Lead bioaccessibility in soils and wastes from smelting activities and phosphate immobilization

Orientador: Jacinta EnzweilerTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de GeocienciasResumo: Os 50 anos de extração e beneficiamento de minérios de chumbo, em Adrianópolis (PR), geraram uma grande quantidade de rejeitos, parte dos quais ainda se encontra disposta nas imediações da refinaria que existia na localidade. Solos da área acumularam chumbo e apresentam concentrações anômalas deste elemento. A ingestão acidental de solos contaminados por chumbo, e de poeiras deles derivadas, é considerada a principal rota para a absorção de Pb, especialmente para crianças, que têm mais contato com solos e também por características do seu organismo, são mais suscetíveis que adultos aos efeitos adversos do chumbo. Em outros estudos, realizados com a população local, um número significativo de crianças e adultos apresentou concentrações de Pb no sangue acima dos valores recomendados, porém a rota de absorção não foi estabelecida. Sabe-se que a biodisponibilidade depende das fases em que o Pb se encontra e não apenas da sua concentração total, e que a fração bioacessível, isto é, solúvel em condições gastro-intestinais, permite inferir sobre os riscos que os materiais apresentam. Neste trabalho, oito amostras de solos ([Pb]= 0,04 ? 4,1% m/m) e quatro de rejeitos ([Pb]= 1,2 - 15 % m/m) da área foram usadas para estimar a bioacessibilidade do Pb em pH=1,5 (estômago) e pH=7 (intestino). Em três testes diferentes, o Pb de todas amostras de solos e de três rejeitos apresentou elevada solubilidade (5090%) nas soluções de simulação gástrica e bem menor (2-22%) nas de simulação intestinal. Nas amostras de solos, nenhuma fase de Pb foi identificada por difração de raios X, mas nos rejeitos havia óxidos de Pb, cerussita e lanarkita, que se caracterizam pela solubilidade em meio ácido, mas a presença de outras fases não pode ser descartada. As mesmas fases foram observadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), tanto nos solos como nos rejeitos. O Pb de uma das amostras de rejeito é menos solúvel (~ 20% em meio ácido) e nela foram identificados, entre outras fases, plumbogumita e plumbojarosita, que são menos solúveis. Amostras de dois solos e dois rejeitos foram colocados em contato com três materiais fosfatados (dihidrogenofosfato de sódio, superfosfato e rocha fosfática), com o objetivo de transformar as fases de Pb mais solúveis em fosfatos de Pb, que são menos solúveis. A bioacessiblidade do Pb após tratamentos por 1, 3 e 6 meses foi reduzida em 90% em pH ácido. Na análise elementar dos produtos formados, realizada no MEV, foi possível identificar a associação de Pb com P em vários grãos, principalmente nos rejeitos com maior teor de Pb. Estes resultados indicam que a aplicação direta de compostos fosfatados aos solos contaminados pode ser uma alternativa para diminuir a biodisponibilidade do Pb nesses materiais.Abstract: The extraction and refining of lead ores in Adrianópolis (Paraná state, Brazil) for approximately 50 years produced a large amount of wastes, from which part is disposed nearby the former plant. As a consequence of lead processing, Pb has accumulated in soils of the area, which present anomalous concentrations of this element. The incidental ingestion of lead contaminated soils, and derived dusts, is considered as the main route for Pb absorption, specially for children, because they usually have more contact with soils and due to characteristics of their organisms, they are more susceptible to the adverse effects of Pb than adults. In other studies with local population, it was shown that a significant number of children and adults had Pb blood levels above recommended values. It is known that bioavailability depends on Pb speciation rather than just on total concentration, and that the risks presented by the materials can be inferred measuring bioaccessible fraction, i.e., soluble in gastric-intestinal conditions. In this work, eight samples of soils ([Pb]= 0.04 ? 4.1% m/m) and four of wastes ([Pb]= 1.2 - 15 % m/m) from the area were used to estimate bioaccessibility of Pb in pH=1,5 (stomach) e pH=7 (intestine). In three different tests, lead form all soil samples and from three wastes presented high solubility (50-90%) in gastric condition and much lower (2-22%) for intestinal conditions. None Pb phase was identified by X-ray diffraction in soil samples, but wastes contain were Pb oxides, cerussite and lanarkite, which are characterized by solubility in acid media, but the presence of other phases cannot be precluded. The same phases were observed by scanning electron microscopy (SEM) in soils and in wastes. One waste had less soluble Pb (~ 20% in acid pH). In this sample, among other phases, plumbogummite e plumbojarosite, which are les soluble, were identified. Two of the soils and of the wastes were put in contact with three phosphatic materials (sodium dihydrogen phosphate, super phosphate and phosphatic rock), to transform the more soluble Pb phases into Pbphosphates, which are less soluble. The bioaccessible fraction of Pb in the products, measured after 1, 3 and 6 months of treatment, was reduced in up to 90% in acidic pH. With elemental analysis of the products, by EDS-SEM, association between Pb and P was observed in several grains, specially in wastes with higher lead content. Theses results suggest that the direct application of phosphatic compounds on the contaminated soils could decrease the Pb bioavailability of these materials.DoutoradoMetalogeneseDoutor em Geociência