Dissertação De Mestrado

UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE INSTITUTO DE QUÍMICA CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOCIÊNCIAS (GEOQUÍMICA) MARCOS MANOEL FERREIRA ESTIMATIVA DOS FLUXOS DE ZN, CD, PB E CU NO SACO DO ENGENHO, BAÍA DE SEPETIBA, RJ NITERÓI 2010 ii MARCOS MANOEL FERREIRA ESTIMATIVA DOS FLUXOS DE ZN, CD, PB E CU NO SACO DO ENGENHO, BAÍA DE SEPETIBA, RJ Dissertação apresentada ao Programa de Pós- Graduação em Geociências como requisito parcial à obtenção do Grau de Mestre. Área de concentração: Geoquímica Ambiental. Orientador: Prof. Dr. SAMBASIVA RAO PATCHINEELAM NITERÓI 2010 iii F383 Ferreira, Marcos Manoel. ESTIMATIVA DOS FLUXOS DE ZN, CD, PB E CU NO SACO DO ENGENHO, BAÍA DE SEPETIBA, RJ. / Marcos Manoel Ferreira. – Rio de Janeiro: [s.n], 2010. 99 f.: il. 30 cm. Dissertação (Mestrado - Geoquímica Ambiental). Universidade Federal Fluminense, 2010. Orientador: Sambasiva Rao Patchineelam. 1. Contaminação ambiental. 2. Metais pesados. 3. Resíduo industrial. 4. Baía de Sepetiba, (RJ). I. Título. CDD 628.1683 iv v À minha família por todo o amor e carinho sempre. vi AGRADECIMENTOS Ao meu orientador, Prof. Sambasiva Rao Patchineelam, pela orientação, confiança, e amizade. Aos Professores membros da banca examinadora, Profa. Denise Araripe, Prof. William Zamboni, e Prof. Wilson Machado, pela amizade e pelos valiosos ensinamentos por todos estes anos, e a Prof. Zuleica Castilhos, pelas valiosas críticas, sugestões, e revisão do texto. Aos Professores José Pires Itabirano, e Marco Antonio Oliveira, pelos ensinamentos e pelo apoio laboratorial no Laboratório do Petróleo e Química Ambiental (LPQA). À professora Ana Maria Teixeira pela disponibilização do ICP-OES e pelo suporte laboratorial no Laboratório de Análise Multielementar. À Sônia, Jair, Itamar, e aos demais membros da Cia. Docas do Rio de Janeiro por toda a atenção e apoio. Às minhas grandes amigas, Clarissa, fiel companheira de campo, Renata, Vivi, Beth, Julie, e Suéllen, por todo carinho e incentivo nos momentos difíceis, e também nos vários momentos legais que passamos juntos. Aos meus amigos de laboratório e de curso, Anderson, Ester, Reginaldo, Bruno, Walter, Vítor, Aline ―Sininho‖, Lívia, Aline, Ludmila, Silvia, Marina, Mariana, Marcela, Patrícia, Samara, João, Vinícius, e Wildson pela amizade e por toda a colaboração. Aos meus amigos-irmãos Jorge, Katlen, e Soraya por toda amizade e carinho. Aos professores e funcionários do Programa de Pós-Graduação em Geoquímica, do Instituto de Química da UFF, e a CAPES pelo apoio estrutural, técnico, e financeiro. vii “Disciplina é liberdade; compaixão é fortaleza; e ter bondade é ter coragem”. Renato Russo viii RESUMO Este estudo quantificou o aporte via transporte aquático superficial de Zn, Cd, Pb, e Cu para a Baía de Sepetiba, oriundos do Saco do Engenho, buscando estimar a carga da poluição anual, proveniente em grande parte, dos rejeitos industriais armazenados na área da falida Cia. de beneficiamento de Zn e Cd, a Ingá Mercantil. Os resultados mostram o quão preocupante é a carga dos contaminantes metálicos que ainda são exportados para a Baía de Sepetiba através do Saco do Engenho, devido ao processo conjunto de lixiviação e erosão dos rejeitos industriais ricos em metais pesados. Zn e Cd foram caracterizados como os principais metais que são lixiviados do rejeito pela ação das águas da Baía e das chuvas locais, sendo então os metais que apresentam os maiores riscos ao ambiente aquático local, principalamente se a este fato for acrescentado às suas altas concentrações no rejeito. Nas análises realizadas, em 71% das amostras, a concentração de Zn total superou os limites máximos permissíveis na Classe 2 para águas, segundo a legislação ambiental brasileira. Comparando-se os resultados deste estudo com outras regiões, as concentrações de Zn, Cd, Pb, e Cu encontrados nas águas do Saco do Engenho são comparáveis às concentrações encontradas em outros áreas altamante impactadas por atividades industriais e portuárias. Os resultados referentes ao fluxo de contaminantes que aportam à Baía de Sepetiba a partir do Saco do Engenho foram de 33 t.ano- 1 de Zn, 0,3 t.ano-1 de Cd, e 0,06 t.ano-1 de Pb. O metal Cu apresentou um fluxo de 0,51 t.ano- 1, mas no sentido inverso. Zn e Cd, apresentaram valores de fluxo anuais maiores, ou pelo menos na mesma ordem de grandeza, que os encontrados no Canal de São Francisco e no Rio Guandú, rios estes altamente contaminados por metais pesados, sobretudo em seus trechos finais devido a grande concentração de indústrias com elevado potencial poluidor, e que possuem uma vazão anual cerca de 100 vezes maior, que a o maior valor de vazão medido no Saco do Engenho. Palavras-chave: contaminação ambiental, metais pesados, rejeitos industriais. ix ABSTRACT This study quantified the superficial aquatic aport of Zn, Cd, Pb, e Cu at Sepetiba Bay, derivative from Engenho Inlet, to look for the daily values of trace metals pollution, mostly originated of a large environmental liabilitie in that place, the tailing of old bankrupt Cia. Ingá Mercantil. The results show how concern is the load of metal contaminants that are still exported to the Sepetiba Bay through the Engenho Inlet, due to the joint process of leaching and erosion of industrial wastes rich in heavy metals. Zn and Cd were characterized as the main metals that are leached from the tailings by the action of the waters of the Bay and local rains, and then the metals that pose the greatest risks to the local aquatic environment, especially if this fact is added to their high concentrations to reject. In the analysis performed, in 71% of the samples, the concentration of Zn total exceeded the maximum allowable for Waters Class 2, according to Brazilian environmental legislation. Comparing our results with other regions, the concentrations of Zn, Cd, Pb, and Cu found in the waters of Engenho Inlet are comparable to concentrations found in other areas highly impacted by industrial and portuary activities. The results for the flow of contaminants who come to Sepetiba Bay from the Engenho Inlet were 33 t.year-1 of Zn, 0.3 t.year-1 of Cd and 0.06 t.year-1 of Pb. The metal Cu showed a flow of 0.51 t.ano-1, but in reverse flux. Zn and Cd showed higher anual flow values, or at least the same order of magnitude, than those found in the Canal of San Francisco and Rio Guandu rivers, these highly contaminated by heavy metals, especially in its final stretches due to high concentration of industries with high pollution potential, and have an annual flow of about 100 times greater than the highest value of flow measured in the Engenho Inlet. Keywords: environmental contamination, heavy metals, industrial waste. x SUMÁRIO RESUMO ........................................................................................................................... vii ABSTRACT ........................................................................................................................ ix LISTA DE FIGURAS ........................................................................................................ xii LISTA DE TABELAS....................................................................................................... xiv 1 INTRODUÇÃO .......................................................................................................... 16 1.1 CONTAMINAÇÃO AMBIENTAL EM REGIÕES COSTEIRAS ............................ 17 1.2 A POLUIÇÃO INDUSTRIAL NA BAÍA DE SEPETIBA POR METAIS PESADOS .. ................................................................................................................................. 20 1.2.1 A Companhia Ingá Mercantil – Breve Histórico ........................................... 31 1.2.2 A Companhia Ingá Mercantil – Processo Industrial ..................................... 33 1.3 METAIS PESADOS NO MEIO AMBIENTE AQUÁTICO ..................................... 36 1.3.1 Fonte e Toxicidade .......................................................................................... 36 1.3.2 Comportamento .............................................................................................. 38 2 OBJETIVOS ............................................................................................................... 41 2.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS.................................................................................... 41 3 JUSTIFICATIVA ....................................................................................................... 42 4 ÁREA DE ESTUDO ................................................................................................... 44 5 MATERIAIS E MÉTODOS ...................................................................................... 48 5.1 MATERIAIS ............................................................................................................ 48 5.2 AMOSTRAGEM ..................................................................................................... 49 5.3 ANÁLISES QUÍMICAS .......................................................................................... 50 5.3.1 Voltametria de Redissolução Anódica (VRA) ................................................ 50 5.3.1.1. Determinação de Cd, Pb, e Cu por VRA.................................................... 52 5.3.2 Espectrometria de Emissão Ótica com Fonte de Plasma Indutivamente Acoplado (ICP-OES) .................................................................................................. 53 5.3.2.1. Determinação de Zn, Na, K, Ca, e Mg por ICP-OES ................................. 55 5.3.3 Análise Volumétrica ......................................................................................

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