ é

    potencialmente tóxico. Devido a sua similaridade química com o fósforo, o As interfere em algumas

    reações bioquímicas envolvendo tal elemento. No homem, o As interfere na produção da substância

    adenosina trifosfato (ATP), ou seja, na geração bioquímica da energia. A absorção dos compostos de

    arsênio se dá pela ingestão de alimentos, água, ou pela inalação de ar contaminado. A exposição de

    organismos ao As é geralmente feita pelo contato de processos industriais ou ambientes contendo teores

    naturais elevados desse elemento. O As+5 não se acumula e é rapidamente excretado pelos rins, enquanto

    o As+3 concentra-se nos leucócitos; acumula-se no fígado, rins, trato gastrintestinal, baço e pulmões e se

    deposita no cabelo, ossos e unhas. Os efeitos generalizados são: irritações de pele e pulmões, podendo

    se estender a câncer; redução da produção de glóbulos vermelhos e brancos, alteração nos batimentos

    cardíacos, danificação nos vasos sanguíneos; disfunção no sistema nervoso, causando neuropatia

    periférica e defeitos de audição; disfunções renais e gastrintestinais; amnésia. O limite de aceitação para

    a ingestão de arsênio no organismo humano é de 0,05 mg/L; a ingestão de 100 mg pode envenenar

    seriamente (ATSDR 2003).

    Existem muitos relatos sobre a contaminação de solos, vegetais, água, peixes e homem.

    Atualmente, alguns governos estão investindo na pesquisa da geoquímica do As com enfoque

    epidemiológico, principalmente quando vinculada a atividades mineiras (Thornton 1996, Dissanayake

    & Chandrajith 1999).

    Cádmio (Cd)

    O cádmio possui um comportamento similar ao zinco, estando presente em alguns sulfetos como

    a esfalerita (ZnS), e no carbonato smithsonita (ZnCO3). São encontrados altos níveis de cádmio

    associados ao carvão (0.01-22ppm) e ao óleo. Os minerais de cádmio são muito raros; alguns exemplos

    são a greenoquita - β-CdS e a otavita - CdCO3. As fontes antropogênicas para o cádmio se relacionam

    ao seu uso na galvanoplastia, na fabricação de baterias Ni-Cd, na fabricação de pigmentos e em

    fundições; o cádmio também é encontrado no tabaco (Wedepohl 1978, Fergusson 1990, Thornton 1996).

    O cádmio é altamente tóxico para a saúde humana. Sua absorção se dá por via respiratória e por

    via digestiva. A exposição por um longo período de tempo pode fazer com que o cádmio seja acumulado

    nos rins, produzindo enfermidades. Aspirar altos níveis de cádmio (originários de processos industriais,

    do tabaco, da queima de lixo e combustíveis fósseis) pode causar lesões nos pulmões. Outros efeitos

    causados por intoxicação crônica incluem descalcificação óssea, hipertensão arterial, anemia, irritações

    no estômago e retardamento no crescimento (Santos 1997, ATSDR 2003). Foram também relatadas

  • M. Almeida, H., 2016 Caracterização geoquímica da água e sedimentos de fundo do ribeirão Marzagão...

    22

    contaminações devido a altas concentrações de cádmio em solos de plantio, e intoxicações pela ingestão

    de peixes e águas, nas proximidades de áreas de mineração (Förstner & Wittmann 1983, Thornton 1996).

    Vanádio (V)

    O vanádio ocorre em vários depósitos, inclusive os sulfetados, onde se associa ao Pb, Zn, Cu e

    Mn (Wedepohl 1978). Tal elemento pode substituir o Fe. Alguns minerais contendo vanádio são a

    carnotita - K2(UO2)2V2O8·3(H2O) e a vanadinita - Pb5(VO4)3Cl. O vanádio, quando combinado com

    outros elementos, pode formar ligas metálicas; o óxido de vanádio compõe um tipo especial de aço

    usado em algumas partes de automóveis. O vanádio também é utilizado em outros compostos na

    manufatura de partes de motores de aviões, plásticos, cerâmicas, e outros produtos químicos.

    O vanádio é considerado um elemento que pode ser essencial para algumas espécies, e tóxico

    para outras (Plant et al. 1996). O corpo não absorve facilmente o vanádio através do estômago, intestino

    ou pele. Esse elemento é absorvido principalmente via inalação. Os principais efeitos negativos causados

    pela aspiração do vanádio ocorrem nos pulmões, garganta e olhos. Segundo a ATSDR (2003),

    indivíduos que trabalharam com vanádio por um largo tempo (≥ 1 ano) ocasionalmente sofreram

    irritação nos pulmões, tosse, dificuldades respiratórias, dor no peito, secreção nasal e dor de garganta,

    que cessaram após a interrupção na exposição ao ar contaminado.

    Molibdênio (Mo)

    O molibdênio ocorre em poucos minerais, sendo os mais comuns a molibdenita - MoS2 e a

    wulfenita - Pb(MoO4). Alguns relatos sobre as fontes antropogênicas para esse elemento advêm do seu

    uso em ligas metálicas, fertilizantes, lubrificantes, catalisadores e pigmentos para vidros e tubos de

    vácuo (Wedepohl 1978).

    O molibdênio é considerado essencial para a maioria dos organismos, podendo ser tóxico em

    excesso (Plant et al 1996). Existem alguns estudos realizados envolvendo o nível de molibdênio na dieta

    de gado. O molibdênio pode exercer um efeito negativo no organismo quando, associado ao enxofre,

    interage com o cobre na dieta animal, reduzindo a utilização desse último pelo organismo. O excesso de

    molibdênio na dieta animal pode causar problemas nas juntas e a doença conhecida como molibdenose.

  • Trabalho de Conclusão de Curso, n. 262, 79p. 2017.

    23

    Tabela 2.5: Elementos químicos, e suas principais implicações no organismo humano. (cf. Fergusson 1990, Santos

    1997,ATSDR 2003).

  • M. Almeida, H., 2016 Caracterização geoquímica da água e sedimentos de fundo do ribeirão Marzagão...

    24

    2.11 GEOQUÍMICA DAS ÁGUAS

    A água é uma substância quimicamente muito ativa e abundante, podendo dissolver e reagir

    com outras substâncias orgânicas e inorgânicas. Os elementos químicos podem estar presentes na água

    na fase sólida (partículas em suspensão) ou dissolvida, o que é condicionado por vários fatores, dentre

    eles: especiação, pH, Eh e presença de ligantes orgânicos (Fergusson 1990, Santos 1997).

    Diferentes materiais podem entrar naturalmente na hidrosfera a partir da água de escoamento

    superficial, que carreia partículas provenientes do intemperismo de materiais geológicos, bem como

    pela atmosfera (poeira, combustão emissões vulcânicas e biológicas). As fontes antropogênicas

    relacionam-se principalmente a operações de mineração e metalurgia, queima de combustível fóssil,

    lixiviação de resíduos do lixo, escoamento superficial urbano, efluentes de esgotos e resíduos de

    agricultura. A concentração de elementos pesados torna-se geralmente mais elevada nas proximidades

    de áreas mineralizadas, devido aos processos de acidificação e solubilização das espécies metálicas

    (Fergusson 1990). Na Tabela 2.6 é apresentado os parâmetros inorgânicos permitidos segundo o

    CONAMA 357 (2005) e COPAM/CERH-MG (2008) para cursos d’água superficiais enquadrados na

    classe III. Além dos elementos é apresentado o limite de Sólidos Totais Dissolvidos (STD) que tem o

    valor de 500 mg/L e o pH que deve estar entre 6 e 9.

    Tabela 2.6: Parâmetros inorgânicos.

  • Trabalho de Conclusão de Curso, n. 262, 79p. 2017.

    25

    2.12 GEOQUÍMICA DE SEDIMENTOS FLUVIAIS

    A composição química dos sedimentos fluviais reflete principalmente os litotipos aflorantes e o

    grau de intemperismo decorrente na região (McBride 1994). A liberação dos constituintes das rochas

    está intimamente relacionada com a abundância dos minerais presentes nas mesmas e com a

    sensibilidade dos minerais ao intemperismo (Meybeck 2004). Os sedimentos constituem um fator muito

    importante do sistema aquático, por sua participação no equilíbrio dos poluentes solúveis/insolúveis e

    por sua maior permanência no corpo d’água, sendo em geral, integradores das cargas poluentes recebidas

    pelas águas a partir de alterações nas condições físico-químicas dessas águas (temperatura, pH,

    alcalinidade, níveis de oxidação/redução) (Agudo 1987). A caracterização geoquímica dos sedimentos

    é, de acordo com Nizoli e Silva (2009) um método importante para a avaliar o impacto gerado por

    industriais e urbanas em áreas estuarinas, marcadas pela ocupação urbana desordenada. Com a

    disposição de acumular ao longo do tempo elementos traço presentes na água, faz dos sedimentos

    importantes bioindicadores toxicológicos. Não o bastante, os sedimentos uma vez contaminados podem

    representar uma fonte enorme de elementos traço para o ambiente aquático, mesmo com a eliminação

    das fontes antrópicas de emissão.

    2.12.1 Valores guia de qualidade de sedimentos (VGQS)

    Existem na literatura diversos valores de referência denominados como Valores Guia de

    Qualidade de Sedimentos (VGQS) estabelecidos a partir de extensos bancos de dados que envolveram,

    de uma maneira geral, níveis de contaminação de sedimentos, valores de background de metais em

    sedimentos, testes de toxicidade, índices de qualidade em águas e matéria orgânica e avaliação de

    comunidades bentônicas (Basílio 2005). Na tabela 2.7 e na figura 2.13 é apresentado os valores

    orientadores de qualidade dos sedimentos segundo CETESB, (2012) e na Tabela 2.8 é apresentado os

    valores de referência para o Quadrilátero Ferrífero de acordo com Vicq (2015).

  • M. Almeida, H., 2016 Caracterização geoquímica da água e sedimentos de fundo do ribeirão Marzagão...

    26

    Tabela 2.7: Valores orientadores de qualidade de sedimentos segundo critérios TEL e PEL, em mg/kg. (CETESB,

    2012).

    Figura 2.11: Diagrama esquemático de qualidade de sedimento segundo critérios TEL e PEL (modificado de

    CETESB, 2012).

    Tabela 2.8: Valores de referência para o Quadrilátero

  • Trabalho de Conclusão de Curso, n. 262, 79p. 2017.

    27

    CAPÍTULO 3

    3 ATIVIDADES E MÉTODOS

    Este trabalho foi desenvoltido em três etapas:

    Levantamento e análise de dados cartográficos e bibliográficos sobre as regiões de estudo e os

    métodos a serem utilizados;

    Determinação dos pontos de amostragem nas nascentes do ribeirão Marzagão e no próprio

    ribeirão a partir de uma imagem de satélite;

    Trabalho de campo para amostragem de água e sedimentos do canal nos pontos selecionados,

    preparação de amostras;

    Análise mineralógica e análise geoquímica de elementos maiores e traço;

    3.1 PESQUISA BIBLIOGRÁFICA E CARTOGRÁFICA

    A etapa inicial consistiu no levantamento bibliográfico sobre aspectos como: fisiografia,

    geologia, além do histórico da exploração mineral na região.

    Os seguintes materiais cartográficos foram utilizados para a definição do local de estudo:

    Cartas geológicas 1:50.000 da CODEMIG/UFMG: folha Ouro Preto SF 23 – X-A-III-

    4, Lobato et al. (2005)

    Software Google Earth Pro

    3.2 MÉTODOS E AMOSTRAGEM EM CAMPO

    Os trabalhos de campo foram executados nos meses de janeiro (sedimento) e fevereiro (água)

    do ano de 2017, não havendo ocorrência de chuva no dia que antecedeu a coleta. A primeira etapa

    compreendeu a seleção dos pontos e locais de amostragem de sedimentos de fundo do canal. Ao todo

    foram descritas e coletadas amostras em 4 pontos: A1, A2, A3 e A4 mostrados na figura (3.1).

    . A determinação da localização dos pontos de amostragem e seu georreferenciamento foram

    obtidos através de um GPS (Global Positioning System) modelo Garmim GPSmap 78 e os dados foram

    processados utilizando o software QGIS 2.18.

    Na segunda etapa foi realizada a análise de parâmetros utilizando multiparâmetro modelo

    ULTRAMETER II 6Psi e a coleta de amostras de água e sedimentos de fundo do canal das nascentes

    do ribeirão Marzagão e do próprio ribeirão a jusante da barragem de rejeitos.

  • M. Almeida, H., 2016 Caracterização geoquímica da água e sedimentos de fundo do ribeirão Marzagão...

    28

    Figura 3.1: Mapa de localização dos pontos de amostragem de água e sedimentos na micro-bacia do ribeirão

    Marzagão. Fonte: Google Earth Pro.

    3.2.1 Análise de parâmetros da água in situ via multiparâmetro

    Nesta etapa foram analisados parâmetros da água via multiparâmetro modelo ULTRAMETER

    II 6Psi ocorreu juntamente com a etapa de coleta das amostras de água, durante o período chuvoso.

    Primeiramente foi feita a calibragem do aparelho utilizando uma solução ácida e uma solução alcalina

    com os parâmetros a serem avaliados conhecidos: condutividade, resistência, sólidos totais dissolvidos,

    OPR, pH e temperatura.

    Para efetuar as leituras dos parâmetros apresentados, o aparelho foi calibrado e ambientado com

    a água que se desejou fazer a avaliação e posteriormente com novas amostras de água.

    3.2.2 Amostragem de água

    As coletas das amostras de água foram feitas juntamente com a coleta de sedimentos havendo

    cuidado para não contaminá-las no ato da amostragem. As amostras foram coletadas contra a corrente,

    expondo os frascos e a seringa três vezes com a água que será coletada (Agudo, 1987; Derisio 1992).

  • Trabalho de Conclusão de Curso, n. 262, 79p. 2017.

    29

    Foram coletadas duas amostras de água em cada ponto de interesse, sendo a primeira coleta em

    frascos de um litro, usada posteriormente para análise da alcalinidade. A segunda amostra foi utilizada

    para determinação de elementos maiores e metais traço, onde a água foi coletada em frascos de 50 ml

    empregando uma seringa acoplada a um filtro com membranas de 0,45µm. Após cada coleta foram

    adicionadas nos frascos três gotas de ácido nítrico ultrapuro (HNO3 65% p/p) com o intuito de evitar a

    precipitação de hidróxido