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Title: Fitotecnologia, distribuição de elementos-traço e especiação de Zn usando EXAFS: estudos em áreas de mineração e metalurgia
???metadata.dc.creator???: Lopes, Guilherme
???metadata.dc.contributor.advisor1???: Guilherme, Luiz Roberto Guimarães
???metadata.dc.contributor.referee1???: Marques, João José Granate de Sá e Melo
Melo, Leônidas Carrijo Azevedo
Curi, Nilton
Ramalho, Teodorico de Castro
???metadata.dc.description.concentration???: Recursos Ambientais e Uso da Terra
Keywords: Solo - Contaminação
Subprodutos
Fitorremediação
Mobilidade
Espectroscopia de absorção de raios-X
Soil contamination
By-products
Phytoremediation
Mobility
X-ray absorption spectroscopy
???metadata.dc.date.submitted???: 16-Aug-2013
Issue Date: 2014
???metadata.dc.description.sponsorship???: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPQ)
Citation: LOPES, G. Fitotecnologia, distribuição de elementos-traço e especiação de Zn usando EXAFS: estudos em áreas de mineração e metalurgia. 2013. 108 p. Tese (Doutorado em Ciência do Solo) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2013.
???metadata.dc.description.resumo???: Áreas de mineração contaminadas com elementos-traço (e.g., As, Zn, Cd e Pb) têm sido foco de estudos, visto os efeitos danosos que eles podem causar aos ecossistemas, caso suas concentrações – totais ou biodisponíveis – excedam os limites considerados seguros. Objetivou-se, com esse trabalho, i) avaliar o potencial de plantas (Brachiaria decumbens, Crotalaria spectabilis e Stylosanthes cv. Campo Grande) na fitorremediação, usando subprodutos industriais como amenizantes [lama vermelha (LV) e uma mistura de 75% de LV com 25% de fosfogesso (LVG)], em um solo contendo elevados teores de As, oriundo de uma área de mineração de ouro; ii) avaliar a mobilidade e a especiação de Zn, Pb e Cd, por meio de extrações simples e sequenciais em solos afetados por atividades de mineração e metalurgia de Zn e iii) investigar a dessorção e a especiação de Zn, buscando associar a formação de diferentes fases sólidas de Zn com a fração trocável desse elemento. Com relação ao estudo envolvendo fitorremediação, os amenizantes LV e LVG foram adicionados ao solo contaminado com As, visando elevar o seu pH para 6, tendo as plantas sido cultivadas por 60 dias. Por outro lado, estudos envolvendo extrações simples e sequenciais de Zn, Cd e Pb, bem como especiação de Zn usando espectroscopia de absorção de raios-X (XAS) foram realizados nos solos provenientes de áreas de mineração e metalurgia de Zn. Em geral, o uso de LV e LVG aumentou a produção de matéria seca (MS) e reduziu as concentrações de As na MS das plantas. As plantas de braquiária e crotalária foram consideradas tolerantes ao As, podendo ser empregadas na fitorremediação, especialmente com a utilização do amenizante LVG, devido à vantagem de conter nutrientes (Ca e S oriundos do fosfogesso). O Zn e o Cd foram, principalmente, associados a formas de carbonatos nos solos da área de mineração de Zn, o que não ocorreu no caso do Pb. Os óxidos de Fe e Mn, bem como a fração residual, também tiveram contribuições para o Zn e o Pb nesses solos. Para o solo oriundo da área de metalurgia de Zn, mais de 70% do Zn e do Cd foram associados à fração trocável, mostrando a maior mobilidade e disponibilidade desses metais neste local, comparado aos solos da área de mineração, o que foi comprovado pelos estudos de dessorção. Essa diferença de mobilidade foi explicada pelos resultados de XAS, os quais mostraram que o Zn nos solos da área de mineração ocorre, dentre outras espécies químicas, na forma de alguns precipitados, reduzindo a mobilidade do metal, ao passo que o Zn no solo da área de metalurgia encontra-se associado a materiais fracamente ligados à fase sólida do solo, e, portanto, com grande mobilidade.
Several mining areas contaminated with trace elements (e.g., As, Zn, Cd, Pb) have been the target of recent studies due to the negative effects that these elements may cause to ecosystems when their concentration – either total or bioavailable – exceed limits considered safe to human health and the environment. In this context, this study aimed to: i) evaluate the potential of three plant species (Brachiaria decumbens, Crotalaria spectabilis, and Stylosanthes cv. Campo Grande) for phytoremediation, using industrial by-products RM and RMG as amendments (red mud – RM – and a mixture of 75% of RM with 25% of phosphogypsum – RMG) in a soil containing high level of As from a gold mining area located in Paracatu, MG; ii) evaluate the mobility and speciation of Zn, Pb, and Cd using single and sequential extractions in soils affected by Zn mining and smelting activities; and, iii) investigate the desorption kinetics and the solid phase speciation of Zn in soils affected by Zn mining and smelting activities, in order to find out which solid phases govern Zn availability and mobility in such soils. In the first study involving the use of a phytotechnology in a gold mining area, the amendments RM and RMG were added to an As-contaminated soil in order to raise its pH to 6. After the incubation time, the tested plants were exposed to As during 60 days. Studies involving single and sequential extractions of Zn, Cd, and Pb as well as Zn speciation using X-ray absorption spectroscopy (XAS) were conducted with soils from a Zn mine, which were contrasted with a tailing sample collected in a Zn smelting site. The use of RM and RMG resulted in increases in the dry matter production and in decreases in As concentrations in the plants. Brachiaria and Crotalaria could be considered as tolerant to As toxicity and thus likely to be employed for phytoremediation purposes, especially with the use of RMG due to its advantage in terms of nutrient supply (Ca and S from phosphogypsum). Zinc and Cd were mainly associated with carbonate forms in the soils from the mining area. The fraction associated with Fe-Mn oxides as well as the residual fraction had also important contributions for retaining Zn and Pb in those soils. For the tailing from the smelting area, more than 70% of Zn and Cd were found in the exchangeable fraction, showing a much higher mobility and availability at this site compared with the soils from the mining area, which was proved with the desorption results. This difference regarding Zn mobility was explained with the XAS results, which showed that Zn in soils from the mining area occurs mainly as Zn-precipitate forms, whereas in the tailing from the smelting area such metal was found in a weakly bound form, being, as a result, quite mobile.
Description: Tese apresentada à Universidade Federal de Lavras, como parte das exigências do Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo, área de concentração em Recursos Ambientais e Uso da Terra, para a obtenção do título de Doutor.
URI: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/4103
Publisher: UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS
???metadata.dc.language???: pt_BR
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