Avaliação da transferência de metais pesados em mistura nos solos de sistemas compensatórios de infiltração de águas pluviais da cidade do Recife (BR) : experimentação e modelagem

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2020
Autor(a) principal: ASSIS, Fernando Xavier de
Orientador(a): ANTONIMO, Antônio Celso Dantas, MARTINS, Jean Manuel F.
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Pernambuco
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pos Graduacao em Tecnologias Energeticas e Nuclear
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Energia Nuclear
Metais pesados
Isotermas de adsorção
Competição
Contaminação
Mobilidade
Link de acesso: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/40960
Resumo: MARTINS, Jean Manuel F., também é conhecido(a) em citações bibliográficas por: MARTINS, Jean
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Os Sistemas Compensatórios de Infiltração de Águas Pluviais (SCIAP), foram desenvolvidos para ajudar sistemas convencionais de macro e microdrenagem, acelerando a infiltração e minimizando o escoamento superficial. O lençol freático da cidade do Recife é raso e são amplamente exploradas por meio da abertura de poços para uso doméstico. Para avaliar a reatividade e a mobilidade iônica, estudou-se o comportamento dos metais, zinco, cromo e cádmio, considerados representativos por serem frequentemente detectados nas águas pluviais. Os metais foram estudados em duas camadas de um SCIAP: Solo Superficial (0-20cm, SS) e Solo Profundo (60-80cm, SP). A modelagem das isotermas foi realizada usando o código PREEQC e ajustadas pelo modelo Langmuir, com exceção do Cr, que teve comportamento linear. Para efeitos de comparação, os efeitos da mistura de metais no meio, foram estudados nos dois solos em condições idênticas. O comportamento iônico das isotermas de adsorção foram avaliadas por meio de (i) sorção dos metais Zn, Cr e Cd isoladamente (condição mono-metal MM); (ii) por meio de dois metais combinados (DM : Zn [Cd]; Zn [Cr]; Cd [Zn]; Cd [Cr]; Cr [Cd] e Cr [Zn] ; (iii) e de três metais combinados (TM: Zn [Cd Cr]; Cd [Zn Cr] e Cr [Cd Zn]). Para testes em lote, as isotermas obtidas em baixa concentração de metal adicionado (íons secundários) foram lineares, dentro de limites aceitáveis de incerteza, resultando em altos níveis de interação, com valores elevados de Kd. A sorção expressa pelo valor de Kd foi maior no solo SS, apresentando Kd de 600 L.kg-1. No solo SP, a força de sorção de Zn foi menor, com valores de Kd de 225 L.kg-1. O Cr apresentou os menores valores de Kd (<1,0), o que denota sua fraca interação com fase reativa do solo. Os valores de KL foi igual para os dois solos, apresentado 10.000 L.kg-1. A modelagem dos dados de colunas de solo, para os três metais foi realizada pelo HYDRUS 1-D. O Cr apresentou maior mobilidade no solo SS (mais rico em MO), provavelmente este comportamento esteja ligado a mecanismos de repulsão eletrostática. Em condições de mistura de cromo com Zn e/ou Cd, foi observado que o cromo apresentou mobilidade nos dois solos, com fatores de retardo (R) aumentados em quase uma unidade, principalmente no solo superficial. O Zn e Cd, por outro lado, apresentaram mobilidade muito baixa nos dois solos, em coerência com as constantes de sorção caracterizadas na primeira parte da tese. Por outro lado, em condições de mistura binária ou ternária, uma pequena parte da massa injetada de metais (1 a 3%) foi recuperada no solo SP. O Solo SS adsorveu 100% dos metais Zn e Cd em todas as condições de mistura, demostrando a elevada reatividade desta camada superficial do SCIAP, apresentando elevado potencial de adsorção para esses metais. O Cr, por sua vez, apresenta elevado risco ambiental devido sua alta mobilidade, podendo facilmente contaminar águas subterrâneas da região.FACEPEFloods in the rainiest months of the year cause several problems, especially in large Brazilian cities. Rainwater Infiltration Compensatory Systems (SCIAP) were developed to help conventional macro and microdrain systems, accelerating infiltration and minimizing runoff. The water table in the city of Recife is shallow and is widely exploited through the digging of wells for domestic use. To assess reactivity and ion mobility, the behavior of these three metals, zinc, chromium and cadmium, which are considered representative because they are frequently detected in rainwater, was studied. The metals were studied in two layers of a SCIAP: Surface Soil (0-20cm, SS) and Deep Soil (60-80cm, DP). The modeling of the isotherms was performed using the PREEQC code and adjusted by the Langmuir model, with the exception of Cr, which had a linear behavior. For comparison purposes, the effects of the mixture of metals in the medium, were studied in the two soils under identical conditions. The ionic behavior of the adsorption isotherms were evaluated by means of (i) sorption of the metals Zn, Cr and Cd alone (mono-metal condition MM), (ii) by means of two metals combined (DM: Zn [Cd ]; Zn [Cr]; Cd [Zn]; Cd [Cr]; Cr [Cd] and Cr [Zn] and (iii) three metals combined (TM: Zn [Cd Cr]; Cd [Zn Cr] and Cr [Cd Zn]). For batch tests, the isotherms obtained in low concentration of added metal (secondary ion) were linear within acceptable limits of uncertainty, resulting in high levels of interaction, with high Kd values. The sorption expressed by the Kd value was higher in the SS soil, with a Kd of 600 L.kg-1. In the SP soil, the Zn sorption force was lower, with Kd values of 225 L.kg-1. Cr showed the lowest Kd values (<1.0), which denotes its weak interaction with the soil's reactive phase. The KL values were the same for both soils, with 10,000L.kg-1. The modeling of soil column data for the three metals was performed by HYDRUS 1-D. Cr showed greater mobility in the SS soil (even richer in MO), probably this behavior is linked to electrostatic repulsion mechanisms. Under conditions of mixing chromium with Zn and/or Cd, it was observed that chromium showed mobility in both soils, with delay factors (R) increased by almost one unit, mainly in the surface soil. Zn and Cd, on the other hand, showed very low mobility in both soils, in line with the sorption constants characterized in the first part of the thesis. These two metals were not detected in the effluents on the soil surface On the other hand, under conditions of binary or ternary mixing, a small part of the injected metal mass (1 to 3%) was recovered in the SP soil. Soil SS adsorbed 100% of the metals Zn and Cd in all mixing conditions, demonstrating the high reactivity of this surface layer of SCIAP, presenting high adsorption potential for these metals. The Cr, in turn, presents a high environmental risk due to its high mobility, which can easily contaminate groundwater in the region.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Tecnologias Energeticas e NuclearUFPEBrasilAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessEnergia NuclearMetais pesadosIsotermas de adsorçãoCompetiçãoCompetiçãoContaminaçãoMobilidadeAvaliação da transferência de metais pesados em mistura nos solos de sistemas compensatórios de infiltração de águas pluviais da cidade do Recife (BR) : experimentação e modelageminfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisdoutoradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPEORIGINALTESE Fernando Xavier de Assis.pdfTESE Fernando Xavier de Assis.pdfapplication/pdf5499466https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/40960/1/TESE%20Fernando%20Xavier%20de%20Assis.pdf3ec567149c9d6a1adfdef67882a02597MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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