INSTRUÇÕES PARA A ELABORAÇÃO DE TRABALHOS COMPLETOS
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- Heloísa Figueiredo Aleixo
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1 09 a de dezembro de 205 Auditório da Universidade UNIT Aracaju - SE INSTRUÇÕES PARA A ELABORAÇÃO DE TRABALHOS COMPLETOS METAIS PESADOS EM LODO DE ESGOTO DA ETE LABOREAUX (ITABIRA/MG): QUANTIFICAÇÃO TOTAL E RESTRIÇÕES AO USO NA FERTILIZAÇÃO DE SOLOS EM ÁREAS AGRÍCOLAS Luisa Cardoso Maia ; Fernanda Maria Belotti 2 Graduanda em Engenharia Ambiental, Universidade Federal de Itajubá, (3) , luisac_maia@hotmail.com 2 Geógrafa, Dra., Universidade Federal de Itajubá: Itabira MG, (3) , fernandabelotti@unifei.edu.br Resumo O objetivo deste trabalho foi quantificar o teor de metais pesados presentes no lodo da ETE-Laboreaux e avaliar as limitações de uso do lodo como fertilizantes de solos em áreas agrícolas em relação ao teor destes elementos químicos contaminantes. Para quantificação do teor de metais pesados foram coletadas quatro amostras compostas após saída do Filtro Prensa, sendo duas no período seco e duas no período chuvoso. Tais amostras foram analisadas por ICP-MS para definição de seu teor total de Cádmio, Chumbo, Cobre, Cromo, Níquel e Zinco. Os resultados das análises evidenciaram que todos os metais pesados encontraram-se dentro do limite estabelecido pela legislação ambiental (Resolução CONAMA Nº 375/2006). Os teores médios de Cobre foram de 25 mg/kg, estando bem inferiores ao permitido pela legislação.500 mg/kg. Os teores de Zinco média de 925,5 mg/kg apresentaram-se em conformidade com a legislação, cujo máximo permitido é de mg/kg. Os resultados obtidos para o Níquel - média de 50,05 mg/kg, também encontram-se dentro dos limites legais 420 mg/kg. Os teores de Cádmio média de 7, mg/kg também apresentaram-se em conformidade com a legislação teor máximo de 39 mg/kg. Os teores de Chumbo média de 22,8 mg/kg, mostraram-se bem abaixo do limite permitido por lei mg/kg. Os teores de Cromo - média de 22,8 mg/kg também estiveram bem abaixo do limite definido pela Resolução CONAMA mg/kg. Os resultados indicam que o teor de metais encontrado no lodo não impede o aproveitamento do resíduo na fertilização de solos em áreas agrícolas. Entretanto, para assegurar a manutenção da qualidade do solo e reduzir os riscos de poluição de água, é necessário o monitoramento do teor dos metais nas áreas de disposição do biossólido, uma vez que tais metais podem acumular-se no solo em virtude da disposição contínua de lodo. Palavras-chave: lodo de esgoto, metais pesados, contaminação de solo e água.. INTRODUÇÃO O crescimento populacional aliado à intensificação da urbanização e da industrialização provocou um aumento abrupto na demanda de água no mundo, ocasionando um dos maiores problemas enfrentados pela sociedade, a escassez de água. Tal problema é agravado pelo manejo inadequado dos recursos hídricos, promovendo a poluição dos corpos d água e consequentemente efeitos adversos ao meio ambiente e à saúde humana. A escassez de água agravada pela poluição dos mananciais vem incentivando projetos que visem à universalização do saneamento básico no país, ocasionando uma tendência de aumento no número de estações de tratamento de esgoto bem como na quantidade de subprodutos gerados pelo sistema [, 2]; intensificando-se também as demandas sociais e ambientais
2 por medidas que buscam reduzir, reutilizar ou reciclar tais subprodutos, reduzindo o custo operacional e possibilitando um reuso efetivo dos resíduos sólidos gerados, almejando padrões de qualidade ambiental [,3]. Neste contexto, o aproveitamento do lodo de esgoto, subproduto sólido de maior massa e volume produzido em uma ETE (Estação de Tratamento de Esgoto), apresenta grande importância ambiental e econômica, uma vez que o gerenciamento adequado de tal subproduto pode representar de 20 a 60% do custo operacional de uma ETE []. A disposição final deste lodo é uma etapa fundamental para a operação eficiente de uma ETE, devendo ser realizada de forma segura em termos de saúde pública e ambientalmente aceitável, sendo, portanto, uma atividade de grande importância e complexidade [,2,4]. Das diversas alternativas para a adequada disposição do lodo a reciclagem agrícola é a mais promissora tanto sob o aspecto ambiental quanto econômico, pois transforma um resíduo em um importante insumo agrícola [4,5,6]. A reciclagem agrícola do lodo tem se destacado mundialmente, do ponto de vista técnico, econômico e ambiental, por viabilizar a reciclagem de nutrientes, promover melhorias físicas, especialmente na estruturação do solo e por apresentar uma solução definitiva para a disposição do lodo [7]. Do ponto de vista econômico, o uso do lodo como fertilizante orgânico representa o reaproveitamento integral de seus nutrientes e a substituição de parte das doses de adubação química sobre as culturas, com rendimentos equivalentes ou superiores aos conseguidos com fertilizantes comerciais. As propriedades do produto o tornam especialmente interessante a solos agrícolas desgastados por manejo inadequado, bem como na recuperação de áreas degradadas [, 7]. O conteúdo de material orgânico contido no lodo de esgoto representa fator relevante que justifica sua utilização na fertilização de áreas agrícolas, uma vez que a matéria orgânica age como um condicionador de solos e um agente cimentante, contribuindo para melhoria dos seus atributos físicos, químicos e biológicos, proporcionando o crescimento e desenvolvimento de plantas [, 6]. No entanto, para que sua utilização seja segura, devem ser controlados os teores de metais pesados e organismos patogênicos, que são os principais limitantes para a sua reciclagem agrícola [3,8]. Para o controle de organismos patogênicos diversas técnicas podem ser utilizadas, com eficiência comprovada no país. Processos de estabilização e higienização do lodo para reduzir o conteúdo de patógenos são bastante difundidos, sendo que em alguns tratamentos, como a caleação com doses de 50% de cal, o resultado alcançado é de 00% de desinfecção para a maioria dos organismos. Os processos de higienização como tratamento com cal ou compostagem já mostraram sua eficiência na desinfecção do lodo, reduzindo os níveis de patógenos a patamares seguros [9,0]. Entretanto, os processos de estabilização não eliminam metais pesados, como arsênio (As), cádmio (Cd), cobre (Cu), cromo (Cr), mercúrio (Hg), níquel (Ni), molibdênio (Mo), chumbo (Pb) e zinco (Zn), que normalmente estão presentes no lodo e podem limitar seu uso na agricultura [3,8], uma vez que tais metais podem se acumular no solo e serem também transportados para águas subterrâneas e superficiais, principalmente quando se faz o uso continuado e em doses crescentes de lodo nas áreas cultivadas []. Buscando assegurar que não ocorra a contaminação dos solos pela aplicação de biossólido em áreas agrícolas, a reciclagem agrícola do lodo de esgoto segue as determinações da Resolução do Conselho Nacional do Meio Ambiente (Conama) Nº 375, de 29 de agosto de 2006 [2], definindo critérios e procedimentos específicos [3]. Neste âmbito, a Política Nacional de Resíduos Sólidos, instituída pela Lei Federal Nº 2.305, de 02 de agosto de 200, regulamenta que é de responsabilidade dos geradores de resíduos a destinação ambientalmente adequada dos resíduos sólidos, buscando uma solução para a situação dos aterros sanitários, que se configuram atualmente como a forma de disposição de lodo mais comumente empregada no país. 2. OBJETIVO O objetivo deste estudo foi quantificar o teor total dos metais Cd, Pb, Cu, Cr, Ni e Zn em amostras de lodo de esgoto da ETE-Laboreaux (Itabira/MG), buscando avaliar as limitações de uso do lodo como fertilizantes de solos em áreas agrícolas em relação ao teor destes elementos químicos contaminantes. 3. MÉTODOS E MATERIAIS 3. Amostragem e preparação das amostras de lodo A amostragem do lodo foi realizada após o processo de tratamento do mesmo, ou seja, na caçamba de descarte de lodo da unidade de desidratação mecânica da ETE Laboreaux. Essa escolha foi adotada em virtude do próprio objetivo do estudo, que é quantificar o teor de metais pesados contidos no biossólido. Os produtos químicos utilizados no tratamento podem contribuir para o aumento do teor de metais pesados do lodo, uma vez que a cal hidratada e o cloreto férrico podem conter em sua constituição alguns metais pesados. Dessa forma, justifica-se a escolha pela amostragem de lodo oriundo do filtro prensa, uma vez que a destinação para fins de reciclagem agrícola utiliza o lodo desaguado, que é mais facilmente manuseado e apresenta um menor custo de transporte. 2
3 A amostragem foi realizada conforme os requisitos estabelecidos para a caracterização inicial de biossólido contidos na Resolução Conama nº 375/2006, bem como por critérios de validação estatística e avaliação da variação sazonal na composição do lodo, segundo os seguintes procedimentos: ) Foram coletadas 04 (quatro) amostras compostas de lodo de esgoto oriunda do filtro prensa, com uma defasagem mínima de 07 (sete) dias; 2) Para avaliar a variação na composição do lodo ao longo do ano foram realizadas 04 amostragens: duas no final do período chuvoso (amostras LE- = Lodo de Esgoto ; LE-2) e outras duas amostragens no final do período de seca (amostras LE-3; LE-4). 3) Visando garantir a representatividade estatística das amostras de lodo coletadas, para cada uma das datas de amostragem realizou-se a coleta em 06 (seis) pontos da caçamba, obtendo-se assim 06 (seis) amostras simples. Após a coleta das 06 amostras simples foi realizada a homogeneização dessas amostras simples em uma única amostra composta. 4) As amostras compostas foram acondicionadas e então preservadas para posterior análise em relação ao teor total de metais pesados. A amostragem, acondicionamento e preservação das amostras foi realizada segundo Guia Nacional de Coleta e Preservação de Amostras: água, sedimento, comunidades aquáticas e efluentes líquidos. 3.2 Análise das amostras para avaliação do teor total de metais pesados As amostras de lodo da ETE Laboreaux foram analisadas por Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) para avaliação do teor total dos metais Cd; Pb; Cu; Cr; Ni e Zn. 3.3 Interpretação e discussão dos resultados A partir dos dados obtidos pela análise das amostras de lodo coletadas na ETE Laboureaux foram avaliados: i) a conformidade do teor de metais pesados encontrados nas amostras em relação à legislação ambiental e ii) o comportamento geoquímico destes metais e os riscos de poluição de solo e água em áreas de disposição de lodo do solo. Com base nas interpretações realizadas foram avaliadas as restrições de aproveitamento de lodo proveniente do tratamento de esgotos da ETE-Laboreaux como fertilizante de solos em áreas agrícolas em relação ao principal fator limitante ao referido uso, ou seja, a concentração de metais pesados. 4. RESULTADOS E DISCUSSÕES Os resultados das análises das amostras de lodo de esgoto da ETE-Laboreaux coletadas para quantificação do teor de metais pesados (Cd; Pb; Cu; Cr; Ni e Zn) evidenciaram que todos os elementos analisados encontraram-se em concentrações dentro dos limites estabelecidos pela Resolução Conama Nº 375/2006, referente ao aproveitamento agrícola de lodo de esgotos. Esses resultados obedecem aos critérios e procedimentos definidos pela legislação no que tange a caracterização química do biossólido. Os resultados obtidos pela análise do teor de Cu indicaram a predominância de baixas concentrações do elemento (concentração média de Cu de 25 mg/kg,, sendo encontrado em valores bastante inferiores ao máximo permitido pela norma regulamentadora (500 mg/kg, (Gráfico ). 3
4 Concentração de Cu (mg/kg) Concentração de Cu (mg/kg, 375/2006 (mg/kg, LE- LE-2 LE-3 LE ,5 30, 24, Gráfico Concentração de Cu em amostras de lodo de esgoto da ETE Laboreaux. Segundo Silva et al. (204) [4], trata-se de um elemento que em determinadas concentrações é essencial ao desenvolvimento de culturas agrícolas, como também bastante importante na dieta humana, sendo um micronutriente. Contudo, Andreoli [] e Ferreira [8], ressaltam que o Cu acima de certos níveis pode ser tóxico, no entanto, é um dos metais pesados menos móveis no perfil do solo. Entre os mecanismos que atuam na inativação de íons ou poluentes como o Cu encontram-se as reações do solo, sendo um deles a adsorção de cátions metálicos pelos óxidos. Pode-se destacar o íon Cu (II) entre os íons que apresentam baixa mobilidade no solo por serem fortemente adsorvidos pelos óxidos metálicos, húmus e argila. O Cu é um cátion que apresenta grande facilidade em interagir com os componentes minerais e orgânicos do solo (forte adsorção nos colóides orgânicos e inorgânicos do solo). Segundo Marques et al. (2004 apud SANTOS, 204), a concentração de Cu no solo está relacionada a forte capacidade deste elemento em formar complexos organometálicos (formando complexos estáveis) com a matéria orgânica do solo, principalmente pelos ácidos húmicos e fúlvicos. De forma geral, Santos (2005) [5], assinala que a adsorção dos íons de Cu pode ser realizada por todos os componentes minerais presentes no solo, de forma que se observam maiores teores do elemento adsorvidos em óxidos de Fe e Mn, hidróxidos amorfos de Fe e Al, e argilas. Em relação ao Zn, observaram-se maiores concentrações do elemento nas amostras (concentração média de Zn de 925,5 mg/kg, ; no entanto, os valores ainda assim são inferiores ao máximo permitido pela legislação brasileira (2.800 mg/kg,, estando em conformidade ao permitido pela norma brasileira para aproveitamento agrícola de biossólido (Gráfico 2). MARQUES, J. J. et al. Trace elements in cerrado soils. Geoderma, Amsterdã, v. 2, n. -2, p. 3-43,
5 Concentração de Ni (mg/kg) Concentração de Zn (mg/kg) Concentração de Zn (mg/kg, 375/2006 (mg/kg, LE- LE-2 LE-3 LE Gráfico 2 Concentração de Zn em amostras de lodo de esgoto da ETE Laboreaux O Zn, em pequenas proporções, também é considerado um micronutriente, promovendo a melhoria dos atributos físicos do solo, de forma que um dos principais benefícios da reciclagem agrícola do biossólido é a incorporação dos micronutrientes (Zn, Cu, Fe, Mn e Mo) no solo. Trata-se de um elemento essencial às plantas e animais, apresentando grande carência nos solos brasileiros [,5]. Portanto, a aplicação do biossólido promoverá a incorporação de Zn ao solo, de forma a suprir a demanda das plantas e animais por tal microelemento, promovendo assim o desenvolvimento dos organismos. Segundo Parveen et al. (994) [6]. a biodisponibilidade do Zn diminui com o aumento do ph e com o tempo de aplicação, como também ao longo do tempo de aplicação maior quantidade de Zn deverá ser retida por frações cristalinas e residuais do solo. Da mesma forma que o Zn, o Ni também é considerado um micronutriente, sendo essencial ao desenvolvimento das plantas em concentrações normais, promovendo o desenvolvimento das mesmas. O Ni possui uma concentração muito variável, dependendo de fatores como a rocha de origem, de forma que sua fitotoxicidade é de 50 mg/kg no tecido da planta brasileiros [,5]. Os resultados obtidos nas análises de teor de Ni nas amostras de lodo de esgoto indicaram que o elemento foi encontrado em concentrações normais (concentração média de Ni de 50,05 mg/kg,, encontrando-se dentro dos limites estabelecidos pela legislação ambiental relacionada ao aproveitamento agrícola de biossólido (420 mg/kg, (Gráfico 3) Concentração de Ni (mg/kg, 375/2006 (mg/kg, LE- LE-2 LE-3 LE-4 47,2 53,2 54,7 45, Gráfico 3 Concentração de Ni em amostras de lodo de esgoto da ETE Laboreaux. 5
6 Concentração de Cd (mg/kg) Em seus estudos, Lima; Guilherme (200) [7], destacam que o Ni possui baixa mobilidade no solo. Entre os mecanismos que atuam na diminuição da mobilidade do Ni encontram-se as reações do solo, por meio da adsorção de cátions metálicos pelos óxidos. Pode-se destacar o íon Ni (II) entre os íons que apresentam baixa mobilidade no solo por serem fortemente adsorvidos pelos óxidos metálicos. Diferentemente dos elementos Cu, Zn e Ni, o Cd é um metal pesado considerado tóxico tanto para animais quanto plantas, não sendo requerido por nenhum dos dois grupos, considerando que não desempenha nenhuma função no metabolismo de tais organismos [8]. Meurer (2004) [9] assinala que o Cd se encontra entre os metais pesados mais tóxicos, sendo acompanhado de outros elementos, tais como: Hg, Pb, Cu, Ni e Co. Por consequência disso, é necessário que haja maior atenção e cautela aos valores de Cd no que tange a aplicação agrícola do lodo de esgoto, uma vez que este metal oferece riscos potenciais à saúde humana; considerado como o mais perigoso, pois pode se acumular na cadeia alimentar [, 5]. Os resultados obtidos para as análises de teor de Cd nas amostras de lodo indicaram sua conformidade com a legislação brasileira (concentração média de Cd de 7, mg/kg,, mantendo-se em concentrações inferiores ao limite estabelecido pela norma (39 mg/kg, (Gráfico 4) Concentração de Cd (mg/kg, 375/2006 (mg/kg, LE- LE-2 LE-3 LE-4 6,9 9, 6 6, Gráfico 4 Concentração de Cd em amostras de lodo de esgoto da ETE Laboreaux. Outro elemento analisado na caracterização do lodo de esgoto visando seu aproveitamento agrícola é o Pb. Da mesma forma que o Cd, o Pb também não é requerido nem por animais nem por plantas, sendo tóxico para ambos os grupos [4]. Guilherme (2005) [4]. assinala que o elemento Pb é um dos metais considerados como poluentes ambientais, sendo um dos mais perigosos, em virtude de sua toxicidade e seu potencial de acumulação no solo. Em consequência disso, o monitoramento da concentração de Pb no lodo de esgoto para reciclagem agrícola é bastante relevante, considerando a toxicidade do metal. O Pb apresenta baixa mobilidade, uma vez que possui grande afinidade por húmus, óxidos metálicos e argila [7]. Conforme afirmado anteriormente, entre os mecanismos que atuam na inativação de íons ou poluentes em solos encontram-se as reações do solo, sendo um deles a adsorção de cátions metálicos pelos óxidos. Pode-se destacar o íon Pb (II) entre os íons que apresentam baixa mobilidade no solo por serem fortemente adsorvidos pelos óxidos metálicos. Santos (2005) assinala que o Pb ocorre naturalmente em todos os solos, de forma que sua concentração varia entre e 200 mg/kg, apresentando uma média de 5 mg/kg nos solos brasileiros, contendo geralmente menos do que 20 mg/kg de Pb [5]. Os resultados obtidos nas amostras de lodo da ETE-Laboreaux indicaram que o teor de Pb em todas as amostras analisadas esteve em conformidade com a legislação ambiental brasileira (concentração média de Pb de 22,8 mg/kg, base seca), encontrando-se em valores bastante inferiores ao máximo permitido pela norma (300 mg/kg,. Também foi possível observar que todos os valores de Pb no lodo encontraram-se abaixo do valor geralmente encontrado nos solos brasileiros, demonstrando a pequena proporção do elemento no biossólido analisado (Gráfico 5). 6
7 Concentração de Cr (mg/kg) Concentração de Pb (mg/kg,) Concentração de Pb (mg/kg, 375/2006 (mg/kg, LE- LE-2 LE-3 LE ,2 25,9 2, Gráfico 5 Concentração de Pb em amostras de lodo de esgoto da ETE Laboreaux. O Cr, metal altamente tóxico, em contato com o corpo humano, é distribuído quase que igualmente por todos os tecidos do corpo, afetando órgãos como o fígado, rim, trato gastrointestinal e sistema circulatório. Portanto, o monitoramento do teor de Cr no biossólido a ser utilizado na reciclagem agrícola garante o incremento da produtividade em culturas agrícolas sem expor a segurança do produtor rural, dos consumidores e do ambiente. Em relação ao teor de Cr nas amostras de lodo da ETE-Laboreaux observou-se uma concentração média de 22,8 mg/kg, base seca. Os resultados de todas as análises estiveram em concentrações inferiores ao máximo permitido pela legislação brasileira (300 mg/kg, (Gráfico 6) Concentração de Cr (mg/kg, 375/2006 (mg/kg, LE- LE-2 LE-3 LE-4 76,5 6,8 83,5 98, Gráfico 6 Concentração de Cr em amostras de lodo de esgoto da ETE Laboreaux. Em seus estudos, Lima; Guilherme (200) observaram que o Cr pode apresentar mobilidade baixa, moderada e alta, dependendo de seu estado de oxidação. Meurer (2004) assinala que o Cr 6+, elemento extremamente tóxico e carcinogênico para os seres humanos, é relativamente móvel no solo, pois é pouco adsorvido pelos colóides; no entanto, quando ocorre a redução deste metal para Cr 3+, este apresenta baixa mobilidade, uma vez que é fortemente adsorvido pelos colóides do solo e tem facilidade de formar precipitados insolúveis [7]. Dessa forma, os resultados das análises das amostras de lodo coletadas na ETE-Laboreaux evidenciaram que os teores de todos os metais pesados analisados encontraram-se dentro do limite estabelecido pela legislação ambiental (Resolução Conama Nº 375/2006); o que, portanto, viabiliza o emprego do lodo como fertilizante agrícola. 7
8 Entretanto, para assegurar a manutenção da qualidade do solo e reduzir os riscos de poluição de água, é necessário o monitoramento do teor dos metais nas áreas de disposição do biossólido, uma vez que tais metais podem se acumular no solo em virtude da disposição contínua de lodo. 5. CONCLUSÕES Os resultados das análises das amostras de lodo de esgoto da ETE-Laboreaux evidenciaram que todos os metais pesados analisados encontraram-se em concentrações dentro dos limites estabelecidos pela Resolução Conama Nº 375/2006; o que, portanto, viabiliza o emprego do lodo como fertilizante de solos em áreas agrícolas. Os resultados apontam a possibilidade de enquadramento da ETE-Laboreaux a Lei Federal Nº 2.305, de 02 de agosto de 200, que regulamenta a responsabilidade da destinação ambientalmente adequada dos resíduos sólidos, buscando uma solução para atual situação dos aterros sanitários e eliminando o antigo hábito de destinação dos lodos de esgotos aos mesmos, uma vez que estes são caracterizados como resíduos sólidos, e não rejeitos. Entretanto, para assegurar a manutenção da qualidade do solo e reduzir os riscos de poluição de água, é necessário o monitoramento do teor dos metais nas áreas de disposição do biossólido, uma vez que tais metais podem acumular-se no solo em virtude da disposição contínua de lodo. RECONHECIMENTOS Ao CNPq pela bolsa concedida à primeira autora. À Diretoria de Pesquisa e Inovação DPI da Unifei pelo auxílio financeiro concedido através do Edital 003/205 Recém Doutores. REFERÊNCIAS [] ANDREOLI, Cleverson V.; VON SPERLING, Marcos; FERNANDES, Fernando. 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