relatÓrio tÉcnico - cientÍfico período: agosto/2014 a ... · 2 resumo no município de...

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ

PRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO

DIRETORIA DE PESQUISA

PROGRAMA INSTITUCIONAL DE BOLSAS DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA –

PIBIC: CNPq, CNPq/AF, UFPA, UFPA/AF, PIBIC/INTERIOR, PARD, PIAD, PIBIT,

PADRC E FAPESPA

RELATÓRIO TÉCNICO - CIENTÍFICO

Período: agosto/2014 a agosto/2015

( ) PARCIAL

(X ) FINAL

IDENTIFICAÇÃO DO PROJETO

Título do Projeto de Pesquisa: AÇÕES DE PROTEÇÃO AMBIENTAL E DE SAÚDE

NA ÁREA DO PÓLO INDUSTRIAL DE BARCARENA

Nome do Orientador: SIMONE DE FÁTIMA PINHEIRO PEREIRA

Titulação do Orientador: DOUTORA

Faculdade: QUÍMICA

Instituto/Núcleo: ICEN

Laboratório: LABORATÓRIO DE QUÍMICA ANALÍTICA E AMBIENTAL

Título do Plano de Trabalho: Estudo da viabilidade do uso do carvão de Buriti (Mauritia

flexuosa) no tratamento de águas contaminadas por elementos tóxicos em comunidades

carentes do município de Barcarena-PA.

Nome do Bolsista: Danilo Batistuta da Silva Lopes

Tipo de Bolsa:

( X ) PIBIC/ CNPq

( ) PIBIC/CNPq – AF

( )PIBIC /CNPq- Cota do pesquisado

( ) PIBIC/UFPA

( ) PIBIC/UFPA – AF

( ) PIBIC/ INTERIOR

( ) PIBIC/PARD

( ) PIBIC/PADRC

( ) PIBIC/FAPESPA

( ) PIBIC/ PIAD

( ) PIBIC/PIBIT

2

RESUMO

No município de Barcarena funciona, em plena operação, as plantas industriais,

ALBRÁS - ALUNORTE, dando a região o título de maior concentração de produção do

metal no país e 5° maior produtor mundial de alumínio perdendo apenas para Austrália,

EUA, Canadá e Rússia, segundo o Departamento Nacional de Produção Mineral

(DNPM) e Associação Brasileira de Alumínio (ABAL). A produção de lama vermelha

através de fábricas de alumina constitui um problema ambiental de proporções

consideráveis, devido às proporções do volume de lama vermelha gerado em uma

fábrica de alumina típica e sua causticidade. Uma fábrica de alumina pode gerar 0,5-2

toneladas de sólidos secos de lama vermelha para cada tonelada de alumina produzida.

Além disso, até 2 toneladas de licor cáustico de 5-20 g/L (como Na2CO3) podem

acompanhar cada tonelada de sólidos secos de lama. Sendo assim é um problema

considerável, que atualmente diz respeito a toda fábrica de alumina (Nunn, 1998). Na

área industrial citada é comum a ocorrência de acidentes ambientais, a prática de

depositar resíduos tóxicos sem tratamento a céu aberto é comum entre as empresas que

se instalam na área industrial de Barcarena contrariando o Art. 13 § 3o da lei ambiental

do estado do Pará que diz “Os resíduos portadores de microorganismos patogênicos ou

de alta toxicidade, bem como inflamáveis, explosivos, radioativos e outros classificados

como perigosos, antes de sua disposição final no solo, deverão ser submetidos a

tratamento e acondicionamento adequados”, associada a esta prática, a grande

incidência de chuvas na região, formam o cenário perfeito para os grandes desastres que

tem ocorrido ao longo dos anos nesta área. Tendo em vista todos os impactos

ambientais causados pelas indústrias de Barcarena e os riscos ambientais a que

comunidades ribeirinhas, poluções urbanas e os ecossistemas da área estão sujeitos a

Universidade Federal do Pará tendo o Laboratório de Química Analítica e Ambiental

(LAQUANAM) como executor, propõe o projeto AÇÕES DE PROTEÇÃO

AMBIENTAL E DE SAÚDE NA ÁREA DO PÓLO INDUSTRIAL DE BARCARENA

onde estão sendo realizadas ações que possibilitem a proteção dos ecossistemas da área

afetada na qual está sendo desenvolvido um filtro utilizando carvão da casca do buriti

(Mauritia flexuosa) para o tratamento das águas contaminadas principalmente por

metais pesados.

3

1. INTRODUÇÃO

Os problemas decorrentes da atividade tóxica dos metais no meio ambiente têm

despertado grande interesse na comunidade científica e enormes preocupações nas

diversas organizações ambientais. Isso se deve, em parte, ao fato dos metais não

apresentarem propriedades de biodegradação, o que os fazem permanecer no ambiente

por muito tempo, causando contaminação dos solos e da água (GONÇALVES, 2008).

O município de Barcarena é marcado pela intensa atividade industrial,

caracterizada pelas indústrias de mineração e pelo escoamento da produção dessas

indústrias, através do Porto de Vila do Conde, localizado no município de Barcarena a

cerca de 40 km a oeste do município de Belém (PAZ, et al., 2011)

As atividades voltadas para a mineração tornam a contaminação dos sistemas

naturais por metais tóxicos um dos mais sérios problemas ambientais. Esses metais,

conhecidos também como metais pesados ou metais-traços, são elementos químicos que

contaminam o meio ambiente, provocando diferentes danos tanto à biota, quanto à flora

do local do sítio contaminado, bem como à comunidade humana (TSUTIYA, 2002).

A cidade vive hoje sérios problemas ambientais relativos não só às indústrias,

como também relativo aos problemas de saneamento básico (lixões, esgotos domésticos

e sanitários). Onde a empresa ALUNORTE processa a bauxita para a produção da

alumina que será utilizada para a produção do alumínio metálico. Para se obter a

alumina pura utiliza-se o processo proposto pelo químico austríaco Carl(Karl) Josef

Bayer em 1887, onde se usa NaOH para dissolver seletivamente Al2O3, a partir da

bauxita que contêm cerca de 55 % em Al2O3. Entretanto, a “lama vermelha”, que é

proveniente do processo Bayer, vem causando impactos negativos no meio ambiente

local e arredores. Impactos esses que afeta não somente quem trabalha diretamente com

àquele processo como também a população que utiliza as águas dos rios da região para a

sua subsistência. Visando essa problemática o presente trabalho propõe-se a verificar

viabilidade do uso do carvão de Buriti (Mauritia flexuosa) no tratamento de águas

contaminadas por elementos tóxicos no município de Barcarena notadamente utilizando

o processo de adsorção dos metais pesados pelo carvão de buriti.

4

2. OBJETIVO GERAL

Verificar a viabilidade do uso do carvão de Buriti (Mauritia flexuosa) no

tratamento de águas contaminadas por chumbo em comunidades carentes do município

de Barcarena-PA, utilizando filtros desenvolvidos no Laboratório de química analítica e

ambiental (LAQUANAM) da UFPA.

2.1 OBJETIVOS ALCANÇADOS

.Revisão bibliográfica concluída.

. Sistema de filtragem automática usando bomba peristáltica e tubos de tygon já

concluída.

.Ensaio com as microcolunas simulando a filtragem contendo o carvão de buriti para a

remoção de chumbo das águas de consumo por algumas comunidades do Município de

Barcarena em andamento.

.Treinamento na técnica da emissão atômica com plasma induzido em concluida

.Análise do chumbo na água de consumo coletada em comunidades de Barcarena

comcluida

. Análise do chumbo nas amostras após filtragem

. Tratamento estatístico dos resultados

. Verificar a partir de análise se o uso do carvão de buriti é viável para a remoção de

chumbo em águas contaminadas

. Confecção do relatório final

5

3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

3.1 ADSORÇÃO

A adsorção é um fenômeno físico-químico onde o componente em uma fase

gasosa ou líquida é transferido para a superfície de uma fase sólida. Os componentes

que se unem à superfície são chamados adsorvatos, enquanto que a fase sólida que

retém o adsorvato é chamada adsorvente. A remoção das moléculas a partir da

superfície é chamada dessorção (MASEL, 1996). A migração destes componentes de

uma fase para outra tem como força motriz a diferença de concentrações entre o seio do

fluido e a superfície do adsorvente. Usualmente o adsorvente é composto de partículas

que são empacotadas em um leito fixo por onde passa a fase fluida continuamente até

que não haja mais transferência de massa. Como o adsorvato concentra-se na superfície

do adsorvente, quanto maior for esta superfície, maior será a eficiência da adsorção. Por

isso geralmente os adsorventes são sólidos com partículas porosas (BORBA, 2006).

Segundo LETTERMAN (1999); a adsorção de moléculas pode ser representada

como uma reação química:

Onde A é o adsorvato, B é o adsorvente e A.B é o composto adsorvido.

Os compostos permanecem adsorvidos na superfície do adsorvente pela ação de

diversos tipos de forças químicas como:

- Ligações de Hidrogênio

- Interações Dipolo-Dipolo

- Forças de London ou Van der Waals

Quando as moléculas de adsorvato presentes na fase fluída atingem a superfície

do adsorvente, a força residual, resultante do desequilíbrio das forças de Van der Walls

que agem na superfície da fase sólida, criam um campo de forças que atrai e aprisiona a

molécula. O tempo que a molécula de adsorvato fica ligada à superfície do adsorvente

depende diretamente da energia com que a molécula é segura, ou seja, é uma relação

entre as forças exercidas pela superfície sobre essas moléculas e as forças de campo das

outras moléculas vizinhas (HOMEM, 2001).

6

Existem basicamente dois tipos de adsorção: a adsorção física ou fisiosorção e a

adsorção química ou quimiosorção. No entanto, em certas ocasiões os dois tipos podem

ocorrer simultaneamente (CHEREMISINOFF e ELLERBUSCH, 1978).

A adsorção física ocorre por uma diferença de energia e/ou forças de atração,

chamada força de Van der Waals, que tornam as moléculas fisicamente presas ao

carvão. Estas interações têm um longo alcance, porém são fracas. A energia produzida

quando uma partícula é fisicamente adsorvida é da mesma ordem da entalpia de

condensação. Este tipo de adsorção é sempre exotérmico e reversível. O equilíbrio é

estabelecido rapidamente, a menos que ocorra a difusão através da estrutura porosa.

A fisiosorção corresponde a uma interação de natureza puramente eletrostática

entre a partícula e os átomos superficiais do sólido.

Origina-se pela atração entre dipolos permanentes ou induzidos, sem alteração

dos orbitais atômicos ou moleculares das espécies comprometidas. Recebe também o

nome de adsorção de Van der Waals (DROGUETT, 1983). Entretanto, a quimiosorção,

corresponde a uma interação de tipo químico, na qual os elétrons de enlace entre as

moléculas e o sólido experimentam reordenamento e os orbitais respectivos mudam de

forma, de modo similar a uma reação química. Mas nem sempre a alteração eletrônica é

completa no sentido dos enlaces químicos comuns, covalentes ou iônicos; pode ocorrer

somente uma modificação ou deformação parcial dos orbitais (DROGUETT, 1983).

A entalpia de adsorção química é muito maior que a da adsorção física. Com

exceção de alguns casos, a adsorção química é exotérmica e reversível. A Tabela 1

apresenta as principais diferenças entre a quimiosorção e a fisiosorção.

Tabela 1 Diferenças entre a quimiosorção e a fisiosorção.

Fonte: MC CASH, 2001; RUTHVEN, 1984

7

3.1.1 Adsorventes mais usados.

Sendo a adsorção um fenômeno essencialmente de superfície, para que um

adsorvente tenha uma capacidade adsortiva significante, deve apresentar uma grande

área superficial específica, o que implica em uma estrutura altamente porosa. As

propriedades adsortivas dependem do tamanho dos poros, da distribuição do tamanho

dos poros e da natureza da superfície sólida. Os adsorventes mais utilizados em escala

industrial atualmente são o carvão ativado, a sílica-gel, a alumina ativada e as peneiras

moleculares (VALENTE, 2012).

Os chamados adsorventes amorfos – carvão ativado, sílica-gel e alumina –

apresentam áreas específicas entre 200-1000m2/g, e uma faixa de distribuição de

tamanho de poros bem ampla, enquanto que as peneiras moleculares, por serem

materiais cristalinos apresentam um tamanho de poro de ordem de grandeza molecular

definido pela estrutura cristalina, e que praticamente não varia. Quanto ao tamanho dos

poros, estes podem classificar-se em três categorias, conforme sugere a IUPAC:

Microporos: diâmetro < 2nm

Mesoporos: diâmetro 2- 50nm

Macroporos: diâmetro > 50nm

A sílica-gel é formada quando um silicato solúvel é neutralizado por ácido

sulfúrico, retirando-se a água um sólido poroso é obtido. Sua composição química pode

ser expressa como SiO2.nH2O. Sua principal aplicação industrial como adsorvente é a

retirada de umidade de correntes gasosas, mas também foi utilizada na separação de

compostos aromáticos de parafínicos e naftênicos no processo Arosorb (VALENTE,

2012).

A alumina ativada é constituída de óxido de alumínio e é comumente obtida da

bauxita (Al2O3.3H2O). Sua aplicação industrial mais importante também é na

desidratação de correntes gasosas e em algumas purificações específicas de correntes

líquidas (valente, 2012).

O carvão ativado é um dos primeiros adsorventes conhecidos e um dos mais

utilizados atualmente. Pode ser produzido de várias maneiras e suas características vão

depender da matéria prima utilizada e da forma de ativação. Geralmente é produzido

pela decomposição térmica de material carbonáceo seguido pela ativação com vapor ou

dióxido de carbono em temperaturas elevadas. Sua superfície possui afinidade com

substâncias de caráter orgânico, conferindo-lhe sua principal aplicação atualmente, a

descontaminação de água destinada ao consumo humano. Utilizando-se de técnicas

8

modernas de ativação é possível produzir um novo material chamado peneira molecular

de carvão – um carvão ativado com estreita distribuição de tamanho de poros, na faixa

observada nas peneiras moleculares. Uma utilização em larga escala destas peneiras

moleculares de carvão é na separação de gases (VALENTE, 2012).

A grande maioria das peneiras moleculares são zeólitas, termos que praticamente

eram sinônimos até o surgimento de outros tipos de peneiras moleculares como as

alumino fosfatadas e as peneiras moleculares de carvão. Zeólitas são alumino-silicatos

de estrutura cristalina e porosa, de ocorrência natural ou sintetizados em laboratório

(VALENTE, 2012).

A estrutura cristalina das zeólitas é formada pela união de tetraedros de SiO4 e

AlO4 que formam poliedros característicos. Estes poliedros arranjam-se

tridimensionalmente dando origem a poros de dimensões moleculares e uniformes.

Como o grupo AlO4 apresenta excesso de cargas negativas a estrutura é compensada

eletronicamente por íons positivos. As diferentes configurações tridimensionais e a

presença de diferentes cátions de compensação determinam uma grande quantidade de

tipo de zeólitas, cada uma com seu diâmetro de poro característico (VALENTE, 2012).

O surgimento e posterior desenvolvimento deste tipo de material possibilitou um

grande impulso nos processos de separação por adsorção, uma vez que apresentam um

tamanho de poro bem definido, podendo o material ser seletivo à adsorção de uma

espécie cujo tamanho da molécula é da mesma ordem de grandeza dos poros. A

aplicação das zeólitas como catalisadores de seletividade molecular data de 1960, mas

foi após a formulação da zeólita sintética ZMS-5 que muitas novas aplicações surgiram,

tais como a conversão do metanol para gasolina, o craqueamento seletivo de n-parafinas

e a separação de isômeros de xilenos além de outras aplicações na biotecnologia,

indústria farmacêutica e engenharia ambiental. Muitos trabalhos vêm sendo

desenvolvidos recentemente objetivando desenvolver peneiras moleculares para

aplicações específicas. A possibilidade de ajustar as dimensões dos microporos e/ou as

propriedades químicas das zeólitas amplia o espectro de possíveis usos, tanto como

catalisadores, como agentes de separação altamente seletivos (VALENTE, 2012).

3.1.2 Equilíbrio de Adsorção

A distribuição do sorbato entre a fase fluida e a fase adsorvida envolve um

equilíbrio de fases, que é governado pelos princípios da termodinâmica. Dados de

equilíbrio são geralmente reportados na forma de isotermas, que são diagramas

9

mostrando a variação da concentração de equilíbrio no sólido adsorvente com a pressão

parcial ou concentração da fase fluida, em uma temperatura específica. A determinação

experimental das isotermas é o primeiro passo no estudo de um novo sistema

sorbato/adsorvente. A informação daí retirada é importante na estimação da quantidade

total de adsorvente necessária para um certo processo e consequentemente no

dimensionamento dos equipamentos a serem utilizados em tal processo adsortivo

(VALENTE, 2012).

Em geral, para a adsorção física em uma superfície homogênea e em baixas

concentrações, a isoterma toma uma forma linear com uma inclinação limite constante,

e a relação pode ser expressa pela Lei de Henry, dada pela seguinte relação:

(1)

Ou

(2)

Onde q representa a concentração da fase adsorvida, C a concentração da fase fluida e p

a pressão parcial da fase fluida, no caso de gases.

A constante de Henry (K ou K’) é uma constante de equilíbrio termodinâmico e

sua dependência com a temperatura segue a lei de van’t Hoff (equação (3)).

(3)

A adsorção em zeólitas bem como a adsorção em fase vapor geralmente é um

processo exotérmico e, neste caso, o valor da constante decresce com o aumento da

temperatura (VALENTE, 2012).

A Lei de Henry é bastante útil para baixas concentrações de sorbato, mas ao

aumentar-se gradativamente esta concentração, aumentam as interações entre as

moléculas adsorvidas e ocorre uma saturação na fase adsorvida. Logo, com o aumento

das concentrações as isotermas podem tomar formas mais complexas. Uma

classificação dos diferentes tipos de isotermas universalmente empregada é a

classificação de Brunauer, que as divide em cinco diferentes tipos (Figura 1). Adsorção

em sólidos microporos geralmente apresentam isotermas do tipo I; as formas mais

10

complexas estão associadas com adsorção multicamada e/ou com variações do tamanho

dos poros. Muitos modelos matemáticos de isotermas de adsorção encontram-se

reportados na literatura para correlacionar dados de equilíbrio para os vários tipos de

isotermas existentes (VALENTE, 2012).

Figura 1. Classificação de Brunauer das Isotermas.

3.1.3 Isoterma de Langmuir

As isotermas do tipo I, que são as mais comuns, são geralmente representadas

pelo modelo de Langmuir:

(4)

Onde qs é o limite de saturação e b uma constante de equilíbrio que está diretamente

relacionada com a constante de Henry ( ).

Este modelo foi originalmente desenvolvido para representar a adsorção em

monocamada sobre uma superfície ideal, onde o calor de adsorção deve ser

independente da cobertura da fase sólida. Entretanto, por sua simplicidade e

versatilidade, este modelo é amplamente empregado para representar isotermas do tipo

I, com bons resultados, mesmo quando tais condições não são satisfeitas (VALENTE,

2012).

O modelo de Langmuir pode ser estendido para a adsorção em sistemas binários

ou multicomponentes:

11

(5)

A equação (5) mostra que a adsorção do componente 1 na pressão parcial p1 é

reduzida na presença do componente 2 devido à competição entre as duas substâncias.

Para que esta expressão seja consistente termodinamicamente, as concentrações de

saturação da monocamada para os dois componentes devem ser iguais, condição que

geralmente não é satisfeita para sistemas reais. Devido à dificuldade de se obter dados

experimentais para sistemas multicomponentes, muitas vezes estes são estimados a

partir de isotermas monocomponentes (VALENTE, 2012).

3.1.4 Carvão Ativado

Carvões ativados são materiais carbonosos porosos que apresentam uma forma

microcristalina, não grafítica, que sofreram um processamento para aumentar a

porosidade interna. Uma vez ativado, o carvão apresenta uma porosidade interna

comparável a uma rede de túneis que se bifurcam em canais menores e assim

sucessivamente. Esta porosidade diferenciada é classificada segundo o tamanho em

macro, meso e microporosidade.

Os carvões microporosos pertencem a uma classe de materiais importante,

conhecido como carvão ativado (C.A) sendo de larga aplicações através de sua

reconhecida produção mundial de aproximadamente 400.000 ton/ano (RODRÍGUEZ-

REINOSO e SABIO-MOLINA, 1998). O carvão ativado é utilizado como adsorvente,

catalisador ou suporte de catalisador. Na área de tratamento de efluentes é usado na

adsorção em fase líquida, por exemplo, na adsorção de moléculas orgânicas que causam

sabor, odor e toxicidade (LETTERMAN, 1999).

A característica incomparável do carvão é a larga superfície interna localizada

dentro da rede de poros estreitos, onde a maior parte do processo de adsorção tomará

lugar e cujo tamanho e forma dos poros também influenciam na seletividade da

adsorção através do efeito de peneira molecular (RODRIGUEZREINOSO e SABIO-

MOLINA, 1998).

A princípio, qualquer material com alto teor de carbono, denominado de agente

precursor (A.P) pode ser transformado em C.A, por exemplo, cascas de coco, carvões

minerais (antracito, betuminosos, linhito), turfas, madeiras, resíduos de petróleos.

12

Atualmente são utilizados como agentes precursores, os caroços e cascas de oliva,

cereja, damasco, pêssego, azeitonas e ossos de animais. Em torno de 1/3 da produção

mundial de C.A. é de origem vegetal, sendo esta proporção muito maior nos Estados

Unidos da América e na Europa (CLAUDINO, 2003).

No Brasil, predominantemente, empregam-se madeira, carvão betuminoso e sub-

betuminoso, osso e casca de coco. Uma vez preparada a granulometria desejada, a

produção envolve, basicamente, a carbonização e ativação (ou oxidação) para

desenvolvimento dos vazios internos. A carbonização ou pirólise é usualmente feita na

ausência de ar, em temperaturas compreendidas entre 500 - 800oC, enquanto a ativação

é realizada com gases oxidantes em temperaturas de 800 a 900oC (DI BERNARDO,

2005).

Os carvões ativados podem ser preparados, ou manufaturados por uma variedade

de métodos. Estes poderiam ou não envolver ácidos sintéticos, bases e outras

substâncias num fluxo de gases ativantes tais como vapor (H2O), nitrogênio (N2) ou

dióxido de carbono (CO2). Seu rendimento e qualidade podem ser melhorados pela

remoção da umidade. Microondas podem ser usadas para a pirolise da fonte de carvão.

Por exemplo, o lignito e turfa são processados através de uma carbonização a baixas

temperaturas, seguida do tratamento com vapor ou hidróxido de potássio. O carvão pode

ser convertido em resinas de troca catiônicas por sulfonação, ou por nitração e redução.

Alguns processos tratam materiais carbonosos com ácido fosfórico e/ou cloreto de

zinco, resultando numa mistura carbonácea a elevada temperatura, seguida pela

remoção dos agentes ativantes através da lavagem com água (ORMI-ORGANIC

MATERIALS REVIEW INSTITUTE, 2006). Na Figura 2 é mostrado o diagrama

contendo as etapas do processo de ativação do carvão.

O carvão ativado pode ser adquirido em pó ou granulado. Com o uso do carvão

em pó (CAP) é necessário preparar adequadamente uma suspensão, que é adicionada,

geralmente, na água bruta ou pré-oxidada, enquanto no uso do carvão ativado granular

(CAG), têm-se colunas (filtros), após a filtração em ETAs (Estação de Tratamento de

Afluentes) que tratam água superficial. O CAG é caracterizado por pequenos poros e

grande superfície interna, enquanto o CAP está associado a grandes poros e menor

superfície interna (DI BERNARDO,2005).

Segundo a União Internacional de Química Pura e Aplicada – IUPAC (1982), os poros

podem ser classificados em função do diâmetro como (Figura 3):

13

• Macroporos: maior que 50 nm

• Mesoporos: entre 2 e 50 nm

• Microporos secundários: entre 0,8 e 2 nm

• Microporos primários: menor que 0,8 nm

Figura 2. Fluxograma do processo de fabricação de Carvão ativado a partir de carvão

mineral. Modificado de DI BERNARDO, 2005.

14

Figura 3. Classificação do tamanho do poro segundo a União Internacional de Química

Pura e Aplicada – IUPAC, 1982.

3.2 CARACTERÍSTICAS ADSORTIVAS DO CARVÃO ATIVADO.

A aplicação industrial dos materiais carbonosos porosos se baseia

principalmente em suas propriedades texturais e em sua natureza química, portanto, a

sua caracterização destes materiais é de grande importância (RODRIGUEZ-REINOSO

e MOLINA-SABIO, 1998).

As propriedades texturais dos carvões ativados se fundamentam em duas

características importantes que são: tamanho de poro e a área superficial. Uma

metodologia para determinar a área superficial é a descrita por Brunauer-Emmett-Teller

(BET), determinada pela medida da isoterma de adsorção por moléculas de gás de

Nitrogênio (IUPAC, 1982; LETTERMAN, 1999).

A interação adsorvato/adsorvente na adsorção física é uma função da polaridade

da superfície do sólido e da adsortividade. O caráter não polar da superfície no carvão

ativado é fator preponderante na adsorção de moléculas não polares por um mecanismo

não específico, podendo ser incrementada pela adequada modificação da natureza

15

química da superfície do carvão (por exemplo: oxidação), desde que este produza um

incremento na interação superfície-adsorvato (YING et al. 2007).

As propriedades do carvão ativado dependem das estruturas porosas e dos

grupos químicos presentes em sua superfície. As propriedades físicas da superfície são

descritas pela área superficial específica e porosidade, enquanto que as propriedades

químicas dependem da presença ou ausência de grupos ácidos ou básicos sobre sua

superfície (MORENO-CASTILLA, 2004).

A superfície ácida é formada quando uma solução oxidante é colocada em

contato com o carvão em temperaturas em torno de 300 a 4000C; esta superfície

caracteriza o carvão-L. As superfícies ácidas são caracterizadas pela presença de grupos

funcionais como: grupos carboxílicos, grupo fenol, grupo carbonilo, grupo anidrido

carboxílico, grupo ciclo peróxido. Por outro lado, a superfície básica é formada em

atmosfera inerte em temperaturas acima de 7000C; esta superfície caracteriza o carvão-

H. A superfície básica é caracterizada pela presença de um grupo funcional denominado

Pirano, conforme o ilustrado na Figura 4. (CHEREMISINOFF, 1978).

Figura 4. Principais grupos químicos na superfície do carvão ativado (BRENNAN,

2001).

16

O carvão ativado é considerado um trocador iônico natural (HELFFRICH,

1962), sendo esta propriedade enriquecida pela ativação química. A superfície de carvão

tem tanto cargas negativas (aniônicas) como cargas positivas (catiônicas) para atrair

íons livres em solução ou suspensão. O tratamento de carvão com uma base

incrementará a capacidade do carvão para a troca com ânions, e a acidificação das

superfícies dá ao carvão um poder de trocador catiônico (JANKOWSKA, et al. 1991).

3.3 O BURITI

O buriti (Mauritia flexuosa) é uma planta tipicamente da floresta Amazônica e

cerrado e é considerada uma das palmeiras mais abundantes do país. Ocorrem em toda a

Amazônia, Brasil Central, Bahia, Ceará, Maranhão, Minas Gerais, Piauí e São Paulo nas

áreas baixas de florestas abertas e fechadas, sobre solos mal drenados, brejosos ou

inundados (SARAIVA, 2009).

É conhecido popularmente por vários nomes: buriti, miriti (Brasil), aguaje

(Perú), cananguche e oriche (Colômbia), kikyura, ideui e palma-real (Bolívia), awuara,

aete, boche (Guianas), morete (Equador). Possui muitos nomes diferentes em etnias

indígenas como: ne´ê (Ye pâ-Masa), ohidu (Winikina Warao), vinu (Yawanawá), binu

(Kaxinawá), krow (Krahò), Liõkoho (Yanomami) e kuwai (Macuxi). Em textos

científicos encontra-se diversas sinonímias :Mauritia flexuosa Mart; Mauritia

sphaerocarpa Burret; Mauritia minor Burret; Mauritia flexuosa var. venezuelana

Steyerm. (ANDERSON, 1997; CAVALCANTE, 1991; KAHN, 1991; HENDERSON,

1995; FERNANDES, 2002; GOMEZ-BELOZ, 2002; CAMPOS E EHRINGHAUS,

2003; AMÓDIO E PIRA, 2007; DELGADO et al., 2007; NASCIMENTO et al., 2009).

O buritizeiro (Figura 5) contribui de diversas formas na manutenção do

ecossistema. Existe, por exemplo, uma espécie de orquídea baunilha (Vanilla sp.) que

estabelece em seus troncos. Existem também espécies restritas a este hábitat, por

exemplo: andorinhão-do-buriti (Reinarda squamata C.), rouxinol-do-rio-negro (Icterus

chrysocephalus L.), maracanã-do-buriti (Orthopsittaca manilata B.) e espécies de

insetos Rhodnius (Hemipera), vetores do agente causador da doença de Chagas, vivem

neste mesmo habitat. (GURGEL-GONÇALVES et al., 2003; GOULDING E SMITH,

2007).

17

Figura 5. Desenhos das estruturas principais do buriti (Mauritia flexuosa L. f). A: visão

geral buritizeiro; B: close da inflorescência; C: corte transversal do fruto; D: corte

vertical do fruto; E: fruto inteiro; F: flor estaminada; G: flor pistilada; H: folha.

Adaptado de VALENTE & ALMEIDA, 2001.

3.3.1 Distribuição do buriti.

O buriti é amplamente distribuído em vários tipos de florestas de áreas alagadas

e, por ser comum ao longo dos igarapés, representa uma rede imensa de alimento nas

florestas tropicais e savanas da Amazônia. Mais importante ainda, a palmeira em geral

tem frutos durante a estação das secas e assim, proporciona um estoque de alimento em

momentos de escassez para frugívoros destes ambientes (GOULDING & SMITH,

2007).

Sua distribuição ocorre em toda a Amazônia, Brasil Central, Bahia, Ceará,

Maranhão, Piauí e São Paulo (Figura 6), em florestas fechadas ou abertas, em solos mal

drenados e fracamente arenosos, em áreas de baixa altitude até 1000 m, sendo

considerada a palmeira mais abundante do Brasil (LORENZI et al., 2010)

18

.

Figura 6. Distribuição de Mauritia flexuosa no Brasil.

Fonte: LORENZI et al., 2010.

LEVI-STRAUSS (1995) relata que, em suas viagens de pesquisa etnográfica, as

mesmas matas de buritizais na Amazônia, Há décadas tais informações são

mencionadas por diversos autores (SPRUCE, 1871; BOUILLENNE, 1930 e MOORE,

1973 apud KAHN, 1988). Outros se maravilharam com a exuberância do buriti, tais

como Don Antonio de Almeida Lustosa, Arcebispo do Pará no início do século passado:

“entre as variadas espécies de palmeiras da Amazônia, o buriti é das que apresentam

mais elegantes e belos espécimes. As palmeiras (Figura 7), em geral, são esbeltas e

elegantes, mas o buriti é de linhas tão nobres e tão poéticas no seu todo que entre elas se

salienta” (LUSTOSA, 1930 apud CAVALCANTE, 1991).

19

Figura 7. Buritizeiro no Cerrado Brasileiro.

Fonte: SAMPAIO & CARRAZZA, 2012.

O buritizeiro pode ser macho ou fêmea, os machos produzem cachos com flores

alaranjadas, mas não produzem frutos. As fêmeas também produzem cachos com flores

alaranjadas, que se desenvolvem para a produção de frutos (SAMPAIO &

CARRAZZA, 2012).

Geralmente, há um macho para cada fêmea em uma vereda. As flores das fêmeas

precisam ser fertilizadas pelo pólen dos machos para que os frutos sejam produzidos. A

polinização ocorre principalmente por abelhas nativas, pequenos besouros e pequenas

moscas. A abelha-europa também visita as flores do buriti, mas não é uma polinizadora

eficiente. A época de floração do buriti varia entre regiões. No Cerrado, a floração

ocorre geralmente de novembro a abril e na Amazônia, a floração ocorre de abril a

junho (SAMPAIO & CARRAZZA, 2012).

O tempo de desenvolvimento, desde o surgimento do cacho, até o

amadurecimento dos frutos dura mais de um ano. No Cerrado, os frutos amadurecem

geralmente de setembro a fevereiro. Já na Amazônia a época de colheita em geral é

entre março e agosto. Cada buriti fêmea pode produzir entre 1 e 10 cachos com frutos

maduros em uma safra, sendo que cada cacho pode ter entre 450 e 2.000 frutos. É

possível encontrar frutos maduros de buriti todos os anos em um brejo, mas, com

20

exceção de algumas regiões onde a produção de frutos é intensa todos os anos, as safras

de alta produtividade costumam ser seguidas de um ou dois anos de baixa produtividade

(SAMPAIO & CARRAZZA, 2012).

O fruto tem forma elíptica a oval, envolto por um pericarpo (ou casca),

composto por escamas triangulares castanho-avermelhadas (Figura 8). O mesocarpo

(polpa ou massa) é fino, amarelado ou alaranjado, carnoso e oleoso. A polpa possui pH

em torno de 4,7 e é 20 vezes mais rica em vitamina A do que a cenoura, um alimento

que é fonte reconhecida desta vitamina (SAMPAIO & CARRAZZA, 2012).

Figura 8. Fruta do buriti normal e descascada.

Fonte: SAMPAIO & CARRAZZA, 2012.

O endocarpo do fruto (ou bucha) é formado por um tecido esponjoso, delgado,

branco a amarelado, com alto teor de celulose, que possui baixa densidade, o que

possibilita ao fruto boiar quando imerso em água. O endosperma (ou semente) é muito

duro, ovoide, possui em média 2,5 cm de diâmetro, ocupando a maior parte do volume

do fruto.

O fruto do buriti é muito rico em óleos, principalmente na polpa e na casca, em

proteínas e em vitaminas C e. O óleo é útil para a produção de cosméticos, como

cremes, sabonetes e óleos hidratantes, pois possui atividade bactericida, tem

propriedades antioxidantes e absorve os raios ultravioletas do sol, sendo considerado um

protetor solar natural para a pele. Além disso, o óleo de buriti, assim como os óleos de

oliva e canola, possui alto teor de ácidos graxos insaturados, que ao ser utilizado na

21

culinária, promove a produção do bom colesterol (ou HDL), no organismo, que faz bem

para a saúde. O óleo do buriti também tem sido cotado para a produção de biodiesel,

porém este uso pode não ser viável economicamente, pois o óleo possui alto valor

agregado devido às suas propriedades (SAMPAIO & CARRAZZA, 2012).

3.3.2 O buriti e seu uso em geral.

O buriti fornece alimentos, ração para animais, adubo, materiais de construção,

enfeites, utensílios domésticos, móveis, remédios, cosméticos, brinquedos e até mesmo

instrumentos musicais.

Cada parte desta planta possui pelo menos uma utilidade por exemplo: Talo:

Móveis como mesa, cadeira, banco, cama, estante, forro do telhado, portas, paredes,

brinquedos, pequenas caixas para embalar o doce de buriti, rabeca de buriti, balsas,

tapiti (ou tipiti, que é um utensílio utilizado para espremer a massa da mandioca para a

produção da farinha), cestos, artesanatos em geral; Palha: Cobertura do telhado, parede,

cestos, balanços, vassouras e artesanatos; Seda: fio de costura, corda e artesanatos de

capim-dourado, redes, tecidos, capa de chuva, toalhas de mesa, jogo americano,

artesanatos; Massa (polpa): Doces, sorvetes, sucos (conhecido como sembereba),

geleias, mingau feito com leite, raspa seca, óleo e vinho fermentado; Semente:

Comestíveis (quando imaturas), produção de mudas, ração para animais, artesanatos e

café em algumas regiões; Óleo: remédio contra mordida de cobra, cicatrização de

queimaduras e machucados, problemas respiratórios como asma, pneumonia e resfriado,

hidratante para a pele, protetor solar natural, sabão, biodiesel, usado na culinária para

fritar peixe, entre outros(: SAMPAIO & CARRAZZA, 2012).

3.4 CONTAMINAÇÃO DE ÁGUA DE CONSUMO POR CHUMBO

A água pode sofrer contaminação por patógenos e ser responsável pela

transmissão de inúmeras doenças. Sofre ainda contaminação por produtos químicos, os

quais são compostos tóxicos solúveis, inclusive metais pesados. Os resíduos industriais

são os mais danosos, e os resíduos agrícolas têm sofrido modificações e preocupado os

ambientalistas (SEWELL, 1978).

Os metais pesados são elementos tóxicos lançados por determinados tipos de

efluentes industriais. Muitos metais formam complexos estáveis com biomoléculas e

sua presença, mesmo em quantidades pequenas, pode ser prejudicial a vegetais e

animais. O íon metálico livre é a forma mais tóxica à vida aquática. A

22

biodisponibilidade e a toxicidade, bem como a dependência das espécies nos fenômenos

de transporte, estão relacionadas à forma química da substância. Portanto, a

determinação da concentração total de um metal pesado em uma amostra de água

oferece informação relativa sobre a sua toxicidade (BISINOTI et al., 2004).

Domingues (2009) utiliza a expressão “metais pesados” para indicar aqueles

elementos metálicos com peso atômico superior a 55,8 g.mol-1

, correspondente ao

Ferro, ou densidade maior que 5.0 g.cm3

O chumbo é um metal cinza-azulado, inodoro, maleável, sensível ao ar. Pertence

ao grupo IVB da Tabela Periódica. Possui quatro isótopos de ocorrência natural, com as

seguintes abundâncias: 204Pb (1,4%), 206Pb (24,1%), 207Pb (22,1%) e 208Pb (52,4%)

(IUPAC,1998).

Apesar de o chumbo ter quatro elétrons em sua camada de valência, somente

dois ionizam-se rapidamente. Nos compostos inorgânicos apresenta os estados de

oxidação +2 e +4, sendo que o +2 ocorre prevalentemente (WHO, 1995).

O chumbo tetraetila e tetrametila são exemplos importantes de compostos

ligados ao carbono sintetizados industrialmente, e usados como aditivos em

combustíveis, sendo portanto, fontes de contaminação ambiental. Ambos são líquidos

incolores. A volatilidade desses compostos é mais baixa do que a maior parte dos

aditivos de combustíveis. O ponto de ebulição do chumbo tetrametila é 110ºC e do

chumbo tetraetila é 200ºC, enquanto que, para a maioria dos hidrocarbonetos da

gasolina, a faixa varia entre 20 a 200ºC. A evaporação da gasolina tende a concentrar o

chumbo tetraetila e tetrametila no líquido residual (WHO, 1989).

O Pb é relativamente abundante na crosta terrestre, tendo uma concentração

média entre 10 e 20 mg/kg. As maiores fontes naturais de chumbo são emissões

vulcânicas, intemperismo geoquímico e névoas aquáticas. Uma pequena quantidade de

chumbo radioisotópico (207

Pb) é derivado do decaimento do gás radônio, lançado por

fontes geológicas. As maiores fontes geológicas de chumbo são as rochas ígneas e

metamórficas (WHO, 1995).

Estima-se que as taxas de emissão natural do chumbo são da ordem de 19.000

toneladas por ano (NRIAGU, PACINA, 1988, apud WHO, 1995), com fontes

vulcânicas sendo responsáveis por 6.400 toneladas por ano (WHO, 1995).

O teor de chumbo no solo é muito influenciado por atividades antropogênicas e

pelo transporte do metal através do ar, oriundo de várias fontes. Tanto a deposição seca

quanto a úmida são importantes vias de contaminação (WHO, 1995).

23

As atividades de mineração e fundição de chumbo primário (oriundo do minério)

e secundário (oriundo da recuperação de sucatas ou baterias) constituem importantes

fontes emissoras de chumbo. O impacto das atividades de mineração e fundição pode

persistir por longo período de tempo no ambiente (WHO, 1995).

Emissões atmosféricas de chumbo, resultantes de operações de mineração e

metalurgia, constituíram cerca de 22% de todas as fontes antropogênicas do metal, no

ano de 1983 (THORNTON, 1995).

No ano de 1984, a combustão da gasolina com chumbo adicionado foi

responsável por aproximadamente 90% do total de emissões antropogênicas. Em 1988,

essa porcentagem diminuiu para 34% das emissões anuais de chumbo (ATSDR,1993).

Com as medidas restritivas em relação ao uso do chumbo na gasolina em alguns países

na década de 90, essa quantidade diminuiu ainda mais. Embora a combustão do chumbo

na gasolina ainda seja uma fonte antropogênica importante de liberação do metal na

atmosfera em alguns lugares, liberações industriais no solo, provenientes de fundições

de metais, fábricas de baterias e indústrias químicas, são hoje os maiores contribuintes

para o total de chumbo liberado (ATSDR, 1993).

Na atmosfera o chumbo encontra-se na forma particulada. Essas partículas,

quando lançadas ao ar, podem ser removidas da atmosfera e transferidas para

superfícies e compartimentos ambientais por deposição seca ou úmida. Cerca de 40-

70% da deposição do chumbo ocorre por precipitação úmida, dependendo de fatores

como localização geográfica e nível de emissão na área (ATSDR, 1993; WHO, 1995).

Um dos fatores mais importantes que influenciam a toxicidade aquática do metal

é a concentração iônica livre, a qual interfere na disponibilidade do chumbo para os

organismos. A toxicidade do sal inorgânico de chumbo é muito dependente das

condições ambientais, como a dureza da água, pH e salinidade (WHO, 1989)

A contaminação de plantas por metais pode levar a problemas, como diminuição

do rendimento da safra e acúmulo dos elementos potencialmente tóxicos nas partes

comestíveis, usadas como alimento ou ração. O chumbo nos alimentos e ração provém

principalmente da deposição aérea de partículas ricas em chumbo no solo e na

superfícies das plantas. A contaminação industrial pode resultar em concentrações de

chumbo em plantas iguais a 30 mg/kg ou mais. Gêneros alimentícios provenientes de

plantas contêm mais chumbo do que os de origem animal (DUDKA, MILLER, 1999).

Nos últimos 20 anos, os padrões que definem os níveis aceitáveis de chumbo em

crianças mudaram. Em 1975, o Center for Disease Control (CDC), em Atlanta,

24

recomendava uma concentração máxima de chumbo em sangue considerada segura para

crianças igual a 30 µg/dL. Dez anos mais tarde, esse nível diminuiu para 25 µg/dL. Em

1991, baseado em evidências que mostravam a ocorrência de alguns efeitos adversos em

níveis tão baixos quanto 10 µg/dL, o CDC e a World Health Organization adotaram esse

valor como guia ou nível de ação oficial. Na Alemanha, em 1996, a Commission for

Human Biomonitoring também estabeleceu o valor guia em 10 µg/dL (RAGHUNATH

et al., 1999).

Para a população em geral, a exposição ao chumbo ocorre principalmente por

via oral, com alguma contribuição da via respiratória, enquanto que na exposição

ocupacional, a via principal é a inalatória, com pequena exposição oral. Considerando a

dificuldade de se distinguir as vias específicas e os níveis de exposição ao chumbo, os

efeitos desse metal na saúde humana serão apresentados em termos de exposição

interna, ou seja, relacionados aos níveis de chumbo em sangue. A plumbemia reflete a

dose absorvida de chumbo e a quantidade biologicamente ativa no organismo

(ZWENNIS et al., 1990).

A cólica constitui um sintoma precoce consistente de intoxicação por chumbo

em casos de exposição ocupacional ou em indivíduos expostos a altos níveis de

chumbo. É caracterizada por uma combinação dos seguintes sintomas: dor abdominal,

constipação, câimbras, náusea, vômito, anorexia e perda de peso. Embora os sintomas

gastrintestinais ocorram tipicamente em níveis de chumbo em sangue entre 100-200

µg/dL, esses sintomas têm sido observados em concentrações mais baixas (entre 4060

µg/dL) (ATSDR,1993). A cólica também tem sido observada como um sintoma de

intoxicação por chumbo em crianças, em níveis de plumbemia de aproximadamente 60-

100 µg/dL (EPA, 1986, apud ATSDR, 1993).

A anemia observada em intoxicações por chumbo resulta de dois mecanismos

principais: prejuízo na biossíntese do heme e aumento da taxa de destruição das células

vermelhas. Outro mecanismo, sugerido como parcialmente responsável pela anemia

satúrnica, estaria relacionado com a diminuição nas concentrações de eritropoietina

sérica, atribuído ao efeito tóxico do chumbo no túbulo renal, que é o local de produção

da eritropoietina (ROMEO et al., 1996). O limiar da concentração de chumbo em

sangue para um decréscimo dos níveis de hemoglobina, em adultos ocupacionalmente

expostos ao chumbo, é estimado em 50 µg/dL. Em crianças, esse limiar ocorre em torno

de 40 µg/dL (EPA, 1986, apud ATSDR, 1993).

25

Nos adultos, o efeito neurológico mais severo é a encefalopatia pelo chumbo, o

qual é um termo geral para descrever várias doenças que afetam o funcionamento de

cérebro. Os sintomas incluem apatia, irritabilidade, dificuldade de concentração, dor de

cabeça, tremor muscular, perda de memória e alucinações. A exposição ocupacional ao

chumbo tem sido frequentemente associada com sinais subjetivos de neurotoxicidade,

quais sejam, mal-estar, esquecimento, irritabilidade, letargia, dor de cabeça, fadiga,

impotência, diminuição da libido, tontura, fraqueza e parestesia, em concentrações de

chumbo em sangue na faixa de 40 a 120 µg/dL (ATSDR, 1993).

26

4. MATERIAIS E MÉTODOS

O projeto foi desenvolvido no Laboratório de Química Analítica e Ambiental

(LAQUANAM/UFPA).

4.1 ESTAÇÕES DE COLETA

O planejamento amostral envolveu o município de Barcarena, com o foco nas

comunidades do polo industrial e arredores e nas comunidades das ilhas, que embora

afastadas do polo industrial também reclamam da perda da qualidade da água

consumida e da qualidade de vida.

Em parceria com as lideranças comunitárias, foram escolhidas as seguintes

comunidades, divididos em dois grupos: Grupo 1 região próxima ao Pólo industrial:

Vila do Conde (Distrito Industrial, Maricá, Canaã, Ilha São João, Curupere, Acuí, Dom

Manuel, Pra Major Peteca), Vila Dos Cabanos (Fazendinha, Burajuba, Bairro

Murucupi, Bairro Laranjal, Vila Nova, Vila Itupanema). Grupo 2 região das ilhas:

Cafezal, Furo do Arrozal, Ilha Arapari, Ilha Arapiranga (Vila Arapiranga, Fleixeira e

Prainha), Ilha das Onças (Ponta de Cima e Furo Laranjeira), Ilha São Mateus (Vista

Alegre), Ilha Trambioca (Porto da Balsa) e Vicarai (Rio Aicaraú). Na Figura 14 são

apresentadas as localidades escolhidas para a realização do estudo. No total foram

selecionadas 26 localidades e 118 Estações de Coleta. A escolha das residências foi

aleatória e seguiu um planejamento usando o Google Earth como ferramenta de auxílio

na escolha das residências visitadas.

Devido algumas empresas do polo industrial de Barcarena usar o solo do

município para o depósito de rejeitos industriais o Ministério Público Federal solicitou

este estudo preliminar ao Laboratório de Química Analítica Ambiental (LAQUANAM)

tendo em vista o diagnóstico da condição da qualidade da água de consumo das

comunidades locais e dos arredores incluindo as ilhas.

27

4.2 INFORMAÇÕES SOBRE A COLETA E TRATAMENTO DAS AMOSTRAS DE

ÁGUA

Na tabela 2 são apresentadas as informações do trabalho de coleta. A coleta das

amostras de água seguiu o estabelecido pela CETESB (2011) e foi realizada em

parceria com a Marinha do Brasil, SEMA, LACEN-SESPA e MPF. As amostras foram

coletadas nos sistemas de abastecimentos das comunidades e nas residências dos

moradores nas condições de consumo (Figura 9).

Figura 9. Estações Amostrais

Fonte: Adaptado Google Earth, 2014

29

Tabela 2. Informações da coleta

Local Comunidade Amostra Localização Hora

Latitude Longitude

Ilha Arapiranga Vila Arapiranga VA01 1°20'38,40"S 48°33'29,52"O 10:10



Ilha Arapiranga Vila Arapiranga VA04 1°20'37.3"S 48°33'30,3"O 10:45

Ilha Arapiranga Fleixeira FL05 1°19'42,8"S 48°33'26,7"O 11:30




Ilha Arapiranga Prainha PR09 1°19'21,6"S 48°34'28,8"O 10:10

Ilha Arapiranga Prainha PR10 1°19'27,5"S 48°34'42,9"O 10:30

Ilha das Onças Furo Laranjeira FLR12 1°30'40,5"S 48°31'49,3"O 12:40

Vicarai Rio Aicaraú VI14 1°32'50,5"S 48°34'7,0"O 15:10

Cafezal Porto Cafezal CA17 1°29'34,4"S 48°35'24,9"O 16:30

Cafezal Porto Cafezal CA18 1°29'33,5"S 48°35'29,0"O 16:50

Ilha das Onças Ponta de Cima/Igarapé Mandií PC19 1°31'33,3"S 48°31'19,7"O 9:19



Ilha Arapari Arapari AR23 1°33'35,6"S 48°30'23,7"O 11:04



Ilha Trambioca Porto da Balsa PB26 1°29'24,2"S 48°37'41,7"O 13:56




Ilha Trambioca Furo do Arrozal FA31 1°28'15,0"S 48°40'16,1"O 15:12

Ilha Trambioca Furo do Arrozal FA32 1°28'10,9"S 48°40'17,8"O 15:24

Furo do Arrozal Fazendinha FZ33 1°28'17,3"S 48°41'3,8"O 15:46



Vila do Conde Distrito Industrial DI37 1°34'1,9"S 48°45'24,6"O 10:31

Vila do Conde Distrito Industrial DI382

1°34'8,0"S 48°45'26,5"O 10:55



1°34'9,9"S 48°45'30,3"O 11:13


1°34'13,0"S 48°45'30,5"O 11:23



1°34'7,1"S 48°45'34,9"O 11:40


1°34'5,2"S 48°45'30,3"O 12:00



1°34'3,1"S 48°45'32,8"O 12:25


1°34'17,9"S 48°45'40,6"O 12:30

Vila do Conde Maricá CN483

1°34'36,0"S 48°46'0,1"O 14:05

Vila do Conde Canaã CN492

1°34'45,5"S 48°45'58,4"O 14:10


1°34'51,1"S 48°45'58,7"O 14:15


1°34'42,7"S 48°45'56,8"O 14:26


1°34'48,3"S 48°45'55,3"O 14:38


1°34'53,3"S 48°45'51,5"O 14:45


1°34'52,1"S 48°45'48,3"O 14:51


1°34'48,0"S 48°45'47,8"O 15:00


1°34'46,3"S 48°45'48,3"O 15:13

30


1°34'46,5"S 48°45'49,3"O 15:22


1°34'41,9"S 48°45'55,1"O 15:33

Vila do Conde Maricá CN593

1°34'39,7"S 48°45'57,7"O 15:40

Vila do Conde Maricá MC60 1°34'34,8"S 48°46'6,5"O 15:53

Vila do Conde Maricá MC61 1°34'42,4"S 48°46'7,1"O 16:03

Vila do Conde Ilha São João SJ62 1°34'26,7"S 48°45'58,3"O 16:17

Vila do Conde Ilha São João SJ63 1°34'27,7S 48°45'56,5"O 16:25

Vila do Conde Ilha São João SJ64 1°34'25,7"S 48°45'54,7"O 16:32

Vila do Conde Curupere CR654

1°34'43,7"S 48°45'15,9"O 8:55


1°34'49,7"S 48°45'40,8"O 9:25


1°34'48,7"S 48°45'36,0"O 9:30


1°34'54,4"S 48°45'40,2"O 9:50


1°34'57,8"S 48°45'41,9"O 10:00

Vila do Conde Acuí AC702

1°35'35,0"S 48°45'10,5"O 10:15


1°35'37,6"S 48°45'9,3"O 10:22


1°35'42,1"S 48°45'13,6"O 10:35


1°35'45,6"S 48°45'17,2"O 10:47

Vila do Conde Vila do Conde VC752

1°33'42,5"S 48°45'27,3"O 11:17

Vila do Conde Vila do Conde VC76 1°33'49,2"S 48°45'45,1"O 11:33


1°34'1,4"S 48°46'3,8"O 11:51



1°34'8,6"S 48°46'4,2"O 12:16



1°34'15,4"S 48°46'2,8"O 12:33


1°34'18,3"S 48°45'53,5"O 12:40



1°33'53,2"S 48°45'37,1"O 14:08

Vila do Conde Dom Manuel DM852

1°34'17,0"S 48°44'54,6"O 14:25


1°34'19,9"S 48°44'52,7"O 14:31


1°34'24,8"S 48°44'51,3"O 14:40


1°34'28,5"S 48°44'45,3"O 14:50


1°34'25,6"S 48°44'50,5"O 14:57

Vila do Conde Pra Major Peteca PM902

1°34'40,7"S 48°44'8,7"O 15:18


1°34'46,8"S 48°44'3,7"O 15:26


1°34'48,9"S 48°44'5,0"O 15:32

Vila dos Cabanos Burajuba BJ93 1°31'59,8"S 48°42'6,9"O 15:49



Vila dos Cabanos Burajuba BJ962

1°31'34,0"S 48°42'8,6"O 16:20

Vila dos Cabanos Burajuba BJ972

1°31'36,8"S 48°41'56,7"O 16:29

Vila Nova Vila Nova VN989

1°31'14,0"S 48°43'20,5"O 9:05


1°31'12,9"S 48°43'23,6"O 9:15


1°31'13,0"S 48°43'26,6"O 9:18


1°31'16,6"S 48°43'11,1"O 9:45


1°31'35,0"S 48°43'2,9"O 9:55

Itupanema Itupanema IP103 1°30'58,5"S 48°43'28,6"O 10:15

Itupanema Itupanema IP10410

1°30'51,8"S 48°43'20,4"O 10:35

Itupanema Itupanema IP1052

1°30'50,3"S 48°43'11,9"O 10:30



Vila dos Cabanos Bairro Murucupi MR108 1°31'33,9"S 48°41'23,1"O 11:55

Vila dos Cabanos Bairro Murucupi MR10912, 2

1°31'32,2"S 48°41'21,8"O 12:10

31



Vila dos Cabanos Bairro Murucupi MR11211

1°32'5,3"S 48°41'33,3"O 12:50

Vila dos Cabanos Bairro Laranjal LR113 1°31'4,7"S 48°40'27,8"O 14:40





Barcarena Barcarena BC118

1°31'46,4"S 48°37'22,7"O 15:40


1°30'58,3"S 48°37'13,7"O 15:56


1°30'24,7"S 48°37'15,0"O 16:20


1°29'57,4"S 48°37'18,7"O 16:30


1°30'26,9"S 48°37'42,8"O 16:40


1°30'20,1"S 48°37'24,3"O 16:55

Barcarena Barcarena ETA JSD13

1°31'46,4"S 48°37'21,0"O 15:42

Vila dos Cabanos Vila dos Cabanos ETA-VC17

1°30'52,6"S 48°42'26,4"O 16:40

Vila dos Cabanos Vila dos Cabanos ETA-VC36

1°30'52,6"S 48°42'26,4"O 16:45

Figura 10. Estação de bombeamento de Vila Nova

Figura 11. Armazenamento de água

32

Figura 12. Poço de residência no Bairro Murucupi

Figura 13. Estação de bombeamento de água VCabanos

Figura 14. Estação de bombeamento de água Barcarena

Figura 15. Água apresentada pelos moradores Maricá

Descrição das comunidades de Barcarena

O período de coleta foi do dia 27/08 a 06/09 de 2012, período de menor índice de

pluviosidade na região estudada. A maioria das amostras são de água de poço (com uma

profundidade média de 8 m) onde não se realiza tratamento convencional ou avançado.

Em poucas residências foi observado a colocação de hipoclorito para a desinfecção das

água obtido nos postos de saúde.

As características da água de consumo das comunidades do Grupo 1 são descritas

a seguir:

A cidade de Barcarena possui três grandes núcleos habitacionais, a própria cidade

de Barcarena com um sistema de abastecimento de água de poços precário,

administrado pela empresa de iniciativa privada Águas de Barcarena, Vila dos Cabanos

que conta com dois sistemas de distribuição, um poço profundo próximo a estrada do

33

Caripi e um poço no bairro Pioneiro e Vila do Conde que também capta água de poço e

distribui para os moradores.

Além dos sistemas de abastecimento dos três núcleos urbanos citados, também no

Distrito Industrial (Vila do Conde) a água é fornecida pelo sistema de distribuição de

água construído pela empresa Imerys por força de um Termo de Ajustamento de

Conduta (TAC), firmado entre a empresa e o Ministério Público Estadual (MPE), neste

não há qualquer tratamento, nem cloração, nem correção de pH e nem aeração, é

caracterizado mais como um sistema de bombeamento de água subterrânea do que uma

estação de tratamento de água.

Em Vila Nova (Vila dos Cabanos), Itupanema (Vila dos Cabanos) e no conjunto

Jardim SD (Barcarena) também existem sistemas de captação e distribuição de água

subterrânea para suprir as necessidades dos moradores.

Nos Bairros Murucupi, Laranjal e Burajuba (Vila dos Cabanos) existem as duas

situações, água de consumo oriunda do sistema de abastecimento de Vila dos Cabanos e

Pioneiro e água de poço aberto pelos próprios moradores. Nas outras comunidades

Maricá, Canaã, Ilha São João, Curupere, Acuí, Dom Manuel e Pra Major Peteca, na sua

grande maioria, os moradores contam com a água de poços, muitas vezes de qualidade

precária.

Nos três maiores núcleos habitacionais se concentra a maior parte da população da

cidade que reclama da falta da qualidade da água. No sistema de abastecimento público

de Barcarena não foi identificado nenhum tipo de controle de qualidade da água de

consumo da cidade de acordo com o estabelecido na Portaria 2914/2011 do Ministério

da Saúde. Foi identificado a aeração da água para a eliminação do ferro na ETA de Vila

dos Cabanos e a cloração em algumas estações.

As características da água de consumo das comunidades do Grupo 2 são descritas

a seguir:

Na comunidade da Vila Arapiranga (Ilha Arapiranga) as pessoas se servem de

água de poço tipo amazonas (a comunidade não se serve de água trazida de outras

localidades). Segundo informado, há 4 poços principais na comunidade, que servem a

todos os moradores da vila. Ribeirinhos desta comunidade, mas que habitam em

moradias isoladas, utilizam água do poço da vila Fleixeira. Os poços, variam de 9 a 25

metros de profundidade. Nesta comunidade houve queixas em relação ao açaí que,

segundo informado, seca antes mesmo de ficar bom para a coleta.

34

Na comunidade Fleixeira (Ilha Arapiranga) há aproximadamente 30 habitações.

Há uma escola de ensino fundamental e um poço, com reservatório elevado, para

atender aos ribeirinhos, foi informado, entretanto que o acesso ao microssistema de

abastecimento de água é restrito com acesso controlado pela pessoa responsável pago

pela Prefeitura de Barcarena. Por isso, todas as casas da vila contam, também, com o

seu respectivo poço. A energia para a comunidade vem de grupo gerador. As amostras

FL05, FL06 (Poço precário, sem revestimento, sem desproteção sanitária) e FL07 são

de poços tipo Amazonas, já a amostra FL08 é de poço tubular, profundidade de 18

metros, diâmetro 100 milímetros, revestido que serve os ribeirinhos. O responsável

informou que os barqueiros (ribeirinhos) se abastecem da água do poço desta vila em

recipientes próprios. A água do reservatório não recebe tratamento, entretanto seria

fornecido hipoclorito para cada casa. Combustível e manutenção do microssistema de

água são por conta da Prefeitura de Barcarena, mas esse estaria parado há uma semana

por falta de uma peça da bomba. Foi coletada amostra de água (na torneira) que é

bombeada do poço do microssistema mantido pela prefeitura de Barcarena.

A comunidade da Prainha utiliza água de poço e gerador para bombear a água

para as residências. Não têm escola nem posto de saúde. Relatam problemas

relacionados à água: verminoses, diarréias etc. Segundo informado, aproximadamente a

metade da safra do açaí seca; não sabem o motivo. Recebem 1 vez por mês hipoclorito

do Agente de Saúde. Quatro famílias utilizam o poço. Uma outra amostra (PR10) foi

retirada de uma comunidade, um pouco afastadas do núcleo principal, há três (03) casas

e apenas duas são 2 habitadas; no total há três (03) habitantes somente. Foi informado

que a maioria dos moradores mudou-se para Icoaraci ou outras localidades. Retiram a

água do poço, coam, cloram e a utilizam. Há um gerador no local, mas a retirada da

água do poço é feita manualmente. O banheiro, com fossa precária, fica à

aproximadamente três (03) metros de distância do poço.

Morador do Furo Laranjeira informou que a água de consumo vem, de 8 em 8

dias, do microssistema de abastecimento da vila Cafezal. Para o restante dos afazeres, os

moradores utilizam água do rio. Ao longo daquele curso d'água habitam

aproximadamente 110 famílias. Os moradores informam que consomem água de rio

quando falta água. Nesta comunidade, há criança doente, com problemas gástricos.

No núcleo principal do rio Aicaraú (Vicarai) há uma escola de 1ª a 4ª série e igreja

evangélica; não têm energia elétrica da concessionária, nem grupo gerador próprio.

Nesta comunidade há um poço, tipo Amazonas, de aproximadamente 4 metros de

35

profundidade, que abastece duas torneiras públicas. O poço está a aproximadamente

1100 metros das torneiras que estão em local às margens do rio. A caixa d'água tem

capacidade para 5000 litros. Segundo informado, os moradores trazem um conjunto

motor/bomba, ligam, enchem o reservatório e depois levam o equipamento de volta.

Na comunidade Porto Cafezal é o local onde se encontra o poço que abastece

todas as comunidades ribeirinhas e casas isoladas com água para beber nos arredores do

Cafezal (aproximadamente 400 casas). Segundo informado, quando os ribeirinhos

buscam água no local, é porque falta água na vila, que tem colégio, centro comunitário

etc. Há reclamações de constante falta água. As amostras foram retiradas da torneira que

sai da tubulação de recalque do microssistema de abastecimento de água (duas torneiras

públicas servem a comunidade) e do poço do microsistema. Há ligações domiciliares de

água, mas esta não conta com cloração.

Comunidade Ponta de Cima (Igarapé Mandií), relatam que quando falta água, que

vem do cafezal (1 vez por semana), abastecem seus recipientes em Belém, apenas para

beberem. São apenas 60 litros, uma vez por semana, para seis pessoas que habitam duas

casas vizinhas. O local é alagado, o banheiro é composto de casinha com destino dos

dejetos no solo; a água das marés cobre o terreno em determinados dias do mês.

Problemas relatados: verminoses, diarreias, açaí cai facilmente, seca e cai ainda verde, o

camarão que antes era abundante, tornou-se de difícil acesso. Não têm escola nem posto

de saúde. Não utilizam água de Barcarena, usam o rio para banhos e lavagem de roupas.

Quando não têm água de Belém, utilizam água do rio para todos os fins; para clarear

usam um pó branco (sulfato de alumínio?) que forneceram-lhes. Usam também

hipoclorito.

Na Comunidade do Porto Arapari há uma escola infantil e uma escola de ensino

fundamental, municipais; um Posto de Saúde (PSF) com um médico e uma enfermeira,

e um posto da Polícia Militar (PM). Um estudo feito pelo LAQUANAM e pelo

LACEN-SESPA por solicitação da promotoria de Barcarena, indicou que todas as

amostras coletadas nesta comunidade estava imprópria para consumo. Nesta

comunidade os moradores utilizam-se da água do poço da comunidade São Felipe, que

fica a 6 km do Arapari (a água viria por tubulação e seria distribuída para algumas casas

e estabelecimentos do Arapari). Os moradores enchem seus garrafões com esta água,

cloram e utilizam. Compram água mineral quando preciso. Em análise laboratorial da

água do sistema de abastecimento da vila do Arapari teria sido registrado contaminação

36

(hepatite). No PSF, segundo informado, recebem água do sistema de abastecimento

local e usam para beber,.

Na Comunidade Porto da Balsa (Ilha Trambioca) existe um poço tubular que

abastece, por meio de canalização, água para várias casas, outros moradores utilizam

poço tipo Amazonas. O banheiro fica a 3 metros do poço. Problemas relatados: dores

nos ossos em todos os moradores

No Furo do Arrozal (Ilha Trambioca) existe um poço que serve a comunidade, ele

se encontra, juntamente com o reservatório, está a aproximadamente 10 metros da fossa

da Escola São José do Arrozal

Na Fazendinha (Furo do Arrozal) existe uma torneira localizada no trapiche do

porto da Praticagem que serve a comunidade. Também contam com poço amazonas,

distante das casas, para consumo e banho. Além disso, se utilizam da água do rio,

retirada do trapiche dos práticos, para várias finalidades. As pessoas desta comunidade

relatam problemas de micoses (8 pessoas na casa). Não têm posto de saúde nem escola.

Estudam em escola localizada na ilha Trambioca. Ônibus escolar não entra na

comunidade, só passa na estrada que vai ao Caripi.

O projeto foi desenvolvido por pesquisadores do Laboratório de Química

Analítica e Ambiental (LAQUANAM) da UFPA e por técnicos do Laboratório Central

da Secretaria de Saúde (SESPA-LACEN) dentro de um período de 12 meses

obedecendo a seguinte metodologia:

a) Levantamento da área de estudo e preparação dos laboratórios para a realização

das análises, levando em consideração a situação geográfica da área, o clima da região

em estudo, a geologia geral da região, o solo e a vegetação local e os problemas

socioambientais da região.

b) Viagem a campo para realização da amostragem

A coleta foi realizada em período de menor precipitação pluviométrica para a

região (de 27/08 a 06/09 de 2012). Devido as grandes áreas, necessitou-se de 118

amostras de água de consumo, para se ter uma representatividade estatística do todo.

As coletas nas ilhas foram realizadas com o auxílio de uma lancha da Marinha do

Brasil e no continente foram usados dois carros tipo cabine dupla com o apoio dos

técnicos do Ministério Público Federal e líderes comunitários locais, ao longo da área

de estudo em pontos escolhidos antecipadamente. Os locais de amostragens foram

georeferenciados através de um sistema de posicionamento global, o GPS (Global

Positionning System) marca Garmim.

37

As amostras foram coletadas em duplicata, através de garrafa modelo "Van

Dorn" (volume de 5 litros), sendo que as mesmas foram coletadas na superfície

(=100% de irradiação solar). Após coleta as amostras foram condicionadas em frascos

devidamente descontaminados, mantidas sob refrigeração a 4o C segundo

recomendação da CETESB (2011). Os ensaios físico-químicos (temperatura,

condutividade, sólidos totais dissolvidos (TDS), salinidade, oxigênio dissolvido (OD),

pH e Eh) foram realizados in situ utilizando sonda multiparâmetros para esta

finalidade.

c) Pré-tratamento das amostras

As amostras coletadas foram imediatamente transferidas para os laboratórios

envolvidos no projeto. Nestes laboratórios as amostras foram tratadas para análise dos

metais, e acondicionamento para determinações posteriores. As amostras de água foram

levadas resfriadas para o laboratório, imediatamente filtradas em membranas tipo GFF

(Millipore 0,45 mM) e preservadas com ácido nítrico suprapuro (pH<2) para posterior

análise dos metais.

d) Análises de água propriamente ditas

Elementos maiores e elementos tóxicos (LAQUANAM - UFPA - Belém) foram

determinados utilizando a espectrometria de emissão ótica com plasma indutivamente

acoplado (ICP-OES) foi usada para determinar os metais Ag, Al, B, Ba, Ca, Cd, Co, Cr,

Cu, Fe, K, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, P, Pb, Se, Si, Sn, Sr, Ti, V e Zn.

e) Tratamento dos dados

Devido as características complexas das águas coletadas e devido a falta de

informações dos moradores e dos mantenedores das estações de distribuição foi

realizada a estatística descritiva para tratar os resultados como médias e faixas de

valores mínimos e máximos.

4.3.1 Determinação de metais por espectroscopia de emissão ótica com plasma

indutivamente acoplado (ICP-OES)

O ICP (plasma indutivamente acoplado) é um gás (é utilizado o argônio)

parcialmente ionizado, numa proporção de menos de 1%, produzido por uma tocha de

quartzo usando uma radiofreqüência de 1-2,5 KW, sendo a amostra introduzida no

centro da tocha na forma de aerossol, alcançando temperaturas de até 10000 K numa

fração de segundos. Neste intervalo de tempo a amostra sofre dessolvação, vaporização,

ionização e excitação eletrônica (SKOOG et al., 1998).

38

Devido à elevada temperatura alcançada nesta técnica, o ICP-OES (Figura 22) é

menos sujeito as interferências por elementos constituintes da matriz da amostra, sendo,

portanto muito útil na análise elementar de amostras complexas como amostras

ambientais (água, solo, sedimento) e biológicas (sangue, urina, tecidos).

Seu princípio analítico difere de outros métodos espectroanalíticos (por

exemplo, AAS e UV-VIS), pois se baseia na emissão da radiação e não na absorção da

radiação nos seus comprimentos de onda característicos, cuja energia emitida

corresponde à diferença entre as camadas eletrônicas de seus átomos. Também difere

destes por possibilitar a análise simultânea de até 70 elementos, sem a necessidade de

mudar suas condições de operação para cada elemento a ser analisado (SKOOG et al.,

1998).

Figura 16. Espectrômetro de emissão ótica com plasma indutivamente acoplado (ICP-

OES) Varian, modelo Vista Pro.

Plasmas são gases tendo fração significante de seus átomos e moléculas ionizadas.

Campos magnéticos prontamente interagem com plasmas, e uma dessas interações é o

acoplamento induzido de campos variantes com o tempo com o plasma. Para entender a

formação do ICP, deve-se lembrar que correntes de alta freqüência fluindo numa bobina

de indução geram campos magnéticos oscilantes cujas linhas de força são orientadas

axialmente dentro da bobina. O campo magnético axial induzido faz com que partículas

carregadas (elétrons e íons) fluam em caminhos anulares fechados. Os elétrons e íons

encontram resistência ao seu fluxo, gerando assim aquecimento devido o efeito joule,

39

que ocorre quando partículas carregadas se deslocam no interior de um campo

magnético, conseqüência disso é uma ionização adicional, provocando assim o

surgimento do plasma de acoplamento induzido (Figura 23), tendo o formato de uma

tocha (FASSEL,1978).

Os espectros de emissão do plasma são freqüentemente complexos, constituindo

centenas e até milhares de linhas. Isto, embora pareça vantajoso, gera uma grande

probabilidade da ocorrência de interferências espectrais na análise quantitativa.

Conseqüentemente, a espectroscopia baseada na emissão por plasma necessita de

sistemas óticos de maior resolução e conseqüentemente de custo mais elevado que

aqueles empregados na espectroscopia de chama convencional (SKOOG et al., 1998).

Figura 17. Tocha ICP axial: 1) tubo injetor de amostra; 2) Fluxo principal de argônio; 3)

fluxo de argônio auxiliar; 4) bobina de radiofreqüência; 5) Tocha de quartzo; 6) bobina

de ignição; 7) Cone de resfriamento.

As amostras foram analisadas utilizando-se o equipamento nas condições

descritas na tabela 3.

40

4.3.2 Qualidade analítica

Os comprimentos de onda () das linhas de emissão, os limites de detecção e

quantificação para cada elemento, assim como os parâmetros da curva analítica

coeficiente angular, linear e de correlação estão na tabela 4, com valores de

concentração em µg/L.

O limite de detecção (LD) e limite de quantificação (LQ) dos métodos foi

realizado com a determinação de 10 brancos em momentos diferentes. O limite de

detecção é definido como a menor quantidade de um analito que pode ser detectado em

uma amostra. O limite de quantificação é a menor quantidade de um analito que pode

ser quantitativamente determinada com adequada exatidão e precisão (LEITE, 2002).

No presente trabalho o controle de qualidade das determinações foi realizado

através da análise de amostra de referência com certificado NIST/SRM (National

Institute of Standards and Technology) de elementos traço em água natural, onde foi

avaliada a exatidão das análises com recuperações variando de 87,98 % a 113,46 %.

Alguns elementos que não constavam do padrão de referência foram submetidos a testes

de adição padrão replicando a análise de uma amostra natural com adição de solução

com concentração conhecida dos metais. A faixa de recuperação encontrada foi de 87,5

a 104,71 %.

Tabela 3. Condições de operação do ICP-OES.

Parâmetros Condições

Potência da radiofreqüência (kW) 1,4

Pressão do nebulizador (kPa) 180

Fluxo de argônio do plasma (L/min) 15

Fluxo de argônio auxiliar (L/min) 0,75

Introdução da amostra (s) 40

Tempo de lavagem (s) 30

Tempo de estabilização (s) 15

Tempo de leitura (s) 1

Velocidade da bomba peristáltica (rpm) 15

41

Tabela 4. Parâmetros analíticos

Elementos (nm) LD (µg/L) LQ (µg/L) a b r

Ag 241,18 0,102 0,341 0,9973 0,0059 0,9996

Al 167,02 0,750 2,499 1,0046 -0,0105 0,9994

B 249,68 0,383 1,275 1,0196 0,0016 0,9993

Ba 455,40 0,145 0,482 0,9962 0,0082 0,9997

Ca 393,37 0,398 1,326 0,9805 0,0429 0,9987

Cd 228,80 0,827 2,757 0,9976 0,0052 0,9997

Co 238,89 0,142 0,475 1,0111 0,0110 0,9999

Cr 267,72 0,096 0,321 0,9984 0,0034 0,9992

Cu 213,60 2,779 9,263 0,9986 0,0031 0,9991

Fe 234,35 10,062 33,540 0,9985 0,0031 0,9991

K 766,49 0,102 0,341 0,9972 0,0064 0,9997

Mg 279,55 0,127 0,422 0,9954 0,0100 0,9992

Mn 260,57 0,081 0,270 0,9987 0,0028 0,9991

Mo 202,03 0,045 0,150 0,9977 0,0053 0,9991

Na 589,00 1,325 4,418 0,9959 0,0099 0,9997

Ni 216,56 0,069 0,230 0,9984 0,0034 0,9989

P 178,22 1,681 5,605 0,976 0,0576 0,9975

Pb 182,14 0,787 2,624 0,9945 0,0478 0,9983

Se 196,03 1,436 4,787 1,0277 -0,0738 0,9940

Si 250,69 0,081 0,272 1,0308 -0,0377 0,9957

Sn 235,49 0,792 2,642 1,007 0,0047 0,9995

Sr 216,60 0,195 0,651 0,9987 0,0028 0,9988

Ti 334,94 0,123 0,411 0,9977 0,0049 0,9997

V 292,40 0,089 0,297 1,0096 0,0100 0,9999

Zn 202,55 0,985 3,283 0,9991 0,0019 0,9988

4.4 PREPARO DO SISTEMA AUTOMÁTICO DE FILTRAGEM

Foi feita primeiramente a descontaminação das vidrarias com solução de ácido

nítrico a 10 % por 24 horas, logo após foi feita a pesagem dos carvões de buriti, sendo

eles três tipos buriti 1,3 (CB1,3), carvão de buriti 1,4 (CB1,4) e carvão de buriti 1,5

(CB1,5) 100 mg de cada carvão foram pesadas para o experimento (Figura 18), no total

foram 36 pesagens feitas, 12 para cada tipo de carvão. Em seguida foram preparadas as

microcolunas que simulam o filtro contendo o carvão entre as membranas de sílica

assim impedindo o contato direto do adsorvente com a solução.

42

Figura 18. microcoluna contendo o carvão de buriti para a simulação de filtragem.

Foram preparada as soluções de chumbo com 4 concentrações diferentes sendo

elas 10ppb, 50ppb, 100ppb e 200ppb (Figura 19), todas preparadas com água ultra pura

para fazer os ensaios com as microcolunas para a simulação da filtragem com o carvão

de buriti.

43

Figura 19. Soluções de chumbo com quatro concentrações diferentes para o

experimento.

Logo após foi feita a calibração da bomba peristáltica GIBSON modelo

MINIPLUS 3 para que se obtivesse as vazões precisas para o experimento, a bomba foi

calibrada em três estágios diferentes para o primeiro estágio do experimento calibrou-se

o equipamento para um vasão de 1 ml/min , no segundo estágio calibrou-se a bomba

para uma vasão de 2 ml/min , no terceiro estágio calibrou-se a bomba para uma vasão

de 3 ml/min demarcando na própria bomba aonde cada concentração irá passar no qual

será mostrado a frente (Figura 20).

O sistema para a filtragem foi montado a partir da primeira calibração da bomba

a 1 ml/min , no qual foi adicionado os capilares na bomba ligando a primeira

extremidade do capilar a microcoluna contendo o carvão de buriti fazendo assim a

sucção da solução pela bomba (Figura 21).

44

Figura 20. Bomba peristáltica demarcada para cada concentração de solução.

Figura 21. Primeira extremidade do capilar acoplada na microcoluna contendo o carvão

de buriti.

Em seguida foi colocada a outra extremidade no tubo falcon um para cada

concentração de solução correspondente, para o armazenamento da solução filtrada para

a análise no ICP-OES (Figura 22).

Após a montagem do sistema (Figura 23), formou-se um sistema acoplado

contendo a microcoluna com o carvão de buriti interligada com capilares na bomba

peristáltica cada um passando por ele sua respectiva solução de chumbo com

concentrações definidas na ordem crescente 10, 50, 100 e 200 ppb.

45

Figura 22. extremidade do capilar com vasão controlada de 1 ml/min.

Figura 23. Montagem do sistema automático para o ensaio de filtração com carvão de

buriti.

46

Ao iniciar o ensaio, colocou-se primeiramente 3 ml a microcoluna para dar

inicio a filtração pela bomba, como o equipamento no primeiro ensaio estava calibrado

para uma vasão de 1ml/min, demorou cerca de 45 min para a obtenção da solução

filtrada contida nos tubos falcon. A cada ensaio depois de obtido o volume desejavel da

solução filtrada que foi estabelecida como sendo 45 ml (volume ideal para a analise

posterior no ICP-OES) , foram retirados o capilares das microcolunas e postos em

contato com água ultra pura para a limpeza dos capilares para dar inicio a outro ensaio

com outro tipo de carvão o sistema completamente montado (Figuras 24 e 25) mostra

melhor o processo realizado.

Foi feito primeiramente o ensaio com o carvão 1,3, depois com o carvão 1,4 e

por ultimo carvão 1,5, na vasão de 1ml/min , o mesmo processo foi feito com 2ml/min e

3ml/min.

Figura 24. Sistema montado pronto para começar o ensaio.

47

Figura 25. Sistema montado de perfil para uma melhor visualização.

48

5. RESULTADOS E DISCUSSÕES

5.1. ANÁLISE DE PB EM ÁGUA DE CONSUMO DAS COMUNIDADES DE

BARCARENA

Antes da discussão dos resultados foi realizado o teste de hipóteses com o

objetivo de avaliar os resultados significativos e eliminar os resultados considerados

anômalos, baseando-se no fato de que segundo a resolução 357/05 do CONAMA o

limite permitido de chumbo em águas de classe 2 sendo de 0,01mg/L.

O chumbo na água de consumo (Tabela 5) apresentou uma variação de <0,0008

a 0,309 mg/L, com uma média geral de 0,066±0,066 mg/L, com um valor médio 6,6

acima do valor máximo permitido. Sua distribuição está mostrada nas figuras 36 e 37.

O chumbo esteve acima do limite máximo permitido pela Portaria 2914/2011 do

Ministério da Saúde em quase todas as comunidades avaliadas, estando abaixo do limite

de detecção do ICP-OES nas comunidades Prainha e Rio Aicaraú (Vicaraí) e com um

valor máximo na comunidade do Porto da Balsa na Ilha Trambioca com uma

concentração de chumbo de 0,3090 mg/L.

Segundo a Organização Mundial da Saúde (WHO) os níveis de chumbo em água

de consumo são normalmente inferiores a 0,005 mg/L (WHO, 1977), logo as médias

encontradas em Barcarena estão 13,2 vezes acima do nível normal preconizado pela

WHO.

A água consumida pelos moradores da Vila Nova (Vila dos Cabanos) apresentou

os maiores valores em termos de média para o chumbo (Pb) (0,1262 mg/L) estando

aproximadamente 13 vezes acima do VMP admitido pelo Ministério da Saúde, seguido

pela comunidade do Distrito Industrial (Vila do Conde) (0,1186 mg/L ~ 12 vezes

acima), Burajuba (Vila dos Cabanos) (0,1108 mg/L ~ 11 vezes acima) e Curupere (Vila

do Conde) (0,1070 mg/L ~ 11 vezes acima) todas as comunidades com os maiores

teores se localizam próximas ao Polo Industrial de Barcarena.

49

Tabela 5. Estatística descritiva do chumbo em água de consumo por comunidade

Comunidade Conc. Pb. (mg/L) Comunidade Conc. Pb. (mg/L)

Média Vila Arapiranga 0,0410 Média Curupere (Al) 0,1070

Mínimo Vila Arapiranga 0,0310 Mínimo Curupere <0,0008

Máximo Vila Arapiranga 0,0540 Máximo Curupere 0,2200

Média Fleixeira (Al) 0,0613 Média Acuí 0,0420

Mínimo Fleixeira <0,0008 Mínimo Acuí <0,0008

Máximo Fleixeira 0,0950 Máximo Acuí 0,0910

Média Prainha <0,0008 Média Vila do Conde (Al) 0,0605

Mínimo Prainha <0,0008 Mínimo Vila do Conde <0,0008

Máximo Prainha <0,0008 Máximo Vila do Conde 0,1320

Média Cafezal 0,0925 Média Dom Manuel (Al) 0,0644

Mínimo Cafezal 0,0840 Mínimo Dom Manuel <0,0008

Máximo Cafezal 0,1010 Máximo Dom Manuel 0,1320

Média Ponta de Cima 0,0477 Média Pra Major Peteca

(Ag, Al) 0,0277

Mínimo Ponta de Cima <0,0008 Mínimo Pra Major Peteca <0,0008

Máximo Ponta de Cima 0,0940 Máximo Pra Major Peteca 0,0830

Média Arapari (Ag) 0,0840 Média Burajuba (Al) 0,1108

Mínimo Arapari 0,0000 Mínimo Burajuba 0,0500

Máximo Arapari 0,2120 Máximo Burajuba 0,1650

Média Porto da Balsa 0,0940 Média Vila Nova (Ag) 0,1262

Mínimo Porto da Balsa <0,0008 Mínimo Vila Nova 0,0610

Máximo Porto da Balsa 0,3090 Máximo Vila Nova 0,1910

Média Furo do Arrozal 0,0300 Média Itupanema 0,0444

Mínimo Furo do Arrozal <0,0008 Mínimo Itupanema <0,0008

Máximo Furo do Arrozal 0,0600 Máximo Itupanema 0,0790

Média Fazendinha 0,0523 Média Bairro Murucupi 0,0782

Mínimo Fazendinha <0,0008 Mínimo Bairro Murucupi <0,0008

Máximo Fazendinha 0,0850 Máximo Bairro Murucupi 0,1170

Média Distrito Industrial (Al) 0,1186 Média Bairro Laranjal

(Al) 0,0388

Mínimo Distrito Industrial <0,0008 Mínimo Bairro Laranjal <0,0008

Máximo Distrito Industrial 0,3010 Máximo Bairro Laranjal 0,0960

Média Canaã (Al) 0,0505 Média Vila dos Cabanos

(Ag, Fe, Mn) 0,0480

Mínimo Canaã <0,0008 Mínimo Vila dos Cabanos 0,0350

Máximo Canaã 0,1290 Máximo Vila dos Cabanos 0,0610

Média Maricá 0,0320 Média Barcarena 0,0534

Mínimo Maricá <0,0008 Mínimo Barcarena <0,0008

Máximo Maricá 0,0720 Máximo Barcarena 0,1290

Média Ilha São João (Al) 0,0133 Furo Laranjeira 0,0880

Mínimo Ilha São João <0,0008 Rio Aicaraú <0,0008

Máximo Ilha São João 0,0400

Portaria 2914-11 Max para o Pb - 0,010 mg/L

50

5.2 TESTE DA EFICÁCIA DO BURITI COMO ADSORVENTE PARA O CHUMBO

A matriz dos resultados das concentrações de Pb foi refeita levando em

consideração apenas as amostras com resultados significativos para o objetivo geral do

trabalho além de algumas amostras de água filtradas com o carvão ativado de buriti para

contestar a eficácia da adsorção do carvão.

Tabela 6. Análise da concentração de Pb antes e após à aplicação do carvão de buriti nas

soluções sintéticas e nas amostras das águas de Barcarena.

*= Valores aproximados.

De acordo com os resultados obtidos através da análise feita pelo ICP-OES,

pode se observar que algumas amostras depois da filtragem ficaram com sua

concentração abaixo do limite de detecção, isso se deve ao fato de que o carvão ativado

é considerado um trocador iônico natural (HELFFRICH, 1962), sendo esta propriedade

enriquecida pela ativação química. A superfície de carvão tem tanto cargas negativas

(aniônicas) como cargas positivas (catiônicas) para atrair íons livres em solução ou

Amostra Carvão Vazão Conc. (Ppm) Conc. Final

(ppm)

Rendimento

BP1 buriti 1,3 1ml/min 0,100 < LD 100%*


BP3 buriti 1,4 1ml/min 0,100 0,060 40,1%

BP4 buriti 1,4 1ml/min 0,200 0,019 90,5%


BP6 buriti 1,5 1ml/min 0,200 0,040 80,1%

BP7 buriti 1,3 2ml/min 0,100 0,022 77,8%

BP8 buriti 1,3 2ml/min 0,200 0,037 81,4%

BP9 buriti 1,4 2ml/min 0,100 < LD 100%

BP10 buriti 1,4 2ml/min 0,200 0,005 97,33%



BP13 buriti 1,3 3ml/min 0,100 0,038 62%


BP15 buriti 1,4 3ml/min 0,100 0,037 62,51%

BP16 buriti 1,4 3ml/min 0,200 0,052 74,06%

BP17 buriti 1,5 3ml/min 0,100 0,055 45,07%


AR-23 buriti 1,3 3ml/min 0,212 0,085 59,79%

CA-17 buriti 1,5 3ml/min 0,101 0,033 67,15%

FA-32 Buriti 1,3 3ml/min 0,06 0,035 42,21%

FZ-33 Buriti 1,3 3ml/min 0,072 < LD 100%*

PB-29 Buriti 1,3 3ml/min 0,309 < LD 100%*

PC-19 Buriti 1,5 3ml/min 0,094 0,0442 52,98%

51

suspensão. O tratamento de carvão com uma base incrementará a capacidade do carvão

para a troca com ânions, e a acidificação das superfícies dá ao carvão um poder de

trocador catiônico (JANKOWSKA, et al. 1991).

No gráfico da figura 26, estima-se o rendimento do carvão de buriti 1,3 nas

diferentes vazões segundo MORENO-CASTILLA (2004) as propriedades do carvão

ativado dependem das estruturas porosas e dos grupos químicos presentes em sua

superfície. As propriedades físicas da superfície são descritas pela área superficial

específica e porosidade, enquanto que as propriedades químicas dependem da presença

ou ausência de grupos ácidos ou básicos sobre sua superfície.

Figura 26. Rendimento do carvão de buriti 1,3 em diferentes vazões nas soluções

sintéticas.

Após a filtragem nota-se um decaimento considerável nas concentrações de Pb

em solução, as amostras BP-1 e BP-2, mostram que o carvão de buriti 1,3 teve um

rendimento de 100% na vazão de 1 ml/min assim como a amostra BP-14 revelou o

rendimento bem relevante na remoção de chumbo numa vazão de 3 ml/min.

A maior parte das aplicações de adsorventes requer um grande volume de poros

de pequeno diâmetro. O controle da distribuição do tamanho dos poros e a afinidade

superficial do carvão ativado são importantes aspectos na sua característica adsortiva

(CAMPOS, 1996).

00,020,040,060,08

0,10,120,140,160,18

0,2

BP - 1 BP - 2 BP - 7 BP - 8 BP - 13 BP - 14

1 ml/min 1 ml/min 2 ml/min 2 ml/min 3 ml/min 3 ml/min

0,1

0,2

0,1

0,2

0,1

0,2

0 0

0,022203 0,037219 0,038021

0

Carvão de buriti 1,3

Conc. Inicial Conc. Final

52

De acordo com o gráfico (figura 27), o carvão de buriti 1,4 teve um melhor

rendimento na adsorção de chumbo na vazão de 2 ml/min, mostrando assim sua

singularidade se comparado ao carvão de buriti 1,3 que obteve um melhor desempenho

numa vazão mais lenta.

Figura 27. Carvão de buriti 1,4 apresentando um melhor rendimento na vazão de 2

ml/min.

SOARES (2001) relata que a velocidade de adsorção representa a combinação

de efeitos de difusão através da camada laminar do fluido que circunvizinha o

constituinte, difusão interfacial e adsorção no interior dos poros da superfície.

Para KRUPA & CANNON (1996) O grau de adsorção que um carvão ativado

possui para adsorver moléculas e íons livres depende de um número de fatores,

incluindo o processo de ativação, a distribuição de sítios/poros, e os efeitos químicos

que envolvem a superfície do carvão ativado e as moléculas adsorvidas.

A adsorção de metais por carvão ativado tem sido apontada como um processo

econômico e eficiente na remoção e separação de constituintes indesejáveis. O grande

benefício do uso do carvão ativado como filtro é seu baixo custo, sendo provavelmente

o adsorvente mais amplamente utilizado na indústria afirma JOSÉ & MOREIRA

(1998), a baixo o gráfico (Figura 28) mostra o rendimento do processo de adsorção

obtido pelo uso do carvão de buriti 1,5 em diferentes vazões.

0

0,05

0,1

0,15

0,2

BP - 3 BP - 4 BP - 9 BP - 10 BP - 15 BP - 16


0,1

0,2

0,1

0,2

0,1

0,2

0,059941

0,019089 0 0,005351

0,037491 0,051895



53

Figura 28. Rendimento da adsorção do carvão ativado de buriti 1,5 em diferentes

vazões.

Nota-se que o carvão de buriti 1,5 teve um excelente rendimento de adsorção na

vazão de 2 ml/min, mas não somente nesta, o mesmo também revelou ser o bom

adsorvente na vazão de 1 e 3 ml/min. YING et al. (2007) aponta que a interação

adsorvato/adsorvente na adsorção física é uma função da polaridade da superfície do

sólido e da adsortividade. O caráter não polar da superfície no carvão ativado é fator

preponderante na adsorção de moléculas não polares por um mecanismo não específico,

podendo ser incrementada pela adequada modificação da natureza química da superfície

do carvão (por exemplo: oxidação), desde que este produza um incremento na interação

superfície-adsorvato.

O gráfico da figura 29 mostra o rendimento dos carvões de buriti na filtragem de

algumas amostras de água de Barcarena, o carvão ativado de buriti foi utilizado

principalmente porque segundo ALENCAR (2012) dentre os vários métodos de

remoção de contaminantes (inorgânicos, orgânicos e biológicos), a adsorção por carvão

ativo tem-se mostrado superior economicamente aos métodos eletroquímicos e de

membranas.

0

0,05

0,1

0,15

0,2

BP - 5 BP - 6 BP - 11 BP - 12 BP - 35 BP - 36


0,1

0,2

0,1

0,2

0,1

0,2

0

0,039815

0 0

0,05493

0



54

Figura 29. rendimento da eficácia real dos carvões de buriti nas águas contaminadas do

município de Barcarena.

Este gráfico é muito importante pois demonstra a eficácia real do adsorvente em

frente a contaminação das águas do município de Barcarena, pois a intoxicação por Pb

no homem causa danos ao sistema sangüíneo (destruição de glóbulos vermelhos),

nervoso (cérebro, espinha dorsal, nervos sensores e motores), renal, cardiovascular

(NEWLAND, 1982). O Pb que entra no organismo é inicialmente encontrado no

sangue, eventualmente o Pb se deposita nos ossos, onde ele substitui o cálcio devido os

íons Pb2+ e Ca2+ serem de tamanhos similares. O Pb permanece no corpo humano por

vários anos acumulando-se no organismo (BAIRD,1999).

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35


buriti 1,3 buriti 1,5 Buriti 1,3 Buriti 1,3 Buriti 1,3 Buriti 1,5

AR-23 CA-17 FA-32 FZ-33 PB-29 PC-19

0,212

0,101 0,06 0,072

0,309

0,094 0,085264 0,033181 0,034676

0 0 0,0442

Águas de barcarena pós filtragem

Pb Antes da filtragem (mg/L) Pb Após filtragem (mg/L)

55

6. CONCLUSÕES

No presente estudo procurou-se mostrar o rendimento e eficácia do uso do

carvão ativado da casca do buriti para a remoção de Pb em águas contaminadas do

município de Barcarena. Observou-se que algumas concentrações de Pb decairam de

uma concentração inicial de 0,1 e 0,2 mg/L para concentrações abaixo do valor máximo

permitido (0,01 mg/L) de lançamento de efluentes em corpos receptores, valor este

preconizado pela legislação nacional vigente, em relação as amostras de águas filtradas

com o adsorvente, obteve-se bons resultados.

O carvão utilizado neste trabalho é um adsorvente promissor para ser utilizado

na remoção de metais presentes em efluentes industriais. Em comparação com o carvão

ativado comercial, obteve resultados próximos, mas, visto que é uma matéria-prima

barata (resíduo), apresenta um benefício muito grande para ser usado por comunidades

carentes que não tem uma posição econômica muito boa para fazer uso de carvões

ativados industriais.

Os métodos analíticos escolhidos da análise mostraram-se adequados para as

análises do chumbo em água.

Um artigo está sendo preparado para apresentação na revista SODEBRAS. Este

relatório foi encaminhado ao Ministério Público Federal para providências em relação a

saúde da população exposta ao chumbo através da água de consumo.

56

7. REFERÊNCIAS

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60

DIFICULDADES – As dificuldades foram relacionadas a liberação de varba para

análise dos metais do projeto.

PARECER DO ORIENTADOR: O aluno ao longo do desenvolvimento de sua bolsa

apresentou excelente desempenho tendo desenvolvido seu trabalho de modo

responsável, com envolvimento e empenho em todos os sentidos, meu parecer é que o

aluno tem qualidades e, portanto seu relatório final deve ser aprovado.

DATA: 14/08/2015

61

FICHA DE AVALIAÇÃO DE RELATÓRIO DE BOLSA DE INICIAÇÃO

CIENTÍFICA

O AVALIADOR DEVE COMENTAR, DE FORMA RESUMIDA, OS

SEGUINTES ASPECTOS DO RELATÓRIO :

1. O projeto vem se desenvolvendo segundo a proposta aprovada? Se ocorreram

mudanças significativas, elas foram justificadas?

2. A metodologia está de acordo com o Plano de Trabalho ?

3. Os resultados obtidos até o presente são relevantes e estão de acordo com os

objetivos propostos?

4. O plano de atividades originou publicações com a participação do bolsista?

Comentar sobre a qualidade e a quantidade da publicação. Caso não tenha sido gerada

nenhuma, os resultados obtidos são recomendados para publicação? Em que tipo de

veículo?

5. Comente outros aspectos que considera relevantes no relatório

6. Parecer Final:

Aprovado( )

Aprovado com restrições( ) (especificar se são mandatórias ou recomendações)

Reprovado( )

7. Qualidade do relatório apresentado: (nota 0 a 5) _____________

Atribuir conceito ao relatório do bolsista considerando a proposta de plano, o

desenvolvimento das atividades, os resultados obtidos e a apresentação do relatório.

Data : _____/____/_____.

________________________________________________

Assinatura do(a) Avaliador(a)

relatÓrio tÉcnico - cientÍfico período: agosto/2014 a ... · 2 resumo no município de...

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