Avaliação toxicológica e remoção de mercúrio(II) em águas contaminadas e resíduos de mineração da bacia do Rio Doce usando nanoadsorventes de δ-FeOOH modificado quimicamente

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Maia, Luiz Fernando Oliveira
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFVJM
Texto Completo: https://acervo.ufvjm.edu.br/items/86f8170e-7ae1-48d1-8769-6e1a409d5852
Resumo: O mercúrio é considerado uma das “principais substâncias perigosas” pela Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR), Agência de Substâncias Tóxicas e Registro de Doenças, devido à sua persistência, bioacumulação e toxicidade no meio ambiente. Nesse sentido, tem-se desenvolvidos novos métodos de remoção deste elemento em águas residuais com a finalidade de alcançar os limites estabelecidos pela legislação. Portanto, é imprescindível que se possa além de quantificar com exatidão as concentrações deste metal presente na água, mas também seja possível prover de meios eficientes e de baixo custo para recuperar áreas contaminadas, como áreas que recebem resíduos provenientes do processo de mineração, de indústrias químicas ou até mesmo de desastres ambientais, como o ocorrido na cidade de Mariana-MG, devido a ruptura da barragem da Samarco. Dessa forma, a síntese de nanomateriais de ferro podem representar um avanço na remediação ambiental, unindo a grande afinidade que estes materiais possuem com metais à eficiência promovida pela elevada área superficial proporcionada pelas nanopartículas. Nesse sentido, o presente trabalho teve como objetivo (i) sintetizar nanopartículas de δ-FeOOH e modificá-las quimicamente para remoção de mercúrio em águas contaminadas e (ii) realizar análises físico-químicas e toxicológicas em amostras de água do Rio Doce. Os nanomateriais foram caracterizados pelas ténicas difração de raios X (DRX), espectroscopia de infravermelho por reflectância total atenuada (FTIR-ATR), espectroscopia raman, microscopia eletrônica de transmissão (MET), espectroscopia de raios X por dispersão de energia (EDS), medidas de áreas superficial específica (BET), medidas de magnetização por magnetometria de amostra vibrante (VSM) e potencial zeta. As capacidades de adsorção dos adsorventes foram investigadas em função do pH, do tempo, da concentração inicial de mercúrio e presença de interferentes. A capacidade máxima de adsorção de nanopartículas de δ-FeOOH, δ-FeOOH oco e Cis-δ-FeOOH pelo mercúrio foi de 34,72, 89,1 e 217,13 mg g-1, respectivamente, em pH 7, aplicando a isoterma de Langmuir. Devido ao grande desempenho dos adsorventes na remoção de mercúrio, foram criados filtros dos nanomateriais. Os filtros foram altamente eficientes para tratar a água contaminada com mercúrio de amostras do rio Doce, reduzindo a concentração abaixo dos limites permitidos. As análises físico-químicas das amostras do rio Doce verificaram que o parâmetro turbidez estava bem acima do máximo permitido pela resolução do CONAMA 357/2005 indicando grande presença de material sólido suspenso que reduz a transparência e a qualidade da água. Além disso, os metais que se encontraram em maior concentração e acima dos limites estabelecidos pelo CONAMA foram: Ferro, Alumínio, Manganês e Mercúrio. Entretanto, as concentrações desses metais foram reduzidas quando as amostras do rio Doce foram filtradas usando nanopartículas de δ-FeOOH. Para os ensaios toxicológicos usando o bioindicador Allium cepa não houve diferenças significativas das análises citotóxicas e mutagênicas entre a água bruta e água tratada. No entanto, para a amostra tratada foram observadas diminuição do índice mitótico e aumento da frequência de micronúcleos em função possivelmente da presença de nanopartículas δ-FeOOH, sendo então necessário futuras pesquisas na área nanotoxicologia e nanogenotoxicologia.
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spelling Maia, Luiz Fernando OliveiraRodrigues, Jairo LisboaPereira, Márcio CésarCarneiro, Maria Fernanda HornosFaria, Márcia Cristina da SilvaUniversidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM)Rodrigues, Jairo Lisboa2019-07-22T19:18:00Z2019-07-22T19:18:00Z20192019-02-08MAIA, Luiz Fernando Oliveira. Avaliação toxicológica e remoção de mercúrio(II) em águas contaminadas e resíduos de mineração da bacia do Rio Doce usando nanoadsorventes de δ-FeOOH modificado quimicamente. 2019. 142 p. Tese (Doutorado) – Programa de Pós-Graduação Multicêntrico em Química de Minas Gerais, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, Teófilo Otoni, 2019.https://acervo.ufvjm.edu.br/items/86f8170e-7ae1-48d1-8769-6e1a409d5852O mercúrio é considerado uma das “principais substâncias perigosas” pela Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR), Agência de Substâncias Tóxicas e Registro de Doenças, devido à sua persistência, bioacumulação e toxicidade no meio ambiente. Nesse sentido, tem-se desenvolvidos novos métodos de remoção deste elemento em águas residuais com a finalidade de alcançar os limites estabelecidos pela legislação. Portanto, é imprescindível que se possa além de quantificar com exatidão as concentrações deste metal presente na água, mas também seja possível prover de meios eficientes e de baixo custo para recuperar áreas contaminadas, como áreas que recebem resíduos provenientes do processo de mineração, de indústrias químicas ou até mesmo de desastres ambientais, como o ocorrido na cidade de Mariana-MG, devido a ruptura da barragem da Samarco. Dessa forma, a síntese de nanomateriais de ferro podem representar um avanço na remediação ambiental, unindo a grande afinidade que estes materiais possuem com metais à eficiência promovida pela elevada área superficial proporcionada pelas nanopartículas. Nesse sentido, o presente trabalho teve como objetivo (i) sintetizar nanopartículas de δ-FeOOH e modificá-las quimicamente para remoção de mercúrio em águas contaminadas e (ii) realizar análises físico-químicas e toxicológicas em amostras de água do Rio Doce. Os nanomateriais foram caracterizados pelas ténicas difração de raios X (DRX), espectroscopia de infravermelho por reflectância total atenuada (FTIR-ATR), espectroscopia raman, microscopia eletrônica de transmissão (MET), espectroscopia de raios X por dispersão de energia (EDS), medidas de áreas superficial específica (BET), medidas de magnetização por magnetometria de amostra vibrante (VSM) e potencial zeta. As capacidades de adsorção dos adsorventes foram investigadas em função do pH, do tempo, da concentração inicial de mercúrio e presença de interferentes. 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No entanto, para a amostra tratada foram observadas diminuição do índice mitótico e aumento da frequência de micronúcleos em função possivelmente da presença de nanopartículas δ-FeOOH, sendo então necessário futuras pesquisas na área nanotoxicologia e nanogenotoxicologia.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)Tese (Doutorado) – Programa de Pós-Graduação Multicêntrico em Química de Minas Gerais, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, 2019.Mercury is considered one of the “priority hazardous substances” by the Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR) due to its persistence, bioaccumulation, and toxicity in the environment. In this sense, new methods have been developed to remove this element from wastewater in order to reach the limits established by legislation. Therefore it is indispensable that one can quantify accurately the concentrations of this metal present in water, but it is also possible to provide efficient and inexpensive means to recover contaminated areas, such as areas that receive waste from the mining process, chemical or even environmental disasters, such as the one that occurred in the city of Mariana-MG, due to the rupture of the Samarco dam. Thus, the synthesis of iron nanomaterials can represent an advance in the environmental remediation, joining the great affinity that these materials have with metals to the efficiency promoted by the high surface area provided by the nanoparticles. In this sense, the present work aimed to (i) synthesize nanoparticles of δ-FeOOH and chemically modify them to remove mercury in contaminated water and (ii) perform physicochemical and toxicological analyzes in Doce river water samples. The nanomaterials were characterized by X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy attenuated total reflectance (FTIR-ATR), Raman spectroscopy, transmission electron microscopy (TEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) specific surface area measurements (BET), measurements of magnetization by vibrating sample magnetometry (VSM) and zeta potential. The adsorption capacities of the adsorbents were investigated as a function of pH, time, initial mercury concentration and presence of interferents. The maximum adsorption capacity of δ-FeOOH, δ-FeOOH hollow and Cys-δ-FeOOH by mercury was 34.72, 89.1 and 217.13 mg g-1, respectively, at pH 7, applying the Langmuir isotherm. Due to the great performance of the adsorbents in the removal of mercury, nanomaterial filters were created. The filters were highly efficient to treat mercury contaminated water from Doce river samples, reducing the concentration below the permitted limits. The physico-chemical analysis of the Doce river samples verified that the turbidity parameter was well above the maximum allowed by the resolution of CONAMA 357/2005 indicating a high presence of solid suspended material that reduces the transparency and water quality. In addition, the metals that were found in greater concentration and above the limits established by CONAMA were: Iron, Aluminum, Manganese and Mercury. However, the concentrations of these metals were reduced when the Doce river samples were filtered using δ-FeOOH nanoparticles. For toxicological tests using the Allium cepa bioindicator there were no significant differences in cytotoxic and mutagenic analyzes between raw water and treated water. However, for the treated sample, a decrease in the mitotic index and an increase in the micronucleus frequency were observed, possibly due to the presence of δ-FeOOH nanoparticles, and future research in the field of nanotoxicology and nanogenotoxicology.porUFVJMA concessão da licença deste item refere-se ao à termo de autorização impresso assinado pelo autor, assim como na licença Creative Commons, com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri e o IBICT a disponibilizar por meio de seus repositórios, sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, e preservação, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessAvaliação toxicológica e remoção de mercúrio(II) em águas contaminadas e resíduos de mineração da bacia do Rio Doce usando nanoadsorventes de δ-FeOOH modificado quimicamenteinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisMercúrioAdsorçãoRio Doceδ-FeOOHAllium cepaMercuryAdsorptionDoce riverreponame:Repositório Institucional da UFVJMinstname:Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM)instacron:UFVJMTHUMBNAILluiz_fernando_oliveira_maia.pdf.jpgluiz_fernando_oliveira_maia.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg2874https://acervo.ufvjm.edu.br//bitstreams/84b5829c-597e-4755-b704-3da410df8c1e/downloadc2893f96293bb990f24f11b062e062e6MD57falseAnonymousREADORIGINALluiz_fernando_oliveira_maia.pdfluiz_fernando_oliveira_maia.pdfapplication/pdf3477200https://acervo.ufvjm.edu.br//bitstreams/f155daf0-b8b0-4298-a243-457f1a5e5cea/download3fcb56caf1bf6f0e6c88eb1353ec6f1aMD51trueAnonymousREADCC-LICENSElicense_urllicense_urltext/plain; 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