AVALIAÇÃO DA CONTAMINAÇÃO POR METAIS PESADOS EM SOLOS E SEDIMENTOS NA REGIÃO DA MINA MORRO DO OURO, PARACATU- MG

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1 AVALIAÇÃO DA CONTAMINAÇÃO POR METAIS PESADOS EM SOLOS E SEDIMENTOS NA REGIÃO DA MINA MORRO DO OURO, PARACATU- MG Lucas G. S. Aguiar 1 (M), Zuleica C. Castilhos 2, Maria Carla Barreto Santos 3, Elisamara S. Santos 4 e Edison D. Bidone 5 1 Programa de Geoquímica, Universidade Federal Fluminense UFF, Niterói RJ, lucasaguiar26@gmail.com 2 Centro de Tecnologia Mineral CETEM, Rio de Janeiro RJ, zcastilhos@cetem.gov.br 3 Programa de Geoquímica, Universidade Federal Fluminense UFF, Niterói RJ, mariacarlabs@gmail.com 4 Programa de Geoquímica, Universidade Federal Fluminense UFF, Niterói RJ, esabadini@id.uff.br 5 Programa de Geoquímica, Universidade Federal Fluminense UFF, Niterói RJ, ebidone@yahoo.com.br Resumo: O presente estudo visa caracterizar o comportamento geoquímico e o risco associado à presença de Cd, Zn, Cu, Pb, Ni, Cr, Hg, As, Mn, Fe e Al nos solos e sedimentos de três sub-bacias do Rio Paracatu, duas afetadas pela mineração de ouro, e uma controle. Desse modo, analisou-se a distribuição e disponibilidade geoquímica potencial desses metais na amostra total e em diferentes frações granulométricas de solos e sedimentos, comparando seus níveis com os critérios legais de qualidade ambiental do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA). No geral, as amostras de sedimentos apresentam concentrações médias maiores que as de solos, o que pode indicar uma maior remobilização desses metais para os rios, onde estes são agregados a oxi-hidróxidos de Fe, Al e Mn. Os maiores fatores de contaminação foram apresentados por As, Hg, Cd e Pb, porém nem todas as estações amostradas apresentaram teores acima dos legais, o que também se aplica aos outros metais. Palavras-chave: metais pesados, solos e sedimentos, mineração de ouro, Evaluation of Heavy Metals Contamination in Soils and Sediments at Morro do Ouro Mine Region in Paracatu-MG Abstract: Sediments presented higher concentrations than soils, which may indicate greater remobilization of metals, aggregated to Fe oxyhydroxides. As, Hg, Cd and Pb present levels above the quality criteria. Keywords: heavy metals, soils and sediments, gold mining Introdução A mina Morro do Ouro, localizada no município de Paracatu-MG, é a maior produtora de ouro do Brasil (cerca de 21 t/ano) e também a maior mina de ouro a céu aberto do mundo (Sims, 2014). Entretanto, apresenta um teor aurífero por material processado extremamente baixo, aproximadamente 0,4 g/t, onde o ouro encontra-se disseminado e associado a sulfetos, principalmente arsenopirira - FeAsS (Moller et al., 2001). Estudos apontam que sulfetos expostos ao intemperismo e às atividades mineradoras são alterados e originam óxi-hidróxidos (sobretudo de Fe, Al e Mn), sulfatos e outros compostos oxidados, carreadores de As, Hg, Cd, Zn, Cu, Pb, Ni e Cr

2 para os solos e sedimentos de rios, podendo apresentar sério risco à saúde humana e efeitos tóxicos ao meio ambiente (Bidone et al., 2014; Santos, 2015). O manejo do solo para uso da agricultura e o abastecimento de água através das drenagens que cortam o relevo da região nas zonas rural e urbana são fundamentais aos habitantes de Paracatu. Essa pesquisa procurou avaliar a contaminação por As, Hg, Cr, Pb, Zn, Cu, Cd, Ni, Fe, Al e Mn através da análise de amostras de solos e sedimentos coletadas ao longo de três sub-bacias hidrográficas do Rio Paracatu: (i) Rio - pouco impactada por atividades humanas e considerada como área-controle, além de ser a principal fonte de água potável para a população; (ii) Ribeirão Entre - impactada diretamente pelas barragens de rejeito e pilhas de disposição de estéreis e (iii) Córrego - sob o impacto direto da área industrial da mina de ouro, atravessando a área urbana de Paracatu (Fig. 1). Figura 1: Disposição das sub-bacias hidrográficas estudadas com destaque para o município de Paracatu e área de atividade mineradora, além de estações amostrais (fonte: Santos, 2015). Experimental A granulometria e o carbono orgânico total foram determinados nas amostras de sedimentos e solos de acordo com o Manual da EMBRAPA (1997). Já as concentrações de As, Cd, Zn, Cu, Pb, Ni, Fe, Al, Cr e Mn foram determinadas por ICP-MS (Model 42 IC-MS, Perkin Elmer MS) após extração

3 ácida (EPA 3051) das amostras brutas e fracionadas em areia (>1,7mm) e finos (<0,075mm). O método de extração ácida de Hg foi EPA3030F, seguido da detecção por CV-AAS. O fator de contaminação foi calculado pela divisão da concentração de determinado elemento em uma estação amostral sobre a média de dois pontos da bacia do Rio, considerado como área controle Resultados e Discussão Todas as três sub-bacias apresentaram distribuição granulométrica semelhante, onde os solos exibiram maior teor de finos (<0,075mm), aproximadamente 70%, e os sedimentos, maior teor arenoso (>1,7mm), aproximadamente 83%. Os solos também apresentaram mais carbono orgânico total (média de 2,02 % w/w) em comparação aos sedimentos (média de 0,70 % w/w). A Tabela 1 apresenta as concentrações médias de metais em solos e sedimentos. A tendência geral é dos metais serem mais abundantes nos sedimentos do que nos solos, entretanto apenas o As apresentou diferença significativa de concentração total entre solos e sedimentos (MW p<0.01). Considerando as concentrações nas frações arenosa e fina, o As foi maior na fração areia do sedimento, enquanto Ni e Mn na fração fina do sedimento, não sendo observada diferença em solos (KW p<0.05). Bidone et al. (2016) sugere a formação de concreções de óxi-hidróxidos de Fe e Al e Quartzo, para explicar os teores mais elevados de As em areias. Aproximadamente 75% das correlações entre metais são significativas e positivas nos solos; vale ressaltar que todos se correlacionam com o Fe, com exceção de Cd, Ni e Zn (Spearman: p<0,01). Já nos sedimentos, mais de 80% das correlações são significativas e positivas, e com exceção do Zn, todos se correlacionam com o Fe (Spearman: p<0,01) Tabela 1 Média e desvio padrão das concentrações de metais em solo e sedimento das três sub-bacias da região da mina Morro do Ouro, Paracatu-MG. Solo Sedimento Sub-bacia As Hg Cd Cu Cr Ni Pb Zn Mn Al Fe mg/kg % média 462,66 0,19 0,61 27,76 47,25 11,60 41,83 104,38 310,63 2,32 5,21 d.p. 572,11 0,20 0,85 6,21 20,73 2,96 36,14 111,96 140,86 1,01 1,97 média 215,37 0,06 0,13 32,86 36,39 16,49 27,41 46,05 370,39 2,86 4,15 d.p. 371,99 0,06 0,15 8,65 12,37 8,45 13,21 25,16 136,87 2,00 1,15 média 11,68 0,02 1,38 14,30 37,63 9,68 157,19 242,88 487,63 1,06 4,23 d.p. 7,35 0,02 2,01 6,85 35,23 4,57 166,68 279,16 455,21 0,59 3,64 média 1616,43 0,06 0,31 39,19 81,71 15,69 52,08 55,86 351,71 2,90 9,63 d.p. 1720,84 0,04 0,12 9,24 33,76 7,88 32,65 10,06 240,27 2,87 5,14 média 1147,50 0,06 0,23 31,05 49,35 11,53 44,54 61,25 698,30 1,57 6,38 d.p. 1158,00 0,08 0,16 13,64 34,92 5,54 22,18 16,79 854,35 0,77 3,47 média 40,77 0,01 0,32 15,32 32,83 10,87 74,45 96,50 258,33 1,23 3,79 d.p. 56,41 0,01 0,46 5,93 16,46 3,11 102,14 105,27 134,51 0,56 2,07 As concentrações de As excedem os critérios legais das resoluções CONAMA 454/2012 (Gerenciamento do Material a ser Dragado como referencial para os sedimentos), 420/2012 e 460/2013 (Critérios e valores orientadores de qualidade de solos como referenciais para os solos) em mais da metade dos solos e praticamente a totalidade dos sedimentos amostrados nas sub-bacias e Ribeirão Entre. A sub-bacia do Rio não é afetada pela mineração de ouro, sendo utilizada como controle a nível de comparação com as demais sub-bacias mais afetadas ( e Ribeirão Entre ). É importante ressaltar a presença de uma indústria de cimento nesta sub-

4 bacia, o que justificaria as concentrações de Pb e Zn mais elevadas que os critérios legais CONAMA 454/2012, 420/2012 e 460/2013 em duas estações amostrais. As concentrações background dos metais analisados, utilizados no cálculo dos fatores de contaminação, foram consideradas equivalentes às médias das concentrações nas demais estações amostrais dessa subbacia. Os metais pesados que apresentaram fatores de contaminação ordens de grandeza superiores à concentração de base (Tabela 2) foram os mais tóxicos - As, Hg, Cd e Pb (WHO, 2006). Tabela 2 Média e desvio padrão dos fatores de contaminação dos metais traço em solo e sedimento das três sub-bacias da região da mina Morro do Ouro, Paracatu-MG. Solo Sedimento Sub-bacia Fator de Contaminação As Hg Cd Cu Cr Ni Pb Zn média 46,50 15,55 12,25 1,95 2,82 1,38 2,93 3,34 d.p. 57,50 15,76 17,09 0,44 1,24 0,35 2,53 3,58 média 21,64 4,44 2,56 2,31 2,17 1,96 1,92 1,47 d.p. 37,39 5,03 2,96 0,61 0,74 1,01 0,93 0,81 média 1,17 1,50 27,50 1,00 2,25 1,15 11,01 7,77 d.p. 0,74 1,24 40,24 0,48 2,10 0,54 11,68 8,93 média 126,28 12,86 6,14 2,24 2,04 1,14 2,86 1,21 d.p. 134,44 7,31 2,41 0,53 0,84 0,57 1,79 0,22 média 89,65 12,70 4,60 1,77 1,23 0,84 2,45 1,33 d.p. 90,47 16,60 3,27 0,78 0,87 0,40 1,22 0,37 média 3,18 2,67 6,33 0,88 0,82 0,79 4,09 2,10 d.p. 4,41 2,89 9,24 0,34 0,41 0,23 5,61 2,29 Conclusões Dentre os elementos traços analisados, o As é o que apresenta os níveis mais altos ao longo das subbacias afetadas pela mineração, chegando a 1752,90 ppm em solos e 4297,20 ppm em sedimentos. Há destaque também para Hg, Cd e Pb, pois além de algumas poucas estações amostrais evidenciarem valores acima dos critérios legais permitidos, seus respectivos fatores de contaminação são preocupantes quando comparados ao controle. Notou-se que as concentrações dos elementos tendem a diminuir à medida que as estações amostrais se afastam da área mineradora, identificando os rejeitos e efluentes da mineração como fonte significativa desses elementos para a região. Comparado aos solos, os sedimentos apresentaram maiores concentrações dos elementos analisados, indicando uma remobilização desses elementos para os rios. A maior afinidade dos elementos à fração grosseira sugere associação dos mesmos à agregados de oxi-hidróxidos de Fe e Al. Agradecimentos Ao Centro de Tecnologia Mineral (CETEM), pela disponibilização dos dados brutos e ao Conselho Nacional de Ensino e Pesquisa (CNPq), pela bolsa de mestrado do primeiro autor.

5 Referências Bibliográficas Bidone, E.D.; Castilhos, Z.C.; Bertolino, L.C.; Santos, M.C.B.; Silva, R.S.V.; Cesar, R.G. Arsenic in soils and sediments from Paracatu, Brazil. In: Litter, M.I.; Nicolli, H.B.; Meichtry, J.M.; Quici, N.; Bundschuh, J.; Bhattacharya, P.; Naidu, R. (eds): V International Congress of Arsenic in the Environment As, (2014). Buenos Aires, Argentina, CRC Press-Taylor and Francis Group, Proceedings, pp Bidone, E.D.; Castilhos, Z.C.; Cesar, R.G.; Santos, M.C.B.; Ferreira, M.M. & Silva, R.S.V. Hydrogeochemistry of arsenic pollution in watersheds influenced by gold mining activities in Paracatu (Minas Gerais State, Brazil). In: Hunt, G.; Stegeman, J.; Robertson, Larry. (eds), Environmental Science and Pollution Research (2016). Volume 23, pp EMBRAPA. Manual de métodos de análise de solos. Centro Nacional de Pesquisa de Solos. 2ed. rev. e atual. Rio de Janeiro: EMBRAPA (1997). 212p. Möller, J.C., Batelochi, M., Akiti, Y., Maxwell, S.; Borges, A.L. Geologia e caracterização dos recursos minerais de Morro do Ouro, Paracatu, Minas Gerais. In: Pinto, C.P. & Martins-Neto, M.A. (eds.), Bacia do São Francisco: Geologia e Recursos (2001). Santos, M. C. B. Avaliação da contaminação por Arsênio em solos, sedimentos e águas fluviais na região da mina de ouro. Tese de Doutorado em Geociências (Geoquímica). Universidade Federal Fluminense, UFF, Brasil (2015). Sims, John. Technical Report Paracatu Project Brazil. Kinross Gold Corporation (2014). Disponível em: < Paracatu.pdf>. Acesso em: 6 de Setembro de P. Apostoli, R. Cornelis, J. Duffus, et al. Elemental speciation in human health risk assessment, United Nations Environment Programme, the International Labour Organization and the World Health Organization (2006). Disponível em: < Acesso em: 14 de Março de 2017.