22º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 14 a 19 de Setembro 2003 - Joinville - Santa Catarina
III-032 – RETENÇÃO DE METAIS PESADOS NO SOLO DE COBERTURA DO LIXÃO DE ILHABELA - SP
Cristiane Lorena Rodrigues(1)
Tecnóloga em Saneamento pela UNICAMP. Mestre em Hidrogeologia pelo Instituto de Geociências (IGc/USP).
Fábio Taioli
Geólogo pela USP. Prof. Doutor e Livre Docente do Instituto de Geociências – USP.
Professor Associado do Departamento de Geologia Sedimentar e Ambienta l do Instituto de Geociências (IGc – USP).
Endereço(1): Av.Luiz Pequine, 621 – Jd. Saracantã – São Bernardo do Campo - SP - CEP:
09780-250 - Brasil - Tel: (11) 4339-5279 - e-mail: crislr@zipmail.com.br
RESUMO
A disposição dos resíduos sólidos domésticos constitui-se atualmente num dos maiores desafios enfrentados pela sociedade e pela administração pública, uma vez que as
tecnologias de disposição e tratamento dos resíduos não vêm acompanhando o crescimento e a urbanização das cidades. Estudos têm comprovado que a disposição inadequada de resíduos podem alterar de maneira prejudicial a qualidade do solo e da água subterrânea, através do chorume produzido pela decomposição dos resíduos dispostos que podem conter além da alta carga orgânica, metais pesados. Este trabalho tem como objetivo avaliar a qualidade do solo que serve como base e para cobertura dos resíduos gerados no município de Ilhabela (SP) e a compreensão do comportametno geoquímico dos metais Ba, Pb, Mn, Ni e Zn na célula de resíduos, através de análises químicas e testes laboratoriais de adsorção de metais pesados no solo.
PALAVRAS-CHAVE: Resíduos Sólidos Domésticos, Chorume, Metais Pesados, Contaminação do Solo, Lixão.
INTRODUÇÃO
Diversas atividades antrópicas têm causado danos ao meio ambiente, tais atividades eliminam diferentes compostos químicos no ar, água e solo, que dependendo de suas concentrações podem afetar de maneira prejudicial, o meio ambiente e conseqüentemente e o homem. Entre estas atividades, destaca-se a disposição de resíduos sólidos.
Um grande problema da disposição inadequada de resíduos sólidos domésticos é a produção do chorume, que é um líquido escuro com alta carga poluidora formado a partir da decomposição da matéria orgânica presente nos resíduos e pela percolação da água pluvial (IPT/CEMPE, 2000).
Segundo ALLOWAY (1995), diversos mecanismos podem estar envolvidos na adsorção de íons metálicos presentes no chorume, no solo de cobertura, como troca catiônica (adsorção específica), co-precipitação, complexação orgânica, etc.
Ilhabela é uma cidade do litoral norte do Estado de São Paulo, situada a 220 km da capital.
Cerca de 83% deste município está inserido no Parque Estadual (área de preservação) que foi criado em 20 de janeiro de 1977 através do Decreto n°9.414, com população de 20.836 habitantes (IBGE, 2002). A cidade atrai no verão muitos turistas, e chega a uma população flutuante com picos (Carnaval e Ano Novo), de 150.000 habitantes.
A disposição de resíduos domésticos e urbanos do município de Ilhabela é realizada em um lixão, que se encontra em operação desde 1987. A disposição neste local é caracterizada como um aterro sem impermeabilização da base ou qualquer dispositivo para a prevenção da poluição, onde o lixo é despejado pelos caminhões coletores e compactado por um trator tipo esteira e eventualmente revolvido com o solo do próprio local, expondo-o à
contaminação.
O lixão de Ilhabela é dividido em dois depósitos, o primeiro, com operação de 1987 até 1998, e o segundo vem recebendo os resíd uos desde o encerramento das atividades do primeiro depósito. O chorume produzido pela decomposição dos resíduos aterrados é drenado até um local denominado lagoa de infiltração, onde é armazenado para posterior infiltração no solo.
O objetivo deste trabalho é verificar a alteração da qualidade do solo que serve como base para a disposição e cobertura dos resíduos gerados no município de Ilhabela – SP através da comparação entre solos impactados do lixão e testes laboratoriais de adsorção realizados em solos não impactados da área, com ênfase nos metais pesados.
Este estudo contou com o financiamento da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de são Paulo (FAPESP) e a bolsa concedida à autora pela (CAPES).
MATERIAIS E MÉTODOS
Foram amostrados solos impactados no depósito antigo do lixão, onde os resíduos estão aterrados há pelo menos 4 anos e no local onde é retirado o solo utilizado para cobertura dos resíduos dispostos, coletou-se amostra não impactada para a realização de testes laboratoriais.
Após a coleta as amostras de solos foram devidamente armazenadas, e no laboratório foram secas à temperatura ambiente, destorroadas e peneiradas.
A fração menor que 2 mm das amostras foram destinadas às análises granulométricas (método da pipetagem) no laboratório de Sedimentologia do Instituto de Geociências da USP e químicas pelo método de ICP no laboratório ACTLABS no Canadá.
No laboratório do CEPAS (Centro de Pesquisa de Água Subterrânea) determinou-se o pH e DpH das amostras de solo, seguindo os procedimentos sugeridos por CAMARGO et al (1986), onde 10 mL de solo foram misturados com 25 mL de água deionizada; a mistura permaneceu em agitação por 15 minutos e colocada em repouso por 30 minutos. Após esse período, foi feita a leitura do pH com potenciômetro previamente aferido com soluções- tampão padrão de pH 4,00 e 7,00, repetiu-se o procedimento substituindo a água deionizada pela solução de KCl 1N. O DpH foi obtido pela subtração do pH H2O e pH KCl.
O chorume utilizado nos testes de adsorção foi coletado na lagoa de infiltração que se localiza a jusante dos depósitos de resíduos. Parâmetros como pH, temperatura e
condutividade das amostras de chorume foram obtidos no momento da coleta; em seguida a amostra foi preservada com HNO3 até pH menor que 2 e levada para laboratório onde foi determinada a concentração de metais pelo método de absorção atômica. As amostras destinadas ao teste de adsorção foram mantidas em temperatura menor que 4°C até o início do experimento.
Foram pesados em balança analítica aproximadamente 15 g de solo não impactado, acondicionados em beckeres; em seguida adicionados às amostras 50 mL de chorume.
As amostras de solo permaneceram em contato com o líquido por 1, 5, 7, 10, 15, 20 e 30 dias com agitação eventual, após estes períodos, as amostras foram filtradas em papel de filtração lenta, as soluções resultantes foram avolumadas e levadas ao laboratório para determinação de metais pesados por Absorção Atômica.
Para a verificação da capacidade de retenção de metais Pb, Ni e Zn pelo solo de cobertura dos resíduos no lixão de Ilhabela, foram realizados testes de adsorção no solo não
impactado.
Foram preparadas soluções de 0,1; 0,3; 0,5; 1,0; 2,0; 5,0; 10,0 e 20,0 mg.L-1 dos íons Pb2+, Ni2+ e Zn2+, que permaneceram em contato com 15,0 g de solo não impactado por 7 dias com agitação eventual. Após este período filtrou-se a solução que em seguida
acidulou-se com HNO3, a solução foi avolumada e destinada às análises químicas.
RESULTADOS
Os resultados das análises granulométricas e de pH do solo são apresentadas na Tabela 1.
Tabela 1 – Resultados das análises físico-químicas das amostras de solo Amostras
pH H2O pH KCl DpH
Análises granulométricas Areia (%)
Silte (%) Argila (%) 1 *
4,56 3,35 1,21 72,47 20,39 7,14 2 7,80
6,83 0,97 79,72 14,19 6,63 3 7,43 6,62 0,81 72,84 19,36 9,38 4 7,82 7,55 0,27 64,33 14,75 20,60 5 7,73 7,38 0,35
56,06 14,93 29,58 6 8,17 7,70 0,47 60,15 18,55 20,29 7 8,29 7,99 0,30 63,43 15,75 20,73 8 8,14 7,75 0,39 64,33 14,75 20,60
9 7,81 7,15 0,66 67,04 18,34 14,68 10 - - - 51,21 28,07 20,91
* amostra de solo não impactada
Todas as amostras apresentaram s valores de DpH positivos indicando predomínio de cargas superficiais negativas, favorecendo a adsorção de íons metálicos.
A projeção dos dados granulométricos em diagrama de SHEPARD (1954), demonstra que as amostras de solo coletadas no depósito antigo de resíduos, bem como o solo utilizado para a cobertura têm predomínio da fração areia, não apresentando características apropriadas para o recebimento e cobertura de lixo.
A tabela 2 apresenta os resultados obtidos nas análises químicas das amostras de solo coletadas no depósito de resíduos e da amostra de referência.
Tabela 2 – Resultados das análises químicas das amostras de solo Amostras
Ba
(mg.kg-1) Mn(t) (mg.kg-1) Ni
(mg.kg-1) Pb (mg.kg-1) Zn (mg.kg-1) 1*
534 833 6 8 47 2 663 466 4 31 95 3 650
405 7 30 86 4 256 451 16 126 251 5 243 290 5 24 152 6 413 397 8 28 91 7 397
382 7 28 82 8 441 451 9 24 77 9 444 435 5 24 78 10 434 550 9 40 86
* amostra de solo não impactada
Os teores dos metais analisados nos solos que tiveram contato com o chorume sugerem um enriquecimento destes solos pelos íons de interesse (como por exemplo o Pb2+ e Zn2+) quando comparados com as análises químicas do solo não impactado.
Observou-se que o Mn e o Ba têm suas concentrações diminuídas enquanto que o Ni mantêm-se próximo do valor encontrado no solo referência.
No entanto, a amostra coletada no local onde estão aterrados os resíduos mais antigos (4), apresenta valores elevados quando comparados às demais amostras. A concentrações de Pb são superiores aos Valores de Alerta para solos do Estado de São Paulo , proposto por CETESB (2002). Este valor de alerta indica uma possível alteração na qualidade natural do solo, requerendo-se assim, monitoramento.
Os resultados das análises físico química do chorume coletado na lagoa de infiltração do lixão de Ilhabela e os obtidos das análises químicas das soluções geradas nos experimentos com os solos encontram-se nas Tabelas 3 e 4.
Tabela 3 - Resultados das análises físico-químicas do chorume amostrado na lagoa de infiltração
pH C. E.
(mS/cm) Eh (mV) OD (mg.L-1) T
(°C) Ba (mg.L-1) Mn(t) (mg.L-1)
Ni (mg.L-1) Pb (mg.L-1) Zn (mg.L-1) Chorume 7,95 31,10 -224 0,10 36,5 0,134 0,188 0,536 0,568 1,010
Tabela 4 – Resultados das análises químicas das soluções geradas a partir dos ataques ao solo com chorume
Tempo (dias) Massa (g)
Ba (mg.L-1) Mn(t) (mg.L-1) Ni (mg.L-1) Pb (mg.L-1) Zn (mg.L-1) 00 - 0,134 0,188 0,536 0,568 1,010 01 15,604 0,200 0,889 0,222 0,289
0,258 05 15,828 0,140 0,565 0,267 0,440 0,268 07 16,090 0,140 0,505 0,267 0,525 0,286 10 15,834 0,102 0,538 0,246 0,515 0,231 15 15,556
0,140 0,412 0,255 0,529 0,195 20 15,202 0,132 0,347 0,245 0,504 0,293 30 16,123 0,350 0,306 0,246 0,461 0,195
Os testes de adsorção proporcionaram maior compreensão dos mecanismos de adsorção de metais no solo de cobertura. Observou-se que a partir do sétimo dia de contato entre o solo e o chorume, os valores das concentrações de metais adsorvidos tendem a se estabilizarem.
Houve um aumento da concentração dos íons Ba2+ e Mn2+ na solução analisada, que sugere um fornecimento destes íons para o meio líquido. Os demais metais analisados
(Pb2+, Ni2+e Zn2+) tiveram uma diminuição na concentração da solução analisada depois de um período em contato com o solo, indicando a adsorção de parte destes elementos.
As Figuras 1, 2 e 3 apresentam a porcentagem de Pb, Zn e Ni adsorvidos no solo nos testes de adsorção realizados com o solo de cobertura no lixão de Ilhabela.
Figura 1 – Porcentagem de Pb adsorvido no solo em função da concentração inicial
Figura 2 – Porcentagem de Zn adsorvido no solo em função da concentração inicial
Figura 3 – Porcentagem de Ni adsorvido no solo em função da concentração inicial
Os testes de adsorção realizados com soluções de concentrações conhecidas de Pb, Zn e Ni permitiram verificar a capacidade de retenção destes metais pelo solo utilizado para a cobertura dos resíduos no lixão de Ilhabela.
Observou-se que o solo apresentou boa capacidade de retenção para Pb (100%) quando em contato com soluções de concentrações menores que 4,0 mg.L-1, com concentrações superiores a este valor, tem-se uma diminuição da capacidade de retenção deste metal.
As soluções com concentrações de Zn e Ni próximas à do chorume produzido na
decomposição dos resíduos dispostos no lixão de Ilhabela, tiveram grande quantidade do metal adsorvida (próximo de 10%), entretanto, valores superiores a 1,0 mg.L-1 obteve-se fixação inferior a 50%. Ressalta-se que a Resolução CONAMA 20 permite o lançamento de efluentes com até 5,0 mg.L-1 e 2,0 mg.L-1, respectivamente.
CONCLUSÕES
As amostras de solos que tiveram contato com chorume apresentam enriquecimento pelos íons Pb, Ni e Zn, entretanto, estas amostras exibem concentrações de Ba e Mn inferiores aos encontrados no solo de referência.
Nos locais onde estão aterrados os resíduos mais antigos, tem-se concentrações de íons metálicos que ultrapassam os limites impostos pelo órgão ambiental (CETESB, 2002), sendo necessário o monitoramento da região.
Os teste de adsorção utilizando-se chorume indicam que o solo utilizado para a cobertura dos resíduos dispostos no lixão de Ilhabela, tende a fornecer para o meio líquido íons de Ba
e Mn, no entanto, é capaz de adsorver parte da quantidade de Pb, Ni e Zn encontrada no chorume produzido na degradação dos resíduos aterrados.
Deve-se ressaltar que os metais que estão adsorvidos no solo podem ser mobilizados com as eventuais mudanças nas condições naturais, como chuva ácida e a característica físico- química do chorume produzido, podendo, assim, alterar prejudicialmente a qualidade das águas subterrâneas e superficiais da região.
A retenção dos metais Pb, Zn e Ni pelo solo de cobertura é satisfatória para as
concentrações com valores semelhantes àquelas encontradas no chorume produzido no lixão de Ilhabela, no entanto, o solo apresenta capacidade de fixação inferior a 50 % para valores acima de 4,0 mg.L-1 (Pb)e 1,0 mg.L-1 (Zn e Ni).
Devido à predominância da fração areia no solo e por este não apresentar boa capacidade de retenção dos íons metálicos, é necessário a avaliação e o monitoramento da água subterrânea da região para que seu uso não seja comprometido pela disposição dos resíduos.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ALLOWAY, B.J. (1995). Heavy metals in soil. New York, USA. Blackie Academic &
Professional. 386p.
CAMARGO, O. A.; MONIZ, A. C.; JORGE, J. A.; VALADARES, J. M. A.S. (1986) Métodos de análises química, mineralógica e física de solos do Instituto Agronômico de Campinas. Boletim Técnico do Instituto Agronômico de Campinas, Campinas, n.106, 94p.
COMPANHIA DE TECNOLOGIA DE SANEANTO AMBIENTAL – CETESB (2002) Valores orientadores para solos e para águas subterrâneas no Estado de São Paulo. Apostila do curso de pós-graduação biogeoq uímica de aqüíferos. IGc – USP.
INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA – IBGE (2002) Site:www.ibge.gov.Br
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