Contaminação ambiental provocada pela antiga mina ?· Contaminação ambiental provocada pela antiga…

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  • Verso online: http://www.lneg.pt/iedt/unidades/16/paginas/26/30/185 Comunicaes Geolgicas (2014) 101, Especial II, 1033-1036 IX CNG/2 CoGePLiP, Porto 2014 ISSN: 0873-948X; e-ISSN: 1647-581X

    Contaminao ambiental provocada pela antiga mina de urnio de Pinhal do Souto, centro de Portugal Environmental contamination due to the old Pinhal do Souto uranium mine, central Portugal A. M. R. Neiva1*, P. C. S. Carvalho1, I. M. H. R. Antunes2, M. M. V. G. Silva1, A. C. T. Santos1, M. M. S. Cabral Pinto3,4, P. P. Cunha5

    2014 LNEG Laboratrio Nacional de Geologia e Energia IP

    Resumo: A mina de urnio de Pinhal do Souto foi explorada subterraneamente entre 1978 e 1989, tendo produzido 93091 kg de U3O8. Na rea ficaram duas escombreiras, parcialmente cobertas por vegetao natural. Nesta mina foi explorado um filo de quartzo contendo autunite e torbernite, que corta um granito de duas micas. A mina est a causar contaminao em U, As, Cd, Cr, Cu, Fe, Ni e Pb nas guas, em Cr, Mn, Pb, Cd, Co, Fe, Th, Zn e, por vezes, em U nos sedimentos de corrente e em Cu, Pb, Zn, As, Cd e Sb nos solos. Os valores da mediana de Fe, As, Cd, Pb, Sb, Th, U, W e Zn destes solos so superiores aos dos solos dos pases europeus dos dados FOREGS. forma complexos com nas guas que tm pH neutro a alcalino. As concentraes de U na gua so superiores aos limites para uso humano nas pocas hmida e seca, mas so maiores na poca hmida por os minerais secundrios de U se dissolverem e o U ser libertado na gua. Os teores de metais e As so maiores na gua da poca seca devido evaporao. Os solos tm vermiculite e, por isso, retm maiores concentraes de metais do que os sedimentos de corrente que possuem caulinite. Devido aos valores de pH ligeiramente cidos a neutros das guas, h a ocorrncia de precipitados de xido de Fe, sobretudo nas sadas de galerias subterrneas, que so ricos em xidos-hidrxidos e matria orgnica e que retm grandes quantidades de metais U, Th e As. Palavras-chave: Antiga mina de urnio, gua, Sedimentos de corrente, Solos, Contaminao. Abstract: The Pinhal do Souto uranium mine was exploited underground between 1978 and 1989 and produced 93091 kg U3O8. Two dumps partially covered by natural vegetation were left in the area. The mine exploited a quartz vein containing autunite and torbernite that cuts a two-mica granite. The mine caused contamination in U, As, Cd, Cr, Cu, Fe, Ni and Pb in waters, in Cr, Mn, Pb, Cd, Co, Fe, Th, Zn and locally in U in stream sediments and in Cu, Pb, Zn, As, Cd and Sb in soils. The median values of Fe, As, Cd, Pb, Sb, Th, U, W and Zn of these soils are higher than those of soils from European countries of the FOREGS data. is complexed with in waters under neutral to alkaline pH. The U concentrations in water are higher than the limits for human use in wet and dry seasons, but are higher in the wet season, because secondary uranium minerals are dissolved and uranium is released into the water. The metals and As contents are higher in water from the dry season, due to the evaporation. As the soils contain vermiculite they retain higher metals concentrations than stream sediments, which contain kaolinite. The Fe-oxide precipitate is richer in oxydroxydes and organic matter than stream sediments and consequently has higher concentrations of several metals, including U and Th and the metalloid As.

    Keywords: Old uranium mine, Water, Stream sediments, Soils, Contamination. 1Departamento de Cincias da Terra e Centro de Geocincias, Universidade de Coimbra, Portugal. 2Instituto Politcnico de Castelo Branco, Portugal. 3Departamento de Geocincias, Universidade de Aveiro, Portugal. 4Centro de Neurocincias e Biologia Celular, Universidade de Coimbra, Portugal. 5Departamento de Cincias da Terra, IMAR-Centro de Investigao Marinha e Ambiental, Universidade de Coimbra, Portugal. *Autor correspondente / Corresponding author: neiva@dct.uc.pt

    1. Introduo Nas reas das minas de urnio abandonadas, encontram-se grandes volumes de resduos acumulados nas escombreiras. A eroso e a alterao das escombreiras causam contaminao nas guas de superfcie e subterrneas, pois os sulfuretos oxidam-se e causam a acidificao da gua, provocando contaminao dos sedimentos de corrente e solos (e.g. Kipp et al., 2009).

    Portugal tem cerca de 58 jazigos de urnio explorados e abandonados, mas muitos sem remediao. Apresentam-se os impactos ambientais causados pela mina abandonada de Pinhal do Souto em guas, sedimentos de corrente e solos.

    2. Geologia e mina A mina de urnio de Pinhal do Souto situa-se no centro de Portugal, prximo de Mangualde e junto da aldeia de Tragos (Fig. 1a) e na Zona Centro-Ibrica. Nesta rea ocorrem dois granitos Variscos que intruram metassedimentos do Grupo das Beiras. O granito de gro grosseiro porfiride biottico parcialmente rodeou o granito de gro mdio de duas micas (Fig. 1b).

    A mina constituda por um filo de quartzo uranfero, contendo principalmente autunite e torbernite e ainda uranite, metatorbernite, sabugalite, parsonite, fosfuranilite, xidos pretos de urnio e sulfuretos. Este filo tem a

    Artigo Curto Short Article

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    orientao N15-32oE, 65-77ESE e espessura de 3 m superfcie e 18 m em profundidade e penetrou o granito de duas micas, que tem 10 ppm de U (Silva et al., 2000).

    A galeria da mina est fechada e inundada de gua na poca das chuvas. H duas escombreiras, uma com restos de rochas e outra com minrio pobre, mas ambas parcialmente cobertas por vegetao natural. Os sedimentos de corrente consistem principalmente em granito alterado e areias de quartzo.

    3. Geoqumica de guas e sedimentos de corrente Foram analisadas guas de quatro poos, duas nascentes, trs ribeiras e duas galerias da mina, situadas junto da mina abandonada de Pinhal do Souto (Fig. 1c) e colhidas, durante um ano, quatro vezes entre Abril e Julho de 2010 e Novembro de 2010 e Fevereiro de 2011, perfazendo 44 amostras. Temperatura, pH, ORP, oxignio dissolvido, condutividade elctrica (EC) e alcalinidade foram medidos no campo. Os caties das amostras de gua foram determinados por ICP-OES e os anies foram analisados por cromatografia inica. A preciso foi de 5%, excepto para Na e Al que foi de 15%. Os erros de equilbrio inico so de 5% para a maioria das amostras das guas (Neiva et al., 2014).

    Foram estudadas 15 amostras de sedimentos de corrente (Fig. 1c) e 47 amostras de solos, usando uma rede de 0,5x0,6 km (Fig. 1d). Foram determinados pH, EC, matria orgnica (OM calculada de CO2 determinada com NIRD), capacidade de troca inica (CEC), distribuio granulomtrica e composio mineralgica, por difratometria de raios-X e metais e metalides, por ICP-OES (Neiva et al., 2014).

    A maioria das amostras de gua so sdio-potssicas, cloretadas ou no tm um anio dominante. As guas das nascentes e de uma galeria da mina so de caties mistos, mas do tipo bicarbonato, segundo a classificao de Piper. Enquanto a mina esteve em actividade, o pH da gua subterrnea das galerias no interior da mina era de 4,49 a 6,18 (Magalhes et al., 1985), pois autunite e torbernite eram muito dissolvidas. Depois da mina ter sido fechada em 1989, o pH da gua subterrnea de 5,1 a 8,5 e semelhante ao pH da gua de superfcie (5,1-8,3) desde Abril 2010 a Fevereiro de 2011. Portanto, o pH levemente cido a alcalino, pois a oxidao do sulfureto no ter sido suficiente para produzir pH cido e os minerais primrios alteram-se para minerais secundrios que retiveram a acidez, metais e metalides at poca das chuvas. O pH alcalino tpico de guas prximas de minas de urnio.

    As concentraes de U na gua so de 29,59 a 104,42 g/l (Fig. 2), tpicas de gua de reas uranferas. As maiores concentraes de U ocorrem na gua de superfcie e na gua subterrnea da rea da mina de Pinhal do Souto durante a poca de chuvas (Novembro 2010 a Fevereiro 2011), quando o caudal grande e provoca dissoluo de minerais de urnio dos files de quartzo uranferos e das escombreiras.

    A especiao do U foi obtida por modelao geoqumica em guas da galeria da mina e de uma nascente, pois estas

    guas apresentam as maiores concentraes de U (Neiva et al., 2014). Os clculos indicam que abundante e forma um complexo com , o que est de acordo com o facto de UO2(CO3 e UO2(CO3 serem comuns sob condies de pH neutro a alcalino, que existem nestas guas.

    Vrios metais (e.g. Pb e U) e As, que so importantes apresentam maiores concentraes nas amostras de gua no vero do que no inverno (Fig. 2), devido evaporao. Nos sedimentos de corrente, geralmente o teor de U baixo, exceto no precipitado de xidos de Fe, onde atinge 0,49 g/kg, pois o U est adsorvido nos xidos-hidrxidos de Fe e na matria orgnica. A maioria das amostras de gua colhidas em Fevereiro de 2011 no tm Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Li, Ni, Zn e Pb, porque geralmente tm um pH maior (6,84-8,48) favorecendo a formao de hidrxidos e xidos-hidrxidos, que so minerais secundrios. As concentraes de Na, Ca, Mg e das guas esto relacionadas com Mn e dependem do Eh. A maioria das amostras de gua tem os valores mais elevados de em Julho devido evaporao intensa.

    Os sedimentos de corrente que recebem a influncia direta da mina atravs da gua associada eroso das escombreiras apresentam os maiores teores de Fe, Mn, Cd, As, Zn, Pb, Cr e Th adsorvidos em xidos-hidrxidos e matria orgnica (Neiva et al., 2014). O precipitado de xidos de Fe retm os metais Fe, Cd, Co, Sr, Th, U e W e o metalide As adsorvidos sua superfcie, mas alguns estaro tambm retidos na matria orgnica.

    4. Geoqumica de solos Vrios metais (e.g. U, Zn e Pb) e Sb so libertados das escombreiras e retidos nos solos (Fig. 3). Como os solos so cidos (pH 3,2 5,4) influenciam a capacidade de adsoro dos metalides e metais, pois eles so mais mveis e ocorrem mais em meio cido do que alcalino. As anomalias de U, Pb, Zn, Cr e Th esto relacionadas com as escombreiras (Fig. 3). Os solos possuem s 0,72 a 4,95% de matria orgnica e 1,8% de gros do tamanho da argila (Neiva et al., 2014). Por isso, a matria orgnica e a quantidade de minerais do tamanho da argila no sero suficientes para reter quantidades significativas de metais e metalides. Provavelmente esto retidos principalmente em xidos-hidrxidos de Fe e alguma quantidade em vermiculite.

    Os teores de Al, As, Sr e Zn atingem os maiores valores nalguns sedimentos de corrente do que nos solos (Neiva et al., 2014). Os sedimentos de corrente possuem caulinite que tem o Al como um elemento principal. Contudo, a caulinite no adsorve facilmente metais e metalides. Os solos possuem vermiculite, que adsorve metais e metalides. Por isso, geralmente os solos tm maiores concentraes de Cu, Mn, Pb, Sb, U e W do que os sedimentos de corrente. Contudo, o precipitado de xidos de Fe tem maiores concentraes de As, Cd, Co, Fe, Sr, W, Th e U do que os solos, pois esto retidos nos xidos de Fe e matria orgnica, os quais so mais abundantes do que nos solos.

  • Antiga mina de urnio causa contaminao ambiental 1035

    Fig. 1. rea geolgica onde ocorrem a mina de urnio de Pinhal do Souto e os locais de amostras colhidas. a) Localizao da rea de Tragos no mapa de Portugal. b) Mapa geolgico desta rea (da folha 17-B da carta geolgica de Portugal) com a ribeira de Ludares e seus efluentes e a rea estudada; c,d) Mapa simplificado mostrando as duas escombreiras e em c os locais das amostra de gua e sedimentos de corrente e em d as amostras de solos e a rea usada nos mapas de anomalias de solos (Fig. 3). 1- aldeia, 2-ribeira de Ludares e efluentes, 3- estrada, 4- escombreiras, 5- amostra de gua subterrnea, 6- amostra de gua de superfcie, 7- amostra de sedimentos de corrente, 8- amostra de solo. Fig. 1. Geological area containing the Pinhal do Souto uranium mine and the sample collection sites: a) Location of the Tragos area on the map of Portugal; b) Geological map of this area on the map of Portugal; b) Geological map of this area with the Ludares stream and its effluents and the area of detailed study; c,d) Simplified map showing the two mine dumps and location of water and stream sediments samples in c and soil samples in d, where the area used in the maps of soil anomalies (Fig. 3) is shown. 1- village, 2- stream and effluents, 3- road, 4- dump, 5- groundwater sample, 6- surface water sample, 7- stream sediment sample, 8- soil sample.

    Fig. 2. Variao qumica de U e Pb em funo da poca nas guas da rea da mina de Pinhal do Souto. VMR-valores permitidos para a agricultura, VP-valores permitidos para consumo humano (Decretos-Lei 1998, 2007) exceto U (WHO, 2010). Fig. 2. Seasonal chemical variation of U and Pb in waters from the Pinhal do Souto uranium mine area. VMR-recommended values for agriculture; VP-permitted values for human consumption (Decrees, 1998, 2007), except for U (WHO, 2010).

  • 1036 A. M. R. Neiva et al. / Comunicaes Geolgicas (2014) 101, Especial II, 1033-1036

    Fig. 3. Localizao das amostras do solo e distribuio geoqumica de trs metais e um metalide na rea da mina de urnio de Pinhal do Souto. Classes definidas para U (0-46, 46-106, 106-167, >167 mg/kg); Pb (0-98, 98-251, 251-404, >404 mg/kg); Zn (3-112, 112-185, 185-258, >258 mg/kg); e Sb (0-27, 27-63, 63-99, >99 mg/kg), (adaptado de Neiva et al., 2014). Fig. 3. Location of soil samples and geochemical distribution of three metals and one metalloid in the Pinhal do Souto uranium mine area. Classes defined for U (0-46, 46-106, 106-167, >167 mg/kg); Pb (0-98, 98-251, 251-404, >404 mg/kg); Zn (3-112, 112-185, 185-258, >258 mg/kg); and Sb (0-27, 27-63, 63-99, >99 mg/kg), (after Neiva et al., 2014). 5. Contaminao de guas, sedimentos de corrente e solos

    As guas da rea da mina de Pinhal do Souto no se podem beber, pois os seus teores de , As, Cd, Cr, Cu, Fe, Ni e Pb so superiores aos permitidos pela Legislao portuguesa sobre a qualidade da gua (Decreto Lei 2007) e o teor de U superior ao permitido pela Organizao Mundial de Sade (WHO, 2010).

    Os sedimentos de corrente que recebem a contaminao directa das guas da mina esto poludos em Cr, Mn, Pb, Cd, Co, Fe, Th e Zn. Se os sedimentos recebem contaminao indireta das guas da mina esto poludos em U e Pb (Neiva et al., 2014).

    Alguns solos tm maiores concentraes de Cu, Pb e Zn do que as aceites para reas pblicas, reas verdes privadas e reas residenciais, de acordo com a legislao italiana (Decreto Ministeriale, 1999). A maioria dos solos tm concentraes altas de As, Cd e Sb, que indicam que alm de no poderem ser utilizados para estas finalidades tambm no podem ser utilizadas como reas industriais e, por isso, no podero ter qualquer uso. Alm disso, os valores da mediana de Fe, As, Cd, Pb, Sb, Th, U, W e Zn dos solos desta rea so superiores aos valores destes metais e metalides nos solos europeus da base de dados FOREGS (Salminen et al., 2005).

    As concentraes de Cd, Pb, Sb, U e W dos solos desta rea atingem valores mximos maiores do que os dos solos de pases da Europa. As concentraes mximas de Fe, As, Cd, Co, Ni, Pb, Sb, U, W e Zn so superiores aos dos solos portugueses dos dados FOREGS. Os solos da rea da mina

    de Pinhal do Souto esto contaminados devido s escombreiras.

    Referncias Decreto-Lei, 1998. Legislao portuguesa sobre a qualidade da gua.

    Dirio da Repblica I-A, Lisboa, 3676-3722. Decreto-Lei, 2007. Legislao portuguesa sobre a qualidade da gua.

    Dirio da Repblica I-A, Lisboa, 5747-5765. Decreto Ministeriale, 1999. Approvazione dei metodi ufficiali di

    analisi chimica del suolo. SO Gazzetta Ufficiale. Kipp, G.G., Stone, J.J., Stetler, L.D., 2009. Arsenic and uranium

    transport in sediments near abandoned uranium mines in Harding County, South Dakota. Applied Geochemistry, 24, 2246-2255.

    Magalhes, M.C.F., Pedrosa de Jesus, J.D., Williams, P.A., 1985. The chemistry of uranium dispersion in groundwaters at the Pinhal do Souto mine, Portugal. Inorganica Chimica Acta, 109, 71-78.

    Neiva, A.M.R., Carvalho, P.C.S., Antunes, I.M.H.R., Silva, M.M.V.G., Santos, A.C.T., Cabral Pinto, M.M.S., Cunha, P.P., 2014. Contaminated water, stream sediments and soils close to the abandoned Pinhal do Souto uranium mine, central Portugal. Journal of Geochemical Exploration, 136, 102-117.

    Salminen, R. (Chief-editor), Batista, M.J., Bidovec, M., Demetriades, A., De Vivo, B., De Vos, W., Duris, M., Gilucis, A., Gregorauskiene, V., Halamic, J., Heitzmann, P., Lima, A., Jordan, G., Klaver, G., Klein, P., Lis, J., Locutura, J., Marsina, K., Mazreku, A., O'Connor, P. J., Olsson, S.., Ottesen, R.-T., Petersell, V., Plant, J.A., Reeder, S., Salpeteur, I., Sandstrm, H., Siewers, U., Steenfelt, A., Tarvainen, T., 2005. FOREGS Geochemical Atlas of Europe. Methodology and Maps (Part 1), 526 p and (Part 2) 690 p.

    Silva, M.M.V.G., Neiva, A.M.R., 2000. Geochemistry of Hercynian peraluminous granites and their minerals from Carregal do Sal-Nelas-Lagares da Beira area, central Portugal. Chemie der Erde, 59, 329-349.

    WHO, 2010. Guidelines for Drinking-water Quality.

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