PPGECRN - Doutorado (Teses)

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    Distribuição, fracionamento e mobilização de elementos potencialmente tóxicos em sedimentos superficiais da Bacia do Alto do Rio das Velhas, MG.
    (2021) Rocha, Janice Cardoso Pereira; Nalini Júnior, Hermínio Arias; Lena, Jorge Carvalho de; Nalini Júnior, Hermínio Arias; Santiago, Aníbal da Fonseca; Castro, Paulo de Tarso Amorim; Souza, Patterson Patrício de; Alba, José Maria Filippini
    Este trabalho contribui com um estudo da distribuição, do fracionamento e da mobilização de As, Co, Cr, Cu, Ni e Zn, além de Al, Fe e Mn em amostras de sedimentos superficiais da porção mais alta da bacia do rio das Velhas. Busca distinguir a origem e avaliar o potencial de mobilização de elementos potencialmente tóxicos (EPT) no contexto das complexas questões geológicas e ambientais que envolvem a província mineral do Quadrilátero Ferrífero. Dados da aplicação de um esquema padronizado de extração química e sequencial mostram que As, Cr, Cu, Ni e Zn se apresentam associados à fração residual. Somente o Co se apresenta mais lábil para todos os sítios e o Cu e Zn para os sítios AV-14, AV-20 e AV-21. A combinação de dados da extração sequencial e em uma única etapa com HCl 0,1 mol L-1 permite mostrar que os potenciais individuais de mobilidade decrescem na sequência: Co >> Ni > Zn > Cu > As > Cr. O fator de mobilidade global, que avalia a distribuição espacial dos elementos segue a tendência AV-14 > AV-20 > AV-21 > AV-16 > AV-01 > AV-00, sendo AV-20 e AV-14 tributários que sofrem intensas intervenções antrópicas. A comparação das percentagens extraídas, usando procedimento de extração sequencial e em única etapa mostra que o procedimento mais simplificado foi eficiente para extrair EPT e mais fracamente associados às partículas do sedimento. Complementando este trabalho, a mobilização de metais como Al, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni e Zn em oito sítios de amostragem foi emulada, a partir de uma abordagem cinética envolvendo um processo de extração química em uma única etapa e, neste caso, usando uma solução HCl 1,0 mol L-1 . Os dados obtidos foram modelados matematicamente como duas reações de primeira ordem e dois pools de associações de metais foram identificados. Estes modelos cinéticos, quando aplicados para emular a mobilização de diferentes elementos químicos em sedimentos, tendem a substituir os métodos de extração sequencial que consideram que uma condição de equilíbrio químico é atingida em cada etapa do processo. No entanto, as reações em ambientes naturais estão raramente em equilíbrio, uma vez que estes sistemas complexos estão em um estado contínuo de mudança. As origens do Cr e do Cu parecem predominantemente geogênicas, embora os teores desses metais nos cursos d'água possam ter possíveis contribuições antrópicas. Cruzando valores-guias de qualidade de sedimento com as frações prontamente e lentamente mobilizadas, observa-se que o Cu e o Zn não representam um risco potencial para a biota local. No entanto, efeitos adversos ocasionais para a comunidade bentônica podem ocorrer em uma possível mobilização do Co. Embora a mobilização a curto prazo de Cr ou Ni não represente riscos, mobilizações de longo prazo desses EPT podem resultar em efeitos adversos para a comunidade bentônica local. A extração em fase única é uma metodologia simples e de baixo custo que permite investigar o potencial de mobilização e identificar sítios impactados por atividades antrópicas, constituindo numa alternativa para aquisição de dados em escala regional, que podem subsidiar programas de avaliação da qualidade de sedimentos que visem a proteção a integridade dos ambientes fluviais.
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    Mapeamento geoquímico e estabelecimento de valores de referência (background) de sedimentos fluviais do Quadrilátero Ferrífero.
    (2015) Costa, Raphael de Vicq Ferreira da; Leite, Mariangela Garcia Praça
    O mapeamento geoquímico e a determinação de valores de referência vem obtendo uma crescente importância nos últimos anos, pois contribuem para o tripé de desenvolvimento sustentável (saúde, meio ambiente e economia) de um país. A confecção destes mapas contribui para a localização espacial de áreas com anomalias permitindo a identificação das suas prinicipais fontes, ao passo que a determinação dos valores de referência também é fundamental para distinguir os valores considerados padrão para uma determinada área das anomalias, bem como avaliar a extensão da poluição de uma mesma área. Neste trabalho, o mapeamento geoquímico de alta densidade com os respectivos valores de referência são apresentados, ambos com enfoque ambiental. Foram coletadas 541 amostras de sedimentos de corrente em todo o Quadrilátero Ferrífero, proporcionando uma densidade de amostragem de 1 amostra para cada 13 km2. Para determinar os valores de referência foram testadas diferentes metodologias, a saber: média +2 desvio padrão, mediana +2 MAD, boxplot UIF, análise fractal, análise espacial e as metodologias associadas. Para confecção dos mapas geoquímicos foi utilizada a técnica de interpolação denominada inverso da distância ponderada (IDW). Os resultados indicam que as técnicas mais antigas de determinação de valores de referência, a Média + 2x desvio padrão e a Mediana + 2x MAD não são efetivas para a separação das anomalias, pois superestimam ou subestimam a faixa de referência. As metodologias Análise fractal e Boxplot UIF apresentaram, para a grande maioria dos elementos, valores bem próximos, confirmando que o intervalo de referência está correto e, demonstrando que ambas são as mais adequadas para ambientes geológicos complexos. Contudo, o Cu, Fe, Pb e Ti apresentaram valores 30 a 46% discrepantes entre as metodologias. No entanto, observou-se que os valores obtidos via Análise fractal demonstraram ser mais condizentes com a distribuição espacial dos elementos, além de ter apresentado os outliers em locais onde notadamente são observados impactos ambientais significativos ou a presença de litotipos ricos no elemento. Com relação aos mapas geoquímicos, observou-se que 72 a 78% da área do QF não apresenta anomalias para os elementos estudados e estes valores podem ser considerados como o background litológico, cerca de 15 a 24% da área estudada apresenta anomalias que podem ser atribuídas tanto aos tipos de rocha aflorantes quanto à influência antrópica, os quais podem ser enquadrados como altos valores de referência, e 2 – 12% do total da área apresentam valores anômalos que são considerados outliers, sendo relacionados com a a interferência humana, principalmente com a mineração. Este primeiro mapeamento geoquímico da alta densidade feito no QF permitiu delinear um controle efetivo da litologia na composição química dos sedimentos, estabelecer um padrão de comportamento bem definido para cada tipo de rocha, o que permitiu a detecção de anomalias ocorridas em função da ação antrópica. Além disso, demonstrou espacialmente quais comunidades, cidades e bacias hidrográficas estão expostas a riscos ambientais e por isso necessitam ser monitoradas e protegidas.