Lithium retention in soils in areas adjacent to those impacted by the Fundão dam rupture, Mariana – MG

Authors

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v10i11.19902

Keywords:

Adsorption; Sorption isotherm; Soil and groundwater pollution; Adsorption; Sorption isotherm; Soil and groundwater pollution.

Abstract

The objective of this study was to analyze a sorption of Lithium (Li) in uncontaminated soils from areas adjacent to the tailings of the Fundão Dam, through mathematical models and contact time of the solution and soil, to identify the potential for contamination of the soil and groundwater. Deformed soil samples were collected at a depth of 0 - 20 cm for chemical characterization. Afterwards, air-dried fine earth was weighed and placed in beakers with 20 ml of lithium chloride. Those used were based on current legislation, for class 1, as follows: 2.3; 5.2; 10.1; 20.3; 30.1 and 50.0 mg L-1 of Li. To identify the best contact time between solution and adsorbent, a solution remained at rest (1, 12 and 24 hours) at a constant temperature of 20 °C. Linear, Langmuir and Freundlich isotherms were fitted to obtain experimental curves of the solution. Thus, it uses the coefficient of determination (R2) and the F test. The soil has a low adsorption capacity due to its chemical characteristics, therefore, it is vulnerable to groundwater contamination. The greatest adsorption was within 24 hours and the model with the best fit to the data was Freundlich.

Author Biographies

Roger Levy, Universidade Vale do Rio Verde

Engenheiro ambiental e sanitarista

Fernanda Leal Miranda, Universidade Vale do Rio Verde

Engenheira ambiental e sanitarista

Fernando Soares Firmino, Universidade Vale do Rio Verde

Engenheiro Ambiental e sanitarista

Rosângela Francisca de Paula Vitor Marques, Universidade Vale do Rio Verde

Professora em tempo integral dos cursos de Engenharia Ambiental, Agronomia e Mestrado Sustentabilidade em Recursos Hidricos na Universidade Vale do Rio Verde

Michael Silveira Thebaldi, Universidade Federal de Lavras

Professor do Departamento de Recursos Hídricos na Universidade Federal de Lavras

Marcelo Henrique Fernandes de Faria Rocha, Universidade Vale do Rio Verde

Gestor ambiental, mestrando em Sustentabilidade em recursos hídricos na Universidade Vale do Rio Verde

Alisson Souza de Oliveira, Universidade Vale do Rio Verde

Professor em tempo integral do mestrado Sustentabilidade em recursos hídricos, Universidade Vale do Rio Verde

Claudiomir da Silva dos Santos, Instituto Federal do Sul de Minas

Engenheiro agrônomo, professor do Instituto Federal do Sul de Minas, campus Muzambinho

Fabricio dos Santos Ritá, Instituto Federal do Sul de Minas

Bacharel e Licenciado em Enfermagem, professor do Instituto Federal Sul de Minas, Campus Muzambinho

Karina de Jesus Soares, Universidade Estadual do Norte Fluminense

Engenheira Agrônoma, doutora em Produção Vegetal .

References

Alleoni, L.R.F.; Cambri, M.A. & Caires, E.F. (2005). Atributos químicos de um Latossolo de cerrado sob plantio direto, de acordo com doses e formas de aplicação de calcário. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 29:923-934.

Baldotto, M. A.; Velloso, A. C. X. (2014). Eletroquímica de solos modais e de sua matéria orgânica em ambientes tropicais. Revista Ceres, 61(6):1012-1021. http://dx.doi.org/10.1590/0034-737X201461060018.

Brasil. Ministério do Meio Ambiente. Conselho Nacional do Meio Ambiente–CONAMA. (2005). Resolução nº 357, de 17 de março de 2005. Dispõe sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes, e dá outras providências. Diário Oficial [da] República Federativa do Brasil, Poder Executivo, Brasília, DF. (53):58 - 63.

Brasil. (2015). Laudo Técnico Preliminar: Impactos ambientais decorrentes do desastre envolvendo o rompimento da barragem de Fundão, em Marina, Minas Gerais. In: Instituto Brasileiro de Meio ambiente – IBAMA. Minas Gerais . Disponível em: http://www.ibama.gov.br/phocadownload/noticias_ambientais/laudo_tecnico_preliminar. pdf. Acesso em: 21 de set. 2018.

Campos, M.C.C. (2010) Atributos dos solos e riscos de lixiviação de metais pesados em solos tropicais. Ambiência - Revista do Setor de Ciências Agrárias e Ambientais, 6 (3):547-565.

Casagrande, J. C.; Jordão, C. B.; Alleoni, L. R. F; Camargo, O. A. (2004). Copper desorption in a variable eletrical charge soil. Scientia Agricola, 61:196-202.

Coelho, G. F; Gonçalves Junior, A. C., Tarley, C. R. T., Casarin, J. Nacke, H. Francziskowski A. (2014). Removal of metal ions Cd (II), Pb (II), and Cr (III) from water by the cashew nut shell Anacardium occidentale L. Ecological Engineering on Science. 73:514-525. https://doi.org/10.1007/s13201-018-0724-8

Cooney, D. O. (1999). Adsorption Design for Wastewater Treatment. Florida: CRC Press.

Corrêa, J.C.; Büll, L.T.; Paganini, W.S.; Guerrini, I.A. (2008). Disponibilidade de metais pesados em latossolo com aplicação superficial de escória, lama cal, lodos de esgoto e calcário. Pesquisa Agropecuária Brasileira. 43(3):411-419. http://dx.doi.org/10.1590/S0100-204X2008000300017

Embrapa - Centro Nacional de Pesquisa de Solos (2011) Manual de métodos de análise de solos. 2. ed. Rio de Janeiro: EMBRAPA, 230p.

Embrapa - Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária - Centro Nacional de Pesquisa de Solos. (2013). Sistema brasileiro de classificação de solos. 3.ed. Brasília: Embrapa. 353p.

Gonçalves, M. S; Bettin, J. P; Silva Junior, L. C. S; Sampaio, S. C; Dal Bosco, T. C. (2013). Adequação dos modelos de Langmuir e Freundlich na adsorção de cobre em solo argiloso do Sul do Brasil. Holos. 29(4):37-44. https://doi.org/10.15628/holos.2013.1458

Lopes, Luciano M. N. (2016). O rompimento da barragem de Mariana e seus impactos socioambientais. Revista Sinapse Múltipla. 5(1):1-14.

Disponível em: http://periodicos.pucminas.br/index.php/sinapsemultipla/article/view/11377/9677.

Mellis, E. V.; Cruz, M. C. P.; Casagrande, J. C. (2004). Nickel adsoption by soils in relation to pH, organic matter and iron oxides. Scientia Agricola.61:190-195.

Mellis, E. V.; Rodella, A. A. (2008). Influência do tempo de agitação na adsorção de Cd, Cu, Ni e Zn em Latossolo tratado com lodo de esgoto. Bragantia, Campinas. 67(4):977-982. http://dx.doi.org/10.1590/S0006-87052008000400021.

Nascimento, C. W. A.; Barros, D.A.S.; Melo, E.E.C. (2004). Soil chemical alterations and growth of maize and bean plants after sewage sludge application. Revista Brasileira de Ciência de Solo. 28(2):385-392. http://dx.doi.org/10.1590/S0100-06832004000200017

Nicochelli, L.M.; Nascentes, R.; Lima, E.B.N.R.; Soares, F.S.C. . (2012). Sorção de potássio em amostras de solo submetidas à aplicação de vinhaça. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental. 16(7):754-760. http://dx.doi.org/10.1590/S1415-43662012000700008.

Oliveira, L. F. C.; Nogueira, J. G.; Frizzarim, S. S. Fia, R.; Freitas, J. S.; Fia, F, L, R. (2013). Sorção e mobilidade do lítio em solos de áreas de disposição final de resíduos sólidos urbanos. Engenharia Sanitária e Ambiental. . 18(2):139-148. http://dx.doi.org/10.1590/S1413-41522013000200006.

Oliveira, L.F.C.; Castro, M.L.L.; Rodrigues, C.; Borges, J.D.(2010) . Isotermas de sorção de metais pesados em solos do cerrado de Goiás. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 14(7):776-782. http://dx.doi.org/10.1590/S1415-43662010000700014.

Oliveira, L.F.C.; Castro, M.L.L.; Rodigues, C.; Borges, J.D.(2010a) . Adsorção e deslocamento do íon cádmio em solos do cerrado. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental.14(8):848–855. http://dx.doi.org/10.1590/S1415-43662010000800009.

Oliveira, L. F. C.; Martinez, M. A.; Pruski, F. F.; Ruiz, H. A.; Matos, A. T. (2000). Metodologia de amostragem de solo para a obtenção da condutividade hidráulica do solo saturado e da curva de eluição de solutos. Engenharia na Agricultura.8(2):112-121.

Pierangeli, M.A.P.; Guilherme, L. R. G.; Curi, N.; Silva, M. L. N.; De Lima, J. M.; Costa , E.T.S. (2005). Effect of pH on cadmium adsorption and desorption in Brazilian Oxisols. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa. 29(4,):361-367, 2005. http://dx.doi.org/10.1590/S0100-06832005000400005

Rezende, D. A. (2018). Qualidade do solo em local de disposição inadequada de resíduos sólidos em um município de pequeno porte. 81 f. Dissertação (Mestrado) Programa de Pós-graduação em Qualidade Ambiental. Universidade Federal de Uberlândia.

Rocha, P.R.R.; Faria, A.T.; Borges, L.G.F.C.; Silva, L.O.C.; Silva, A.A.; Ferreira, E. (2013). A sorção e dessorção do diuron em quatro latossolos brasileiros. Planta Daninha, Viçosa-MG. 31(1):231-238. http://dx.doi.org/10.1590/S0100-83582013000100025.

Santos, L. V.; Polivanov, H.; Alamino, R. C. J.; Silva, V. H. G. (2006). Adsorção de cloreto e potássio em solos tropicais. Anuário do Instituto de Geociências, 29:101-121. http://www.anuario.igeo.ufrj.br/anuario_2006_2/anuario_2006_v29_2_101_121.pdf

Sobral, L. F. et al. (2015). Guia prático para interpretação de resultados de análises de solos. Embrapa Tabuleiros Costeiros Documentos (INFOTECA-E). https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/item/142260/1/Doc-206.pdf

Sodré, F. F.; Lenzi, E.; Costa, A. C. S. (2001). Utilização de Modelos Físicos-Químicos de Adsorção no Estudo do Comportamento do Cobre em solos Argilosos. Química Nova, Maringá, 24(3):324-330, 2001. http://dx.doi.org/10.1590/S0100-40422001000300008.

Sodré, F. F. Lima, L. C. C., Busato, J. G. (2019). Copper and lead adsorption as influenced by organic matter in soils from a tropical toposequence with different chemical and mineralogical attributes. Journal Archives of Agronomy and Soil Science, 65(3):334 -344. https://doi.org/10.1080/03650340.2018.1503413

Sposito, G.(1989) The chemistry of soils. New York: Oxford University Press. 234p.

Tagliaferro, G. V.; Pereira, P. H. F.; Rodrigues, L. A.; SILVA, M. L.C. P. (2011). Adsorção de chumbo, cádmio e prata em óxido de nióbio hidratado preparado pelo método da precipitação em solução homogênea. Química Nova, 34(1):101-105. http://dx.doi.org/10.1590/S0100-40422011000100020.

Usepa - United States Environmental Protection Agency. (1992). Batch - type procedures for estimating soil adsorption of chemicals. EPA/530/SW-87/006-F., 101p

Van Genuchten, M. T.; Wierenga, P. J. Solute dispersion coefficients and retardation factors. (1986) In: Klute, A. Methods of soil analysis: part 1 – physical and mineralogical methods. Madison: Soil Science Society of America, p.1025-1054.

Vega, F. A.; Covelo, E. F.; Andrade, M. L. (2006). Competitive sorption and desorption of heavy metals in mine soils: Influence of mine soil characteristics. Journal of Colloid and Interface Science, 298:582-592.

Vilela, N. M. S. ; Thebaldi, M. S. ; Leal, B. P. ; Silva, A. V. ; Martins, I. P. .(2018). Transport parameters of potassium from different sources in soil columns. Engenharia Agrícola , 38(1):135-141, 2018. http://dx.doi.org/10.1590/1809-4430-eng.agric.v38n1p135-141/2018

Yamamura, A. P. G.(2009). Aplicação de nanotecnologia no meio ambiente: Biossorvente magnético na remoção de urânio. 2009. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear - Materiais) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares, Universidade de São Paulo, São Paulo.

Published

06/09/2021

How to Cite

LEVY, R.; MIRANDA, F. L. .; FIRMINO, F. S. .; MARQUES, R. F. de P. V. .; THEBALDI, M. S. .; ROCHA, M. H. F. de F. .; OLIVEIRA, A. S. de .; SANTOS, C. da S. dos .; RITÁ, F. dos S.; SOARES, K. de J. . Lithium retention in soils in areas adjacent to those impacted by the Fundão dam rupture, Mariana – MG. Research, Society and Development, [S. l.], v. 10, n. 11, p. e452101119902, 2021. DOI: 10.33448/rsd-v10i11.19902. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/19902. Acesso em: 26 apr. 2024.

Issue

Section

Engineerings