A Influência dos Microrganismos na Degradação de Rochas

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1 A Influência dos Microrganismos na Degradação de Rochas Joedy Patrícia Cruz Queiroz 1, Barbara Nunes Tasca 2, Roberto Carlos da Conceição Ribeiro 3 1 Geóloga D. Sc, CETEM/CATE 2 Bolsista de Iniciação Científica, UNIGRANRIO 3 Engenheiro Químico D. Sc, CETEM/CATE btasca@cetem.gov.br RESUMO O Parque Nacional da Tijuca, situado na zona central da cidade do Rio de Janeiro, protege uma das maiores florestas urbana do mundo, embora sua vegetação resulte de reflorestamento durante o período do Segundo Reinado. É o Parque Nacional mais frequentado do Brasil, recebendo visitantes de diversos lugares que são atraídos pelas suas trilhas e paisagens. Distribuídas nele, existem seis banheiras esculpidas em mármore branco, segundo historiadores, proveniente de Carrara, na Itália, e teriam sido trazidas ao Parque durante o século XIX. A ação das intempéries associada à ação antrópica conduz à destruição de diversos monumentos pétreos de importante significado histórico e cultural. O caso das banheiras da Floresta da Tijuca não é diferente, a atuação desses agentes tem resultado em uma série de patologias e danos tanto na estética, quanto na integridade física das peças. Baseado nestes fatores foi realizado um estudo com a finalidade da caracterização da deterioração dos mármores que compõem as banheiras e verificar o efeito da propagação microbiológica nesse processo. PALAVRAS-CHAVE: mármore, banheiras, microrganismos. ABSTRACT Tijucas National Park is located in the central area of the Rio de Janeiro, protects stone of the largest urban forests in the world, although its vegetation results from reforestation during the period of the Second Empire. It is the most visited national park in Brazil. It receives visitors from many places, who are attracted by their trails and landscapes. Distributed through the park, there are six white marble carved bathtubs, according to historians, from Carrara, Italy, which probably

2 were brought to the park during the nineteenth century. The weathering processes associated to anthropic action leads to the destruction of many stone monuments of historic and cultural significance. The case of the Tijuca Forest bathtubs is no different, the action of these agents resulted in a number of diseases and damages not only to the aesthetics aspects, but also to the physical integrity of some their structural parts. As an example, the color change caused mainly by the death of microorganisms. Based on these factors, studies were carried out to characterize the microorganisms deterioration in the marble s bathtubs. KEYWORDS: marble, tubs, microorganisms. 1. INTRODUÇÃO A degradação das rochas ornamentais é um processo dinâmico e contínuo relacionada aos agentes físicos, químicos e biológicos, muitas vezes modificadas pelas atividades antrópicas, que atuam sobre os materiais originais. No intemperismo biológico os microrganismos exercem uma ação importante no efeito da degradação das rochas, como é possível observar nas banheiras presentes no Parque Nacional da Tijuca. O Parque localizado no Maciço da Tijuca, mais precisamente no Alto da Boa Vista, apresenta abundantes precipitações e ausência de período seco no inverno (ICMBio), tornando-se um local propício para o crescimento de microrganismos. Figura 1 - Mapa com a localização do Parque Nacional da Tijuca O Parque Nacional da Tijuca representa um importante papel histórico para a cidade do Rio de Janeiro, com uma infinidade de trilhas e cachoeiras, além de ruínas e acervos do tempo das fazendas de café, dentre estes as banheiras feitas de mármore, que estão distribuídas pelo parque e em diferentes estados de conservação.

3 Figura 2 Banheiras de mármore O conhecimento da história evolutiva das alterações das rochas não é tarefa fácil, pois existem problemas de intensidade, transformação, retrogressão e sobreposição, próprios de cada localidade. Mas, saber a influência local de cada fator e dos processos responsáveis pelo desenvolvimento da alteração na rocha é relevante, pois pode ser um elemento norteador para futuros estudos. 2. OBJETIVO Diante do estado de conservação das banheiras localizadas na Floresta da Tijuca, a presente pesquisa teve como finalidade analisar a degradação das rochas que compõem as banheiras. 3. METODOLOGIA 3.1. Pontos de Coleta A coleta de microrganismos foi feita em duas banheiras, uma localizada na área de lazer próximo à ponte Job de Alcântara (Banheira 1) e a outra no centro de visitantes (Banheira 4). Figura 3 Mapa com a localização das banheiras

4 3.2. Amostragem Foram coletadas amostras em dois pontos diferentes nas duas banheiras.com o auxílio do swab, coletou-se o material biológico presente nas banheiras. Em seguida, reservou o swab em um tubo de ensaio com uma pequena quantidade de soro fisiológico. Depois, em laboratório, espalhou-se o material sobre os meios de cultura. Para cada ponto coletado, o material foi inoculado em placa contendo meio TSB e/ou meio BDA, em duplicatas. O meio TSB (caldo de triptona de soja) é um meio altamente nutritivo e versátil, normalmente utilizado para crescimento de bactérias. Já o meio BDA (Batata Dextrose Agar) é o meio comumente empregado para a cultura de fungos Isolamento Em laboratório, as placas foram mantidas em estufa a 30 C, por 4 dias. Ao final desse tempo, foi possível observar o crescimento de diversas colônias de microrganismos. A avaliação do crescimento microbiano foi visual, sendo selecionados os morfotipos diferentes presentes nas placas. Após a seleção das colônias, procedeu-se o esgotamento por estrias no meio sólido correspondente (TSB ou BDA). A identificação dos microrganismos foi feita visualmente, com o uso do microscópio óptico Bel Photonics Solaris 3.4. Análise Química Fragmentos de mármores que estavam se desprendendo das banheiras foram avaliados por meio da técnica de fluorescência de raios-x (FRX) Análise Petrográfica A análise petrográfica teve o objetivo de identificar as texturas nas amostras das banheiras, bem como verificar as alterações presentes. As amostras foram analisadas através de lâminas em Lupa binocular e Microscópio petrográfico Difração de Raios-X

5 Os difratogramas de raios-x das amostras, obtidos pelo método do pó, foram coletados em um equipamento Bruker-D4 Endeavor, nas seguintes condições de operação: radiação Co K (40 kv/40 ma); velocidade do goniômetro de 0,02o 2 por pa segundos por passo e coletados de 4 a 80º 2 com det interpretações qualitativas de espectro foram efetuadas por comparação com padrões contidos no banco de dados PDF02 (ICDD, 2006) em software Bruker DiffracPlus Microscopia Eletrônica de Varredura e Sistema de Energia Dispersiva O material coletado foi submetido a análises de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e de Sistema de Energia Dispersiva (EDS) acoplado. Ao MEV pode ser acoplado o sistema de EDS (Energy Dispersive System), o qual possibilita a determinação da composição qualitativa e semiquantitativa das amostras, a partir da emissão de Raios-X característicos (Duarte et al, 2003). 4. RESULTADOS 4.1. Identificação das Patologias As banheiras estudadas estão situadas em uma área de florestas, nas proximidades da cidade, estando sujeitas aos efeitos climáticos regionais, acentuado pelos efeitos locais resultante da alta umidade, dos poluentes atmosféricos, chuvas ácidas entre outros. Todos estes processos intempéricos acabam por fim arruinando as peças ali presentes, principalmente como perda de material rochoso, mudança na coloração (manchamento e descoloração), depósito, desintegração e fissuras. Figura 4 Perda de massa rochosa devido a dissolução em meio ambiente quimicamente agressivo As modificações na coloração podem estar relacionadas à precipitação de hidróxidos de ferro e/ou de cimento carbonático hidratado; à deposição de sujeiras na superfície ocasionando

6 a aparência amarelada e encardida ou mesmo à percolação da água da chuva na maior parte das vezes com CO 2 diluído. Observa-se também mudança na cor causada pela presença superficial de plantas aéreas e microrganismos (Figura 4). As plantas aéreas e os microrganismos possuem cor verde, mas com sua morte adquirem cor preta (Philipp & Benedetti, 2007). Figura 5 Manchas causando a modificação na coloração A presença de trinca e fraturas pode estar associada a diversos fatores, como a falta de cuidado dos usuários do parque que entram em contato com as peças de maneira inadequada, ao elevado índice de dilatação térmica devido à exposição a amplas variações térmicas, ou mesmo a baixa resistência ao impacto devido ao tráfego de veículos no local. Figura 6 - Fissuras e fraturas encontradas nas banheiras 4.2. Análise Química Os resultados da análise química demonstraram a predominância na percentagem de cálcio sobre o magnésio caracterizando um mármore calcítico. Com relação aos outros elementos analisados pode-se verificar um aumento no percentual de alumínio na amostra de alteração, assim como do magnésio e anidrido silícico. Já para o cálcio, houve uma diminuição na percentagem. Comparando as percentagens dos elementos estudados da amostra da banheira 1 e 2 temos valores aproximados, tanto para cálcio, como para magnésio que são elementos dos minerais, calcita e dolomita, constituintes do mármore (Tabela 1). Segundo Lazzarini & Tabasso (1986) ambos minerais se caracterizam por apresentar baixa estabilidade em condições intempéricas, principalmente em presença de água. O íon CO 3-2 é muito instável em presença do íon H+ (Philipp & Benedetti, 2007). A calcita, a temperatura

7 ambiente, é pouco solúvel na água pura, mas quando em contato com anidrido carbônico dissolvido em água torna-se muito solúvel. A dolomita também é solúvel em água carbônica, mesmo que menor quantidade. Este fato pode explicar a diminuição da percentagem de Cálcio na amostra de alteração. Tabela 1. Percentagem de Al, Ca, Mg e Si Amostras Al 2 O 3 CaO MgO SiO 2 Banheira 1 0,16 37,8 0,42 2,9 Banheira 2 0,94 34,3 0,77 0,90 Alteração 16,8 24,6 8,7 14, Análise Petrográfica As banheiras são feitas de mármore branco, com alguns veios acinzentados com tamanho variando de alguns milímetros a 1 centímetro. Localmente ocorrem fissuras preenchidas por veios de carbonato de pequenas espessuras e limites curvilíneos. Microscopicamente as duas banheiras estudadas correspondem a mármores calcíticos, textura granoblástica poligonal média a grossa, o tamanho dos cristais variam entre 1 a 2 mm, podendo atingir 2 cm. Nas duas banheiras a análise petrográfica demonstrou zonas com maior alteração, que são caracterizadas pela recristalização da calcita com cristais idiomórficos de pequeno tamanhos. Nota-se ainda, porções com dissolução dos grãos total ou parcial formando pequenas cavidades. A B Figura 7 - Principais características composicionais e texturais do mármore de que é feito a banheira 1. A) Textura geral (lupa binocular); B) Textura geral (microscópio ótico - luz natural) Difração de Raios-X Analisando os difratogramas de Raios-X, observa-se que nas banheiras 1 e 2, os maiores picos de intensidade são oriundos da calcita Já na amostra recolhida proveniente da alteração, percebe-se que esses picos estão indicando a presença de dolomita e quartzo.

8 a) b) c) Figura 8 - Difratograma de Raios-X das amostras das banheiras 1 e 2 e da alteração: a) e b) Presença de picos de intensidade essencialmente de calcita; c) Nota-se com facilidade a diminuição na intensidade do pico da calcita e o surgimento de picos relativos a outros minerais. A Difração de Raios-X corrobora o que já havia sido observado na análise química: presença quase que exclusiva de calcita nas banheiras 1 e 2, e na alteração, a presença de outros minerais além dos formados por carbonato de cálcio Microscopia Eletrônica de Varredura e Sistema de Energia Dispersiva Ao analisar as imagens concedidas pelo MEV, é possível chegar à mesma conclusão que as análises anteriores. Examinando a Figura 11, observa-se com clareza a clivagem característica da calcita, assim como os planos extremos dos blastos, distintivos do sistema cristalino romboédrico. a) b) c) Figura 9 - Imagens do mármore proveniente das banheiras 1 e 2 e alteração, respectivamente. Em relação ao material oriundo da alteração, percebe-se, agora sem muita clareza, em alguns grãos, a clivagem da calcita, porém de maneira muito mais difusa do que o visto nas imagens anteriores. Os dados do EDS mais uma vez corroboram com os resultados anteriores. Na Figura 12 observam-se picos de intensidade indicando a existência de calcita tanto no material procedente da banheira 1 quanto da banheira 2 e a presença de outros minerais, quando se concerne o material originário da alteração. a) b) c)

9 Figura 12 - Picos de Intensidade na banheira 1 (a) e 2 (b) e alteração (c), respectivamente. Exclui-se a presença da prata para fins de interpretação, pois esta foi usada apenas com a finalidade de metalização do material para que ensaio no MEV fosse possível. No ensaio de EDS, verificam-se intensidades de outros elementos na e, tendo como base os ensaios anteriores, pode-se concluir que a alteração das banheiras resultou nos elementos formadores dos minerais quartzo e dolomita, que foram apontados na difração de Raios-X da mesma amostra. 4.7 Avaliação microbiológica Através deste trabalho foi possível verificar a provável presença de bactérias na primeira coleta da banheira número um. A amostra da segunda foi contaminada sendo difícil a identificação. Na amostra resultante da primeira coleta realizada na banheira número dois, foi observada a provável presença de fungos em meio BDA, e de possíveis actinomicetos em meio TSB. Na segunda coleta, há a possível presença de leveduras. 5. CONCLUSÃO Há uma mudança na coloração que é causada pela presença superficial de plantas aéreas e microrganismo, já que estes possuem cor verde porém em sua morte adquirem cor preta. Apesar de ter sido feito a identificação, é necessário o reconhecimento por espécies para saber mais sobre a ação dos microrganismos na deterioração do mármore. 6. AGRADECIMENTOS financeiro. Ao CETEM pela infraestrutura, a todos os colaboradores da CATE e ao CNPq pelo apoio 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS DUARTE, L. C.; JUCHEM, P. L.; PULZ, G. M.; BRUM, T. M. M.; CHODUR, N.; LICCARDO, A.; FISCHER, A. C.; ACAUAN, R. B.. Aplicações de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Sistema de Energia Dispersiva (EDS) no Estudo de Gemas: exemplos brasileiros. Pesquisas em Geociências, v.30(2) p.3-15, 2003 LAZZARINI L., TABASSO M.L. Il Restauro della Pietra. 1 ed. Padova, CEDAM, p.

10 MAYA, R. O. C.A floresta da Tijuca. Rio de Janeiro. Bloch Editôres Disponível em: < Acesso em: 18/02/2016. MORANI, M. B.; Queiroz, C. P. J.; Ribeiro, C. C. R. Caracterização da deterioração do mármore componente das banheiras históricas situadas no Parque Nacional da Tijuca. In: Jornada de Iniciação Científica, 17. Rio de Janeiro Rio de Janeiro: CETEM, Acessado em: 20/02/2016 às 14:32 PHILIPP, R. P.; BENEDETTI, V. D. Análise e avaliação da deterioração do revestimento de mármore da cúpula da Catedral Metropolitana de Porto Alegre, RS. Revista Brasileira de Geociências. V.37(4) p , dezembro de 2007