Adsorção de arsênio: seleção de classes de solos mineiros indicadas para utilização como barreira geoquímica na imobilização deste elemento

Abstract

A água é considerada um recurso natural de importância estratégica para o homem no futuro. Reconhece-se que a manutenção da qualidade das reservas naturais de água e seu fornecimento, de maneira segura, para o desenvolvimento das atividades humanas é o grande desafio da humanidade nos próximos anos. Um dos problemas que se somam à escassez de água em certas regiões é a contaminação de corpos d’água, o que tem comprometido o fornecimento de água potável em vários locais do mundo. Dentre os possíveis contaminantes, o arsênio (As) é um dos mais problemáticos, sendo considerado, pela Organização Mundial da Saúde (OMS), o segundo mais importante em matéria de saúde pública global, atrás, somente, da contaminação microbiológica da água. O potencial toxicológico do As é conhecido há centenas de anos, mas somente nas últimas décadas, após a melhoria na capacidade de detecção analítica de elementos em solução, foi que a relação entre concentrações muito baixas de As e alguns tipos de câncer pôde ser melhor evidenciada. Sabe-se que, mesmo em concentrações da ordem de alguns μg/L, a ingestão de As afeta seriamente a saúde quando associada a períodos prolongados de exposição. A ocorrência do As em águas superficiais e subterrâneas depende da fonte desse elemento, da quantidade disponível e do ambiente geoquímico local. A mobilidade do As no ambiente depende, grande parte, das características do ambiente geoquímico, principalmente, das condições de pH e potencial redox (Eh), e dos equilíbrios de adsorção e dessorção, estes, controlados pelas matrizes mineral e orgânica dos solos. Em Minas Gerais predominam solos mais intemperizados do tipo Latossolos e Argissolos, que tem em sua constituição mineralógica predominantemente caulinita e óxidos de Fe e Al, esses últimos tidos na literatura como bons adsorvedores de arsênio. Para o estudo, foram coletadas amostras dos horizontes A e B de perfis representativos das classes dominantes de solos do Estado de Minas Gerais, preferencialmente, nas profundidades de 0 a 20 e de 50 a 70 cm, e caracterizados física, química e mineralogicamente de forma a correlacionar essas propriedades com a capacidade de adsorção de arsênio nesses solos. O experimento de adsorção foi conduzido utilizando soluções de NaNO3 0,001 mol/L contendo Na2HAsO4.7H2O nas doses: 0; 0,08; 0,16; 0,24; 0,40,0,56; 0,72; 0,88; 1,12; 1,36 e 1,60 mmol/L de As(V), com pH ajustado para 5,5 e o ajuste dos dados ás isotermas de Langmuir e Freundlich, sendo que os maiores coeficientes de correlação foram obtidos no primeiro modelo. No processo de adsorção de arsênio, uma das características que mais interferem na capacidade do solo em atuar como superfície adsorvente para este elemento é a textura do solo, em função do aumento ou diminuição de sua superfície específica. Em relação aos Latossolos, os Argissolos, de um modo geral, apresentaram granulometria mais grosseira e mineralogia mais caulinítica e/ou micácea do que os Latossolos. Os menores teores de argila e maiores teores de matéria orgânica conferem menor capacidade máxima de adsorção de arsênio (CMAAs) em relação ao horizonte subsuperficial desses mesmos solos. Os Latossolos, dentre as classes de solos estudadas, foram os que apresentaram maior CMAAs, seguido dos Argissolos, Cambissolos e, por último, o Neossolo Quartzarênico. A maior CMAAs foi do horizonte Bw de amostra de Latossolo Vermelho Distrófico (3,6 mg/g de As). Teores elevados de argila interferiram de forma marcante na CMAAs, além da mineralogia das amostras, sendo, de modo geral, evidenciada a presença de picos indicativos de goethita e hematita nos difratogramas representativos da fração argila dos solos que apresentaram maior CMAAs, bem como teores elevados de gibbsita obtidos por meio de Análise Termogravimétrica. É possível afirmar que, apesar de mineralogicamente os horizontes A e Bw não diferirem, fatores como: menor teor de C orgânico, a profundidade e estrutura farão com que o horizonte diagnóstico subsuperficial atue mais satisfatoriamente como barreira geoquímica na imobilização de As. Para tanto, o monitoramento é necessário, bem como novos estudos envolvendo o comportamento do arsênio no solo e que possam complementar os resultados encontrados neste trabalho.

Water is considered a natural resource of strategic importance for the man in the future. It is recognized that maintaining the quality of natural resources and water supply, safely, for the development of human activities is the great challenge facing humanity in the coming years. One of the problems that add to water scarcity in some areas is the contamination of water bodies, which have jeopardized the supply of water in several locations around the world. Among the possible contaminants, arsenic (As) is one of the most problematic, being considered by the World Health Organization (WHO), the second most important public health overall, behind only of microbiological contamination of water. The toxicological potential of As has been known for hundreds of years, but only in recent decades, after the improvement in the analytical detection, was that the relationship between very low concentrations of As and some types of cancer might be best evidenced. It is known that at concentrations of the order of a few mg/L affects health when combined with prolonged periods of exposure. The occurrence of As in surface water and groundwater depends on the source this element, the quantity available and the local. The mobility depends largely of characteristics of geochemical environment, especially under conditions of pH and Eh, and the equilibrium adsorption and desorption, these controlled by matrix mineral and organic of soils. In Minas Gerais State, Oxisols and Ultisols have a predominantly mineral composition kaolinite, iron oxides and Al oxides. We collected samples of the A and B horizons, representative of dominant soil classes from Minas Gerais State, and characterized physically, chemically and mineralogically in order to correlate these properties with arsenic adsorption. The adsorption experiment was conducted using solutions of NaNO3 0.001 mol/L containing Na2HAsO4.7H2O doses: 0; 0.08; 0.16; 0.24; xi 0.40,0.56; 0.72; 0.88; 1.12; 1.36 and 1.60 mmol/L As (V), with pH adjusted to 5.5 and adjusting the data to Langmuir and Freundlich, with the highest correlations were obtained in the first model. In the arsenic adsorption, one of the features that most interfere with the ability of soil to act as an absorbent surface for this element is the texture, due specific surface. The Ultisols, in general, had coarse mineralogy and more kaolinite and/or mica than Oxisols. The lower clay content and higher content of organic matter confer lower arsenic adsorption capacity (CMAAs) compared to the subsurface horizon. The Oxisols had the highest CMAAs, followed by Ultisols, Inceptisols, and sandy soils. Most CMAAs was the Bw horizon (3.6 mg/g of As). High clay content interfered markedly in CMAAs, and the mineralogy of samples, in general, evidenced the presence of peaks indicative of goethite and hematite in the XRD patterns representative of the clay soil that had higher CMAAs and high levels of gibbsite obtained by Thermogravimetric Analysis. We can say, that mineralogical A and Bw horizons do not differ, factors such: lower organic matter content, depth and structure will make subsurface horizon acts more satisfactorily as a barrier geochemical in the As immobilization. Thus, monitoring and new studies are required involving the arsenic behavior in soil.