Dinâmica dos metais em ambiente costeiro contaminado por atividade metalúrgica (Baía de Sepetiba - RJ)

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Tonhá, Myller de Sousa
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: https://repositorio.unb.br/handle/10482/40794
Resumo: Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Geologia, 2021.
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spelling Dinâmica dos metais em ambiente costeiro contaminado por atividade metalúrgica (Baía de Sepetiba - RJ)EstuáriosManguesRejeitos metalúrgicosExtrações químicasIsótopos de zincoTese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Geologia, 2021.As atividades metalúrgicas são as maiores fontes potenciais de contaminação metálica e são capazes de alterar consideravelmente o fluxo dos elementos nos ecossistemas. Uma vez disponíveis no ambiente aquático, os metais são distribuídos em diferentes compartimentos, e a depender dos processos e comportamentos biogeoquímicos nas interfaces (sedimento-água biota), eles podem resultar em efeitos tóxicos aos organismos e ao homem. Devido à dificuldade analítica e conceitual inerentes ao estudo desses processos, torna-se pertinente desenvolver traçadores geoquímicos e, um notável exemplo de inovação analítica, é a medição com alta precisão das composições isotópicas de metais de transição, como Zn. Uma interessante área de estudo para aplicar esse modelo de ferramentas integradas é a Baía de Sepetiba, Rio de Janeiro. Essa região foi severamente contaminada por Zn e outros metais traço entre as décadas de 1960 e 1990 por toneladas de rejeitos metalúrgicos lixiviados ou erodidos para os manguezais circunvizinhos. Recentemente, a pilha de rejeitos metalúrgicos foi encapsulada em 2012. Nesse contexto, o objetivo principal da presente tese foi investigar sobre a dinâmica do Zn (entre outros metais co-contaminantes) na Baía de Sepetiba. Para esse fim, foram combinadas diversas ferramentas geoquímicas, desde abordagens clássicas como estatística multivariada, extrações químicas (simples, sequencial e cinética) e caracterização mineralógica, até ferramentas de vanguarda, incluindo análise isotópica de Zn, espectroscopia de absorção de Raios-X e Gadolínio antropogênico. Nesse sentido, foram coletadas amostras de rejeito hidrometalúrgico, uma malha de sedimentos ao longo da baía e uma caracterização dos aportes fluviais. Os resultados das assinaturas isotópicas, expressos como δ66/64Zn, mostraram que a assinatura isotópica do rejeito total (bulk) não corresponde ao endmember antropogênico, mas deve-se observar acerca da assinatura do Zn facilmente extraível. As informações isotópicas e de partição geoquímica combinadas mostraram que grande parte do Zn antropogênico é alocado nas fases facilmente extraíveis dos sedimentos e, portanto, altamente propenso para a troca com a coluna d’agua ou absorção biológica. Dessa forma, reações pós-deposicionais podem ter provocado um forte fracionamento isotópico que levaram a uma assinatura distinta do rejeito e capaz de ser identificada ao longo do transporte e acumulação nos sedimentos pela baía. Além disso, a assinatura do pool lábil foi concordante com as assinaturas isotópicas encontradas em ostras de estudos anteriores, o que ressalta a aplicabilidade da ferramenta isotópica em organismos biomonitores. Em conclusão, esses resultados mostraram que Sepetiba encontra-se ainda com uma contaminação resiliente e biodisponível para a biota. Fontes urbanas devem contribuir para o balanço de massas dos aportes de Zn antropogênico. Esse estudo aponta novas direções nas aplicações isotópicas para elucidar rotas de bioacumulação e entradas de Zn antropogênico na cadeia trófica, bem como melhor compreender os mecanismos biogeoquímicos controladores do seu comportamento no continuum sedimento-solução-organismo.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).Metallurgical activities are the major sources of metallic contamination for ecosystems capable of effectively change the flow of these elements in the anthroposphere. Once available in the aquatic environment, metals are distributed in several compartments depending on the biogeochemical processes and behaviors at the sediment-water-biota interfaces. Due to the analytical and conceptual difficulties inherent to these processes, it becomes pertinent to develop and implement geochemical tools in an integrated way to trace sources and elucidate processes related to the biogeochemical cycles of metals. An example of analytical innovation is the accurate measurement of isotopic compositions of transition metals, such as the Zn isotopic ratio, which is widely used to trace origin (natural and/or anthropic sources) and the physical-chemical processes in which metals are submitted (precipitation-dissolution, redox reactions, complexation, biological cycle, etc.). An interesting area of study to apply this model of integrated tools in Sepetiba Bay, Rio de Janeiro. This region was heavily impacted between the 1960s and the 1990s by tons of metallurgical material spilled into sediments from successive leaching events and large-scale overflows. The tailings pile was later encapsulated in 2012, but its effects persist nowadays, affecting fragile coastal ecosystems such as mangroves and estuaries. Thereafter, the main objective of this study was to investigate the Zn dynamics (among other metals) in Sepetiba Bay. For this purpose, several geochemical tools have been combined, such as classical tools as multivariate statistics, chemical extractions (simple, sequential, and kinetic), and mineralogical characterization, to more refined tools, including Zn isotopic analysis, X-ray absorption spectroscopy, and Gadolinium anthropogenic. In this sense, samples of hydrometallurgical waste were collected, a transect of sediments along the bay, and a characterization of river inputs. The results showed that the tailings and contaminated sediments had an excess of Zn associated with the most easily extractable fractions, named exchangeable/carbonate fraction. Our study demonstrated that the Zn isotopic signature of the bulk metallurgical wastes did not correspond to the anthropogenic endmember, but it should be assigned to the exchangeable/carbonate fraction. Furthermore, this signature matched with the Zn isotopic signatures found in oysters previous studied, which highlights the applicability of the isotopic tool in biomonitoring investigations. Our study reinforces the interest of using several analytical techniques to trace the contamination routes for the food chain and to elucidate complex environmental issues in the sediment-solution-organism continuumInstituto de Geociências (IG)Programa de Pós-Graduação em GeologiaGarnier, Jeremiemyllerquimico@gmail.comTonhá, Myller de Sousa2021-05-04T02:32:09Z2021-05-04T02:32:09Z2021-05-032021-01-20info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfTONHÁ, Myller de Sousa. Dinâmica dos metais em ambiente costeiro contaminado por atividade metalúrgica (Baía de Sepetiba - RJ). 2021. 249 f., il. Tese (Doutorado em Geologia)—Universidade de Brasília, Brasília, 2021.https://repositorio.unb.br/handle/10482/40794A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd 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, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2024-02-20T16:42:28Zoai:repositorio.unb.br:10482/40794Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2024-02-20T16:42:28Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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