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Title: Impacto da mineração de areia na bacia sedimentar de Sepetiba, RJ: estudo de suas implicações sobre as águas do Aqüífero Piranema
Authors: Marques, Eduardo Duarte
metadata.dc.contributor.advisor: Silva Filho, Emmanoel Vieira da
metadata.dc.contributor.members: Bidone, Edison Dausacker
Maddock, John Edmund Lewis
Roeser, Hubert Mathias Peter
Mirlean, Nicolai F.
Issue Date: 2006
Abstract: O Distrito Areeiro de Seropédica-Itaguaí, considerado um dos maiores do Brasil, com mais de oitenta empresas de mineração, abastece aproximadamente 70% da areia para a construção civil da Região Metropolitana do Rio de Janeiro. O processo de extração de areia se dá através da retirada das camadas sedimentares superficiais da região, caracterizadas por depósitos de areia, de composição quartzo-feldspática, fazendo com que a superfície freática do Aqüífero Piranema aflore, preenchendo as cavas resultantes. Contudo, esta atividade suscita em mudanças físicas e químicas nestas águas. A acidez provocada pela oxidação dos sedimentos redutores contendo sulfetos fornece altos teores de SO4 para água (podem atingir valores > 90 mg.l-1) e acelera a solubilização de minerais aluminossilicáticos, fornecendo, então altas concentrações de alumínio para as águas. Foram realizadas amostragens em quatro lagoas de extração de areia no período entre novembro de 2003 e novembro de 2005 (14 amostragens). As águas possuem baixos valores de pH (atingindo valores < 4) e altas concentrações alumínio (> 10 mg.l-1). Sulfato, Al, Fe, Mn e SiO2 estão relacionados com a acidez, a qual controla a disponibilidade de tais componentes nas águas. Além disso, os baixos teores de Fe e Mn podem estar relacionados à formação de colóides orgânicos nestas lagoas. Por outro lado, a sílica se apresenta na fase coloidal, devido aos valores de pH, na forma de H4SiO4. A pluviosidade regional aliada a constante atividade de mineração de areia exercem controle sobre os parâmetros físico-químicos das águas, que, por sua vez, controlam as espécies dissolvidas. No período seco, Ca, Mg, Na e K, além de SiO2 e Al, atingem seus maiores valores (com maiores valores de condutividade elétrica) devido ao processo de evapoconcentração, o qual neutraliza o pH da água, elevando seus valores. Na entrada do período chuvoso, a diluição pela água da chuva faz com que os teores de SO4 aumentem e os valores de pH diminuam. O alumínio, o qual é o fator limitante para a introdução da piscicultura nas lagoas ao término da atividade mineira, tem como sua principal espécie dissolvida o Al3+ em ambos os períodos. Com a utilização do programa PHREEQC, constatou-se que as formas monoméricas Al(OH)2+ e Al(OH)2 +, as mais toxicas para organismos aquáticos, podem predominar no período seco, enquanto a espécie sulfatada AlSO4 + predomina no período de chuvas. Cálculos de equilíbrio mineral, também analisados pelo programa PHREEQC, são discutidos em função da solubilidade do Al nas lagoas de extração de areia ao longo dos períodos sazonais. Esta análise mostrou que o mineral allophana (hidroxialuminossilicato) predomina em períodos de estiagem, enquanto que sais de SO4, alunita e jurbanita, predominam em períodos de chuva, visto a maior concentração deste nas águas. Logo, o SO4 é indicado como melhor complexante de Al nestas águas comparado à SiO2, devido a maior quantidade de amostras destas fases em equilíbrio com a solução em ambos os períodos. O controle do Al aliado a algumas precauções, como correção do pH e fertilização destas águas (com fósforo e nitrogênio), pode dar condições para a introdução da piscicultura nestas águas. Além das cavas, poços locados próximos aos areais foram estudados através de parâmetros físico-químicos como pH, condutividade elétrica e resíduo seco e profundidade dos poços, afim de discutir como as variações do lençol freático influenciam a química das águas do aqüífero e como tais parâmetros podem ser boas ferramentas para avaliações preliminares de contaminações por efluentes domésticos na região
metadata.dc.description.abstractother: Seropédica-Itaguaí Sand Quarrying district has an important role in the Rio de Janeiro Metropolitan Region, supplying about 70% of the sand for civil construction. The sand extraction process is fact by the remove of the surface sedimentary layers (with quartzfeldspatic composition), make water table fills the produced hole. However, this activity provides some chemical and physical-chemical changes in that water. The sand extraction activities cause the oxidation of reduced sediments, providing low pH values (reaching 3.5) and high SO4 contents (reaching more than 90 mg.l-1). The relatively high acidity of these waters, similar to ore pit lakes environment and associated acid mine drainage, contributes to accelerated weathering rate, especially the silicates minerals, which produces high concentrations of Al (reaching > 10 mg.l-1), the limiting factor for the introduction of fish aquaculture in sand pit lakes at the end of mining. Four sand pits were monitored in the period between November 2005 and November 2005 (14 sampling campaigns). Suphate, Al, Fe, Mn and SiO2 are related to the acidity, which controls the availability of these components in the water and controls the solubility of some mineral phases in which these components occur. The rainfall regime allied to continuous sand extraction exert control on the physical-chemical parameters, which control the dissolved species in the water. In dry season, the basic cations (Ca, Mg, K and Na), SiO2 and Al present high concentrations (higher values of electrical conductivity) due the evapoconcentration process, buffering the pH. In the beginning of wet season, the dilution factor by rainwater causes a rise SO4 and the decreasing of pH values. Al, which is the limiting factor to the introduction of fish culture in sand pit lakes at the end of the extraction activities, has Al3+ the main dissolved species the in both seasons. The PHREEQC modeling accuses the monomeric forms Al(OH)2+ and Al(OH)2 +, the most toxic species for aquatic organisms, dominate at dry season, while the AlSO4 + rises in wet season. The mineral equilibrium calculations (also PHREEQC modeling) were assessed in order to discuss the solubility of Al in sand pit lakes along the seasonal periods. Gibbsite, allophane, alunite and jurbanite are the reactive minerals phases indicated by modeling. In dry season, the hydroxialuminosilicate allophane is the main phase in equilibrium with the solution, while the SO4 salts alunite and jurbanite rise in the wet season due the increase of SO4 values. Gibbsite also presents samples in equilibrium with sand pit lakes waters, showing that hydrolysis reaction is a constant process in that system. The SO4 is indicated as the main Al complexant in the pit lakes water compared to SiO2 due the majority samples of its phases (alunite and jurbanite) in equilibrium with the solution in both seasons. This hydrochemical control of Al allied to some corrective measures, like pH correction and fertilization (introduction of phosphorous and nitrogen) of these waters, could produce conditions for the fish culture. Besisdes the sand pit lakes, some wells located close to the sand industries were assessed through physical-chemical parameters like pH, electrical conductivity, dry residue and wells depth in order to discuss how the water table variations influence on the groundwater chemistry and how those parameters could be good tools for preliminary assessments of domestic effluents contamination in that region.
URI: https://app.uff.br/riuff/handle/1/6955
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