Natureza fractal de ácidos húmicos e mobilidade de ferro, zinco e cádmio em área degradada por mineração de caulim

Abstract

Este trabalho é uma contribuição para avaliar, e uma tentativa de minimizar a contaminação, por metais (Fe, Zn e Cd), de uma área de disposição de resíduo proveniente do processo de branqueamento de caulim. Foram analisadas amostras de água, material particulado, sedimento, vegetação, solo (em 3 profundidades) e do próprio resíduo. Foram feitas determinações da concentração de metais prontamente disponíveis (extração usando água), totais (extração usando ácido) e fracionados (extração seqüencial usando diferentes reagentes). Os resultados revelaram: i) metais prontamente disponíveis - contaminação por Fe e Zn e valores preocupantes para Cd; ii) metais totais - contaminação por Fe, Zn e Cd em todas as amostras, exceto testemunha; iii) metais fracionados - contaminação por Fe e Zn nas diferentes frações geoquímicas estudadas; exceto Cd, na fração óxido. Visando estudar a importância da matéria orgânica do solo, ácidos húmicos (AH), no controle de áreas contaminadas por metais, fez-se estudos sobre as mudanças conformacionais desses ácidos na ausência e presença de metais. As amostras de AH foram extraídas de solo e adquiridas comercialmente Para o respectivo estudo utilizou-se a teoria dos fractais, por meio da determinação da dimensão fractal (D). Para obtenção do valor D de AH, em suspensão, utilizou-se a técnica de turbidimetria por meio da lei de potência τ ∝ λ D (em que τ é a turbidez, λ é o comprimento de onda e D a dimensão fractal). Primeiramente fez-se testes em AH na ausência de metais (Zn e Cd) variando as condições experimentais (tempo de agitação e pH). Para verificar a eficiência da agitação na conformação destas partículas fez-se testes utilizando-se agitação magnética e horizontal. Os valores de D obtidos por meio de agitação magnética, apresentaram maior variação entre os tempos de agitação. Já aqueles obtidos em diferentes valores de pH revelaram uma inter-dependência. Os resultados de AH adquiridos comercialmente, diferente de AH extraído de solo, revelaram que o aumento do pH tende a aplainar as partículas, induzindo a menores valores de D. No que tange a adição de metais nas suspensões de AH percebeu-se um aumento nos valores de D, revelando um enovelamento da partícula durante a formação do complexo organo-metálico. Os valores D foram eficientes para representar mudanças conformacionais de complexos AH-metal. Quanto menos solúvel for este complexo maior será a retenção de metais e, conseqüentemente, maior a importância da matéria orgânica no controle da poluição por metais em áreas degradas por mineração de caulim.

This work is a contribution to evaluate the heavy metals (Fe, Zn and Cd) contamination in dumping area that received residues from the cleaning process of kaolin. Samples of soil (3 depth), vegetation, water, suspended material, sediment, and residue were analized. In the samples were determined the concentrations of potentially available metals (extraction using water), total metals (simple extraction using acid), and fractioned metals (sequential extraction using different reagents). The results indicated: i) potentially available metals – contamination by Fe and Zn and values of Cd considered concern; ii) total metals – contamination by Fe, Zn and Cd in the samples, except in the control sample; iii) fractioned metals – contamination by Fe and Zn in the different fractions analized, except Cd in the oxide fraction. In order to describe the importance of organic matter, humic acids (HA), on the contaminated area by metals, was studied by the conformational changes of humic acids in the absence and presence of metals. The HA samples were extracted from the soil and commercial acquire. It was utilized a fractal theory to determine the fractal dimension (D). To obtain the D value of HA, in suspension, it was used a turbidimetry technique through of the potential low τ ∝ λ D , where τ is turbidez, λ is wavelength and D is fractal dimension. HA were analyzed in absence and presence of metals (Zn and Cd) varing experimental conditions (shaking time and pH). To check the efficiency of the shaking on the particles conformation there were made tests utilizing magnetic and horizontal shaking. The D values obtained by magnetic viiishaking showed high variation among shaking time. But the data obtained in different pH values showed an inter-dependence. These results of commercial AH showed that the increase of pH induced a smooth surface on the particles (minor D value). The addition of metals in the HA suspensions, induced an increase of D values, revealing a collapsed structure during the formation of metal-organic complex. The D value was efficacy to represent conformation changes of the HA- metal complexes. As less soluble is this complex greater is the retention of HA by the metals and, it is improved the importance of organic matter (HA) on the metal pollution control in degraded land by kaolin mining activities.