Mineralogy, zinc kinetic adsorption and sequential extraction of contaminated soil in Manaus, Amazon / Mineralogia, cinética de adsorção e extração sequencial de zinco de um solo contaminado em Manaus, Amazônia, Brazil

Zinc is a heavy metal that enters the environment as consequence of both natural and anthropogenic activities. The association of the soil geochemical fractions and adsorption kinetics were studied to evaluate the behavior of the Zn in a contaminated Utisol soil. The contaminated soil samples were collected at depth 0-20, 20-40, 40-60, and 60-80cm into the Manaus Industrial District (MID) region. The study was performed in soil fractions at 50µm being the samples submitted to sequential extraction, batch experiments, X-ray diffraction (XRD) and Fourier transformed infrared spectroscopy (FT-IR). The adsorption kinetics was fitted according to Lagergren equation. The physical and chemical proprieties of soil showed that organic matter has low cation adsorption capacity and the existence of kaolinite poorly ordered, monoclinic and mixed with others mineral. The kinetics experiments performed indicated that the Zn is adsorbed by sorption process most probably with the formation of two bidentate surfaces. The Zn contents are above established by CETESB (reference value 60mg kg-1) being observed remarkable differences between exchangeable and residual fraction.(AU)

O zinco é um metal pesado que é introduzido no ambiente como consequências de atividades naturais e antrópicas. A associação das frações geoquímicas do solo e a cinética de adsorção foram estudadas para avaliar o comportamento do Zn em um Argissolo Vermelho-Amarelo. As amostras de solo contaminado foram coletadas nas profundidades de 0-20, 20-40, 40-60 e 60-80cm na região do Distrito Industrial de Manaus (MID). O estudo foi realizado nas frações do solo 50µm, sendo as amostras submetidas à extração sequencial, experimentos de adsorção, difração de raios X (DRX) e espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (IV-TF). A cinética de adsorção foi ajustada de acordo com a equação de Lagergren. As propriedades físicas e químicas do solo mostram que a matéria orgânica tem baixa capacidade de adsorção e a existência de caulinita pobremente ordenada, monoclina e misturada com outros minerais. Os experimentos de cinética indicaram que o Zn é adsorvido por um processo de sorção, muito provavelmente, parecido com a formação de superfícies bidentadas. A quantidade de Zn está acima do estabelecido pela CETESB (valor de referência de 60mg kg-1), sendo observada notável diferença entre as frações trocável e residual.(AU)

Capacidade da Lemna aequinoctialis para acumular metais pesados de água contaminada / Ability of Lemna aequinoctialis for removing heavy metals from wastewater

Plant ability for tolerating and accumulating high amount of heavy metal is used as a promissory technology for removing contaminants from highly polluted environments. The ability of the macrophyte L. aequinoctialis to remove heavy metal was studied in two different sampling times during its flowering. Samples of plant tissue L. aequinoctialis and water were collected for 800 hours at 48 hour intervals. Concentrations of Ni, Cu, Co, Cr, Mn, Zn, and Fe present in L. aequinoctialis and water were determined by flame atomic absorption spectrometry (FAAS). Data were subjected to the techniques of principal components analysis (PCA), hierarchical cluster analysis (HCA) and boxplot. We found that rhizofiltration of L. aequinoctialis removes high amount of heavy metal in this order: Cr >Ni>Cu> Fe > Zn >Mn. Only significant changes in chemical composition of the water, pH and electrical conductivity alter the absorption capacity of L. aequinoctialis.

A capacidade das plantas em tolerar e absorver quantidades elevadas de metais pesados é usada como uma tecnologia promissora para limpeza de resíduos perigosos em ambientes altamente contaminados. O desempenho da macrófita L. aequinoctialis em absorver metais pesados foi estudado durante sua floração em dois períodos de amostragem diferentes. As amostras de L. aequinoctialis e água foram coletadas por 800 horas em intervalos de 48 horas. A quantidade de Ni, Cu, Co, Cr, Mn, Zn e Fe presente na L. aequinoctialis e água foram determinados por espectrometria de absorção atômica com chama (FAAS). Os resultados foram avaliados pelas técnicas de estatística de componentes principais (PCA), análise de agrupamento hierárquico (HCA) e boxplot. Os resultados mostram que a rizofiltração da L. aequinoctialis remove altas quantidades de metais pesados na seguinte ordem Cr > Ni > Cu > Fe > Zn > Mn. No entanto, observou-se que mudanças significativas na composição química, pH e condutividade elétrica da água alteram a capacidade de absorção da L. aequinoctialis.

Capacidade da Lemna aequinoctialis para acumular metais pesados de água contaminada / Ability of Lemna aequinoctialis for removing heavy metals from wastewater

Plant ability for tolerating and accumulating high amount of heavy metal is used as a promissory technology for removing contaminants from highly polluted environments. The ability of the macrophyte L. aequinoctialis to remove heavy metal was studied in two different sampling times during its flowering. Samples of plant tissue L. aequinoctialis and water were collected for 800 hours at 48 hour intervals. Concentrations of Ni, Cu, Co, Cr, Mn, Zn, and Fe present in L. aequinoctialis and water were determined by flame atomic absorption spectrometry (FAAS). Data were subjected to the techniques of principal components analysis (PCA), hierarchical cluster analysis (HCA) and boxplot. We found that rhizofiltration of L. aequinoctialis removes high amount of heavy metal in this order: Cr >Ni>Cu> Fe > Zn >Mn. Only significant changes in chemical composition of the water, pH and electrical conductivity alter the absorption capacity of L. aequinoctialis.(AU)

A capacidade das plantas em tolerar e absorver quantidades elevadas de metais pesados é usada como uma tecnologia promissora para limpeza de resíduos perigosos em ambientes altamente contaminados. O desempenho da macrófita L. aequinoctialis em absorver metais pesados foi estudado durante sua floração em dois períodos de amostragem diferentes. As amostras de L. aequinoctialis e água foram coletadas por 800 horas em intervalos de 48 horas. A quantidade de Ni, Cu, Co, Cr, Mn, Zn e Fe presente na L. aequinoctialis e água foram determinados por espectrometria de absorção atômica com chama (FAAS). Os resultados foram avaliados pelas técnicas de estatística de componentes principais (PCA), análise de agrupamento hierárquico (HCA) e boxplot. Os resultados mostram que a rizofiltração da L. aequinoctialis remove altas quantidades de metais pesados na seguinte ordem Cr > Ni > Cu > Fe > Zn > Mn. No entanto, observou-se que mudanças significativas na composição química, pH e condutividade elétrica da água alteram a capacidade de absorção da L. aequinoctialis.(AU)