Arsênio no Quadrilátero Ferrífero: Passado, Presente e Futuro

Transcrição

1 Arsênio no Quadrilátero Ferrífero: Passado, Presente e Futuro Prof. Hermínio Arias Nalini Jr. Programa de Pós-graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais Laboratório de Geoquímica Ambiental Departamento de Geologia - Escola de Minas Universidade Federal de Ouro Preto

2 O Arsênio Semi-metal do Grupo 15 da Tabela Periódica Densidade: 5.73 g/cm 3 Usos - Fabricação de inseticidas, raticidas, herbicidas e fungicidas; - Indústria de corantes, metalurgia e na indústria de curtumes. Minerais: Arsenopirita (FeAsS); Realgar (AsS) As 5+ é menos tóxico que o As 3+.

3 Arsênio 2 Chumbo 3 Mercúrio 4 Cloreto de Vinil 5 (PCBs) Bifenils Clorinatos 6 Benzeno 7 Cádmio 8 Benzo-a-pireno 9 Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos 10 Benzo-b-fluoranteno 11 Clorofórmio 12 DDT 13 Aroclor Aroclor Triclorotetileno 16 Dibenzeno-antraceno 17 Cromo hexavalente 18 Dieldrin 19 Fósforo, Branco 20 Clordano

4 O Arsênio Abundância Rochas ígneas: 1 a 1.5 µg/g Rochas sedimentares: 1 a 13 µg/g Crosta terrestre: 1.5 µg/g Águas: 0.2 a 3.7 µg/l Plantas: 0.02 a 7 µg/g (normal); 5-20 µg/g (fitotóxica) Bowen (1979) Alloway (1990) Krauskopf (1967)

5 O Arsênio Limites nos solos Valor de intervenção (Holanda): 50 µg/g Agricultura: 20 µg/g; Residencial: 30 µg/g; Industrial: 50 µg/g (Canadá) Limites em água potável World Health Organization até 1993: 50 µg/l, depois 10 µg/l Canada Council of Ministers of the Environment: 25 µg/l Dose Letal (LD 50 ) injetável: 6 mg/kg Dose Letal na Dieta Humana: > 50 mg/dia Bowen (1979) Doenças Exposição crônica por vários anos: câncer de pele, pulmão (inalação), bexiga, rins e fígado. Doenças Cutâneas (queratose), doenças gastrointestinais, Neurológicas e endocrinológicas (WHO 2001)

6 O Quadrilátero Ferrífero Brasil Door et al. 1969

7 O Passado Geológico Depósito Mineral Ricos em Sulfetos e Ouro - Geralmente sin-tectônicos, associados a zonas de cisalhamento regionais; - Temperaturas entre ºC, pressões entre 2-4 kbars (7-15 km de prof.), concentração de CO 2 elevada e razão Au/Ag 5; - Em grande parte associados a greenstone belts; - Ocorrem sob a forma de veios de quartzo-carbonato e disseminações de sulfetos auríferos (pirita) em zonas de fratura ou de cisalhamento; - A alteração mais comum é a carbonatação (formação de calcita, dolomita e magnesita). Geralmente é acompanhada de uma sulfetação (sulfetos secundários). Dependendo do caso podem ocorrer silicificação e cloritização.

8 O Passado Geológico Geoquímica e mineralogia - Caracterizados por um forte enriquecimento em Au com relação a outros metais, tais como Cu, Zn e Pb. - O enriquecimento em Au pode ser acompanhado de enriquecimento em W, S, Sb, As, Hg e B. - Presença de pirita, pirrotita, arsenopirita, calcopirita, galena e esfalerita. Gênese - Jazimentos produzidos em estágios tardios de um evento geológico; - Durante o metamorfismo as rochas sedimentares e vulcânicas liberariam fluidos compostos essencialmente de H 2 O e CO 2, os quais se concentrariam em zonas de fraqueza e migrariam em direção à superfície; - O Au e os elementos associados (Sb, As, S, B, etc) seriam mobilizados por esses fluidos; - Passagem do nível estrutural profundo para o superficial (10-15 km de prof.); - Pode ocorrer magmatismo associado (fonte do B?).

9 O Passado Geológico Ouro e sulfetos associado às Formações Ferríferas Arqueanas - Formação ferrífera, sulfetos e ouro foram depositados (singenético) no assoalho oceânico em condições extremamente redutoras, num ambiente rico em matéria orgânica e ferro e com quantidades variáveis de enxofre. - Concentração por eventos deformacionais-metamórficos posteriores. Mineralogia - Pirita = 90-95% dos sulfetos; pirrotita = 1-5%; arsenopirita = 1-3%, calcopirita = < 3%, esfalerita e galena = < 1%, gerdorsfita e estibnita = raras - siderita, dolomita, quartzo, rutilo, ilmenita Geoquímica - Quantidades variáveis de SiO 2, Fe 2 O 3 e CaO; - MnO e MgO refletem a variaçnao na proporção de carbonatos; - TiO 2, Cr 2 O 3, K 2 O, P 2 O 5 e metais de transição baixos; - Al 2 O 3 geralmente menor que 0.5%; - Carbono orgânico menor que 0.7%; - Arsênio até 0.7%; - no minério: até 43% de S. (Ribeiro-Rodrigues, 1998)

10 O Passado Geológico arsenopirita Sulfetos da Mina Santana arsenopirita pirita pirrotita (Menezes,1999) arsenopirita arsenopirita

11 O Problema do Arsênio Rejeitos ricos em As na superfície Fonte Natural Depósito Mineral contendo sulfetos (arsenopirita) Oxidação Intemperismo Atuação Antrópica Intemperismo Oxidação Lixiviação Águas e sedimentos Lenta e na superfície Acumulação na Biota Homem

12 O Passado Mineral - Desde 1680 Mais de 300 anos de explotação de ouro Bandeira de Manoel Borba Gato : ouro na região de Ouro Preto; em rios de Nova Lima e Passagem de Mariana (Eschwege 1833); - Minas estabelecidas entre 1725 e 1833 Mina de Passagem de Mariana

13 O Passado Mineral Considerando a razão As/Au = 300 e a produção 1300 toneladas de ouro no QF Quantidade de arsênio lançada nas drenagens supera toneladas (Borba et al. 2000)

14 O Presente - Pelo menos 18 milhões de pessoas bebendo água contaminada em Bangladesh e Bengala Ocidental, oriunda de 4 milhões de poços subterrâneos construídos nos últimos 25 anos; - Concentrações de até 200 mg/l Argentina, Bangladesh, Chile, China, Ghana, Hungria, Mexico, Nepal, Nova Zelândia, Filipinas, Taiwan, Oeste dos USA e Vietnam

15 O Presente Arsênio nos sedimentos do Quadrilátero Ferrífero Oliveira et al. (1979) Eleutério (1997) Borba (2002)

16 O Presente Principais Bacias Hidrográficas Afetadas Brasil Bacia do Rio das Velhas Bacia do Rio Doce mod. de Borba (2002)

17 O Presente Concentrações nos sedimentos Bacia do rio das Velhas (Nova Lima - Raposos): até cerca de 2500 mg/kg Bacia do rio do Carmo (Ouro Preto - Mina de Passagem): até 4700 mg/kg Bacia do rio Conceição (Brumal): até cerca de 150 mg/kg Concentrações nas águas Bacia do rio das Velhas (Nova Lima - Raposos): até cerca de 350 µg/l Bacia do rio do Carmo (Ouro Preto - Mina de Passagem): Mina de Passagem: µg/l (lago) Ouro Preto: até 260 µg/l Bacia do rio Conceição (Brumal): até 8 µg/l (74 µg/l) Pimentel (2001), Borba (2002), Pimentel et al (2003)

18 O Presente Estudo e Monitoramento do Arsênio em Barragens Mineração São Bento

19 O Presente Amostragem em lagos e barragens Testemunhos retirados com gravity corer

20 O Presente Arsênio no Leste-Sudeste do Quadrilátero Ferrífero

21 O Presente Arsênio nos Sedimentos de Fundo no Ribeirão Gualaxo do Norte Sedimentos do Rio do Carmo: Valor de referência local: 8µg/g Até cerca de 3000 µg/g

22 O Presente Terraços aluviais Sedimentos em planície de inundação Valores de referência (background) Idade relativa Sedimentologia - geoquímica - datação (?)

23 O Presente Arsênio nas Plantas Pteris vitata Pteris vitata Até 7000 (µg/g) de As nas folhas Plantas hiperacumuladoras Uso na fitoremediação

24 O Presente Arsênio no Homem: região de Nova Lima e Barão de Cocais Matschullat et al. (2000) Urina de Crianças de 7 a 12 anos Arsênio entre 2.2 a 106µg/L 19.2% acima de 40µg/L (nocivo!)

25 O Presente O Caso de Ouro Preto: dados preliminares - Captações de águas em galerias de minas antigas - Identificação de arsênio em bica/chafariz e uma captação da Prefeitura - Problema: captações clandestinas - Valores de até cerca de 200 µg/l (20 vezes o limite permitido) - Água de residências: até 127,8 µg/l - Presença de arsênio na urina de algumas pessoas (Pereira 2006): 7,7 a 553,5 µg/g creatinina Valor de referência: 50 µg/g creatinina Outras pesquisas em andamento!

26 O Presente O Caso das Galerias Antigas de Minas de Ouro 1 m Concentração de Arsênio maior no início do período chuvoso!!!

27 O Presente Métodos Analíticos Utilizados Espectrômetro de Emissão Atômica - Fonte de Plasma Gerador de Hidretos Espectrômetro de Fluorescência de Raios - X Arsênio em rochas, sedimentos, águas, efluentes, plantas, etc.

28 O Presente Métodos Analíticos Utilizados Polarógrafo Espécies químicas do Arsênio em águas: As 3+ As 5+ LQ = 2.5 µg/l Limite da Resolução CONAMA 357/05: 10 µg/l

29 O Presente Infraestrutura Laboratorial

30 Futuro Mapeamento Geoquímico Regional Distribuição e abundância dos diferentes elementos-traço Mapas de isoteores (isovalores) Valores de referência (background) Identificação de anomalias naturais (geogênicas) Identificação de áreas com contribuição antrópica

31 Futuro - Acumulação de Arsênio e outros elementos-traço em plantas; Hiperacumulação Fitorremediação de solos contaminados - Monitoramento de áreas contaminadas; ordenamento territorial - Monitoramento e tratamento de águas e efluentes - Geologia Médica / Geomedicina

32 Agradecimentos CNPq / DLR (Alemanha) CAPES / Probral FAPEMIG Equipe Prof. Hubert Mathias Peter Roeser (Degeo/UFOP) Prof. Jorge Carvalho de Lena (Dequi/UFOP) Prof. José Fernando Paiva (Dequi/UFOP) Prof. Kurt Friese (UFZ - Magdeburg, Alemanha) Prof. Paulo de Tarso Amorim Castro (Degeo/UFOP) Pós-graduandos e alunos de iniciação científica

33 Obrigado!

34 LIBERAÇÃO E MOBILIZAÇÃO DE METAIS ARSENOPIRITA PROCESSOS DE OXIDAÇÃO POR CONTATO COM A ATMOSFERA SUPERFICIAL ARSÊNIO LIVRE NA FORMA IÔNICA CONTAMINATION DES EAUX, SEDIMENTS, PLANTES ET ANIMAUX

35 NOS TRAVAUX DE RECHERCHE Rios AAS, ICP, Polarografia RIEN D IMPORTANT Água Abastecimento de Ouro Preto AAS, ICP, Polarografia EN 17 SOURCES, TROIS SO CONTAMINÉE ( 200PPB) Sedimentos R. do Carmo AAS, ICP, Polarografia JUSQU A 3000 ppm Plantas Pteris Vittata AAS, ICP, Polarografia JUSQU A 500 PPM Homens Urina Cabelos AAS, ICP, Polarografia PAS DE RESULTAT POUR L INSTANT