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Aspectos químicos e mineralógicos relacionados à geração experimental drenagem ácida em geomateriais sulfetados
(Universidade Federal de Viçosa, 2002-11-13) Abrahão, Walter Antônio Pereira; Mello, Jaime Wilson Vargas; http://lattes.cnpq.br/8833969610015322
A drenagem ácida é um problema ambiental capaz de comprometer a qualidade dos recursos hídricos, que decorre da oxidação de sulfetos. A adoção de medidas corretivas ou preventivas depende de uma correta avaliação, não apenas do potencial de geração ácida, mas também da velocidade em que esse processo ocorre. Supõe-se que a cinética de oxidação dos sulfetos está na dependência das características químicas e mineralógicas das amostras, em particular do tamanho e da cristalinidade dos sulfetos presentes. Assim sendo, o presente trabalho foi conduzido com o objetivo de identificar as características químicas e mineralógicas que mais influenciam na dinâmica de geração ácida de amostras provenientes de ambientes geoquímicos distintos, bem como sugerir métodos rápidos para se avaliar a cinética de oxidação de sulfetos. Foram utilizadas amostras de substratos rochosos, em diferentes graus de intemperismo, contendo sulfetos provenientes de distintas províncias geológicas do Brasil, relacionadas à mineração de ouro, carvão, zinco, chumbo, níquel e urânio, além de um solo tiomórfico. As amostras de geomateriais, moídas a 0,149 mm, foram caracterizadas por meio de análises químicas incluindo pH, teores totais de elementos maiores e menores, potencial de acidificação, potencial de neutralização e balanço ácido-base. A caracterização mineralógica foi feita por difratometria de raios-x, espectroscopia Mössbauer, magnetização de saturação e microscopia eletrônica de varredura, com ênfase nos sulfetos. A cinética de oxidação dos sulfetos, presentes nas amostras, foi avaliada por meio de experimento de intemperismo simulado, em que as amostras foram submetidas à oxidação, em condições de laboratório, sob diferentes doses de H 2 O 2 e CaCO 3 , por um período de 357 dias. A solução em contato com as amostras foram drenadas a cada 21 dias, determinando-se o pH, acidez titulável e concentrações de S-sulfato, As, Cu, Cd, Fe, Mn, Ni, Pb e Zn, na solução de equilíbrio. Os resultados obtidos permitem concluir que o método do balanço ácido-base (BAB) não foi eficiente para se avaliar a capacidade de geração ácida de todas as amostras, em particular do substrato de rocha ultrabásica. Com exceção dos carbonatos e sulfetos, os demais minerais presentes nas amostras não apresentaram influência marcante na cinética de geração de drenagem ácida. A taxa de geração ácida foi determinada, primordialmente, pelo tamanho dos cristais dos sulfetos, sendo que a presença de pirita framboidal , pirrotita e marcassita imprimiu um ritmo particularmente acelerado na cinética de oxidação, em relação aos outros sulfetos. As expectativas de desenvolvimento de um método analítico capaz de simular a cinética de drenagem ácida, comum para amostras de naturezas geoquímicas distintas, foram pouco promissoras nas condições experimentais utilizadas.
Characterization of verdete rock as a potential source of potassium
(Revista Ceres, 2015-07-04) Santos, Wedisson Oliveira; Mattiello, Edson Marcio; Costa, Liovando Marciano da; Abrahão, Walter Antônio Pereira
Potassium is a nutrient found at low levels in Brazilian soils, requiring large inputs of fertilizers to achieve satisfactory crop yields. Brazil has high external dependence and limited reserves of soluble K mineral, which is traditionally exploited for the production of fertilizers. On the other hand, it is common the occurrence in the country of potassium-rich silicate minerals which are not commercially exploited. This study aimed to characterize mineralogically and chemically samples of verdete rock separated into size fractions and evaluate its potential as potassium fertilizer. The mineral composition of verdete rock is based on glauconite, quartz and feldspar. The total K2O content in verdete rock ranged from 5.18 to 9.0 dag/kg. The K content extracted in water or 2% citric acid was 2.4% below the total of K, indicating low reactivity of verdete rock and limitations for direct use as K source. The processes of physical fractionation and sedimentation in water are inefficient to promote the concentration of K in the different verdete rock fractions. The total K content in some samples are considerable and may enable the use of this rock as raw material for production of more reactive potassium fertilizers.
Cover layers to the growth of trees and shrobs over a sulfide spoil from gold mining
(Revista Árvore, 2011-04-20) Assis, Igor Rodrigues de; Dias, Luiz Eduardo; Abrahão, Walter Antônio Pereira; Ribeiro Jr, Emerson Silva; Mello, Jaime Wilson Vargas de
This work was done at a gold mine company in Paracatu, MG, Brazil, and was conducted from March 2000 to November 2005. The substrate (spoil) studied was a phillite rock which contains sulfides such as pyrite and arsenopyrite. This study aimed to evaluate the survival and growth of plant species on different combinations of substrate layers over the spoil. These layers were a cover layer and a sealing layer, both deposited over the spoil. The treatment 1 had saprolite (B1) in the sealing layer (SL) and B1 with liming (B1L) in the cover layer (CL). The treatment 2 had B1 in SL and B1L + soil with liming (SoL) in the CL. The treatment 3 had B1 + SoL in the SL and B1L in the CL. The treatment 4 had B1 + SoL in the SL and B1L + SoL in the CL. The plant species used were Acacia farnesiana, A. holosericea, A. polyphylla, Albizia lebbeck, Clitoria fairchildiana, Flemingia sp., Mimosa artemisiana, M. bimucronata e Enterolobium contortisiliquum. Forty and 57 months after planting, collardiameter, height, and living plants were evaluated. The greatest survival rate was oobservedintreatmentwith B horizon of an Oxisoil in both layers, with 80 %. In general, M. bimucronata and A. farnesiana species showed the highest survival rate. The arsenic-content by Mehlich 3 in the cover layer ranged from 0.00 to 14.69 mg dm- 3 among treatments. The experimental results suggest that layers combinations above the sulfide substrate allow the rapid revegetation of the spoil.
Geochemistry and spatial variability of metal(loid) concentrations in soils of the state of Minas Gerais, Brazil
(Science of The Total Environment, 2015-02-01) Souza, José João Lelis Leal de; Abrahão, Walter Antônio Pereira; Mello, Jaime Wilson Vargas de; Silva, Juscimar da; Costa, Liovando Marciano da; Oliveira, Teógenes Senna de
Since 2009 a policy has been implemented in Brazil to establish the natural concentrations of potentially toxic substances in soil for each state. Historically a ‘mining state’, Minas Gerais established a Quality Reference Value for metal(loid)s for all of the soils in the state. To successfully establish these values it is important to study the spatial geochemical diversity for the state. In this context, the objectives of this work are: (1) to eval- uate the natural concentrations of metal(loid)s in pristine Minas Gerais soils and (2) to interpret the spatial variability in concentration of these elements. The 0–20 cm layer of soils was sampled for 697 georeferenced sites including the main geological materials and soil groups. Soil properties were analyzed according to methodologies suitable for Brazilian soils. The concentration of metal(loid)s was determined by acid extraction according to EPA 3051A. Descriptive statistics, Pearson correlation and spatial variability analyses were performed. The dominance of acidic pH and low CEC values reflects the pervasive deep acid weathering. The variability of metal(loid) concentrations for soils of the state may be attributed to geological diversity and different pedogenesis. Correlation and spatial analysis indicated that the Fe concentration is strongly associated with metal(loid) concentrations in topsoil. According to the spatial geochemical diversity of the state, a k-means cluster analysis was performed which identified four clusters. A significant difference in the mean values of metal(loid) concentrations between the clusters confirmed that the single Quality Reference Value established does not represent the geochemical diversity of soils in Minas Gerais.
Induction of a geochemical barrier for As, Fe and S immobilization in a sulfide substrate
(Revista Brasileira de Ciência do Solo, 2012-01-24) Assis, Igor Rodrigues de; Dias, Luiz Eduardo; Abrahão, Walter Antônio Pereira; Mello, Jaime Wilson Vargas de; Veloso, Renato Welmer; Ribeiro Jr., Emerson Silva
Acid mine drainage (AMD) is an environmental concern due to the risk of element mobilization, including toxic elements, and inclusion in the food chain. In this study, three cover layers were tested to minimize As, Fe and S mobilization from a substrate from former gold mining, containing pyrite and arsenopyrite. For this purpose, different layers (capillary break, sealant and cover layer) above the substrate and the induction of a geochemical barrier (GB) were used to provide suitable conditions for adsorption and co-precipitation of the mobilized As. Thirteen treatments were established to evaluate the leaching of As, Fe and S from a substrate in lysimeters. The pH, As, Fe, S, Na, and K concentrations and total volume of the leachates were determined. Mineralogical analyses were realized in the substrate at the end of the experimental period. Lowest amounts of As, Fe and S (average values of 5.47, 48.59 and 132.89 g/lysimeter) were leached in the treatments that received Na and K to induce GB formation. Mineralogical analyses indicated jarosite formation in the control treatment and in treatments that received Na and K salts. However, the jarosite amounts in these treatments were higher than in the control, suggesting that these salts accelerated the GB formation. High amounts of As, Fe and S (average values of 11.7, 103.94 and 201.13 g/lysimeter) were observed in the leachate from treatments without capillary break layer. The formation of geochemical barrier and the use of different layers over the sulfide substrate proved to be efficient techniques to decrease As, Fe and S mobilization and mitigate the impact of acid mine drainage.
Influência da qualidade da água de irrigação na dispersão da argila de Latossolos
(Revista Brasileira de Ciência do Solo, 2009-10) Matos, Antonio Teixeira de; Abrahão, Walter Antônio Pereira; Costa, Liovando Marciano da; Duarte, Alfredo; Almeida Neto, Onofre Barroca de
O fenômeno de dispersão da argila do solo pode ser provocado pela qualidade da água de irrigação. Objetivou-se estudar o efeito da irrigação com água com diferentes condutividades elétricas (CE), combinadas com diferentes valores de Relação de Adsorção de Sódio (RAS), na dispersão da argila de solos, de diferentes mineralogias, do Estado de Minas Gerais. As amostras foram coletadas no horizonte B de solos das cidades de Viçosa, Belo Horizonte e Barroso, classificados como Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico típico (LVA), Latossolo Vermelho perférrico típico (LV) e Latossolo Vermelho distroférrico típico (LVd) destacados, respectivamente, pela presença de argilominerais caulinita, hematita e gibbsita. Os tratamentos corresponderam à percolação, nos três solos, de soluções de NaCl e CaCl2 preparadas de forma a se obter seis diferentes valores de CE (20; 50; 100; 200; 400 e 800 mS m^-1) e cinco de RAS (0, 5, 10, 20 e 40 mmolc L^-1), em três repetições, dispostos em um delineamento em blocos casualizados. A aplicação das soluções foi feita em permeâmetros de coluna vertical e carga constante. A solução foi aplicada até o momento em que a CE do efluente se aproximou daquela da solução aplicada (C/C0 = 1,0). Para avaliar o efeito das soluções aplicadas na estrutura do solo, foram quantificados os teores de argila dispersa em água (ADA). Os valores de ADA nas amostras de solo submetido à percolação das diferentes soluções salino-sódicas (ADA-S) foram relacionados com a CE e a RAS da solução percolada, ajustando-se superfícies de resposta com este fim. O comportamento dos solos foi diferenciado, no que se refere à dispersividade da argila, o que estava associado à mineralogia, mas, também, ao grau de intemperismo do solo. O LVA apresentou comportamento não dispersivo em todos os tratamentos e, no geral, todas as soluções de percolação, notadamente as de maiores CE, independentemente dos valores de RAS, proporcionaram diminuição no teor de argila dispersa (ADA-S) nos solos LV e LVd.
Reference values of soil quality for the Rio Doce Basin
(Revista Brasileira de Ciência do Solo, 2018-04-16) Guevara, Yang Zumbo Coronel; Souza, José João Lelis Leal de; Veloso, Gustavo Vieira; Veloso, Renato Welmer; Rocha, Pablo Azevedo; Abrahão, Walter Antônio Pereira; Fernandes Filho, Elpídio Inácio
The great geological and soil variation in the state of Minas Gerais, Brazil, indicates the need for regional studies to understand the geochemical background of soils. The Rio Doce Basin became a priority area for geochemical background determination after the rupture of the tailings dam of Fundão in 2015. In this context, the objectives of this study were to propose Reference Values of Soil Quality in the Rio Doce Basin, to define variables that can predict metal(loid) concentrations in the soil, and to examine the correlation between metal(loid) concentrations determined by X-ray fluorescence and by the traditional method. One hundred and seven samples were collected from minimally disturbed areas, representing the main soils and source materials. Metal(loid)s were determined by acid digestion and X-ray fluorescence. Descriptive statistics of the data, as well as the calculation of the Randomized Dependence Coefficient (RDC) and Principal Component Analysis (PCA) were carried out. The soils were found to be acidic, dystrophic with low Mehlich-1 extracted P contents, and have a variable texture. The coefficient of determination ranged from 0.4 to 0.9, suggesting X-ray fluorescence as a promising technique for determining metal(loid) concentrations in soils. The absence of correlation between clay and organic matter contents with metal(loid) concentrations suggests that the latter were inherited exclusively from the parent material, with little influence of pedogenesis. Metal mineralization in the highlands that constitute the topographic drainage divide of the basin increase the reference values of soil quality to higher values than established for the State of Minas Gerais.
Soil-geomorphology interactions and paleoclimatic implications of an ornithogenic soil toposequence on Rata Island, Fernando de Noronha Archipelago, South Atlantic
(Journal of South American Earth Sciences, 2014-07) Schaefer, Carlos Ernesto G. R.; Oliveira, Fábio Soares de; Abrahão, Walter Antônio Pereira; Clemente, Eliane de Paula; Simas, Felipe Nogueira Bello
The formation of highly phosphatized soils on sites of avian activity is a common feature of oceanic islands. We characterized a toposequence of phosphatic soils on Rata Island, to evaluate the soil genesis based on local topographic variations. For this purpose, four soils ranging from the upper hill down to the lowest landscape position on the island, representing a range of parent materials (basalt and calcareous sands), were analyzed. In the lowest landscape position a shallow Regosol was identified, strongly influenced by birds and marine sprays, developed on “karstified” Pleistocene calcarenites; the three other soils in the upper part of the toposequence are Ornithogenic Cambisols, ranging from a deep Cambisol profile on Basalt lava to intermediate Cambisols on mixed colluvial sediments of the basalt/ calcareous. The lowermost Regosol is associated with a rugged landscape with strong calcarenite dissolution and karstification. The soil phosphatization is clearly an inherited process of the Late Quaternary age, when climate conditions were different. Initial weathering took place in the last interglacial period, under wetter conditions during which the Tertiary basalts were strongly weathered, leaving corestones in a saprolitic, oxidized mass. In the late Pleistocene, a gentle surface distributed these weathering products along the pediment slopes as colluvial materials, whereas in the coastal areas aeolian processes formed large sand dunes composed of reworked calcareous sands from marine sources during a time of very low sea level. During this time, widespread bird activity accounted for secondary apatite formation on the surface of calcareous oolites. Finally, the Holocene warming was accompanied by increasing sea level, enhanced tropical weathering, Fe and Al mobility and variscite formation superimposed on degraded Ca-phosphates, forming two phase phosphatic aggregates.
Thermal and chemical solubilization of verdete for use as potassium fertilizer
(International Journal of Mineral Processing, 2015-07-10) Santos, Wedisson Oliveira; Mattiello, Edson Marcio; Costa, Liovando Marciano da; Abrahão, Walter Antônio Pereira; Novais, Roberto Ferreira de; Cantarutti, Reinaldo Bertola
Thermal and chemical treatments were used to investigate the solubilization of potassium from verdete, a glauconitic rock. Fluxing agents were evaluated at distinct temperatures and proportions. Chemical dissolution of verdete was studied with increasing amounts of acids or bases at different temperatures and reaction times. In the calcination test, the presence of fluxing agents was critical to increasing the rock solubility, in addition to the effects of temperature and material ratios. The content of water-soluble K was 100, 100, 85, and 42% when using the salts LiCl, CaCl2.2H2O, Na2CO3, NaCl, respectively, as fluxing agents. The salts CaSO4, CaCO3 and Ca3(PO4)2 were ineffective as fluxing agents. In the chemical treatments, the reaction with the base NaOH was more efficient than the acids to solubilize K. It was possible to solubilize up to 60% of K from verdete with 4.0 mol L− 1 NaOH, at 150 °C for 120 min. Among the acids, H3PO4 was the most efficient, promoting solubilization of up to 42% K, with 4.0 mol L− 1 H3PO4, at 225 °C, for 120 min. When using the concentrated acid waste and shaking for 144 h, up to 75% of K could be solubilized from the rock. It was concluded that the heated treatments were most effective in solubilizing verdete, followed by the acid waste, which are processes required for the production of soluble potassium fertilizers from unconventional sources of low reactivity.
Valores de referência de qualidade para metais pesados em solos no Estado do Espírito Santo
(Revista Brasileira de Ciência do Solo, 2010-08) Paye, Henrique de Sá; Mello, Jaime Wilson Vargas de; Abrahão, Walter Antônio Pereira; Fernandes Filho, Elpídio Inácio; Dias, Lívia Cristina Pinto; Castro, Maria Luisa Oliveira; Melo, Stefeson Bezerra de; França, Michele Milanez
Valores de referência de qualidade (VRQ) para metais pesados em solos, em âmbito mundial, são bastante heterogêneos. No Brasil, poucos estudos para estabelecer esses valores foram concluídos. Na ausência de VRQ para metais pesados em solos, estabelecidos para as condições do Estado do Espírito Santo, utilizam-se valores genéricos internacionais ou desenvolvidos para outros Estados. Entretanto, deve-se ressaltar que o uso desses valores pode levar a avaliações inadequadas, já que existem diferenças nas condições técnicas e variáveis ambientais de cada região, em especial das condições geológicas, hídricas e pedológicas. Essas diferenças justificam o desenvolvimento de uma tabela própria com VRQ para metais pesados em solos, adequada às condições do Estado do Espírito Santo. Nesse sentido, o presente estudo buscou obter os teores naturais de 10 metais pesados e verificar a distribuição desses elementos nos solos das bacias hidrográficas Riacho, Reis Magos e Santa Maria da Vitória, no Estado do Espírito Santo, tendo em vista o estabelecimento de Valores de Referência de Qualidade (VRQ). Para isso, foram determinados os teores totais por ataque ácido, com digestão em forno micro-ondas, conforme o método SW-846 3052 da Environmental Protection Agency (USEPA) e dosagem por espectrofotometria de emissão óptica com plasma induzido (ICP- OES). Os teores totais extraídos nos solos dessas bacias hidrográficas são relativamente baixos e inferiores aos reportados para solos de regiões brasileiras e de outros países. Os teores de cádmio ficaram abaixo do limite de detecção (LD) do método para todas as amostras. Em consequência, os VRQ obtidos para 12 metais pesados no Estado do Espírito Santo foram semelhantes ou inferiores aos obtidos para outras regiões do Brasil e do mundo. Os VRQ obtidos a partir do percentil 75 (quartil superior) para As (< 12,83), Cd (< 0,13), Co (10,21), Cr (54,13), Cu (5,91), Mn (137,80), Mo (1,74), Ni (9,17), Pb (< 4,54), V (109,96) e Zn (29,87), em mg kg-1; encontram-se próximos ou abaixo daqueles obtidos para o Estado de São Paulo e para solos brasileiros, de modo geral.
Valores de referência local e avaliação da contaminação por zinco em solos adjacentes a áreas mineradas no município de Vazante-MG
(Revista Brasileira de Ciência do Solo, 2008-10) Mello, Jaime Wilson Vargas de; Schaefer, Carlos Ernesto G. R; Dussin, Tânia Mara; Abrahão, Walter Antônio Pereira; Borges Júnior, Meubles
A contaminação dos solos por metais pesados é um problema atual que requer abordagem adequada, tendo em vista as necessidades da sociedade moderna. Em áreas de mineração, a avaliação da contaminação de solos constitui ferramenta importante para o gerenciamento de áreas degradadas. Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de estabelecer valores de referência local (VRL) para Zn em solos adjacentes a áreas mineradas no município de Vazante-MG, tendo em vista avaliar a contaminação ambiental. Foram coletadas amostras de perfis de solos remanescentes em área mineralizada, a jusante e montante dessa, nas profundidades de 0-2, 2-5, 5-10, 10-20, 20-50, 50-100 e 100-150 cm. Foram determinados os teores totais de Zn, bem como as formas disponíveis (Mehlich-3 e DTPA). Optou-se por determinar o VRL a partir da média ponderada dos teores de Zn nas camadas de 0 - 20 cm dos perfis a montante. De posse desse valor, calcularam-se o fator de contaminação (FC) e o índice de geoacumulação (IGeo) para cada perfil. O VRL obtido para Zn foi de 1.262 mg kg^-1, que é muito alto em relação aos padrões de qualidade, sugerindo monitoramento e restrição ao uso agrícola e residencial dos solos na área. Não obstante, esse valor é inferior aos valores de intervenção (VI´s) para as áreas industriais adotados no Estado de São Paulo, EUA e Canadá. Os solos das áreas mineralizadas apresentaram maiores valores para o fator de contaminação, com destaque para o perfil 5 localizado na área mineralizada em exploração (área minerada). De acordo com o IGeo, os perfis de solo a jusante foram classificados como não poluídos a moderadamente poluídos.