Estudo do comportamento geoquímico do cromo (III) e (VI) no solo
Data
2015-08-07
Autores
Ramos, Raquel Lima 
Orientadores
Shinzato, Mirian Chieko
Tipo
Dissertação de mestrado
Título da Revista
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Título de Volume
Resumo
Chromium is found in the environment in two oxidation states, the trivalent form and hexavalent. The first, in trace concentrations, is considered an essential nutrient for plants and animals; already the second, is toxic and carcinogenic at any concentration. In case of contamination by industrial waste from chrome both forms can interact with the constituents of the soil. This study aims to analyze the geochemical behavior of chromium (III) and (VI) in Oxisol, in order to assist in choosing the best remediation method of areas contaminated by this ion. The Rhodic was chosen because it has a wide geographic distribution in Brazil. This soil was characterized chemical, physical and mineralogical before being used in the removal tests on Cr (III) solution and (VI) and incubating these ions directly in the soil for up to 30 days. Then the soil samples used in chromium removal were analyzed by sequential extraction to verify the metal layers interact with the main soil. It was observed that the analyzed surface comprised of quartz, kaolinite, goethite, hematite and gibbsite, has acid pH (4.3), point of zero charge (PZC) equal to 3.6; organic matter content of 4.6% and cation exchange capacity (86.6 mmol dm-3) high (to have been collected on the horizon). It was found that the original conditions of the soil, there was a greater removal of Cr (III) solution of Cr (VI) due to their preference for adsorbing cations (verified by CEC data, and pH PZC). Removal of Cr (VI) in solution from the soil in solution only increased with longer periods (between 10 and 30 days), probably caused by the change (reduction) of the metal to the trivalent form and whose reaction in soil conditions is very slow. The removal efficiency of Cr (VI) only by the soil increased with decrease in pH due to increased reduction reaction by the organic material to be favored in these media. However, due to the predominance of negative charges on soil particles, of the Cr3 + solution remained. On the other hand, in systems where Cr (III) and (VI) remained incubated in soil, it was observed that virtually all Cr (VI) was reduced to the trivalent form, from the beginning of the test. The data from sequential extraction analysis indicated that chromium (total) is preferably associated with organic matter, followed by mineral oxides and iron hydroxides and the phase exchangeable soil. Chromium associated with this last stage corresponds to the bioavailable fraction, depending on its concentration (greater than 10 mg kg-1) can interfere with growth of plants, even in trivalent form. Tests using phytoremediation Impatiens Wallerian revealed that chromium is concentrated in the roots (possibly in trivalent form) because the Cr (VI) is a highly oxidizing agent. It is therefore the main constituents as soil, organic matter and minerals iron, can assist in the removal of Cr (VI), reducing their mobility and hence its toxicity to the environment.
O cromo é encontrado no ambiente sob dois estados de oxidação, a forma trivalente e a hexavalente. A primeira, em concentrações traço, é considerado um nutriente essencial para plantas e animais; já a segunda, é tóxica e carcinogênica em qualquer concentração. Em caso de contaminação por cromo proveniente de resíduos industriais ambas as formas podem interagir com os constituintes do solo. O presente estudo tem por objetivo analisar o comportamento geoquímico do cromo (III) e (VI) no Latossolo Vermelho, a fim de auxiliar na escolha do melhor método de remediação de áreas contaminadas por esse íon. O Latossolo Vermelho foi escolhido por possuir ampla distribuição geográfica no território brasileiro. Esse solo foi caracterizado química, física e mineralogicamente, antes de ser utilizado nos testes de remoção em solução de Cr(III) e (VI) e de incubação desses íons direto no solo, por até 30 dias. Em seguida, as amostras de solos utilizadas na remoção de cromo foram analisadas por meio de extração sequencial para verificar a interação do metal com as principais fases do solo. Observou-se que o solo analisado é formado por quartzo, caulinita, goethita, hematita e gibbsita, possui pH ácido (4,3), ponto de carga zero (PCZ) igual a 3,6; teor de matéria orgânica de 4,6% e capacidade de troca catiônica (86,6 mmolc dm-3) elevados (por ter sido coletado no horizonte A). Verificou-se que, nas condições originais do solo, ocorreu maior remoção de Cr(III) em solução que de Cr(VI), devido à sua preferência em adsorver cátions (constatado pelos dados de CTC, pH e PCZ). A remoção de Cr(VI) em solução pelo solo em solução só aumentou em períodos mais longos (entre 10 e 30 dias), provavelmente causado pela transformação (redução) desse metal à forma trivalente e cuja reação nas condições do solo é muito lenta. A eficiência de remoção de Cr(VI) pelo solo só aumentou com a diminuição do pH, devido ao aumento da reação de redução pela matéria orgânica ser favorecida nesses meios. No entanto, devido à predominância de cargas negativas nas partículas do solo, parte do Cr3+ permaneceu em solução. Por outro lado, nos sistemas em que o Cr(III) e (VI) permaneceram incubados no solo, observou-se que praticamente todo Cr(VI) foi reduzido à forma trivalente, desde o início do teste. Os dados da análise de extração sequencial indicaram que o cromo (total) encontra-se associado preferencialmente à matéria orgânica, seguido dos minerais de óxidos e hidróxidos de ferro e, à fase trocável do solo. O cromo associado a essa última fase, corresponde à fração biodisponível que, dependendo da sua concentração (maior que 10 mg kg-1), pode interferir no crescimento das plantas, mesmo na forma trivalente. Testes de fitorremediação utilizando Impatiens walleriana revelaram que o cromo se concentrou nas raízes (possivelmente na forma trivalente) pelo fato do Cr(VI) ser um agente altamente oxidante. Verificou-se, portanto, que os principais constituintes do solo como, matéria orgânica e minerais de ferro, podem auxiliar na remoção do Cr(VI), diminuindo a sua mobilidade e, consequentemente, a sua toxicidade ao meio ambiente.
O cromo é encontrado no ambiente sob dois estados de oxidação, a forma trivalente e a hexavalente. A primeira, em concentrações traço, é considerado um nutriente essencial para plantas e animais; já a segunda, é tóxica e carcinogênica em qualquer concentração. Em caso de contaminação por cromo proveniente de resíduos industriais ambas as formas podem interagir com os constituintes do solo. O presente estudo tem por objetivo analisar o comportamento geoquímico do cromo (III) e (VI) no Latossolo Vermelho, a fim de auxiliar na escolha do melhor método de remediação de áreas contaminadas por esse íon. O Latossolo Vermelho foi escolhido por possuir ampla distribuição geográfica no território brasileiro. Esse solo foi caracterizado química, física e mineralogicamente, antes de ser utilizado nos testes de remoção em solução de Cr(III) e (VI) e de incubação desses íons direto no solo, por até 30 dias. Em seguida, as amostras de solos utilizadas na remoção de cromo foram analisadas por meio de extração sequencial para verificar a interação do metal com as principais fases do solo. Observou-se que o solo analisado é formado por quartzo, caulinita, goethita, hematita e gibbsita, possui pH ácido (4,3), ponto de carga zero (PCZ) igual a 3,6; teor de matéria orgânica de 4,6% e capacidade de troca catiônica (86,6 mmolc dm-3) elevados (por ter sido coletado no horizonte A). Verificou-se que, nas condições originais do solo, ocorreu maior remoção de Cr(III) em solução que de Cr(VI), devido à sua preferência em adsorver cátions (constatado pelos dados de CTC, pH e PCZ). A remoção de Cr(VI) em solução pelo solo em solução só aumentou em períodos mais longos (entre 10 e 30 dias), provavelmente causado pela transformação (redução) desse metal à forma trivalente e cuja reação nas condições do solo é muito lenta. A eficiência de remoção de Cr(VI) pelo solo só aumentou com a diminuição do pH, devido ao aumento da reação de redução pela matéria orgânica ser favorecida nesses meios. No entanto, devido à predominância de cargas negativas nas partículas do solo, parte do Cr3+ permaneceu em solução. Por outro lado, nos sistemas em que o Cr(III) e (VI) permaneceram incubados no solo, observou-se que praticamente todo Cr(VI) foi reduzido à forma trivalente, desde o início do teste. Os dados da análise de extração sequencial indicaram que o cromo (total) encontra-se associado preferencialmente à matéria orgânica, seguido dos minerais de óxidos e hidróxidos de ferro e, à fase trocável do solo. O cromo associado a essa última fase, corresponde à fração biodisponível que, dependendo da sua concentração (maior que 10 mg kg-1), pode interferir no crescimento das plantas, mesmo na forma trivalente. Testes de fitorremediação utilizando Impatiens walleriana revelaram que o cromo se concentrou nas raízes (possivelmente na forma trivalente) pelo fato do Cr(VI) ser um agente altamente oxidante. Verificou-se, portanto, que os principais constituintes do solo como, matéria orgânica e minerais de ferro, podem auxiliar na remoção do Cr(VI), diminuindo a sua mobilidade e, consequentemente, a sua toxicidade ao meio ambiente.
Descrição
Citação
RAMOS, Raquel Lima. Estudo do comportamento geoquímico do cromo (III) e (VI) no solo. 2015. 90 f. Dissertação (Mestrado) - Instituto de Ciências Ambientais, Químicas e Farmacêuticas, Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), Diadema, 2015.