COMPOSIÇÃO QUÍMICA DE SOLO E BIOSSÓLIDO PELA

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COMPOSIÇÃO QUÍMICA DE SOLO E BIOSSÓLIDO PELA
TÉCNICA DE FLUORESCÊNCIA DE RAIOS X
Helder de Oliveira1, Adriana Furlan1, Virgílio F. Nascimento Filho1 e Gabriel Adrian Sarries2
Centro de Energia Nuclear na Agricultura1
Caixa Postal 96
13400-970 Piracicaba, SP
Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz2
Caixa Postal 530
13400-970 Piracicaba SP
RESUMO
O objetivo do presente trabalho foi investigar a composição química de biossólido e solo
tratado com biossólido pela técnica de fluorescência de raios x por dispersão de energia.
Quantificou-se os elementos Br, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, Mn, Ni, Pb, Se, Sr, Ti e Zn e os resultados
foram comparados com as normas adotadas no Brasil para Se, Ni, Cu, Cr e Zn, apresentando teores
abaixo dos valores máximos permitidos.
Keywords: XRF, biosolid, elementary composition
I. INTRODUÇAO
O lodo de esgoto é o resíduo que se obtém após o
tratamento das águas servidas (esgotos), com a finalidade
de torná-las menos poluídas possível, de modo a permitir
seu retorno ao ambiente sem que sejam agentes de poluição.
Quando devidamente higienizado, estabilizado e seco, o
lodo de esgoto recebe o nome de biossólido.
Enquanto as nações industrializadas buscam
alternativas para equacionar seus 400 milhões de toneladas
anuais de resíduos, os países em desenvolvimento, como o
Brasil, convivem com depósitos desordenados de resíduos.
Em aproximadamente 75% das cidades o lixo é depositado
em vazadouros a céu aberto e apenas 25% recebem
tratamento mais adequado, dos quais 12% correspondem a
aterros controlados, 9% a aterros sanitários e o restante em
compostagem, incineração e reciclagem [1].
A maioria dos resíduos produzidos pela sociedade
moderna, inclusive o lodo de esgoto, é de origem biológica.
A matéria orgânica resultante é uma boa fonte de nutrientes
que poderia ser reutilizada para fins agrícolas ou florestais.
A aplicação de lodo de esgoto não é vista somente como um
benefício para a produtividade da cultura, mas também
como um efetivo método de disposição do resíduo gerado
nas estações de tratamento [2].
O lodo de esgoto, embora possua baixas
concentrações de P e N ao se comparar com os fertilizantes
convencionais, é uma fonte potencial para suprimento de
nutrientes e matéria orgânica. Por outro lado, há a
preocupação com a presença de bactérias de contaminação
fecal e Salmonella, sendo necessário conhecer não só as
características do lodo em si, mas também do clima, do solo
e do vegetal onde o mesmo será empregado. O
desconhecimento dos efeitos do lodo de esgoto na
comunidade de organismos, nos teores de metais pesados e
nas propriedades físicas e químicas dos solos tropicais
apresenta-se, atualmente, como um dos problemas
relacionados com a sua utilização agrícola [3, 4].
A preocupação com os teores de metais pesados
(definidos como os elementos químicos com densidade
maior que 5 g cm-3) no lodo de esgoto é devido ao impacto
desses elementos na saúde humana e animal e também na
qualidade do alimento. Ao contrário dos patógenos e dos
compostos orgânicos que o lodo geralmente apresenta, os
metais pesados podem ser acumulados no solo por tempo
indefinido.
Nesse contexto, com esse trabalho preliminar,
espera-se no futuro, poder contribuir para melhor conhecer
a composição química de elementos em bissólido para a sua
utilização em áreas florestais e agricultura e a retenção ou
deslocamento de elementos químicos em solos semelhantes
e tratados com biossólido.
A técnica de análise por fluorescência raios X por
dispersão de energia foi utilizada no presente estudo por
apresentar como vantagens de ser uma técnica
multielementar, não necessitar de nenhum pré-tratamento
químico das amostras e ser rápida.
II. EXPERIMENTAL
A coleta de biossólido, com cerca de 300 g, foi
realizada na ETE de Barueri, São Paulo. Amostras de solo
nas camadas de 0 a 5 cm de profundidade, sendo uma
testemunha e uma tratada com dose de 375 t ha-1, foram
coletadas em canteiros experimentais na Estação
Experimental de Itatinga, SP.
Index
Os materiais solo e biossólido após secos a 60 oC,
por 48 horas, foram moídos em moinho orbital,
homogeneizados e acondicionados em recipiente
hermeticamente fechado, para análises no Laboratório de
Instrumentação Nuclear do CENA (LIN).
Alíquotas de aproximadamente 50 mg de amostra e
material de referência certificado NIST 2781 “domestic
sludge”, foram filtradas em membrana éster de celulose,
com 0,22 ìm de poro, 47 mm de diâmetro da marca
Millipore, adicionando-se água destilada e deionizada.
Após secagem a 60 °C e mantidas em dessecador, foram
irradiadas utilizando-se tubo de Mo com filtro de Zr e
tensão/corrente de 25 kV/10 mA por 300 s. Para a detecção
dos raios X característicos, utilizou-se de um detector de
Si(Li), acoplado a uma placa analisadora de pulsos, inserida
em um microcomputador. Os ajustes dos espectros de
pulsos obtidos foram realizados com o auxílio do software
AXIL (Analysis of X-Ray Spectra by Iterative Least
Squares). A quantificação dos resultados foi efetuada pelo
Método de Parâmetros Fundamentais [5].
III. RESULTADOS E DISCUSSÃO
A Tabela 1 ilustra a composição química das
amostras de solo, biossólido e do material de referência
certificado NIST 2781 “Domestic Sludge”.
A avaliação do significado desses teores do ponto de
vista ambiental pode ser feita através de um solo sem o
tratamento com biossólido, solo testemunha ou não
contaminado, amostra #1 da Tabela 1.
É importante salientar que o tipo de solo e as
condições experimentais foram semelhantes entre as
amostras #1 e #2, e o biossólido disposto sobre o solo
(amostra #2), teve uma dose extremamente alta, de 375 t ha1
, quando comparada com a taxa de aplicação em culturas
agrícolas como o milho, cana de açúcar e café 6; 5,5 e 11
t ha-1, respectivamente. [6]
Considerando a razão entre os teores da amostra #1 e
#2 da Tabela 1, constatou-se que os elementos Br, Co, Cu,
Cr, Fe, Se, Ti, e Sr diferem entre si de até 30%, entretanto,
razões acima de 70% foram encontratadas para Ga, Mn, Ni,
Pb e Zn. Os resultados das razões nos induz a afirmar que
esses elementos podem ter translocados do biossólido para
camadas superficiais de solo. Porém, isso não é verdadeiro
para Ga por não se ter os teores no biossólido e o Zn, os
teores determinados na amostra #1, foram maiores do que a
amostra #2, apesar do teor de Zn ser superior em 88 vezes
às amostras de solo. Entretanto, estes resultados para Mn e
Ni que tiveram razões acima de 100% entre as amostras #1
e #2 podem indicar possível translocação por água de
chuva, contaminação das amostras, variação no conteúdo de
matéria orgânica e pH.
TABELA 1. Composição elementar (em µg g-1, exceto para
o Fe em %) em amostras de solo (#1 e #2), biossólido (#3 e
4), determinados por XRF.
#3
#4
#5
Teores
22
Ti
9610 10947
6072
3809 3200
24
Cr
139
162
1136
181
202
25
Mn
67
154
248
632
26 Fe (%)
3,8
4,2
4,0
2,4
2,8
27
Co
212
277
258
109
28
Ni
11
23
415
71
80
29
Cu
22
17
935
539
627
30
Zn
49
27
3354
1063 1273
31
Ga
10,9
18,2
ND
ND
34
Se
17
16
30
19
16
35
Br
78
80
61
67
38
Sr
180
188
429
408
82
Pb
31
54
239
168
202
Z = número atômico do elemento
# 1 = solo testemunha (0 –5 cm)
# 2 = solo sotoposto com dose de 375 t ha-1 de biossólido
# 3 = biossólido (Barueri, SP)
# 4 = biossólido (NIST 2781)
# 5 = valor fornecido do NIST 2781
N.D. = não determinado
Z Elemento
#1
#2
Neste estudo preliminar, a afirmação de teores
anômalos entre as camadas de solo tratado, necessita de
análises mais consistentes como repetições, testes
estatísticos, etc. que futuramente serão efetuados, inclusive
se está havendo a retenção no solo sotoposto ao resíduo
disposto em camadas mais profundas.
Com relação aos teores do biossólido analisado,
pode-se fazer uma comparação entre os valores da Tabela 1
com os da Tabela 2 que são adotados como norma no
Brasil pela CETESB e foram elaborados pela norma norteamericana 40 CRF Prat 503 [7, 8].
TABELA 2. Concentrações máximas permitidas (µg g-1) de
metais pesados em biossólidos.
Elemento
As
Cd
Cu
Hg
Mo
Ni
Pb
Se
Zn
Teores
(base seca)
75
85
4300
57
75
420
840
100
7500
Os resultados encontrados para os teores de Cu, Ni,
Se, Pb e Zn no biossólido analisado, estão abaixo do
estabelecido pela norma da legislação brasileira.
Index
Estes resultados apresentaram, para a maioria dos
elementos, boa concordância com os valores certificados
dos elementos Ti, Cr, Fe, Ni, Cu, Zn, Se e Pb, com
diferenças de 20% no máximo, em relação a amostra de
biossólido NIST 2781.
É importante ressaltar que os teores dos elementos
no biossólido gerado pela estação de tratamento de esgoto
(ETE) de Barueri, SP, já estiveram acima da normas
permitidas. A ETE de Barueri, trata os esgotos gerados da
região metropolitana de São Paulo e atualmente está em
torno de 200 m3 de lodos residuais por dia. Em estudo do
comportamento geoquímico de metais contidos em lodos
residuais gerados na estação de tratamento de esgoto de
Barueri, São Paulo, no período de maio de 1991 a junho de
1994, foi encontrado os teores máximos (µg g-1) para Cd
(97), Cr (2388), Cu (3510), Pb (710), Hg (48), Ni (2815),
Zn (5105). Nota-se que para Ni, a concentração foi anômala
e superou os limites máximos permitidos pela norma
brasileira apresentada na Tabela 2 [9].
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem ao PRONEX/FINEP, CNPq e
à FAPESP pelos auxílios concedidos.
REFERÊNCIAS
[1] ANDREOLI, C.V., PEGORINI, E.S., Proposta de
roteiro para elaboração de planos de distribuição de
lodo. In: BETTIOL, W.; CAMARGO, O. A., ed. Impacto
ambiental do uso agrícola do lodo de esgoto. Jaguariúna,
SP: EMBRAPA Meio Ambiente, 2000. cap.18, p.297.
[2] GUEDES, M.C., POGGIANI F., Nutrição de eucalipto
cultivado com biossólido. In: Gonçalves Al., Simpósio
sobre Fertilização e Nutrição Florestal, Instituto de
Pesquisas e Estudos Florestais, Piracicaba, ESALQ, 1999,
p.30-45.
[3] GLORIA, N. A., Uso agronômico de resíduos. In:
Anais da XX Reunião Brasileira de Fertilidade do Solo e
Nutrição de Plantas, Piracicaba, 1992. Resumos
expandidos. Piracicaba, ESALQ, 1992, p.195 -212.
[4] MAZUR, N., Níquel, chumbo, zinco e cobre em solos
que receberam composto de resíduos urbanos. Viçosa,
1997, 129p. Tese (Doutorado), Universidade Federal de
Viçosa.
[5] NASCIMENTO FILHO, V.F., Técnicas analíticas
nucleares de fluorescência de raiox X por dispersão de
energia (ED-XRF) e reflexão total (TXRF). Piracicaba:
ESALQ-CENA, 1999, 31p.
[6] TSUTIYA, M.T., Alternativas de disposição final de
biossólidos. In: SABESP. Biossólidos na agricultura. 1a ed.
– São Paulo: SABESP, 2001, p.133-180.
[7] CETESB., Aplicação de lodos de sistemas de
tratamento biológico em áreas agrícolas – Critérios para
projeto e operação (Manual Técnico). Norma P 4 230.,
São Paulo (1999). 32p.
[8] U.S.EPA., Standards for the use and disposal of
sewage sludge. In: BETTIOL, W.; CAMARGO, O. A., ed.
Impacto ambiental do uso agrícola do lodo de esgoto.
Jaguariúna, SP: EMBRAPA Meio Ambiente, 2000. cap.13,
p.217.
[9] Assunção, J.C.B., Análise mineralógica, geoquímica e
textural de lodos gerados e dispostos pela ete de
Barueri SP: associações com metais pesados e seus
efeitos no solo. São Paulo, 1996, 120p. Dissertação
(Mestrado), Instituto de Geociências, Universidade de São
Paulo.
ABSTRACT
The objective of the present work was to
investigate the chemical composition of biosolid and soil
treated with biosolid using the energy dispersive X-ray
fluorescence. The elements Br, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, Mn, Ni,
Pb, Se, Sr, Ti and Zn were quantified and the results had
been compared with Brazilian legislation. The Ni, Cu, Cr
and Zn amounts were below the maximum values allowed.