Avaliação toxicológica e remoção de mercúrio(II) em águas contaminadas e resíduos de mineração da bacia do Rio Doce usando nanoadsorventes de δ-FeOOH modificado quimicamente

Abstract

O mercúrio é considerado uma das “principais substâncias perigosas” pela Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR), Agência de Substâncias Tóxicas e Registro de Doenças, devido à sua persistência, bioacumulação e toxicidade no meio ambiente. Nesse sentido, tem-se desenvolvidos novos métodos de remoção deste elemento em águas residuais com a finalidade de alcançar os limites estabelecidos pela legislação. Portanto, é imprescindível que se possa além de quantificar com exatidão as concentrações deste metal presente na água, mas também seja possível prover de meios eficientes e de baixo custo para recuperar áreas contaminadas, como áreas que recebem resíduos provenientes do processo de mineração, de indústrias químicas ou até mesmo de desastres ambientais, como o ocorrido na cidade de Mariana-MG, devido a ruptura da barragem da Samarco. Dessa forma, a síntese de nanomateriais de ferro podem representar um avanço na remediação ambiental, unindo a grande afinidade que estes materiais possuem com metais à eficiência promovida pela elevada área superficial proporcionada pelas nanopartículas. Nesse sentido, o presente trabalho teve como objetivo (i) sintetizar nanopartículas de δ-FeOOH e modificá-las quimicamente para remoção de mercúrio em águas contaminadas e (ii) realizar análises físico-químicas e toxicológicas em amostras de água do Rio Doce. Os nanomateriais foram caracterizados pelas ténicas difração de raios X (DRX), espectroscopia de infravermelho por reflectância total atenuada (FTIR-ATR), espectroscopia raman, microscopia eletrônica de transmissão (MET), espectroscopia de raios X por dispersão de energia (EDS), medidas de áreas superficial específica (BET), medidas de magnetização por magnetometria de amostra vibrante (VSM) e potencial zeta. As capacidades de adsorção dos adsorventes foram investigadas em função do pH, do tempo, da concentração inicial de mercúrio e presença de interferentes. A capacidade máxima de adsorção de nanopartículas de δ-FeOOH, δ-FeOOH oco e Cis-δ-FeOOH pelo mercúrio foi de 34,72, 89,1 e 217,13 mg g-1, respectivamente, em pH 7, aplicando a isoterma de Langmuir. Devido ao grande desempenho dos adsorventes na remoção de mercúrio, foram criados filtros dos nanomateriais. Os filtros foram altamente eficientes para tratar a água contaminada com mercúrio de amostras do rio Doce, reduzindo a concentração abaixo dos limites permitidos. As análises físico-químicas das amostras do rio Doce verificaram que o parâmetro turbidez estava bem acima do máximo permitido pela resolução do CONAMA 357/2005 indicando grande presença de material sólido suspenso que reduz a transparência e a qualidade da água. Além disso, os metais que se encontraram em maior concentração e acima dos limites estabelecidos pelo CONAMA foram: Ferro, Alumínio, Manganês e Mercúrio. Entretanto, as concentrações desses metais foram reduzidas quando as amostras do rio Doce foram filtradas usando nanopartículas de δ-FeOOH. Para os ensaios toxicológicos usando o bioindicador Allium cepa não houve diferenças significativas das análises citotóxicas e mutagênicas entre a água bruta e água tratada. No entanto, para a amostra tratada foram observadas diminuição do índice mitótico e aumento da frequência de micronúcleos em função possivelmente da presença de nanopartículas δ-FeOOH, sendo então necessário futuras pesquisas na área nanotoxicologia e nanogenotoxicologia.