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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.22.2021.tde-13052022-112714
Document
Author
Full name
Otniel Alencar Bandeira
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2021
Supervisor
Committee
Muñoz, Susana Segura (President)
Fregonesi, Brisa Maria
Martinez, Maristela Silva
Paschoalato, Cristina Filomêna Pereira Rosa
Title in Portuguese
Estudo experimental da translocação, percolação e lixiviação dos metais presentes no rejeito de mineração: rompimento de barragem em Mariana-MG
Keywords in Portuguese
Metais
Rejeito de mineração
Rompimento de barragem
Rotas de dispersão
Saúde pública
Abstract in Portuguese
A exploração mineral é uma relevante atividade econômica desenvolvida no Brasil, principalmente, no Estado de Minas Gerais. A região do Quadrilátero Ferrífero é considerada uma das maiores províncias poliminerais do Planeta e possui importantes reservas de minério de ferro, manganês, níquel, alumínio e ouro. Com o rompimento da barragem de Fundão em Mariana-MG, em 2015, milhões de toneladas de rejeitos extravasaram ficando depositados no solo e nos recursos hídricos. A carga de rejeitos atingiu, primeiramente, a Barragem de Santarém, provocando o seu galgamento, subsequentemente, alcançou o subdistrito de Bento Rodrigues, Rio Gualaxo do Norte, Rio Carmo, Rio Doce e Oceano Atlântico. Foram 663,2 km de corpos hídricos diretamente impactados, 41 municípios e dois estados atingidos: Minas Gerais e Espírito Santo. Diante da magnitude dos danos provocados ao ecossistema e carência de informações e de estudos na área da saúde, esta pesquisa tem por objetivo avaliar as concentrações de metais na área afetada pelo rompimento da barragem de rejeitos de mineração e simular, experimentalmente, a translocação, percolação e lixiviação desses metais no ambiente. Foram realizadas coletas de solo natural e rejeitos in loco, nos locais mais afetados pelo rompimento (Paracatu de Baixo-MG), para análise de parâmetros físicos e químicos. Avaliação do Fator de Translocação dos metais foi desenvolvida em hortaliças (alface, rúcula e rabanete), cultivada com solo natural de Mariana-MG e com rejeitos de mineração. Além disso, foram realizados ensaios de lixiviação e percolação de água em solo contaminado. Considerando os resultados desta pesquisa, foi possível realizar um diagnóstico básico sobre rotas de dispersão ambiental dos metais no solo após ruptura da Barragem do Fundão, Mariana, MG. Após analisar as amostras do solo e rejeitos, foi evidenciado que o As, Pb, Tl, Al e Fe apresentaram as maiores concentrações. Algumas amostras analisadas apresentaram Cu e Ni em concentrações superiores às recomendadas pela Resolução 420 do CONAMA e por normativas da Alemanha. Os resultados dos ensaios com hortaliças apontam amostras que apresentaram Fator de Translocação superior a 1, evidenciando o transporte de metais das raízes até a parte aérea dos vegetais, o que pode representar risco para saúde da população. De acordo com os resultados obtidos durante a simulação de percolação e lixiviação nos cilindros experimentais, verificou-se que ocorreu movimentação de metais na dimensão horizontal e vertical. Os resultados dos ensaios de translocação, percolação e lixiviação mostram, de maneira experimental, diferentes rotas de dispersão dos metais contidos nos rejeitos do minério. Esses resultados permitem inferir o que pode ter acontecido no ambiente após o rompimento da barragem na região de Mariana. Fica evidenciada a necessidade de se dar continuidade a estudos em áreas atingidas pelos rejeitos de mineração a médio e longo prazo, com foco em estratégias de remediação que objetivem a redução de efeitos adversos à saúde nas comunidades assentadas após esse tipo de desastres. Certamente, a obtenção de dados toxicológicos e de avaliações de risco à saúde da população subsidiarão a tomada de decisão e o desenvolvimento de ações intersetoriais, visando à promoção e proteção da saúde e melhoria das condições sociais e de vida da população afetada pelo desastre.
Title in English
Experimental study of translocation, percolation and leaching of metals present in mining tailings: dam failure in Mariana-MG
Keywords in English
Dam failure
Dispersion routes
Metals
Mining tailings
Public health
Abstract in English
Mineral exploration is an important economic activity developed in Brazil, mainly in the State of Minas Gerais. The Quadrilátero Ferrífero region is considered one of the largest polymineral provinces on the planet and has important reserves of iron ore, manganese, nickel, aluminum and gold. With the collapse of the Fundão dam in Mariana-MG in 2015, millions of tons of tailings overflowed, being deposited in the soil and in water resources. The tailings load first reached the Santarém Dam causing its overtopping, subsequently reaching the sub-district of Bento Rodrigues, Rio Gualaxo do Norte, Rio Carmo, Rio Doce and Oceano Atlântico. There were 663.2 km of water bodies directly impacted, 41 municipalities and two states affected: Minas Gerais and Espírito Santo. Given the magnitude of the damage caused to the ecosystem and the lack of information and studies in the area of health, this research aimed to evaluate the concentrations of metals in the area affected by the collapse of the mining tailings dam and to experimentally simulate translocation, percolation and leaching of these metals in the environment. Natural soil and tailings were collected in loco, in the places most affected by the rupture (Paracatu de Baixo-MG), for the analysis of physical and chemical parameters. Evaluation of the Translocation Factor of metals was developed in vegetables (lettuce, arugula and radish), cultivated with natural soil from Mariana-MG and with mining tailings. In addition, leaching and water percolation tests were carried out in contaminated soil. Considering the results of this research, it was possible to carry out a basic diagnosis of environmental dispersion routes of metals in the soil after the Fundão Dam rupture, Mariana, MG. After analyzing the soil and tailings samples, it was evidenced that As, Pb, Tl, Al and Fe had the highest concentrations. Some analyzed samples presented Cu and Ni at concentrations higher than those recommended by Res. 420 of CONAMA and German regulations. The results of the tests with vegetables indicate samples that presented a Translocation Factor greater than 1, showing the transport of metals from the roots to the aerial part of the vegetables, which may represent a risk to the health of the population. According to the results obtained during the simulation of percolation and leaching in the experimental cylinders, it was verified that metal movement occurred in the horizontal and vertical dimensions. The results of the translocation, percolation and leaching tests show, in an experimental way, different routes of dispersion of the metals contained in the ore tailings. These results allow us to infer what may have happened in the environment after the dam collapsed in the Mariana region. The need to continue studies in areas affected by mining tailings in the medium and long term is evidenced, with a focus on remediation strategies aimed at reducing adverse health effects in settled communities after this type of disaster. Certainly, obtaining toxicological data and health risk assessments for the population will support decision-making and the development of intersectoral actions, aimed at promoting and protecting health and improving the social and living conditions of the population affected by the disaster.
 
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Publishing Date
2022-05-16
 
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