Ressorção de elementos (Pb, Cu, Ba As e P) em materiais amorfos neoformados nas extrações EPA 3051A e água régia

Orientador: Prof. Dr. Vander de Freitas Melo

Coorientador: Profa. Dra. Araína Hulmann Batista

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo. Defesa : Curitiba, 15/07/2019

Inclui referências: p. 56-59

Resumo: Existe inúmeras técnicas analíticas que são comumente utilizadas para quantificação de metais pesados em diversos ambientes. Para o solo, os métodos mais empregados para determinação de teores pseudo-totais de metais pesados (e de elementos em geral) são os métodos ácidos EPA 3051A (sistema fechado) e Água Régia (AR) (sistema aberto), ambos utilizados por agências ambientais para estabelecer valores de referência de qualidade para solos. Contudo, estudos prévios mostraram a possibilidade de formação de um material amorfo nos resíduos dessas extrações ácidas. Devido a alta reatividade, os materiais amorfos seriam capazes de ressorver os metais (elementos) solubilizados nas extrações EPA 3051A e AR. O objetivo deste trabalho foi estudar a composição química dos materiais amorfos formados durante extrações pseudo-totais com EPA 3051A e Água Régia (AR) da fração argila e avaliar qual desses dois métodos causa maiores erros de subestimação (maior ressorção nos materiais amorfos durante as extrações) dos teores de metais catiônicos (Pb, Cu e Ba) e elementos aniônicos (fosfato e arseniato). Para a caracterização química dos materiais amorfos nos resíduos das extrações ácidas foram realizadas extrações sequenciais com oxalato de amônio (OA) 0,2 mol L-1 e NaOH 0,5 mol L-1. A cada etapa, os resíduos das amostras foram submetidos à difratometria de raios X (DRX) para acompanhamento da solubilização dos materiais amorfos. Foi selecionada a fração argila de solos com contaminação com Pb e As a nível de campo no município de Adrianópolis - PR e solos com contaminação induzida em laboratório por esses metais. Foi possível observar pelo DRX a formação do material amorfo durante as digestões ácidas, onde a extração com AR promoveu formação mais expressiva de materiais amorfos, quando comparada com a digestão 3051A. Os materiais amorfos extraídos nos resíduos das extrações ácidas pelo método OA são constituídos por Al2O3 e Fe2O3 e os amorfos solubilizados pelo NaOH são compostos por SiO2 e, em menor quantidade, por Al2O3. Em relação aos metais pesados catiônicos e aniônicos, ambos apresentaram elevada ressorção nos materiais amorfos formados durante as extrações ácidas, ou seja, as extrações ácidas EPA 3051A e AR subestimaram os teores de metais pesados. A ressorção de elementos previamente solubilizados nos materiais amorfos ocorreu de forma variada e muito dependente da mineralogia da fração argila. Essa falta de padrão pode levar o órgão ambiental a certificar a qualidade ambiental de determinada área de forma equivocada. Palavras-chave: Erro analítico. Extrações de materiais amorfos. Substituição isomórfica.

Abstract: There are several analytical techniques commonly used for quantification of heavy metals in various environments. For the soil, the most widely used methods for determination of pseudo-total contents of heavy metals (and elements in general) are the acid methods EPA 3051A (closed system) and "aqua regia" (AR) (open system), both used by environmental agencies to establish reference values of quality for soils. However, previous studies have shown the possibility of formation of an amorphous material in the residue from these acid extractions. Due to the high reactivity, amorphous materials would be able to resorption solubilized metals (elements) in EPA 3051A and AR extractions. The objective of this work was to study the chemical composition of amorphous materials formed during pseudo-total extractions with EPA 3051A and "aqua regia" (AR) of the clay fraction and to evaluate which of these two methods causes the highest underestimation errors (higher resorption in amorphous materials during extractions) of cationic metal (Pb, Cu and Ba) and anionic elements (phosphate and arsenate). For the chemical characterization of amorphous materials in acid extraction residues, sequential extractions were performed with ammonium oxalate (OA) - 0.2 mol and sodium hydroxide (NaOH) - 0.5 mol. At each step, residues were submitted to X-ray diffraction (XRD) for monitoring the solubilization of the amorphous materials. The clay fraction of Pb and As contaminated soils at field level was selected in the municipality of Adrianópolis - Pr, and soils with contamination induced in the laboratory by these metals. It was possible to observe by XRD the formation of amorphous material during acid digestion, where AR extraction promoted a more expressive formation of the amorphous materials when compared to the 3051A digestion. The amorphous /materials extracted in acid extraction residues by the OA method are composed of Al2O3 and Fe2O3 and the amorphous solubilized by NaOH are composed of SiO2 and, to a lower amount, of Al2O3. In relation to the cationic metal and anionic elements, both presented high resorption in the amorphous materials formed during the acid extractions, that is, the acid extractions EPA 3051A and AR underestimated the levels of heavy metals. The resorption the elements previously solubilized in a varied way and very dependent on the mineralogy of the clay fraction. This lack of standard can lead the environmental agency to certify the environmental quality of a given area in a wrong way. Keywords: Analytical error. Extractions the amorphous material. Isomorphic substitution.