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Tipo: Tese
Título: Avaliação da contaminação em solos e sedimentos da bacia hidrográfica do rio Doce por metais pesados e sua relação com o fundo geoquímico natural
Assessment of contamination in soils and sediments of the Doce river basin by heavy metals and its relationship with the natural geochemical background
Autor(es): Pacheco, Anderson Almeida
Abstract: Esta bacia, possui uma área de drenagem de aproximadamente 86.715 km2, dos quais 86 % pertencem ao Estado de Minas Gerais e o restante ao Espírito Santo, abrangendo um total de 230 municípios. É uma área de grande importância econômica, política e social que necessita de pesquisas que contribuam para a gestão de recursos ambientais em prol do desenvolvimento sustentável. Ao longo do curso do rio Doce a atividade predominante é a agrícola, entretanto, é possível também observar diversas cidades e regiões industriais importantes, como é o caso do Vale do Aço mineiro. Neste contexto a bacia do rio Doce se insere em uma preocupação mundial sobre a contaminação por metais pesados e seus efeitos na degradação ambiental e impactos na saúde humana. Os objetivos deste estudo foram testar se as atividades humanas estabelecidas na bacia do rio Doce são responsáveis por altos níveis de metais pesados neste ambiente, e obter melhor compreensão dos processos de contaminação da bacia, a fim de melhorar a gestão dos recursos hídricos para o desenvolvimento sustentável desta bacia. Para se alcançar tais objetivos, a coleta foi realizada ao longo dos 853 km da calha principal do rio Doce. Foram coletados solos da parte alta da paisagem, Neossolos Flúvicos e sedimentos fluviais das margens esquerda e direita do canal do rio. Nestes materiais foram realizados caracterizações físicas e químicas de fertilidade, dissolução seletiva dos óxidos de ferro pelos métodos do ditionito-citrato-bicarbonato de sódio (DCB) e oxalato ácido de amônio (OAA), teores totais de óxidos de Fe, Al, Si, Ti, Mn e os metais pesados V, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, As, Se, Mo, Cd, Ba, Hg e Pb pela fluorescência de raios-X, difratometria de raios-X da fração argila, microscopia eletrônica de transmissão, suscetibilidade magnética e espectroscopia de absorção de raios-X pela radiação síncrotron. Ao se analisar os compartimentos coletados da bacia do rio Doce estes apresentaram alto grau de intemperismo com pH ácidos, baixa CTC, na sua maioria distróficos e presença de argila de baixa atividade. Os baixos teores de Fe extraídos pelo OAA dos solos resultaram em uma baixa relação Feo/Fed, indicando a presença de formas cristalinas dos óxidos de ferro, característico do elevado grau de intemperismo sofrido por estes materiais. Os teores totais dos metais pesados para os solos se apresentaram distintos ao longo da bacia do rio Doce. Os teores de As apresentaram concentrações muito baixas a nulas, com exceção do Cambissolo Háplico da região de Conselheiro Pena (MG) que apresentou teores variando de 50,4 a 119,1 μg g-1 em superfície e subsuperfície respectivamente. A suscetibilidade magnética (χBF) e a frequência dependente (χFD) da suscetibilidade magnética por unidade de massa apresentaram grande variação entre as classes de solos e principalmente destas com os Neossolos Flúvicos da bacia do rio Doce. Nos Neossolos Flúvicos esta apresentou valores relativamente superiores aos dos solos da bacia do rio Doce, variando de 27,84 a 659,61 10-8 m3 kg-1 para a fração TFSA. Correlação linear positiva foi observada entre a χBF da fração TFSA e Areia com os teores de Fe, V, Cr, Co, Ni e Cu e da fração argila com Fe, V, Co e Cu. Também se observou correlação positiva entre o Fe e o V, Cr, Co, Ni, Cu e Zn. Pela difratometria de raios-X da fração argila dos solos, solos aluvias e sedimentos da bacia do rio Doce foi possível observar similaridades na mineralogia destes materiais, sendo constituída basicamente por vermiculita, vermiculita com hidróxi-entrecamada, ilita, caulinita, gibbsita, goethita e hematita. O fundo geoquímico natural foi determinado neste trabalho para a Bacia do Rio Doce, com destaque para os metais pesados V, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, As, Se, Mo, Cd, Ba e Pb, que apresentaram valores acima da referência de qualidade (VRQs) para os solos de Minas Gerais. Os teores dos metais pesados analisados nos sedimentos do rio Doce não indicaram incremento expressivos nos pontos avaliados, quando se compara a coleta antes e depois de cidades e afluentes deste rio. Avaliando o Cr pela X-ray absorption near edge structure spectroscopy (XANES), utilizando a radiação síncrotron nos solos, Neossolos Flúvicos e sedimentos, tal elemento apresentou-se como Cr(III) e não se encontrou o Cr(VI), sua forma tóxica.
The Doce River basin is located in the Southeast of Brazil and has approximately 86,715 km2 of drainage area covering a total of 230 cities. It is an important economic, political and social area requering studies that contributes to the better management of the environmental resources. Along the river the mainly economic activity is the agriculture, even though, there are several important cities and industrial regions, as an example, the Vale do Aço. In this context the Doce River basin is part of an international concern related to heavy metal contamination and its effects on environmental degradation and human health impacts. The objectives of this study were to evaluate whether human activities established in the Doce River basin are responsible for high levels of heavy metals in the environment and to have a clear picture about the basin contamination processes in order to improve the management of water resources. To achieve these objectives, the samples was taken over the 853 km of main Doce river channel and collected from the upper landscape soils, alluvial soils and fluvial sediments on the left and right edges of the river channel. The analyses consisted of physical and chemical fertility characterizations, selective dissolution of iron oxides by the methods of dithionite-citrate-bicarbonate (DCB) and ammonium oxalate (AAO), total content of Fe, Al, Si Ti, Mn and heavy metals V, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Se, Mo, Cd, Ba, Hg and Pb by X-rays fluorescence, X-ray diffraction of the clay, electron microscopy transmission, magnetic susceptibility and X-ray absorption spectroscopy by synchrotron radiation. It was observed a high degree of soil weathering, with acid pH, low CEC, mostly dystrophic and presence of low activity clay. Low levels of iron extracted by the FAO soil resulted in a low ratio Feo/Fed, indicating the presence of crystalline forms of iron oxides, characteristic of the high degree of soil weathering. The total heavy metals contents in soils are presented in different patterns along of the Doce River basin. The magnetic susceptibility (χBF) and frequency dependent (χFD) magnetic susceptibility per unit mass varied widely between soil types. Alluvial soils showed relatively higher values of xFD ranging from 27,84 to 659,61 10-8 m3 kg-1 for the TFSA fraction. Positive linear correlation was observed between χBF from the sand fraction with Fe, V, Cr, Co, Ni and Cu and clay with Fe, V, Co and Cu. We also observed a positive correlation between the Fe and V, Cr, Co, Ni, Cu and Zn. The X-rays diffraction showed similarities in the mineralogy of the clay fraction from alluvial soils and sediments of the Doce River basin, consisting primarily of vermiculite, vermiculite with hydroxy-interlayered, illite, kaolinite, gibbsite, goethite and hematite. The natural geochemical background was determined in this study for the Doce River Basin, especially to heavy metals V, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, As, Se, Mo, Cd, Ba and Pb, which showed values above the reference quality (VRQs) for Minas Gerais soils. The heavy metals levels analyzed in sediments of the Doce River indicated no significant increment in the assessed points comparing before and after the collection of towns and tributaries of this river. Assessing the k-edge of the Cr by X-ray absorption near edge structure spectroscopy (XANES) using synchrotron radiation in soils, alluvial soils and sediments, we observed that Cr is present in Cr (III) form and not Cr (VI) the toxic one.
Palavras-chave: Bacias hidrográficas - Rio Doce
Metais pesados
Mineralogia do solo
Sedimentos
Radiação sincrotônica
CNPq: Ciência do Solo
Editor: Universidade Federal de Viçosa
Citação: PACHECO, Anderson Almeida. Avaliação da contaminação em solos e sedimentos da bacia hidrográfica do rio Doce por metais pesados e sua relação com o fundo geoquímico natural. 2015. 184f. Tese (Doutorado em Solos e Nutrição de Plantas) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2015.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/6465
Data do documento: 31-Mar-2015
Aparece nas coleções:Solos e Nutrição de Plantas

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