Arsênio no Quadrilátero Ferrífero

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

Arsênio no Quadrilátero Ferrífero
Ouro Preto e Mariana (MG)
Arsênio – Elemento e geoquímica
História
Origem do Nome
     Do grego "arsenikon" que significa ouro-pigmento.
Histórico
     1250 – É suposto que Albertus Magnus produziu o elemento, a partir do trissulfeto (As2S3).
     1649 – Schroeder divulgou dois métodos de preparo.
Produção
     Pode ser obtido pelo aquecimento do FeSAs. O arsênio sublima, deixando o sulfeto ferroso.
 O arsênio é um metalóide sólido de cor cinza metálico, quebradiço, cristalino e pertence ao grupo 15 (5A) da tabela periódica. 
 O termo metalóide foi introduzido em 1802 por Erman e Simon.
O Elemento
Nome do Elemento: Arsênio
Simbolo Químico: As
Número Atômico (Z): 33
Peso Atômico: 74,9216 
Grupo da Tabela: 15 (VA)
Configuração Eletrônica: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4s2 4p3
Classificação: Metalóide 
Estado Físico: Sólido (T=298K)
Densidade: 5727,0 g/cm3 
Ponto de Fusão (PF): 1090,0 K 
Ponto de Ebulição (PE): 887,0 K
O Elemento
Forma de Sulfeto
Forma de minério de Antimônio
No Brasil, é encontrado nas piritas (minérios de ferro e enxofre) em jazidas de ouro, especialmente no estado de Minas Gerais.
O arsênio é encontrado em formas inorgânicas e orgânicas.
Inorgânico: Se utiliza na fabricação de artesanatos de vidro e nos processos de tratamento de madeira.
Orgânico: Se utiliza como herbicidas. Desfolheantes para algodão.
Toxicidade 
Arsênio é considerado tóxico por ser um semimetal pesado
Uma dose de 125 miligramas pode matar um ser humano adulto. 
Geoquímica
Formas trivalente As(III) e pentavalente As(V). 
Arsenito (H3AsO3, H2AsO3-, HAsO32-) : Condições anaeróbicas ou redutoras. pH maiores que 7 a espécie dominante é o HAsO42 .
Arsenato (H3AsO4, H2AsO4-, HAsO42-) : Condições aeróbicas ou oxidantes. pH entre 2 e 7, a espécie dominante é o H2AsO4- .
Distribuição de espécies inorgânicas 
Figura 1. (a) Especiação do As (III) e (b) do As (V) em função do pH – força iônica de aproximadamente 0,01 mol L-1 (adaptado de Smedley & Kinniburgh, 2002).
Especiação em condições variáveis de pH e potencial redox
Figura 2. Eh–pH diagrama para arsênio em 25 °C e 101.3 kPa (modificado de Ferguson & Gavis, 1972).
Arsênio no Quadrilátero Ferrífero
Estudo da contaminação da água e solo por Arsênio
O Quadrilátero Ferrífero é a província aurífera mais importante do Brasil, respondendo por uma produção de ouro de cerca de 600 t nos últimos 300 anos. O minério de ouro contém arsênio em minerais como arsenopirita (FeAsS) ou como impureza em pirita(FeS2).
http://3.bp.blogspot.com/-Sq34xBmzh_w/VSJZAXY1VDI/AAAAAAAAgr4/jO33IESjTLs/s1600/geopark_mapa_g.jpg
As litologias compreendem metabasaltos, formações ferríferas bandadas metamorfizadas, xistos e granitóides que apresentam alteração carbonática importante nas proximidades dos depósitos. 
Esses terrenos de idade arqueana(entre 3,85 bilhões de anos e 2,5 bilhões de anos atrás) e paleoproterozoica(entre 2 bilhões e 500 milhões e 1 bilhão e 600 milhões de anos atrás) representam uma importante anomalia geoquímica de As na porção sul do Cráton São Francisco.
 A contribuição das atividades de mineração e metalurgia aos processos de liberação de As para o ambiente vem sendo estudada.
Na atividade de mineração, o ouro foi aproveitado e o rejeito, em que há concentração do arsênio, foi desprezado nos rios até a década de 80, passando por muitas transformações químicas que resultaram na liberação parcial do arsênio para os solos e para as águas dos rios.(Borba, 2003)
http://toxics.usgs.gov/photo_gallery/photos/whitewood_creek/SedSamplingBelleFourcheRiver_l.jpg
Uma pesquisa realizada pelo engenheiro geólogo Ricardo Perobelli Borba revelou sinais de contaminação por arsênio no solo e na água utilizada por moradores do Quadrilátero Ferrífero, que abrange as cidades de Ouro Preto, Santa Bárbara, Nova Lima e outras cidades históricas, em Minas Gerais.
 O arsênio está entre os metais mais nocivos à saúde humana. Em concentrações elevadas (acima de 10 microgramas por litro de água potável, segundo a Organização Mundial de Saúde), pode provocar danos á saude.
A pesquisa se concentrou na análise de sedimentos e águas fluviais, solos e rochas nas bacias do Rio das Velhas, Rio da Conceição e Rio do Carmo. Os resultados, segundo Borba(2003), reforçaram os dados obtidos por pesquisadores alemães e brasileiros, em 1998, quando se constatou contaminação por arsênio na urina de crianças entre sete e onze anos, matriculadas em duas escolas no município de Nova Lima.
As amostras de água foram coletadas em julho de 2000.
 Em cada ponto de coleta foram medidos in situ o pH, Eh, a condutividade e a temperatura, e coletadas amostras de água filtradas e não filtradas.
 Foram coletadas quatro amostras de água. 
Três dessas amostras foram filtradas através de uma membrana de acetato de celulose de 0,45µm (Millipore).
Uma das amostras foi mantida ao natural para análise dos ânions, outras duas foram aciduladas com 0,2% de HNO3 P.A., para análise dos cátions e especiação de As.
 Nas amostras filtradas, os cátions e os ânions foram determinados por ICPAES e por cromatógrafo de íons, respectivamente.
 A amostra não filtrada, de 500ml foi utilizada para a determinação da alcalinidade do bicarbonato por titulação, usando ácido sulfúrico (0,16 N) e indicador verde de bromocresol.
 A determinação de As total foi feita por HG-AAS. A especiação inorgânica do As foi feita  utilizando o HG-AAS (Borba, 2003)
As amostras de água foram coletadas em minas subterrâneas, poços artesianos e nascentes das regiões de Ouro Preto e Mariana, um dos distritos auríferos do QF ( Tabela 1)
Resultados
As concentrações de As total determinadas nas amostras de água variaram de 2 a 2980 µg/L
 Na maioria das amostras, os valores são superiores ao valor máximo permitido para consumo humano (10 µg/L de As)  
 Em algumas amostras, foi feita a especiação inorgânica do As, tendo sido encontrado o As3+, a espécie mais tóxica de As, em concentrações de até 86 µg/L de As3+. 
Resultados
 As maiores concentrações de As na água foram obtidas junto a rochas sulfetadas ricas em carbonatos, como as da Mina da Passagem. 
Em contraposição, as rochas mineralizadas das Minas de Ouro Preto, pobres em carbonatos, apresentaram as concentrações menores de As.
 Nas demais amostras de água, com concentrações de As inferiores a 10 µg/L, coletadas na mina de Passagem e na nascente em Passagem de Mariana, provavelmente não houve o contato da água subterrânea com rochas/solos que possuíssem minerais primários ou secundários de As. 
Arsênio na água e solo - Pesquisa
As principais fontes naturais de As no QF estão relacionadas às rochas que hospedam depósitos auríferos sulfetados. As fontes antrópicas de As são as pilhas de rejeito, solos e sedimentos contaminados.
O arsênio pode ser liberado na natureza através de causas naturais, como o contato da água de rios e nascentes com rochas que apresentam elevada concentração do metal. No caso do Quadrilátero Ferrífero, porém, a contaminação, segundo o estudo, estaria relacionada à intensa mineração de ouro.
Com base nos estudos geológicos e hidrogeoquímicos da ocorrência de As, nas rochas e nas águas subterrâneas, observou-se que as maiores concentrações de As são encontradas nos aqüíferos hospedados em rochas que possuem sulfetos e carbonatos, embora as concentrações dos aqüíferos que possuem somente sulfetos também foram elevadas. 
A origem do As encontrado nas amostras de água subterrânea se deve ao processo de oxidação natural da arsenopirita e da pirita encontradas nas rochas auríferas sulfetadas
Em águas naturais, o arsênio está presente principalmente na forma de compostos inorgânicos, onde possui as valências 3+ e 5+. Em termos de intensidade, o As3+ inorgânico é 60 vezes mais tóxico que o As5+ inorgânico.
A pesquisa se concentrou na análise de sedimentos e águas fluviais, solos e rochas nas bacias do Rio das Velhas, Rio da Conceição
e Rio do Carmo. Os resultados, segundo Figueiredo, reforçaram os dados obtidos por pesquisadores alemães e brasileiros, em 1998, quando se constatou contaminação por arsênio na urina de crianças entre sete e onze anos, matriculadas em duas escolas no município de Nova Lima. 
As concentrações de As total determinadas nas amostras de água variaram de 2 a 2980 µg/L, sendo que, na maioria das amostras, os valores são superiores ao valor máximo permitido para consumo humano (Tabela 1), que é de 10 µg/L de As.
O QF é uma região com inúmeras mineralizações auríferas sulfetadas. Quatro unidades litoestratigráficas principais compõem o QF: os complexos metamórficos granito-gnaissico, uma seqüência greenstone belt arqueana denominada de Supergrupo Rio das Velhas, os metassedimentos e metavulcânicas proterozóicas do Supergrupo Minas, e os metassedimentos do Grupo Itacolomi.
A distribuição geográfica do As nas rochas do QF que se conhece atualmente guarda uma associação importante com as rochas auríferas sulfetadas. Os principais depósitos auríferos do QF estão concentrados nas porções norte e sul, totalizando 66 minas, a maioria delas atualmente fechadas. 
Mesmo em outras drenagens, situadas em cotas mais elevadas e que cortam as rochas do Supergrupo Minas, o As foi encontrado nos sedimentos sem que houvesse no local o aporte de sedimentos provenientes da erosão de rochas mineralizadas dos depósitos auríferos acima citados. Isto sugere que a distribuição do As nas rochas do QF não estaria restrita apenas àquelas rochas que possuem mineralizações auríferas
Problemática ambiental – Arsênio como poluente de ar e água
Problemática humana – O que causa/afeta na população
O arsênio é liberado ao ambiente por fontes naturais como poeiras e vulcões, e antropogenicas, como mineração de metais não ferrosos e fundição, aplicação de agrotoxicos e incineração de lixo.
O transporte e distribuição do arsênio na agua depende da sua forma química e de interações com outros materiais presentes no meio. é insolúvel em agua, porém muitos de seus compostos são solúveis e podem contaminar a agua subterrânea.
É introduzido na agua por dissolução de rochas e minérios, efluentes industriais e via deposição atmosférica.!
Em aguas naturais, ele esta presente principalmente na forma de compostos inorgânicos, onde possui valências 3+ e 5+.
A principal forma de contaminação é pela agua, principalmente a subterrânea, e a maioria dos poços não seguem os padrões estabelecidos para perfuração e uso, isso ocasiona a intoxicação, esta por sua vez, pode causar vários danos a saúde humana.
O maior desses problemas são os efeitos cancerígenos, que estão associados a exposição crônica por vários anos. Este também esta presente em quantidades traço em todos os alimentos, e as concentrações mais elevadas são encontradas em frutos do mar, carne e grãos.
O arsênio presente no solo forma complexos insolúveis com oxido de ferro, alumínio e magnésio, e nessa forma o metal apresenta pouca mobilidade. No entanto, o arsênio pode ser liberado da fase solida sob condições redutoras, resultando em formas de arsênio com mobilidade, as quais podem lixívia para a agua subterrânea ou escoar para aguas superficiais.
O arsenato possui maior mobilidade e toxicidade, sendo este o grande vilão, muitas vezes responsável pelo câncer. O arsênio pode ser retido no solo mediante a magnitude dependente do pH e a presença de argilominerais.
Um aumento do pH pode elevar a concentração do arsênio dissolvido na agua, grande parte dele sera absorvido pelo material e a sedimentos, o arsênio liberado por processos de combustão geralmente ocorre como oxidos altamente solúveis.
Um aumento do pH pode elevar a concentração do arsênio dissolvido na agua, grande parte dele sera absorvido pelo material e a sedimentos, o arsênio liberado por processos de combustão geralmente ocorre como oxidos altamente solúveis.