Formas e distribuição de Pb, Ba, As, Zn e Cu em minerais de solos do Grupo Açungui no Paraná

Abstract

Resumo: Novas técnicas analíticas podem trazer um novo olhar para a estrutura dos constituintes do solo, especialmente em áreas mineradas, que podem conter evidências geológicas e importantes características em relação à natureza dos minerais. O objetivo geral deste trabalho foi estudar a ocorrência natural e antrópica de Pb, Ba, Cu, Zn e As em horizontes superficiais e sub-superficiais dos solos da região de Adrianópolis, PR, e correlacioná-los aos seus atributos químicos e mineralógicos. Análises de alta resolução das frações areia, silte e argila foram realizadas a fim de identificar as fontes de Pb, Ba, Zn, Cu e As. Vinte e sete amostras de solo foram coletadas em três áreas (com distintos materiais de origem) no Vale do Rio Ribeira do Iguape, no município de Adrianópolis, PR: i) área 1 - mármore calcítico; ii) área 2 - micaxistos e filitos; iii) área 3 - granito Itaoca. As frações areia, silte e argila foram separadas para estudo de sua composição química e mineralógica. Por meio de digestão ácida em forno de microondas foram determinados os teores totais de Pb, Ba, Zn, Cu e As das três frações. Da mesma forma, análises de DRX foram realizadas para identificação mineralógica. Foram realizadas extrações sequenciais na fração argila natural: i) NaOH 5 mol L-1 fervente; ii) ditionitocitrato- bicarbonato (DCB); iii) bissulfito de sódio; iv) dissolução do resíduo final por HF. Da argila natural e resíduos de extração NaOH e DCB foram retiradas 0,005 g de material para análise em microscópio eletrônico de varredura por transmissão (MEVTEDX). A fração areia e silte foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV-EDS). Os resultados mostraram a associação de Pb, Ba e Zn em minerais de areia e silte de origem pedogênica. Na fração argila houve associação destes elementos à filossilicatos, feldspatos, óxidos de Fe, anatásio, plumbogumita, barita, fluoroflogopita, ilita, vermiculita, esmectita e caulinita. A microscopia eletrônica possibilitou a quantificação de metais pesados em partículas isoladas dos constituintes do solo, bem como, a observação direta destes elementos na estrutura cristalina dos minerais de argila. Apesar da contaminação pelas atividades de mineração, os resultados comprovam a participação de fontes naturais de metais no teor total dos solos de Adrianópolis.

Abstract: New techniques can bring some different way to think about soil particles structure, especially in mining areas, which could have some important geological characteristics in relation to minerals. High-resolution analyses of sand, silt and clay fraction were realized to recognize sources of Pb, Ba, Zn, Cu, and As by natural or human activities. Twenty-seven soil samples were collected from three different areas (distinct parental materials) in the Ribeira River Valley, Adrianópolis, PR: i) area 1 - calcitic marble; ii) area 2- phyllite and mica schist; ii) area 3- Itaoca granit. The organic compounds were removed and inorganic soil fractions (sand, silt and clay) were separated to mineralogical and chemical studies. Acid digestion by microwave equipment were entered into to analyse total levels of Pb, Ba, Zn, Cu and As of the three inorganic fractions of soil. In the same way, X ray diffraction (XRD) analyzes were made to indentify mineralogical composition of the particles. Sequential extractions were incurred in natural clay of the soils: i) boiling NaOH 5 mol L-1; ii) citrate-ditionite-bicarbonate (CDB); sodium bissufilte; iv) HF. 0,005 g have been separated from natural clay, NaOH 5 mol L-1 and CDB residue to analyses by scanning transmission electron microscopy (STEM-EDX). Sand and silt particles were analysed by scanning electron microscopy (SEM-EDS). The results showed that association of Pb, Ba, and Zn with sand, silt and clay minerals were from natural sources. In clay, the heavy metals were associated with phyllossilicates, feldspars, irons oxides, anatase, plumbogumite, barite, fluorophlogopite, ilite, vermiculite, smectite and kaolinite. The electron microscopy made possible indentify and quantify heavy metals in isolated particles of soil, besides direct observation of these elements in crystalline structure. Although the contamination, the results prove the natural sources of heavy metals at Adrianopolis soils.