Desorption of heavy metals from ion exchange resin with water and carbon dioxide

Adsorption and regeneration of ion exchange resins were studied using a subcritical solution of a CO₂-H₂O mixture and a fixed bed column. The commercial Amberlite IRC-50/IRC-86 cation exchange resins and Amberlite IRA-67 anion exchange resin were tested for heavy metals (Pb, Cu, Cd) adsorption from a solution with different initial metal concentrations at different temperatures. After adsorption, the loaded resins were regenerated with water and carbon dioxide at different temperatures and a pressure of 25 MPa. The efficiency of the IRC-50 resin was lower than that of the IRC-86 resin for the adsorption of metals like Cd, Cu and Pb. Results obtained for desorption of these metals indicated that the process could be used for Cd and in principle for Cu. Sorption of metal ions depended strongly on feed concentration. Mathematical modeling of the metal desorption process was carried out successfully as an extraction process. For this purpose, the VTII Model, which is applied to extraction from solids using supercritical solvents, was used in this work.

Síntese e caracterização de hidróxidos duplos a partir da lama vermelha

O resíduo do refino da bauxita, comumente conhecido como lama vermelha, tem mostrado ser capaz de ligar metais traços tais como o cobre, cádmio, zinco, cromo, níquel e chumbo sob condições apropriadas. A neutralização da lama vermelha é necessária porque essa lama é tipicamente cáustica, com pH em torno de 13. Muitas pesquisas têm sido desenvolvidas envolvendo a utilização da lama vermelha, porque contem uma série de elementos valiosos. Assim a utilização da lama vermelha como material de construção e como adsorvente é atrativa porque ela é utilizada em grande quantidade. Nada pode ser feito sem descartar componentes valiosos como titânio, zircônio e principalmente ferro. A síntese de hidrotalcita conectada com a reciclagem de soluções alcalinas representa uma maneira efetiva de uso dessa solução considerando a forte demanda por proteção ambiental no mundo. Os compostos tipo hidrotalcita, precipitados durante a neutralização da lama, também removem oxi-ânions de metais de transição através da combinação de intercalações e adsorção de espécies aniônicas na sua superfície externa. Os hidróxidos duplos lamelares (HDL) vêm sendo investigados à muitos anos como materiais hospedeiros para uma variedade de reações de intercalação de anions. A estrutura lamelar dos HDLs pode ser usada para controlar a adição ou remoção de uma variedade de espécies químicas, tanto orgânicas quanto inorgânicas. Isto é alcançado através de sua habilidade de adaptar a separação das lamelas de hidróxidos, e da reatividade da região interlamelar. O material resultante adsorve anions quando colocado em soluções e reverte a estrutura da hidrotalcita. Avanços significativos têm sido alcançados recentemente na caracterização desses materiais, incluindo estudos estruturais sobre o mecanismo de intercalação. O objetivo desse trabalho foi a síntese e caracterização de HDLs a partir da lama vermelha, e testar esses materiais como adsorventes de metais pesados.

A ictiofauna no monitoramento da qualidade ambiental em um distrito industrial do estuário amazônico

Vila do Conde está localizada no município de Barcarena, Pará, Brasil. Nesta região está concentrado um importante pólo industrial de mineração, constituindo um fator de risco para a qualidade da água. Diante do exposto, este trabalho teve o objetivo de avaliar a qualidade da água no ambiente estuarino localizado no entorno de Vila do Conde utilizando a ictiofauna como bioindicador e o fígado de duas espécies de peixes como biomarcador histopatológico. As coletas do material abiótico (água) e da ictiofauna ocorreram em três áreas considerando os diferentes níveis de impacto: Zona 1, localizado no entorno do terminal portuário e industrial de Vila do Conde, considerada como alto risco de contaminação; Zona 2, localizada na ilha do Capim, na divisa dos municípios de Barcarena e Abaetetuba, classificada com risco médio de impacto; Zona 3, localizada na ilha das Onças, município de Barcarena, classificada com risco minímo por está distante das fontes de contaminação. Para todas as áreas de estudo foram feitas amostragens tanto no ambiente de canal quanto no canal de maré ao longo de quatro coletas bimestrais -, transição chuvoso para o seco (Junho 2009), seco (Setembro 2009), transição seco para chuvoso (Janeiro 2010) e período chuvoso (Abril 2010), no período de um ano de coleta. Para a obtenção dos dados foram utilizados rede de emalhar e rede de tapagem. Como forma de abordar diferentes vertentes sobre a qualidade da água em Vila do Conde, este trabalho foi dividido em etapas. A primeira etapa consistiu do uso da ictiofauna como bioindicadora (capítulo 1). Na segunda etapa foram selecionadas duas espécies abundantes com hábitos alimentares distintos, Plagioscion squamosissimus e Lithodoras dorsalis, para avaliar a saúde do ambiente através da utilização do fígado como iomarcador histopatológico (capítulo 2). Por fim todas as famílias de descritores da comunidade estudadas nos capítulos 1 e 2 foram integralizadas através do uso de índices de integridade biológica (capítulo 3). A análise da ictiofauna como bioindicadora mostrou que, para os dois ambientes (canal e igarapé), considerando as várias famílias de descritores, foi evidente a composição diferenciada entre os locais. Das 77 espécies capturadas, apenas 23 foram encontradas na zona 1. Adicionalmente, também foi observada a diminuição de organismos de grande porte. Este decréscimo foi considerado como uma resposta ecológica inicial as alterações antrópicas. A análise dos biomarcadores, feito através do estudo histopatológico do fígado se mostrou eficiente e demonstrou que presença antrópica naquela região está afetando a saúde da P. squamosissimus e L. dorsalis. O MAV (Mean Assessment Values), HAI (Histological Alteration Index) e o MDS (multidimensional scaling) mostraram claramente as diferenças entre as áreas estudadas. Nas áreas em que existe o contato mais próximo com o porto e as indústrias, as alterações foram mais severas e algumas consideradas irreversíveis para as duas espécies. As principais lesões encontradas nas duas espécies foram: o aumento do centro melanomacrófagos, degeneração gordurosa, inflamação nos hepatócitos, hepatite, congestão nos vasos e necrose focal. As alterações hepáticas observadas neste estudo foram mais intensas em P. squamosissimus que é carnívora e se alimenta na área de estudo predominantemente de camarão. Através dos índices de integridade todas as informações sobre a comunidade descritas anteriormente foram agregadas e denominadas de métricas. Para os dois ambientes (canal e igarapé), a curva de biomassa/dominância ABC mostrou que as zonas 1 e 2 apresentaram alterações, sendo estas áreas classificadas como moderadamente impactadas. Os índices BHI (Estuarine biological health index), EFCI (Estuarine fish community índex), TFCI (Transitional fish classification índex) e EBI (Estuarine biotic integrity index) foram considerados excelentes indicadores de integridade nas áreas de estudos e foram eficientes em mostrar alterações graves da comunidade de peixes na zona 1. Quanto à zona 2, já foi possível observar algum tipo de alteração no ambiente, mostrando que a contaminação não está se restringindo apenas ao entorno de Vila do Conde. As metodologias aplicadas foram capazes de detectar as interferências antrópicas na área de estudo e podem para ser replicadas em outros ambientes estuarinos. Entretanto, estudos mais detalhados e por um maior período de tempo ainda são necessários em Vila do Conde, principalmente relacionadas à bioacumulação de metais pesados nas principais espécies consumidas.

Avaliação de risco ambiental por contaminação metálica e material orgânico em sedimentos da bacia do Rio Aurá, Região Metropolitana de Belém - PA

A bacia do Rio Aurá está situada na região metropolitana de Belém, entre os municípios de Belém e Ananindeua, onde a taxa populacional tem aumentado sem qualquer medida de controle social ou ambiental. A região é intensamente explorada, sendo que os principais problemas ambientais são o desmatamento, erosão, inundação, poluição e contaminação das águas, especialmente por metais pesados e compostos orgânicos. O comportamento geoquímico dos elementos Al, Fe, Mn, Cr, Ni e Cu e os teores de compostos orgânicos foram avaliados em 30 pontos de amostragem no período entre 2008 e 2010 nos sedimentos fluviais. O aterro sanitário não controlado localizado nas proximidades da bacia do Rio Aurá é responsável, em parte, pela contaminação dos sedimentos. O estresse ambiental é resultado das atividades antrópicas locais, que contribuem no transporte de material clástico contendo metais para o rio. As variáveis estudadas foram classificadas segundo mecanismos de transporte e fonte (autóctone ou alóctone). Os resultados demonstraram que a principal contribuição de íons Al e Fe foi o aterro sanitário; Mn e Ni vieram principalmente dos solos adjacentes; Cr foi modificado (III/VI) por processo alobioquímico e Cu por processo bioinduzido.

Aplicação de Al-PILC na adsorção de Cu2+, Ni2+ e Co2+ utilizando modelos físico-químicos de adsorção

Amostra de esmectita pertencente a Serra de Maicuru (Estado do Pará, Norte do Brasil, região amazônica) foi pilarizada com Al₁₃, A Argila pilarizada com alumínio (Al-PILC) foi caracterizada por DRX, MEV e EDS. Para a análise textural foram utilizadas isotermas de adsorção-desorção utilizando o nitrogênio. Este artigo é dirigido ao estudo da adsorção de metais pesados. A adsorção dos íons de Cu²⁺, Ni²⁺e Co²⁺ foi realizadas com a matriz Al-PILC em temperatura ambiente com soluções aquosas contendo os íons metálicos. Os modelos de adsorção adotados foram os de Langmuir, Freundlich e Temkin que foram aplicados aos valores obtidos experimentalmente com regressão linear. A equação de Langmuir foi o melhor modelo de linearização com r = 0,999. A equação de Freundlich apresentou limitações em altas concentrações, mas foram obtidos valores (K_f e n) bastante aceitáveis utilizando este modelo. Os parâmetros foram utilizados para calcular a quantidade de N_f em função de Cs.

Exposição à concentração subletal de metilmercúrio: genotoxicidade e alterações na proliferação celular

O mercúrio é um metal que se destaca dos demais por se apresentar líquido em temperatura e pressão normais. Este xenobiótico se apresenta como a maior fonte de poluição em várias partes do mundo e tem como característica ser altamente tóxico ao Sistema Nervoso Central (SNC). O despejo é na forma líquida diretamente no solo e leito dos rios. Este metal pesado é complexado com vários elementos presentes no solo ou sedimentos sendo convertido à metilmercúrio (MeHg) pela microbiota aquática. O MeHg apresenta a capacidade de se acumular ao longo da cadeia trófica, um evento conhecido como biomagnificação, o qual afeta diretamente a vida humana. Nesse sentido, a Região Amazônica se destaca por possuir todos os componentes necessários para a manutenção do ciclo biogeoquímico do mercúrio, além de populações cronicamente expostas a este metal pesado, sendo este fato considerado um problema de saúde pública. Tem-se conhecimento que este xenobiótico após a exposição aguda a altas doses promove desordens relacionadas ao surgimento de processos degenerativos no SNC, entretanto, os efeitos a baixas concentrações ainda não são totalmente conhecidos. Nesse sentido, se destacam as células gliais que atuam como mediadores no processo de neurotoxicidade desse metal, principalmente em baixas concentrações. Apesar de este tipo celular exibir um importante papel no processo de intoxicação mercurial, a ação deste metal sobre as células glias é pouco conhecida, principalmente sobre o genoma e a proliferação celular. Desta forma, este trabalho se propõe a avaliar o efeito da exposição a este xenobiótico em baixa concentração sobre o material genético e a proliferação celular em células da linhagem glial C6. As avaliações bioquímica (atividade mitocondrial – medida pelo ensaio de MTT –) e morfofuncional (integridade da membrana – avaliada pelo ensaio com os corantes BE e AA –) confirmaram a ausência de morte celular após a exposição ao metal pesado na concentração de 3 μM por um intervalo de 24 horas. Mesmo sem promover processos de morte celular, o tratamento com esta concentração subletal de MeHg foi capaz de aumentar significativamente os níveis dos marcadores de genotoxicidade (fragmentação do DNA, formação de micronúcleos, pontes nucleoplásmica e brotos nucleares). Ao mesmo tempo, foi possível observar uma alteração no ciclo celular através do aumento do índice mitótico e uma mudança no perfil do ciclo celular com aumento da população celular nas fases S e G2/M, sugerindo um aprisionamento nessa etapa. Esta mudança no ciclo celular, provocada por 24h de exposição ao MeHg, foi seguida de uma redução no número de células viáveis e confluência celular 24h após a retirada do MeHg e substituição do meio de cultura, além do aumento no tempo de duplicação da cultura do mesmo. Este estudo demonstrou pela primeira vez que a exposição ao metilmercúrio em concentração baixa e subletal é capaz de promover eventos genotóxicos e distúrbios na proliferação celular em células de origem glial.