Instruções Para a Elaboração De Trabalhos Completos

09 a 11 de dezembro de 2015 Auditório da Universidade UNIT Aracaju - SE

INSTRUÇÕES PARA A ELABORAÇÃO DE TRABALHOS COMPLETOS

MINERAIS DE CROMO EM ESTÉREIS DE MINERAÇÃO EM NOVA ERA/MG E RISCOS POTENCIAIS DE CONTAMINAÇÃO DE ÁGUA

Larissa Amaral Ferreira1; Fernanda Maria Belotti2

1Graduanda em Engenharia Ambiental, Universidade Federal de Itajubá, (22) 99797-0210, [email protected] 2 Geógrafa, Dra., Universidade Federal de Itajubá: Itabira – MG, (31) 9296-0342, [email protected]

Resumo

O objetivo deste estudo foi avaliar o teor de cromo presente em resíduos de mineração de rochas ultramáficas localizadas no município de Nova Era/MG e os riscos potenciais de contaminação de água nas áreas de disposição destes resíduos. Amostras de rochas ultramáficas foram coletadas em Nova Era/MG, preparadas por embutimento e avaliadas quanto à sua mineralogia e teor de cromo por MEV no modo EDS. Os resultados de análise das amostras indicaram teores de cromo entre 3000 mg/kg a 7000 mg/kg na forma de minerais flogopita e biotita, principalmente; minerais de cromo na forma trivalente. Considerando-se os limites estabelecidos pela Portaria nº 1469 do Ministério da Saúde - padrão de cromo de aceitação para consumo humano de 0,05 mg/L; e pela Resolução CONAMA nº 357 de 2005 - concentração máxima para o cromo em águas de classe 3, destinadas ao abastecimento doméstico após tratamento convencional, de 0,5 mg/L para o cromo trivalente e 0,05 mg/L para o cromo hexavalente, o intemperismo de resíduos com alto teor de cromo pode provocar um aumento significativo do teor deste elemento em cursos d´água na área de estudo, o que pode representar um sério risco à saúde humana. Embora a técnica analítica utilizada seja semi-quantitativa, os altos teores de cromo encontrados nas amostras indicam o risco potencial de contaminação de água nas áreas de disposição dos resíduos da mineração em virtude do intemperismo destes resíduos e liberação do cromo para o meio ambiente. Os resultados demonstram a importância de realização de investigações mais aprofundadas sobre a mobilização do cromo na área de estudo, com emprego de técnicas analíticas de maior precisão quantitativa, buscando avaliar os riscos à saúde humana e ao meio ambiente decorrentes da liberação do cromo para águas superficiais e subterrâneas nas áreas de beneficiamento de rochas com alto teor do metal.

Palavras-chave: cromo, resíduos de mineração, contaminação de água.

1. INTRODUÇÃO O Distrito Pegmatítico de Santa Maria de Itabira/MG constitui-se em um dos cinco distritos formadores da Província Pegmatítica Oriental, famosa por ser a área de maior interesse em gemas coradas do Brasil. O distrito localiza-se na região centro-sudeste do estado de Minas Gerais, distante cerca de 100 km da capital Belo Horizonte [1]. As rochas pertencentes ao Distrito Pegmatítico de Santa Maria de Itabira localizadas em Nova Era/MG podem ser agrupadas em grupos litológicos principais: gnaisses, xistos, quartzitos, granitóides e anfibolitos; sendo que os xistos compreendem um importante grupo litológico por serem os principais portadores de cristais de esmeralda [1]. As jazidas localizadas na região são de esmeralda e de alexandrita de fluidos pegmatíticos com rochas ultramáficas [2], que apresentam

em sua composição elevadas concentrações de cromo, metal pesado altamente tóxico que pode ocasionar sérios riscos ambientais e à saúde humana. Para Oliveira (2002) [3]: “O modelo clássico de formação de esmeralda prevê a percolação de fluidos graníticos em rochas ricas em elementos cromóforos, fornecedores do cromo e vanádio, principalmente”. Os depósitos de esmeralda do Distrito Pegmatitico de Santa Maria de Itabira estão hospedados em rochas ultramáficas transformadas em flogopita/biotita xistos [4], sendo que “a maior incidência de flogopita xisto no Supergrupo Rio das Velhas, metavulcânica responsável por ceder o cromo e o vanádio para a formação da esmeralda, ocorre na região de Nova Era” [3]. Segundo Dussin (2004) [4]. : “A gênese dos depósitos tem sido associada à processos hidrotermais que promoveram interações entre encaixantes de natureza ultramáfica e fluídos ricos em Be, levando à substituição de Al3+ pelo Cr3+ e V3+ na estrutura cristalina do berilo variedade esmeralda (Al2Be3Si6O18)”. A variedade esmeralda do berilo, segundo Webster (1983) [5], possui coloração típica verde-grama, cuja intensidade da cor é diretamente proporcional à presença de cromo, ferro e/ou vanádio em substituição ao alumínio em sua estrutura cristalina. Dentre os vários processos geradores de depósitos de berilo, a esmeralda está frequentemente associada ao processo metamórfico de caráter metassomático, onde a interação de fluidos pegmatíticos com rochas máficas-ultramáficas propicia a substituição parcial do alumínio pelos cátions metálicos cromóforos [6]. As jazidas de esmeralda do Distrito Pegmatítico apresentam grande importância socioeconômica na região; entretanto, como resultado da mineração e beneficiamento das rochas para extração das gemas, grandes volumes de resíduos são gerados, como, por exemplo, a base de mica (biotita e flogopita) e depositados inadequadamente, contribuindo negativamente para a preservação do meio ambiente. Como as rochas associadas à formação de esmeralda apresentam cromo em sua composição, a mobilização do metal dos resíduos destas rochas para solo e água pode representar um sério risco ambiental e à saúde humana. O cromo pode formar uma grande variedade de compostos tóxicos, mesmo quando encontrado em baixos níveis de concentrações no ambiente. O estado de oxidação desse metal encontrado no ambiente natural apresenta-se como hexavalente e/ou trivalente. O estado trivalente (Cr3+) é um elemento traço para os seres humanos, de baixa toxicidade e a forma mais comum de ocorrência do cromo em minerais. Por sua vez, o estado hexavalente (Cr6+) é comprovadamente cancerígeno e altamente tóxico, mesmo que em baixas concentrações. Os fatores que influenciam os tipos de reações envolvendo o cromo e a sua mobilidade são complexos, pois, em geral, o cromo encontra-se na forma trivalente nos minerais primários, logo deve existir, necessariamente, uma reação redox em que outro par redox sofre redução para formar cromo hexavalente. A ocorrência desta reação está diretamente relacionada com as condições de Eh e pH das soluções, em que se exige condições fortemente oxidantes e de pH elevado. Em paralelo, ocorre também a classe de reações de adsorção/troca iônica, em que o pH controla a mobilidade do Cr (VI); logo, ambientes pouco alcalinos favorecem a adsorção dos ânions de Cr (VI), enquanto que ambientes de pH elevados favorecem a dessorção e mobilização para a água [7]. Todas as formas de cromo podem ser tóxicas em altos níveis de concentração, porém a forma hexavalente é a que gera maiores efeitos adversos, principalmente por ser altamente móvel e tóxica [8]. O contato da pele com os compostos do cromo pode causar dermatite alérgica e até perfurações do septo nasal. Além disso, há suspeitas de que esta espécie possa afetar o sistema imunológico dos seres humanos. A fumaça contendo esse metal, no estado de oxidação 6+, causa uma variedade de doenças respiratórias incluindo o câncer [9]. Pelo fato do potencial carcinogênico do cromo estar relacionado com a solubilidade de seus compostos em água, sabe-se que o íon Cr+6 se hidrolisa rapidamente, sendo muito móvel em sistemas biológicos, logo é a forma mais importante nos estudos ambientais, de contaminação de alimentos e de saúde [8]. Um dos aspectos mais relevantes sobre a contaminação com cromo é a sua biomagnificação nas cadeias tróficas, sendo o resultado desse processo a ocorrência de altas concentrações de cromo nas espécies superiores da cadeia alimentar, muito acima dos níveis de cromo encontrados no ar e na água [8]. Devido aos graves riscos ambientais e à saúde humana que a mobilidade do cromo para solos e água, pode acarretar, principalmente em seu estado hexavalente, o presente estudo tem como objetivo avaliar a mobilidade do cromo existente em rochas ultramáficas localizadas no município de Nova Era/MG e os riscos de contaminação de solo e água advindos da movimentação deste metal pesado.

2. OBJETIVO O objetivo deste estudo foi identificar a mineralogia e o teor de cromo existente em resíduos de extração e beneficiamento de rochas ultramáficas localizadas no município de Nova Era/MG, buscando avaliar os riscos potenciais de mobilização do metal destes resíduos para água superficial e subterrânea na região de estudo.

3. MÉTODOS E MATERIAIS 3.1 – Amostragem de rochas em campo Para análise de mineralogia e teor de cromo foram coletadas amostras de resíduos de mineração de rochas ultramáficas em Nova Era/MG, município integrante do Distrito Pegmatítico de Santa Maria de Itabira – MG e área com maior ocorrência de cromo nas rochas ultramáficas exploradas para a produção de esmeralda. Foram coletadas 12 amostras de estéril em garimpos localizados na região de estudo. Foi realizada amostragem composta em pilhas de estéril depositadas nas áreas de garimpo. 3.2 – Preparação das amostras e análise por MEV/EDS As amostras de rocha coletadas foram submetidas ao processo de cominuição (britagem e moagem), no qual, primeiramente, foram processadas em três estágios de britagem (primário, secundário e terciário), para destorramento do material. Em seguida, o material foi pulverizado em moinhos de bolas, sendo esse o estágio final da fragmentação, a fim de reduzir o diâmetro das partículas sólidas, obtendo-se uma granulometria abaixo de 0,045 mm. Posteriormente, as amostras foram preparadas por embutimentos e analisadas por MEV (Microscópio Eletrônico de Varredura) no modo EDS (Espectrometria de Energia Dispersiva de Raios-X) para identificação de sua mineralogia e teor total de cromo. 3.3 – Interpretação dos resultados A partir dos dados de MEV/EDS foram identificados os minerais de cromo existentes nas amostras analisadas e quantificado o teor de cromo presente nas mesmas. Os resultados foram comparados com a legislação (Resolução CONAMA nº 357 de 2005 e Portaria nº 1469 do Ministério da Saúde) e interpretados buscando-se avaliar os riscos de contaminação de solo e água em Nova Era/MG em virtude da possibilidade de mobilização do cromo dos resíduos de mineração para o meio ambiente.

4. RESULTADOS E DISCUSSÕES Os resultados das análises das amostras coletadas em Nova Era/MG indicaram a ocorrência de dois grupos de rocha na área de estudo: a rocha mineralizada, na qual ocorre a formação de esmeralda; e a rocha encaixante. A rocha encaixante é predominantemente composta pelos minerais talco, biotita e tremolita, com altos teores de cálcio e baixos teores de cromo. As concentrações do metal, medido na forma do óxido Cr2O3, variaram de 0,05 a 0,19% nas amostras analisadas (Tabelas 1 e 2).

Amostra Porcentagem dos elementos

CaO MgO Al2O3 SiO2 K2O TiO2 Cr2O3* FeO As2O

01 23.85 26.46 49.07 0.10 0.52

02 4.35 15.57 19.51 40.77 7.88 1.05 0.19 10.68

03 2.62 17.31 17.77 34.82 2.27 0.05 4.20 6.27

04 21.61 25.11 41.53 1.94 2.63 7.17

Média 10.27 18.16 22.21 41.55 4.03 1.05 0.11 4.51 6.72

Tabela 1 – Porcentagem dos elementos analisados por MEV em amostras da rocha encaixante.

Amostra Porcentagem dos elementos

CaO MgO Al2O3 SiO2 K2O TiO2 Cr Cr2O3 FeO As2O

05 18.36 1.42 29.50 50.02 nd* 0.70

06 10.47 11.07 19.20 43.21 0.24 0.40 0.08 11.52 3.81

07 2.45 36.13 52.00 9.22 0.10 0.09

08 2.96 21.41 20.53 32.73 0.27 3.38 0.05 11.42 7.25

Média 8.56 11.30 26.34 44.49 3.24 1.89 0.00 0.08 5.93 5.53

Tabela 2 – Porcentagem dos elementos analisados por MEV em amostra da rocha encaixante. *nd = não determinado

A rocha mineralizada, na qual ocorre a formação de esmeralda, apresenta predominância dos minerais flogopita e biotita, ricos em cromo. O cromo, presente na estrutura da flogopita, pode associar-se ao magnésio, substituindo os íons de Al+3. Os sais de cromo hidrolisam em solução aquosa da mesma forma que os de alumínio.

As concentrações do metal, medido na forma do óxido Cr2O3, variaram de 0,33 a 1,56% nas amostras analisadas (Tabela 3).

Amostra Porcentagem dos Elementos

CaO Al2O3 SiO2 K2O Cr2O3 FeO Zn As2O3

01 1.42 21.00 46.31 1.42 0.43 2.80 nd*

02 21.65 32.98 9.62 1.56 19.09

03 17.68 43.91 5.04 0.33 3.59 8.03

04 16.63 46.08 0.55 0.70 4.57 8.24

Média 1.42 19.24 42.32 4.16 0.76 7.51 0.00 8.13

Tabela 3 – Porcentagem dos elementos analisados por MEV na amostra da rocha mineralizada. *nd = não determinado

A rocha mineralizada apresentou teores de cromo entre 3000 mg/kg a 15600 mg/kg na forma de minerais flogopita e biotita; minerais de cromo na forma trivalente. Apesar do cromo trivalente não ser considerado tão tóxico e nocivo para seres humanos como o cromo hexavalente, concentrações elevadas desse elemento podem promover efeitos negativos na saúde do individuo, como ulcerações, irritação na pele e doenças de trato respiratório. Além disso, determinadas condições ambientais podem facilitar a oxidação do cromo trivalente, transformando-o em sua forma mais tóxica (Cr+6). Considerando-se os limites estabelecidos pela Portaria nº 1469 do Ministério da Saúde - padrão de cromo de aceitação para consumo humano de 0,05 mg/L; e pela Resolução CONAMA nº 357 de 2005 - concentração máxima para o cromo em águas de classe 3, destinadas ao abastecimento doméstico após tratamento convencional, de 0,5 mg/L para o cromo trivalente e 0,05 mg/L para o cromo hexavalente, o intemperismo de resíduos com alto teor de cromo pode provocar um aumento significativo do teor deste elemento em cursos d´água na área de estudo, o que pode representar um sério risco à saúde humana. Embora a técnica analítica utilizada seja semi-quantitativa, os altos teores de cromo encontrados nas amostras indicam o risco potencial de contaminação de solo e água nas áreas de disposição dos resíduos da mineração em virtude da possibilidade de intemperismo destes resíduos e liberação do cromo para o meio ambiente. Os resultados demonstram a importância de realização de investigações mais aprofundadas, com emprego de técnicas analíticas de maior precisão quantitativa, buscando avaliar os riscos à saúde humana e ao meio ambiente decorrentes da liberação do cromo para águas superficiais e subterrâneas nas áreas de beneficiamento de rochas com alto teor do metal.

5. CONCLUSÕES A disposição inadequada dos resíduos da mineração em jazidas de esmeralda na região de Nova Era/MG pode constituir- se em severos riscos ao meio ambiente e à saúde humana, em virtude da possibilidade de mobilização do cromo proveniente destes resíduos para solo e água. Embora a técnica analítica utilizada seja semi-quantitativa, os altos teores de cromo encontrados nas amostras indicam o risco potencial de contaminação de solo e água nas áreas de disposição dos resíduos da mineração em virtude da possibilidade de intemperismo destes resíduos e liberação do cromo para o meio ambiente. Os resultados demonstram a importância de realização de investigações mais aprofundadas, com emprego de técnicas analíticas de maior precisão quantitativa, buscando avaliar os riscos à saúde humana e ao meio ambiente decorrentes da liberação do cromo para águas superficiais e subterrâneas nas áreas de beneficiamento de rochas com alto teor do metal.

RECONHECIMENTOS Ao CNPq pela bolsa concedida à primeira autora.

REFERÊNCIAS [1] Delgado, R. E. C.. “Geologia e petrogênese na região da Província Esmeraldífera de Itabira, MG”. 2007. 130f. Dissetação (Mestrado) – Escola de Minas, Departamento de Engenharia de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2007. [2] Dardenne, A. M.; Schobbenhaus, C. “Depósitos minerais no tempo geológico e épocas metalogenétias”. Geologia, Tectônicas e Recursos Minerais do Brasil, Brasília, 2003.

[3] Oliveira, K. A. A. “Estruturação e alteração metassomática do ortognaisse Açucena (Suíte Borrachudos) na região de Ipatinga, Minas Gerais”. 2002. 79 P. Dissertação (Mestrado em Geologia) – Instituto de Geociências, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2002. [4] Dussin, Tania et al. “Gênese das mineralizações de esmeralda do Distrito de Itabira – Nova Era- Ferros (Minas Gerais)”. Departamento de Geologia, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2004. [5] Webster, R. “Gems: Their sources, description and identification”. London: Butterworths, 1006 P., 1983. [6] Scholz, R. ; Romano, A. W. ; Belotti, F. M. ; Chaves, M. L. S. C. . “Prospecção geoquímica de berilo variedade esmeralda na região da Fazenda Bonfim (Lajes, Rn)”. Revista Brasileira de Geociências, v. 29, p. 613-621, 2010. [7] Marcolan, L., Bourotte, C., Bertolo, R.. “Estratificação das concentrações de cromo hexavalente nas águas subterrâneas do Aquífero Adamantina, Município de Urânia, SP, Brasil”. XV Congresso Brasileiro de Águas Subterrâneas. Instituto de Geociências, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2007. [8] Freitas, M. C. T. “O Cromo na indústria de curtumes de Mato Grosso do Sul, Brasil: Aspectos ecológicos”. 2006. 118f. Tese (Doutorado em Ciências da Saúde) - Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Campo Grande, 2006. [9] Soares, C. L. “Estudo da retenção de cromo em alumina, gibbsita e aluminossilicatos e avaliação dos processos de lixiviação”. 2010. 75f. Dissertação (Mestrado Em Química) –Instituto De Ciências Exatas, Universidade Federal De Minas Gerais, Belo Horizonta, 2010.