PPGECRN - Programa de Pós-graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais
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Navegando PPGECRN - Programa de Pós-graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais por Autor "Abreu, Adriana Trópia de"
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Item Avaliação geoquímica ambiental da barragem do ribeirão da Cachoeira, sudeste do Quadrilátero Ferrífero, Ouro Preto, MG.(Programa de Pós-Graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais. Departamento de Geologia. Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2005) Abreu, Adriana Trópia de; Lena, Jorge Carvalho deNo Quadrilátero Ferrífero, barragens são construídas com duas principais finalidades: contenção de efluentes produzidos por mineradoras e geração de energia elétrica para indústrias metalúrgicas. Nesse último grupo está inserida a Barragem do Ribeirão da Cachoeira, construída pela Alcan em 1956. A energia elétrica é usada pela fábrica de alumínio na cidade de Ouro Preto. Pelo norte, a barragem recebe contribuição do rio da Ponte e seus tributários. Pelo sul, ela recebe as águas do ribeirão Santa Rita e do córrego Meira e seus tributários. Na sub-bacia do Ribeirão da Cachoeira várias atividades de subsistência são desenvolvidas. A norte, ao longo do rio da Ponte se observa a presença de mineração de topázio, onde garimpeiros fazem a extração deste mineral usando técnicas rudimentares levando ao aumento da quantidade de material particulado em suspensão na água. Além disso, há atividade de mineração de manganês na região. A sul, se observa a ocorrência de esteatito cuja extração é feita em grande escala. No distrito de Santa Rita de Ouro Preto a pedra sabão é utilizada por muitos moradores para a fabricação de peças de decoração e utensílios e o rejeito produzido nesse trabalho é descartado, sem tratamento prévio, às margens do ribeirão Santa Rita. Como problema adicional, a barragem também recebe esgotos de pequenos distritos (Rodrigo Silva, Itatiaia e Santa Rita de Ouro Preto). Com o objetivo de avaliar os impactos dessas atividades na qualidade da água e do sedimento da Barragem do Ribeirão da Cachoeira, foram realizadas análises químicas em amostras de sedimento e de água. As análises incluíram determinação de alguns parâmetros físico-químicos (temperatura, pH, Eh, condutividade elétrica, sólidos totais dissolvidos, oxigênio dissolvido e turbidez), ânions (HCO3-, SO42- e Cl-) e elementos traços e maiores (Al, As, Ba, Be, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, K, Li, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, Pb, Sn, Sr, Ti, V e Zn) para as amostras de água e determinação de teores de elementos traços e maiores (Al, Ba, Ca, Co, Cr, Cu, Fe, K, Li, Mg, Mn, Na, Ni, P, Sc, Sr, Th, Ti, V, Y, Zn e Zr) em amostras de sedimentos de fundo com granulometria menor que 63 µm. Além disso, a distribuição dos elementos no sedimento foi determinada através de extração seqüencial para avaliar a disponibilidade de alguns metais e metalóides (As, Ba, Co, Cr, Cu, Ni, Mn, Pb e Zn). Os resultados da análise revelam que o sedimento da porção norte da barragem contém altos teores de Mn, provavelmente, como conseqüência da mineração de Mn. Na porção sul, os sedimentos apresentaram altos teores de Mg, Ni, Cr e V, provavelmente devido às atividades de extração de pedra sabão. A presença desses elementos reflete o conteúdo de talco no sedimento. No sul da barragem é possível distinguir entre a contribuição antropogênica e geogênica à composição do sedimento. Tanto o córrego Meira como o ribeirão Santa Rita carreiam sedimentos provenientes do Complexo Santo Antônio de Pirapetinga com afloramentos de pedra sabão. No entanto, sedimentos próximos ao ribeirão de Santa Rita contêm maiores concentrações desses elementos, provavelmente devido ao descarte dos resíduos das cantareiras. A água da barragem está relativamente livre de metais pesados e traços. O fracionamento dos sedimentos através da técnica da extração seqüencial mostrou que As, Cd, Cr, Cu, Ni e Zn estão predominantemente associados à fração residual do sedimento e, portanto, dificilmente serão disponibilizados para o meio aquoso. Já os elementos Ba, Mn e Co estão distribuídos em todas as frações estudadas, ou seja, trocável, redutível, oxidável e residual. Esse fato indica que esses elementos podem ser tornar disponíveis com possíveis alterações nas condições físico-químicas da água, tais como: pH, Eh e OD. A distribuição do Pb no sedimento se resume a duas frações: redutível e residual. Isto sugere que este elemento está associado aos óxidos de ferro e manganês, indicando que o Pb pode ser disponibilizado para o meio aquoso numa possível mudança na condição redutora natural como a representada pela introdução de esgoto no recurso hídrico.Item Ensaios cinéticos para previsão e prevenção de drenagem ácida : estudo de caso das Indústrias Nucleares do Brasil (INB), Caldas, MG.(Programa de Pós-Graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais. Departamento de Geologia. Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2012) Abreu, Adriana Trópia de; Lena, Jorge Carvalho deA drenagem ácida de mina é o resultado do processo de oxidação de rochas que contêm minerais sulfetados. Este processo ocorre quando o material sulfetado é exposto a condições atmosféricas. Nestas condições, sucessivas reações de oxidação dos sulfetos levam à formação de águas ácidas. Isto é agravado quando as rochas existentes no local não têm capacidade de neutralizar o ácido formado. A condição de baixo pH da água drenada acelera o processo de solubilização de materiais sólidos (rochas, solos e sedimentos) e favorece a lixiviação de metais e metalóides tornandoos disponíveis no ambiente podendo comprometer a qualidade dos cursos d’águas adjacentes. Este quadro é muito comum em minas abandonadas onde o material retirado fica exposto como é o caso da mina Osamu Utsumi em Caldas, MG. Trata-se do primeiro complexo mínero-industrial de urânio instalado no Brasil. Este complexo foi inaugurado em 1982 e atualmente está em fase de desativação sob o controle da INB (Indústrias Nucleares do Brasil). Os métodos de controle e tratamento da DAM podem ser divididos em três vias de ação: previsão, prevenção e remediação. Nos métodos de predição ou previsão são utilizados diferentes procedimentos de ensaios estáticos e cinéticos para avaliar a capacidade ou a probabilidade de determinado material gerar ácido e bases sob determinadas condições. Quando a DAM já se encontra instalada, normalmente, são aplicados métodos de prevenção e/ou remediação. Nas metodologias de prevenção tenta-se encontrar maneiras de prevenir a sua geração ou mesmo diminuir a quantidade de ácido gerada. Na remediação são aplicadas técnicas de contenção e/ou tratamento das águas ácidas geradas. O objetivo desse trabalho foi avaliar e comparar diferentes tipos de ensaios cinéticos para previsão e prevenção da geração ácida de amostras de estéril e de rocha da mina Osamu Utsumi. Os ensaios para previsão da DAM foram realizados em colunas de lixiviação e extratores Soxhlet. Já nos ensaios para prevenção da DAM foram estudados e avaliados sistemas de coberturas secas alcalinas contendo como agentes de neutralização a lama vermelha, o calcário e a cal. Além disso, foi realizado um planejamento experimental aplicado ao ensaio de cobertura alcalina utilizando a lama vermelha no sistema de cobertura. Os lixiviados obtidos nos ensaios foram analisados para parâmetros físicoquímicos (pH, Eh, condutividade elétrica e temperatura) e metais e metalóides por ICP OES. Para entender os resultados obtidos nos ensaios cinéticos foi realizada, inicialmente, uma caracterização detalhada (física, química e mineralógica) das amostras de estéril e rocha. Nos dois tipos de ensaios cinéticos avaliados com estéril, colunas de lixiviação e extrator Soxhlet, foi observada uma diminuição nas concentrações da maioria dos elementos maiores e traços com o tempo, exceção foi observada para o Ba. A diminuição progressiva dos elementos avaliados se deve a um processo de esgotamento de sulfetos no estéril que implicam no aumento progressivo do pH. O ensaio com extrator Soxhlet impossibilitou a avaliação de alguns elementos traços, que estiveram abaixo do limite de quantificação da técnica utilizada, devido à quantidade limitada de material utilizada. Duas metodologias de ensaio cinético com extrator Soxhlet foram aplicadas a rocha: sem troca da água (ES1) e com troca diária da água (ES2). Na prática, o efluente mais concentrado gerado na primeira metodologia (ES1), poderia refletir o que ocorre na cava da mina, por exemplo. Neste ensaio foi observado uma diminuição do pH ao longo do ensaio, e como esperado, um aumento das concentrações da maioria dos elementos avaliados com o tempo. Exceções foram observadas para Ba e Fe. Já na segunda metodologia (ES2), foi observado um aumento significativo do pH, que é comparável a resultados de ensaios em colunas. No entanto, avaliação dos elementos traços eluídos ficou comprometida e grande parte deles apresentou resultados abaixo do limite de quantificação da técnica utilizada. Os sistemas de coberturas alcalinas avaliados apresentaram uma eficiência satisfatória quanto à capacidade de neutralização. As misturas realizadas com estéril do BF4 e aditivos alcalinos (cal, calcário e lama vermelha) foram suficientes para gerar águas com pH básico durante o tempo avaliado. Apesar da cobertura com calcário gerar um pH básico, esta condição não foi suficiente para neutralizar a acidez do estéril presente dentro da coluna. Assim, a cal e a lama vermelha possuíram um maior potencial neutralizador. No entanto, estes agentes neutralizantes ofereceram o inconveniente de introduzir material solúvel no lixiviado. Neste ensaio, considerando os parâmetros avaliados, foi demonstrado que o uso de mistura de lama vermelha com estéril poderia ser uma alternativa viável para o controle de geração de DAM associada à reciclagem de resíduos industriais alcalinos. No planejamento experimental aplicado ao ensaio de coberturas alcalinas com lama vermelha foi possível construir uma superfície de resposta que indicou a faixa ótima de pH em função das variáveis estudadas (concentração de lama vermelha e altura da cobertura). Além disso, este estudo tem importância na visualização da robustez do experimento. Isto possibilita alteração de cada uma das variáveis para uma mesma resposta de pH. Também foram construídas superfícies de respostas para a condutividade elétrica e Eh. Para estes parâmetros não foi obtida uma faixa ótima. Os resultados obtidos na análise das superfícies destas respostas mostram que os valores mínimos da faixa ótima de pH parecem apresentar melhores condições para controle de DAM. Os resultados das concentrações dos elementos maiores e traços avaliados nos lixiviados provenientes dos ensaios do planejamento experimental com lama vermelha revelaram que o uso da lama vermelha pode aumentar a concentração da maioria dos elementos químicos em solução, levando a uma diminuição na qualidade do efluente gerado. Isto mostra a importância de estudos que utilizem uma quantidade adequada de lama vermelha que venha limitar adição de metais e metalóides ao lixiviado.Item Estudo geoquímico-mineral das formações ferríferas bandadas do Sinclinal Gandarela, Quadrilátero Ferrífero (MG).(2016) Sousa, Denise Versiane Monteiro de; Nalini Júnior, Hermínio Arias; Silva, Rosaline Cristina Figueiredo e; Abreu, Adriana Trópia deA composição química, principalmente de elementos-traços, das formações ferríferas bandadas (FFB) e de suas fases minerais é uma ferramenta importante para entendermos a gênese e os processos evolutivos pelos quais essas rochas passaram. As FFB constituem a principal fonte de minério de ferro do mundo e podem auxiliar na compreensão da evolução atmosférica, da composição química dos oceanos e da história evolutiva do planeta Terra. Porém, a baixa fração em massa de elementos-traços nas fases minerais dessas formações, requer um método analítico que apresente baixo limite de detecção. Com isso, foi necessário o desenvolvimento de uma metodologia através de curvas de calibração para a determinação dos elementos-traços Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb e Lu em diferentes fases minerais, via LA-ICP-MS. A metodologia desenvolvida neste trabalho apresentou-se aplicável ao estudo proposto, apresentando linearidade, precisão e acurácia. Foram selecionadas para estudo 11 amostras de itabirito silicoso compacto e itabirito silicoso semicompacto do Sinclinal Gandarela, região centro-nordeste do Quadrilátero Ferrífero (MG). Essas rochas apresentaram uma associação mineral composta por hematita lamelar, magnetita, goethita, quartzo, martita (produto de transformação da oxidação da magnetita em hematita) e outros minerais ganga, como celadonita, barita, monazita e xenotima. Foi determinada a química mineral de Y-ETR em grãos de magnetita, martita, hematita lamelar, goethita e celadonita. A magnetita apresentou valores de concentração desses elementos inferiores aos limites de detecção do método. De forma geral, a hematita lamelare e goethita apresentaram assinaturas geoquímicas semelhantes: i) enriquecimento dos ETRP em relação aos ETRL; ii) anomalia positiva em Eu, que indica uma contribuição hidrotermal na formação desses minerais; iii) anomalia negativa em Ce, que indica um ambiente de formação oxidante; iv) anomalia positiva em Y, que indica condições de mares modernos e refletem uma rápida precipitação dos óxidos de ferro favorecida pela migração de águas marinhas redutoras e levemente ácida até ambientes rasos de águas mais alcalinas e oxidantes; v) anomalia negativa em Nd; vi) ausência de contaminação clástica. Martita e celadonita apresentaram um padrão geoquímico distinto dos demais minerais, exceto pela presença de um enriquecimento dos ETRP em relação aos ETRL das martitas. Um enriquecimento do conteúdo de Y-ETR e da razão Y/Ho também foi notado entre os óxidos/hidróxidos de ferro, relativo ao aumento do grau de oxidação deles, que pode evidenciar uma mudança na composição do fluido e/ou um aumento na razão rocha/fluido, favorecida pela fixação de elementos terras raras (principalmente de ETRP) e uma mobilização dos elementos Y e Ho durante o processo de mineralização, respectivamente. A maioria dos grãos de hematita lamelar e goethita apresentaram uma assinatura geoquímica similar ao itabirito hospedeiro, indicando que há uma contribuição desses minerais para o padrão geoquímico dessas rochas.Item Mobilização de metais pesados em sedimentos de rio provenientes da região impactada pelo rompimento da barragem de rejeitos de Fundão, Mariana, MG.(2019) Santos, Eugênia Moreira; Nalini Júnior, Hermínio Arias; Abreu, Adriana Trópia de; Nalini Júnior, Hermínio Arias; Santiago, Aníbal da Fonseca; Horn, Adolf HeinrichOs sedimentos desempenham um papel importante no transporte de nutrientes, metais pesados e outros contaminantes através dos rios para os oceanos e mares. Neste contexto, o presente estudo tem como objetivo a avaliar a disponibilidade de elementos químicos para as águas do rio Gualaxo do Norte e rio Doce após o rompimento da barragem de Fundão, Mariana (MG). Para tal, foram coletadas amostras de sedimentos em três pontos estratégicos, ao longo do trecho dos rios supracitados, nas quais foram realizadas análises granulométrica, mineralógica (por difratometria de raios-X), química (por ICP-OES e ICP-MS), ensaios cinéticos através de colunas de lixiviação, para avaliar o comportamento de lixiviação do solo contaminado, além de extração sequencial, para se verificar os potenciais riscos de mobilização dos elementos químicos para o meio. As amostras analisadas são constituídas predominantemente por quartzo, hematita e goetita. Análises químicas apontaram que, de uma forma geral, as concentrações de elementos químicos nos sedimentos diminuíram após o rompimento da barragem de Fundão, visto que ocorreu a mistura dos mesmos com o rejeito. Concentrações de Mn e Ba mantiveram-se próximas às concentrações de “background” geoquímico para a região do Gualaxo do Norte após o rompimento. Concentrações de elementos como K, Rb e Zr nos sedimentos apresentaram um aumento em consequência da composição litológica da sub-bacia do Rio Santarém (onde se localizava a barragem de Fundão). Os teores de Sb também aumentaram, em consequência de atividades de extração de ouro provenientes do Rio Gualaxo, localizadas em Antônio Pereira. Teores de Na aumentaram devido à utilização de soda cáustica (NaOH) para flotação de minérios de ferro. Os teores de Co e Ca também aumentaram e são provenientes das sub-bacias do rio Natividade e rio Manso, respectivamente. Os testes de extração sequencial revelaram que os elementos Ba, Co e Mn encontravam-se nas frações mais lábeis, ou seja, mais facilmente disponíveis, enquanto que Cr, Cu, Zn, Al e Fe encontraram-se predominantemente associados à fração residual. Os elementos associados às frações mais lábeis podem se tornar mais facilmente disponíveis ao meio através de alterações físicoquímicas da água como pH, Eh e OD. Os testes de lixiviação apontaram elevadas concentrações de S e Na, que podem estar relacionadas aos produtos do beneficiamento do minério, visto que os sulfatos também são utilizados como coletores aniônicos no processo de flotação. O elemento Mn apresentou concentrações elevadas, indicando alto potencial de contaminação das águas. O Fe apresentou baixas concentrações no lixiviado, apesar dos seus elevados teores no sedimento, a extração sequencial mostra que ele se encontra na fração residual e dificilmente é mobilizado para o ambiente. Concentrações máximas dos elementos As, Ba, Cd, Pb, Co, Cr, Ni, Se, V e Zn apresentaram-se abaixo dos limites estabelecidos pela legislação brasileira. Já o Cu apresentou elevadas concentrações em um dia de coleta. As concentrações de Sb estiveram acima do permitido em vários dias de análises. O Sb se encontra em solução na forma de HSbO2(aq) para as condições em que o experimento foi desenvolvida e os riscos de contaminação das águas por Sb tendem a diminuir, pois diagramas de Eh-pH indicam que este elemento permaneça no sistema como espécie sólida (Sb2O4(s) e Sb2O5(s)).Item Uso de métodos de análise exploratória de dados (AED) na caracterização da contaminação da água subterrânea na área do aterro sanitário de Belo Horizonte.(2022) Santos, Vinicius Rodrigues dos; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Brandt, Emanuel Manfred Freire; Abreu, Adriana Trópia deA contaminação de aquíferos em aterros de resíduos sólidos urbanos se constitui num grave risco ambiental, pelo grande número de elementos e compostos químicos provenientes do lixiviado que são nocivos a saúde humana. A área de estudo é do aterro de Belo Horizonte (CTRS-BR 040), do Centro de Tratamento de Resíduos Sólidos (CTRS), operado pela Superintendência de Limpeza Urbana (SLU). Em estudos anteriores na área do aterro, alguns parâmetros químicos da água subterrânea foram identificados com concentrações superiores às permitidas pela legislação brasileira. Sendo assim, objetivou-se nesta pesquisa aplicar técnicas de Análise Exploratória de Dados (AED) com intuito de definir as fontes de contaminação. Porém, antes de aplicar tais técnicas, constatou-se nas séries históricas de dados químicos de água subterrânea uma proporção significativa de dados censurados, que nesse caso são os valores abaixo dos Limites de Quantificação (LQ). Dados censurados são comuns em hidrogeoquímica e normalmente recomenda-se a substituição destes por LQ/2, porém somente quando sua proporção é inferior a 25% do conjunto de dados. Contudo, muitos parâmetros analisados em água subterrânea contaminada, como na área de estudo, apresentam mais que este percentual de dados censurados, o que dificulta a aplicação da AED. Portanto, inicialmente decidiu-se por aplicar métodos cientificamente embasados de substituição de dados censurados, como o MLE (Máxima Verossimilhança), Kaplan-Meier e análise robusta (ROS), todos executados com o software R. Com os resultados desta análise foi possível incluir os parâmetros com mais de 25% de dados censurados na AED. Para diferenciar as fontes de contaminação na área foram combinadas as seguintes técnicas: análise hierárquica de cluster, gráficos de densidade gaussiana e correlação de Pearson. Assim, foi possível elaborar mapas diferenciando as fontes de contaminação da área, corroborando estudos prévios, que indicavam fontes de contaminação direta e de processos de atenuação.