Radionuclides and heavy metal contents in phosphogypsum samples in comparison to cerrado soils

Abstract

Phosphogysum (PG) or agricultural gypsum, a solid waste from the phosphate fertilizer industry, is used as soil amendment, especially on soils in the Cerrado region, in Brazil. This material may however contain natural radionuclides and metals which can be transferred to soils, plants and water sources. This paper presents and discusses the results of physical and chemical analyses that characterized samples of PG and compares them to the results found in two typical soils of the Cerrado, a clayey and sandy one. These analyses included: solid waste classification, evaluation of organic matter content and of P, K, Ca, Mg, and Al concentrations and of the mineralogical composition. Natural radionuclides and metal concentrations in PG and soil samples were also measured. Phosphogypsum was classified as Class II A - Not Dangerous, Not Inert, Not Corrosive and Not Reactive. The organic matter content in the soil samples was low and potential acidity high. In the mean, the specific ^226Ra activity in the phosphogypsum samples (252 Bq kg^-1) was below the maximum level recommended by USEPA, which is 370 Bq kg^-1 for agricultural use. In addition, this study verified that natural radionuclides and metals concentrations in PG were lower than in the clayey Oxisol of Sete Lagoas, Minas Gerais, Brazil. These results indicated that the application of phosphogypsum as soil amendment in agriculture would not cause a significant impact on the environment.

O fosfogesso ou "gesso agrícola" - um resíduo sólido da indústria de produção de fertilizantes fosfatados - é usado como condicionador de solos, em especial do solo da região do Cerrado, Brasil. Entretanto, esse material contém radionuclídeos naturais e metais que podem ser transferidos para o solo, as plantas e o lençol freático. Neste trabalho são apresentados e discutidos os resultados de análises químicas e físicas para caracterização do fosfogesso e compara seus resultados com aqueles encontrados em solos típicos do Cerrado, sendo um argiloso e outro arenoso. As análises incluíram: a classificação do resíduo sólido, a avaliação do conteúdo de matéria orgânica e da concentração de P, K, Ca, Mg e Al das amostras de solo, bem como a composição mineralógica e das concentrações de radionuclídeos naturais, metais e metaloides presentes nas amostras selecionadas. O fosfogesso foi classificado como Classe II A - Não Perigoso, Não Inerte, Não Corrosivo e Não Reativo. Os solos analisados apresentaram baixo conteúdo de matéria orgânica e baixa fertilidade natural. A atividade específica média do ^226Ra (252 Bq kg^-1) das amostras de fosfogesso ficou abaixo do limite recomendado pela Agência Ambiental Americana (USEPA) para uso na agricultura, cujo valor é de 370 Bq kg^-1. Além disso, o estudo mostrou que as concentrações de radionuclídeos naturais e de metais apresentaram-se inferiores aos valores obtidos para o Latossolo Vermelho-Amarelo de textura argilosa coletado em Sete Lagoas - MG. Esses resultados indicam que a aplicação do fosfogesso na agricultura como condicionador do solo não resulta em impacto significativo ao meio ambiente.