Transporte de metais pesados em liner de solo compactado de aterro sanitário.
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG |
Texto Completo: | http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/18121 |
Resumo: | A migração de metais pesados em solos constituintes de liners de base de aterros sanitários representa um potencial risco de contaminação dos corpos hídricos superficiais e subterrâneos. Nessas liners, as baixas velocidades de fluxo favorecem o transporte de íons metálicos por difusão, que está associado com os mecanismos de adsorção entre o solo e o contaminante. No Aterro Sanitário em Campina Grande-PB (ASCG), a capacidade impermeabilizante das liners de base é alcançada através de misturas de solo arenoso e solo bentonítico, mas há carência de estudos que tratem do transporte difusivo de metais pesados nesses solos. O objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento adsortivo de metais pesados e o transporte difusivo do níquel (Ni), em solução multiespécie, em misturas envolvendo os solos utilizados como liners de base do ASCG. O Ni foi escolhido por ser um dos metais mais incidentes no lixiviado produzido pelo aterro e com concentração acima da permissível em testes de lixiviação com resíduos de Campina Grande-PB. As misturas envolveram adições de 10 e 20% de solo bentonítico ao solo arenoso. Foram realizados ensaios de equilíbrio em lote com solução multiespécie de Ni, Pb e Zn, concentrações de 0,17 a 5,96 mmol.L-1, razão solo-solução de 1:25, com agitação de 24h a 22°C. A análise das isotermas de adsorção, dos valores de eficiência de adsorção (EA) e dos coeficientes de distribuição médio (Kd,médio) e conjunto (KdΣsp) permitiram estabelecer a ordem de seletividade dos metais nos solos. Foram desenvolvidos, ainda, ensaios de difusão pura seguindo um planejamento experimental do tipo Delineamento Composto Central (DCC), variando o percentual de solo bentonítico e a concentração dos metais na solução multiespécie. Os resultados indicaram o Pb como o metal mais adsorvido nos ensaios de equilíbrio em lote, seguido do Ni e do Zn, ambos com concentrações próximas entre si. Obteve-se valores de coeficientes de difusão (D*p) do Ni no intervalo de 7,76 a 9,63 x 10-12 m.s-2 a partir da solução da Camada Contaminada Equivalente (CCE). O percentual de solo bentonítico foi a única variável do planejamento que apresentou efeito significativo, ao p-valor de 0,05, com relação aos valores de D*p do níquel. Conclui-se que a utilização da mistura com 20% de solo bentonítico é capaz de otimizar a performance das liners de base do ASCG quanto ao desempenho impermeabilizante e à retenção dos metais pesados estudados, além de contribuir para retardar o desenvolvimento do transporte por difusão do Ni, representando uma forma de amenizar os efeitos da contaminação de metais em águas superficiais e subterrâneas. |
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Transporte de metais pesados em liner de solo compactado de aterro sanitário.Transport of heavy metals in landfill compacted soil liner.Liners de Solo CompactadoMetais PesadosDifusãoAdsorçãoAterro SanitárioSolo BentoníticoAdsorptionBentonite SoilDiffusionHeavy MetalsCompacted Soil LinersSanitary LandfillsEngenharia CivilA migração de metais pesados em solos constituintes de liners de base de aterros sanitários representa um potencial risco de contaminação dos corpos hídricos superficiais e subterrâneos. Nessas liners, as baixas velocidades de fluxo favorecem o transporte de íons metálicos por difusão, que está associado com os mecanismos de adsorção entre o solo e o contaminante. No Aterro Sanitário em Campina Grande-PB (ASCG), a capacidade impermeabilizante das liners de base é alcançada através de misturas de solo arenoso e solo bentonítico, mas há carência de estudos que tratem do transporte difusivo de metais pesados nesses solos. O objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento adsortivo de metais pesados e o transporte difusivo do níquel (Ni), em solução multiespécie, em misturas envolvendo os solos utilizados como liners de base do ASCG. O Ni foi escolhido por ser um dos metais mais incidentes no lixiviado produzido pelo aterro e com concentração acima da permissível em testes de lixiviação com resíduos de Campina Grande-PB. As misturas envolveram adições de 10 e 20% de solo bentonítico ao solo arenoso. Foram realizados ensaios de equilíbrio em lote com solução multiespécie de Ni, Pb e Zn, concentrações de 0,17 a 5,96 mmol.L-1, razão solo-solução de 1:25, com agitação de 24h a 22°C. A análise das isotermas de adsorção, dos valores de eficiência de adsorção (EA) e dos coeficientes de distribuição médio (Kd,médio) e conjunto (KdΣsp) permitiram estabelecer a ordem de seletividade dos metais nos solos. Foram desenvolvidos, ainda, ensaios de difusão pura seguindo um planejamento experimental do tipo Delineamento Composto Central (DCC), variando o percentual de solo bentonítico e a concentração dos metais na solução multiespécie. Os resultados indicaram o Pb como o metal mais adsorvido nos ensaios de equilíbrio em lote, seguido do Ni e do Zn, ambos com concentrações próximas entre si. Obteve-se valores de coeficientes de difusão (D*p) do Ni no intervalo de 7,76 a 9,63 x 10-12 m.s-2 a partir da solução da Camada Contaminada Equivalente (CCE). O percentual de solo bentonítico foi a única variável do planejamento que apresentou efeito significativo, ao p-valor de 0,05, com relação aos valores de D*p do níquel. Conclui-se que a utilização da mistura com 20% de solo bentonítico é capaz de otimizar a performance das liners de base do ASCG quanto ao desempenho impermeabilizante e à retenção dos metais pesados estudados, além de contribuir para retardar o desenvolvimento do transporte por difusão do Ni, representando uma forma de amenizar os efeitos da contaminação de metais em águas superficiais e subterrâneas.The migration of heavy metals in soils that compose landfill base liners poses a risk of contamination of surface and groundwater bodies. In liners, the low flux speed favours the transport of metal ions by diffusion, which is associated with adsorption mechanisms between the soil and contaminants. In the Sanitary Landfill of Campina Grande – PB (SLCG), the waterproof capacity of base liners is provided by mixtures of sandy and bentonite soils, but studies regarding diffusive transport of heavy metals in these soils are scarce. This study aimed to evaluate the adsorptive behaviour of heavy metals and the diffusive transport of Nickel (Ni), utilizing a multispecies solution, in mixtures based on the soils utilized as base liners in the SLCG. The Ni was chosen because it is one of the most common species in leachates produced in landfills. In addition, Ni concentration in the SLCG leachate was higher than the limit set by standards. The mixtures were produced with addition of 10 and 20% of bentonite soil to sandy soil. Batch tests were performed using a multispecies solution of Ni, Pb, and Zn, concentrations of 0.17 to 5.96 mmol.L-1 , soil-solution ratio of 1:25, with agitation during 24 h at 22 °C. The analysis of adsorption isotherms, adsorption efficiency (AE), average distribution coefficients (Kd,médio), and joint distribution coefficients (KdΣsp) enabled to establish the selectivity order of metals in soils. Pure diffusion tests were conducted following a central composite design (CDC) in the experimental planning by varying the percentage of bentonite soil and the oncentration of metals in the multispecies solution. The results indicated that Pb was the most adsorbed metal in the batch tests, followed by Ni and Zn, both with similar concentrations. Diffusion coefficients (D*p) of Ni ranged from 7.76 to 9.63 × 10-12 m.s-2 in the solution of the equivalent contaminated layer (ECL). The content of bentonite soil was the only variable that had a significative effect on the D * p values of Ni, considering a p-value of 0.05. Thus, the use of mixtures with 20% of bentonite soil can optimize the performance of the SLCG base liners in terms of waterproofing and retention of heavy metals, and also retard the diffusive transport of Ni, representing a way to mitigate the effects of metal contamination in surface and groundwater bodies.Universidade Federal de Campina GrandeBrasilCentro de Tecnologia e Recursos Naturais - CTRNPÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTALUFCGMELO, Márcio Camargo de.MELO, Marcio Camargo dehttp://lattes.cnpq.br/1108807754131336MONTEIRO , Veruschka Escarião Dessoles.THOMÉ, Antônio.COSTA, Danilo Brito da.2021-01-192021-04-15T18:20:28Z2021-04-152021-04-15T18:20:28Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/18121COSTA, D. B. da. Transporte de metais pesados em liner de solo compactado de aterro sanitário. 2021. 107 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil e Ambiental) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental, Centro de Tecnologia e Recursos Naturais, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2021. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/18121porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCGinstname:Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)instacron:UFCG2022-09-22T12:31:48Zoai:localhost:riufcg/18121Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://bdtd.ufcg.edu.br/PUBhttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/oai/requestbdtd@setor.ufcg.edu.br || bdtd@setor.ufcg.edu.bropendoar:48512022-09-22T12:31:48Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG - Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)false |
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