Arsenic distribution and oxidation of sulfide materials from gold mining areas in Minas Gerais state, Brazil

O presente trabalho buscou avaliar a distribuição de arsênio em solos e sedimentos, bem como a potencialidade de geração de águas ácidas e a mobilidade do arsênio em amostras de materiais sulfetados de áreas de mineração de ouro localizadas em Riacho dos Machados, Santa Bárbara e Paracatu, no Estado de Minas Gerais. Foram coletadas amostras de estéril, rejeito e minério e também amostras de solos e sedimentos a montante, dentro e a jusante das áreas mineradas. As amostras de perfís de solos e sedimentos foram previamente preparadas e caracterizadas quanto a granulometria, densidade de partículas, teor de matéria orgânica, pH, As parcial, As total e análises seqüenciais, determinando-se as frações de As solúvel, trocável, ligado a óxidos de Al, ligado a óxidos de Fe amorfos, ligado a carbonatos, ligado a matéria orgânica, ligado a óxidos de Fe cristalinos e fração residual. As amostras de materiais sulfetados foram, também, previamente preparadas e caracterizadas quanto à granulometria, densidade de partículas, determinação do potencial de neutralização, potencial de acidificação, balanço ácido-base, teores de As e S e relação As/S. Nessas amostras, também foram realizados testes de lixiviação, sendo coletado o lixiviado a cada semana por um período de 70 dias. Nas soluções lixiviadas foram determinados os teores de As, S e Fe e pH. Os resultados obtidos nas análises de solos permitem concluir que todas as áreas estudadas apresentam teores elevados de As. De modo geral, as camadas superficiais de solo tendem a apresentar teores mais elevados de As, o que foi atribuído à ciclagem biogeoquímica e à deposição de particulados ricos em As. Não obstante, em todas as camadas dos solos estudados as frações solúvel e trocável exibiram valores abaixo do limite de detecção por Espectrofotometria de Emissão Atômica com Plasma Induzido (ICP-OES) e a fração residual apresentou valor muito elevado, confirmando, assim, a baixa disponibilidade do As para o ambiente. De maneira geral, os sedimentos coletados a jusante e dentro das áreas mineradas apresentaram maiores valores de As em relação às amostras coletadas a montante. Também, com relação a sedimentos, verificou-se o mesmo comportamento das amostras de solos, ou seja, de maneira geral a disponibilidade do As para o ambiente é baixa, apesar dos altos teores de As total. As análises de materiais sulfetados também revelaram teores elevados de As. A determinação do balanço ácido- base permitiu separar grupos de amostras com maior potencialidade de geração de águas ácidas. De acordo com os resultados dos testes de lixiviação e outras características dos materiais sulfetados, conclui-se que a tendência de geração de drenagem ácida e liberação de As para o ambiente foi maior nas amostras provenientes de Riacho dos Machados, seguidas pelas de Paracatu e, por último, pelas de Santa Bárbara. Apesar de as regiões serem naturalmente anômalas com respeito aos teores de As em solos e sedimentos, conclui-se que a atividade minerária apresenta potencialidade de dispersão do As no ambiente. O conhecimento das características dos materiais sulfetados e da sua dinâmica em relação à geração de drenagem ácida e liberação de As constitui importante ferramenta para minimizar os impactos ambientais ocasionados.This work aimed to evaluate the arsenic distribution in soil and sediments as well as the potential for acid water generation and arsenic mobility in sulfide material samples from gold mining areas located at Riacho dos Machados, Santa Bárbara and Paracatu in Minas Gerais state. Samples of overburdens, tailings and ores, and also samples of soils profiles and sediments upstream, downstream and within the mining areas were collected. Samples of soils and sediments were prepared and characterized by determining texture, particle density, organic mater content, pH, partial and total As contents, and a sequential extraction including soluble As, exchangeable As. Al – As, amorphous iron oxides – As, carbonate – As, organic mater – As, crystalline iron oxides – As and residual As. Samples of sulfide materials were also prepared and analyzed to determine: texture, particle density, neutralization potential (NP), acidification potential (AP), acid - base accounting (ABA), As and S contents and As/S ratio. Leaching essays were also performed in these samples, during 70 days. The pH and contents of As, S and Fe were analyzed in the leached solutions every week. Results showed high As contents in soil xiisamples from the three sites investigated. In general, the surface layers of the soils tended to present higher contents of As, which has been ascribed to the biogeochemical cycling as well as to the deposition of As rich particulate. Notwithstanding the soluble and exchangeable fractions were below the ICP- OES detection limit and the residual fraction was higher regardless of the depth the soil profiles. In general, the sediments collected downstream and inside of the mining areas presented higher As contents then the upstream samples. The sediments also presented the same behavior as the soil samples, that is, in general the availability of As to the environment was low, despite the high contents of total As. The analyses of sulfide material also revealed high contents of As. The acid base accounting identified samples with higher potential for acid water generations. Results from leaching essay and other characteristics of sulfite material allowed to conclude that the trends for acid drainage generation and As release were higher in Riacho dos Machados, followed by Paracatu and finally Santa Bárbara samples. In spite of natural anomalies of As in soils and sediments of these regions, it was concluded that the mining activities potentially contribute to the As dispersion in the environment. To learn more about the characteristics of the sulfite materials and its dynamics relative to the acid drainage generation and As release is important to minimize environmental impacts