SEMINÁRIO - RESÍDUOS: TECNOLOGIAS E SUSTENTABILIDADE
Mesa Redonda - Estratégias Tecnológicas sobre a Resolução do Passivo de Santo Amaro (BA)
29/11/2011
Brasília, DF
CARACTERIZAÇÃO DA CONTAMINAÇÃO POR
METAIS PESADOS EM SANTO AMARO, BAHIA
Prof. Luiz Rogério Pinho de Andrade Lima
E-mail: [email protected]
Tel: (71) 3283 9514
UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
ESCOLA POLITÉCNICA
DEPARTAMENTO E CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
LABORATÓRIO DE TRATAMENTO DE MINÉRIOS E METALURGIA EXTRATIVA
ARTIGOS RECENTES
L.R.P. de Andrade Lima, L.A. Bernardez, Characterization of the heavy metals
contamination due to a lead smelting in Bahia, Brazil. In: Lead-Zinc 2010, 917927, 2010.
L.R.P. de Andrade Lima, L.A. Bernardez, Characterization of the lead smelter
slag in Santo Amaro, Bahia, Brazil. Journal of Hazardous Materials, 189, 692699, 2011.
L.R.P. de Andrade Lima, L.A. Bernardez, Isotope source signatures for a
primary lead smelter located close to Todos os Santos Bay, Brazil. Soil &
Sediment Contamination,
Contamination 20,
20 672
672-687
687, 2011.
2011
INTRODUÇÃO
1952: Deposito de chumbo e zinco de Boquira foi encontrado.
1956: Explotação do minério oxidado de chumbo de Boquira.
1959: Inicio da produção do concentrado de chumbo por flotação em Boquira.
1960: Inicio da metalurgia
g do chumbo em Santo Amaro.
1974: Inicio da flotação diferencial para produção de concentrado de zinco em Boquira.
1992: Fechamento da mina e usina de Boquira.
1993: Fechamento da metalurgia do chumbo em Santo Amaro.
INTRODUÇÃO
Fundição de Santo Amaro
INTRODUÇÃO
J.O.N. Reis, Determinação polarográfica de Pb2+ e Cd2+ em águas do rio Subaé – Sto. Amaro – Bahia. Departamento de Química Geral do
Instituto de Química da Universidade Federal da Bahia. (1975). 81 p.
F.M. Carvalho et al., Absorção e intoxicação por chumbo e cádmio em pescadores da região do Rio Subaé. Ciência e Cultura, 35(1983),
360-366.
S. Loureiro et al., Lead poisoning and hookworm infection as multiple factors in anaemia, Trans. R. Soc. Trop. Med. Hyg.,77 (1983) 321322.
F. M. Carvalho et al, Multiple causes of anaemia amongst children living near a lead smelter in Brazil, Sci. Total Environ., 35 (1984) 71-84.
F. M. Carvalho et al. Lead and cadmium concentrations in the hair of fishermen from the Subaé River Basin, Brazil, Environ. Res., 33
(1984) 300-306.
300 306
F.M. Carvalho et al. Poluição por cádmio e lesão renal em habitantes de Santo Amaro da Purificação, Bahia. Rev Baiana Saude Publica
(1984) 11(2/3):116–122.
F.M. C
Carvalho et al,, Lead ppoisoningg amongg children from S
Santo Amaro,, Brazil,, Bull. Pan. Am. Health O
Organ.,
g , 19 ((1985)) 165-175.
F.M. Carvalho et al., Cadmium concentrations in blood of children living near a lead smelter in Brazil, Environ. Res., 40 (1986) 437-449.
F.M. Carvalho et al, Cadmium in hair of children living near a lead smelter in Brazil, Sci. Total Environ., 84 (1989) 119-128.
A M Silvany-Neto
A.M.
Silvany Neto et al,
al Repeated surveillance of lead poisoning among children,
children Sci.
Sci Total Environ.,
Environ 78 (1989) 179-186.
179 186
T.M. Tavares et al., Lead in hair of children exposed to gross environmental pollution, Int. J. Environ. Anal. Chem., 36 (1989) 221-230.
F.M. Carvalho et al. Chumbo e cádmio em cabelos de crianças de Santo Amaro da Purificação, Bahia. Ciência e Cultura (1989) 41(7):646–
651.
F.M. Carvalho et al, Erythrocyte protoporphyrin versus blood lead: Relationship with iron status among children exposed to gross
environmental pollution, Environ. Res., 71 (1995) 11-51.
A.M. Silvany-Neto et al, Lead poisoning among children from Santo Amaro, Bahia, Brazil in 1980, 1985, and 1992, Bull. Pan. Am. Health
Organ., 30 (1996) 51-62.
F.M. Carvalho et al, Blood lead levels in children and environmental legacy of a lead foundry in Brazil, Rev. Panam. Salud. Publica, 13
(2003) 19-23.
INTRODUÇÃO
Bull. Pan. Am. Health Organ., 30
(1996) 51-62.
INTRODUÇÃO
Rev. Panam. Salud. Publica, 13
(2003) 19-23
INTRODUÇÃO
Química e Derivados,
Derivados n.446,
n 446 2007
INTRODUÇÃO
Química e Derivados,
Derivados n.463,
n 463 2007
OBJETIVO
Identificar a fonte da contaminação por chumbo e
cádmio
ád i na região
iã da
d Baia
B i de
d Todos
T d os Santos
S t .
Santos.
POSSÍVEIS FONTES ATUAIS DE CHUMBO E
CÁDMIO NA REGIÃO DE SANTO AMARO

A escoria de chumbo depositada

O solo contaminado
CARACTERIZAÇÃO

Amostragem de escoria, solo e vegetais

Analise in situ (XRF Niton)

Analise em laboratório (MEV,
(MEV XRD,
XRD XRF,
XRF ICP
ICP-MS,
MS INAA
INAA,
lixiviação (TCLP, SPLP), razões isotópicas)
•ActLabs (Canada)
•McGill University (Canada)
•Université de Montreal (Canada)
•Universidade Federal da Bahia
ESCORIA
CARACTERIZAÇÃO DA ESCORIA
COMPOSIÇÃO
Ç
Q
QUÍMICA
Element
%
Method
Fe2O3
28.10
ICP-MS
CaO
23.11
ICP-MS
SiO2
21.39
INAA
ZnO
9.47
ICP-OES
ICP
OES
MgO
5.44
ICP-MS
PbO
4.06
ICP-OES
Al2O3
3 56
3.56
ICP MS
ICP-MS
C
2.26
LECO
MnO
1.44
INAA
S
0 37
0.37
LECO
Na2O
0.27
ICP-MS
K2O
0.26
ICP-MS
TiO2
0.25
INAA
Total
99.98
Cd
57 3 ppm
57.3
ICP – MS
CARACTERIZAÇÃO DA ESCORIA
COMPOSIÇÃO
Ç
Q
QUÍMICA
Element
%
Method
Fe2O3
28.10
ICP-MS
CaO
23.11
ICP-MS
SiO2
21.39
INAA
ZnO
9.47
ICP-OES
ICP
OES
MgO
5.44
ICP-MS
PbO
4.06
ICP-OES
Al2O3
3 56
3.56
ICP MS
ICP-MS
C
2.26
LECO
MnO
1.44
INAA
S
0 37
0.37
LECO
Na2O
0.27
ICP-MS
K2O
0.26
ICP-MS
TiO2
0.25
INAA
Total
99.98
Cd
57 3 ppm
57.3
ICP – MS
CARACTERIZAÇÃO DA ESCORIA
MEV-EDS
Pb
Pb
AlPb
O
0
Pb
Pb
2
Pb
4
6
8
10
12
Photon Energy (keV)
Pb
14
16
18
20
CARACTERIZAÇÃO DA ESCORIA
MEV-EDS
Pb
Fe-Zn-O
Ca-Si-Mg-O
CARACTERIZAÇÃO DA ESCORIA
EPMA-WDS
BSC Image
Pb
S
O
Fe
Zn
Si
Ca
Mg
CARACTERIZAÇÃO DA ESCORIA
XRD
Intenssity (cou
unts)
250
200
S
L
K
F
K K
150
100
K
K
K
50
FS
W
F
W
K
W
S
F
L
K
K
W
F
W
F
K
F
K
L
K,S K
S
F : Franklinite, (Zn,Fe,Mn)(Fe,Mn)2O4
K : Kirschsteinite, CaFeSiO4
L : Lead, Pb
S : Spinel, MgAl2O4
W: Wüstite,
Wüstite FeO
L
S
S
F
S
W
W S
L K
K S
K
L
F
L
0
10
20
30
40
50
60
2 Cu K(degree)
70
80
90
100
CARACTERIZAÇÃO DA ESCORIA
LIXIVIAÇÃO
24 horas de contato
HCl ou NaOH
8
7
Total Disssolved Solidss, g/L
6
5
4
3
2
1
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Initial pH
9
10
11
12
13
14
CARACTERIZAÇÃO DA ESCORIA
LIXIVIAÇÃO
24 horas de contato
HCl ou NaOH
8
7
Total Disssolved Solidss, g/L
6
5
4
3
2
1
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Initial pH
9
10
11
12
13
14
CARACTERIZAÇÃO DA ESCORIA
LIXIVIAÇÃO
24 horas de contato
HCl ou NaOH
Total Disssolved Solids Metal Conte
ent, mg/kg
60000
50000
Ca
40000
30000
Fe
20000
Zn
Pb
10000
Mn
0
1
1.2
1.4
1.6
1.8
Initial pH
2
2.2
2.4
CARACTERIZAÇÃO DA ESCORIA
LIXIVIAÇÃO
24 horas de contato
HCl ou NaOH
500
Fe
Solution Iro
on Content,, mg/L
400
300
200
100
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Initial pH
9
10
11
12
13
14
CARACTERIZAÇÃO DA ESCORIA
LIXIVIAÇÃO
24 horas de contato
HCl ou NaOH
300
Zn
Solution Ziinc Content,, mg/L
250
200
150
100
50
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Initial pH
9
10
11
12
13
14
CARACTERIZAÇÃO DA ESCORIA
LIXIVIAÇÃO
24 horas de contato
HCl ou NaOH
80
70
Pb
Solution Le
ead Contentt, mg/L
60
50
40
30
20
10
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Initial pH
9
10
11
12
13
14
CARACTERIZAÇÃO DA ESCORIA
LIXIVIAÇÃO
24 horas de contato
HCl ou NaOH
80
70
Pb
Solution Le
ead Contentt, mg/L
60
50
40
30
20
10
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Initial pH
9
10
11
12
13
14
CARACTERIZAÇÃO DA ESCORIA
LIXIVIAÇÃO
Ag
As
B
Ba
Cd
Cr
Hg
Pb
Se
U
TCLP 1
<0.1
<0.1
0.1
0.3
<0.01
<0.1
<0.01
0.4
<0.1
<1.0
TCLP 2
<0.1
<0.1
<0.1
0.3
<0.01
<0.1
<0.01
0.8
<0.1
<1.0
SWEP
<0.1
<0.1
0.2
<0.1
<0.01
<0.1
<0.01
2.1
<0.1
<1.0
SPLP
<0.1
0.7
0.2
<0.1
0.18
<0.1
<0.01
4.8
<0.1
<1.0
Regulatory
Threshold
(EPA)
5.0
5.0
-
100
1.0
5.0
0.2
5.0
1.0
-
Regulatory
Threshold
(Ontario)
5.0
2.5
500
100
0.5
5.0
0.1
5.0
1.0
10.0
TCLP : Toxicity characteristic leaching procedure (EPA, USA)
SWEP: Special waste extraction procedure (BC,
(BC Canada)
SPLP: Synthetic precipitation leaching procedure (EPA, USA)
SOLO
CARACTERIZAÇÃO DO SOLO
ANALISE DA SUPERFÍCIE DO SOLO
Região 1
Região 2
Pb
6897.85
10737.7
ppm
Zn
791 19
791.19
681 74
681.74
ppm
As
451.44
397.19
ppm
Cu
112 56
112.56
312 97
312.97
ppm
Mn
697.36
523.37
ppm
Cr
80.56
-
pp
ppm
Ti
5983.55
-
ppm
CARACTERIZAÇÃO DO SOLO
ANALISE DO SOLO ((Camada de ~10 cm))
Pb
8400 ppm
ICP-OES
Zn
650
ICP-MS
M
Mn
914
ICP MS
ICP-MS
Cu
166
ICP-MS
Sb
51
ICP-MS
As
42
ICP-MS
Cd
40
ICP-MS
Ni
30
ICP-MS
Se
4
INAA
CARACTERIZAÇÃO DO SOLO
CARACTERIZAÇÃO DO SOLO
XRD
Q
3000
Coun
nts/s
Q: Quartz
S: Smectite
I : Ilite
A: Albite
F: K-Feldspar
2000
1000
Q
Q
I
S I
S
S F
I
I,S
Q
I A
I FA I,S
I,S I
I,Q,A
S
S
A
ISA
A IF
, FA I A
A,F
I I,F
S
Q
Q
Q
S II Q
Q IQ
SI Q
I
I Q AI
Q
Q
0
10
20
30
40
50
2 (degrees)
60
70
80
CARACTERIZAÇÃO DO SOLO
PENETRAÇÃO DOS CONTAMINANTES NO SOLO
0
0
0
50
50
100
100
50
150
200
Soil Depth (ccm)
Soil Depth (cm
m)
Soil Depth (cm
m)
100
150
200
150
200
250
250
250
Pb
300
Zn
As
300
300
350
350
350
0
2000
4000
6000
8000
10000 12000
Lead Concentration (mg/kg)
0
0
250
500
750
Zinc Concentration (mg/kg)
1000
100
200
300
Arsenic Concentration (mg/kg)
400
CARACTERIZAÇÃO DO SOLO
ANALISE DA SUPERFÍCIE DO SOLO
0
315
45
270
90
0
100
225
200
300
400
500
135
180
528000
8615000
528500
529000
529500
530000
530500
531000
531500
532000
8615000
UTM North
hing (y)
Pb
8614500
8614500
8614000
8614000
600 m
8613500
8613000
528000
8613500
528500
529000
529500
530000
530500
UTM Easting (x)
531000
531500
8613000
532000
CARACTERIZAÇÃO DO SOLO
ANALISE DA SUPERFÍCIE DO SOLO
0
315
45
270
90
0
100
225
200
300
400
500
135
180
528000
8615000
528500
529000
529500
530000
530500
531000
531500
532000
8615000
UTM North
hing (y)
Cd
8614500
8614500
8614000
8614000
600 m
8613500
8613000
528000
8613500
528500
529000
529500
530000
530500
UTM Easting (x)
531000
531500
8613000
532000
CARACTERIZAÇÃO DO SOLO
LIXIVIAÇÃO
Ag
As
B
Ba
Cd
Cr
Hg
Pb
Se
U
TCLP
<0.1
<0.1
<0.1
0.9
0.49
<0.1
<0.01
17.7
<0.1
<1.0
Regulatory
Threshold
(EPA)
5.0
5.0
-
100
1.0
5.0
0.2
5.0
1.0
-
Regulatory
Threshold
(Ontario)
50
5.0
25
2.5
500
100
05
0.5
50
5.0
01
0.1
50
5.0
10
1.0
10 0
10.0
TCLP : Toxicity characteristic leaching procedure (EPA, USA)
CARACTERIZAÇÃO DO SOLO
MEV
Argila
Compostos de chumbo
ASSINATURA ISOTÓPICA DO
CHUMBO DE SANTO AMARO
48
40
Galena: Bambui
Galena: Itacarambi-Montalvania
44
40
36
Galena: Bambui
Galena: Itacarambi-Montalvania
Galena: Sete Lagoas-Vazante-Paracatu
Galena: Boquira
32
Galena: Boquira
LEAD IS
SOTOPE RATIIO 206Pb/204P
Pb
LEAD ISOTOPE RAT
TIO 208Pb/204
4Pb
Galena: Sete Lagoas-Vazante-Paracatu
35
Galena: Boquira
Galena: Boquira
Galena: Boquira
Santo Amaro Slag
30
Santo Amaro Soil
25
20
15
Galena: Boquira
Santo Amaro Slag
Santo Amaro Soil
28
16
20
24
28
32
36
40
LEAD ISOTOPE RATIO 206Pb/204Pb
44
48
10
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
LEAD ISOTOPE RATIO 206Pb/207Pb
2
2.2
CONCLUSÕES

O chumbo na escoria esta na forma metálica.

A escoria de Santo Amaro é relativamente estável ate pH 2,8.
28

O teor de cádmio na escoria é muito baixo (57 ppm) e não explica a contaminação
por este elemento.
elemento

O zinco na escoria ocorre na forma de compostos complexos.

O solo próximo da fundição esta contaminado por chumbo, cádmio e arsênico.

A contaminação do solo esta restrita a uma distancia de cerca de 600 m da
chaminé e uma camada de solo de cerca de 50 cm.

A contaminação do solo esta, obviamente, relacionada a direção media dos
ventos.

A assinatura isotópica do chumbo contido na escoria e no solo de Santo Amaro é
análoga a assinatura isotópica da galena de Boquira (não houve fracionamento
isotópico par ao chumbo no processo pirometalurgico de ustulação-refino).