Métodos geofísicos, geoquímicos e análises físico-químicas no estudo de impacto ambiental por curtume, RS - Brasil

Orientador: Prof. Dr. Ernani Francisco da Rosa FilhoCoorientadores: Prof. Dr. Francisco José Fonseca Ferreira, Prof. Dr. José Pedro Rebés LimaTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Terra, Programa de Pós-Graduação em Geologia. Defesa : Curitiba, 27/09/2019Inclui referências: p. 138-143Área de concentração: Geologia AmbientalResumo: O processo de curtimento produz muitos resíduos, principalmente líquidos, que podem apresentar concentrações elevadas de Cr, Fe, Al e Mn, além de sulfetos, sulfatos e cloretos que, pela carga orgânica podem exaurir o oxigênio nos cursos d'água. O escopo deste estudo é a investigação da subsuperfície rasa por métodos geofísicos (eletrorresistividade, polarização induzida e eletromagnético indutivo - EM), análises físico-químicas das águas superficiais e subterrâneas em nível freático. Além da análise de metais, pH e Eh e geoquímica do solo por Difração (DRX) e Fluorescência de raios X (FRX), na área onde há uma indústria de curtume, no município de Portão - RS, cujas operações ocorrem desde 1993, aproximadamente. A busca pela disposição adequada de resíduos de curtume é recente, uma vez que raros são os levantamentos prévios ou precauções. A geologia da área é caracterizada por sedimentos arenosos quaternários da planície aluvionar do córrego Boa Vista, que recobrem os arenitos da Formação Botucatu e está inserida no sistema hidrográfico da Bacia do Rio dos Sinos, e no Sistema Aquífero Guarani. Entre os principais propósitos deste estudo estiveram a (i) avaliação dos impactos no solo e nas reservas hídricas causados pelos efluentes industriais, (ii) delimitar o alcance da pluma de contaminação e (iii) contribuir para as medidas assertivas de solução ou mitigação dos impactos. Comumente, o Cr, principal metal utilizado neste seguimento, ocorre em minerais na forma trivalente, e por reação redox pode se transformar em Cr6+ (carcinogênico). Ácidos e sais nos efluentes elevam a quantidade de sólidos totais no solo e nas águas, tornando-os eletricamente mais condutivos. Os resultados geofísicos caracterizaram a pluma por baixas resistividades ( 50 Q.m e > 3 mV/V), como reflexo do regolito e arenitos subjacentes não contaminados. Os altos valores de condutividade (> 27 mS/m) coincidem parcialmente com os baixos índices de resistividade. Os modelos possibilitaram estimar as dimensões laterais (50 x 60 m) e vertical (7 m) da pluma de contaminação e delinear a direção preferencial do fluxo, em correspondência à declividade do terreno. As análises físico-químicas confirmaram a presença de elementos nocivos ao solo e ao sistema hídrico. Foram detectadas as presenças dos íons Cr3+ e Cr6+, sendo a presença da forma hexavalente o pior cenário, em razão dos danos que pode causar à saúde ambiental e humana. Análises petrográficas dos arenitos mostram uma porosidade intergranular, que perfaz " 25 % e indica a capacidade de armazenamento e transporte de fluídos. A granulometria permitiu classificar as partículas de solo em silte e areia. A DRX apontou um padrão para alguns minerais nos solos, como a caulinita e o quartzo. A formação da caulinita ocorre, principalmente, em ambientes diluídos, com lixiviação ou presença de ácidos orgânicos. Esses ambientes favorecem os processos de oxidação que influenciam na valência de elementos, como o Cr. A FRX apresentou altos valores para dióxido de silício (SiO2) incluindo o solo do poço branco, auxiliando na compreensão dos padrões da área. A ocorrência de Cr6+ parece estar associada a ambientes ligeiramente ácidos e oxidantes. Os resultados indicam que a pluma de contaminação é de origem antrópica e restrita as proximidades da fonte causadora e que estudos dessa natureza podem contribuir para o gerenciamento ambiental em caráter global, dada a demanda por produtos oriundos de couro bovino no mundo. Palavras-chave: geofísica terrestre, hidroquímica, reservas hídricas.Abstract: The tanning process produces several residues, mostly liquids, which may present elevated concentrations of Cr, Fe, Al and Mn, as well as sulfides, sulfates and chlorides that, due to the organic load, can deplete the oxygen in the watercourses. The scope of this study is the investigation of shallow subsurface by geophysical methods (electrical resistivity, induced polarization and electromagnetic induction-EMI), physicochemical analyses of shallow and ground waters in the phreatic surface. In addition to the metals analyses, were made pH, Eh and soil geochemistry by X-ray diffraction (XRD) and Xray Fluorescence (XRF), in an area surrounded by a tannery industry in the municipality of Portão - RS, which operations occur since 1993, approximately. Researches about appropriate tannery waste disposal are recent, since are rare the previous studies or mitigation measures. The geology of study area is characterized by quaternary sediments from the alluvial plain of the Boa Vista Creek, which covers the sandstones of the Botucatu Formation and is inserted in the hydrographical system of Rio dos Sinos basin, and in the Guarani Aquifer System. The main goals of this study are (i) to assess the impacts caused by tannery industrial effluents on the soil and water reserves, (ii) delimitation of the contaminant plume and (iv) contribute with assertive measures to the solution and/or mitigation of the impacts. Usually, Chromium (Cr), the main metal used in tannery industry, occurs in minerals in the trivalent form, and by redox reactions in the environment, it can become Cr6+, a carcinogen form. Acids and salts being in effluents increase the concentrations of total solids in soil and water, making them more electrically conductive. The geophysical results have characterized the contamination plume by low resistivities ( 50 Q.m and > 3.5 mV/V), of the underlying regoliths and uncontaminated sandstones. The highest conductivity values (> 27.2 mS /m) coincides partially with lowest resistivityies. Models allowed to estimate the lateral (50 x 60 m) and vertical (7 m) dimensions of the contamination plume and to determine the preferred flow direction, corresponding with the terrain slope. Physicochemical analyses showed the presence of elements harmful to the soil and water systems. The presence of chromium ions Cr3+ and Cr6+ was detected and the occurrence of hexavalent form points to a worst-case scenario, due to the damage that this element can cause to the environmental and human health. Petrographic analyses of the sandstones shows an intergranular porosity, which represents " 25% and indicates the storage capacity and fluids transport. Granulometry allowed the classification of soil particles in silt and sand, and DRX analyses has set a standard for some minerals in soils, such as kaolinite and quartz. Kaolinite is formed mainly in diluted environments, by leaching and presence of organic acids. These environments are favorable to oxidation processes that influence on the valence of some elements, such as Cr. XRF analyses showed high values for silicon dioxide (SiO2 ) including at the control well soil, helping to understand the area standards. The occurrence of Cr6+ seems to be associated with slightly acid and oxidizing environments. The results indicated the anthropic origin of the contamination plume and its restricted range near its source. Studies of this nature can contribute to global environmental management, given the demand for bovine leather products, worldwide. Keywords: terrestrial geophysics, hydrochemistry, water reserves