DETERMINAÇÃO DE CHUMBO EM SOLO TRATADO COM … · Figura 9 - Ácido sulfúrico reagindo com...

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TALITA ELIATA NUNES

DETERMINAO DE CHUMBO EM SOLO TRATADO COM GESSO

OBTIDO NA NEUTRALIZAO DO CIDO DE BATERIAS

INSERVVEIS.

Assis

2012

TALITA ELIATA NUNES

DETERMINAA DE CHUMBO EM SOLO TRATADO COM GESSO OBTIDO NA NEUTRALIZAO DO CIDO DE BATERIAS

INSERVVEIS.

Trabalho de concluso de

curso de Curso apresentado ao

Instituto Municipal de Ensino

Superior de Assis, como

requisito do Curso de

Graduao em Qumica

Industrial.

Orientador: Gilcelene Bruzon

rea de concentrao: qumica.

ASSIS

2012

FICHA CATALOGRFICA

NUNES, Talita Eliata Determinao de chumbo em Solo Tratado Com Gesso Obtido na Neutralizao do cido de Baterias Inservveis / Talita Eliata Nunes. Fundao Educacional do Municpio de Assis - FEMA Assis, 2012. 64p. Orientador: Prof. Gilcelene Bruzon Trabalho de Concluso de Curso Instituto Municipal de Ensino Superior de Assis IMESA.

1. Baterias automotivas. 2. Gesso agrcola. 3. Chumbo.

CDD: 660 Biblioteca da FEMA

DETERMINAA DE CHUMBO EM SOLO TRATADO COM GESSO OBTIDO NA NEUTRALIZAO DO CIDO DE BATERIAS

INSERVVEIS.

TALITA ELIATA NUNES

Projeto de concluso de curso de

graduao em Qumica Industrial do

Instituto Municipal de Ensino Superior

de Assis, como exigncia para

obteno do titulo de Qumico

Industrial analisado pela seguinte

comisso examinadora:

Orientador: Gilcelene Bruzon

Analisador: Dr. Idlcio Nogueira da Silva

Assis

2012

DEDICATRIA

Dedico este trabalho a minha me Graa, a

mulher mais guerreira e batalhadora que

conheo, me servindo de exemplo pra

conquistar meus objetivos e que nesses quatro

anos me deu apoio, carinho e incentivo nos

momentos mais difceis da minha vida.

AGRADECIMENTOS

Em primeiro lugar agradeo a Deus, por me conceder a vida e por ter me dado

sade e fora para realizar meu sonho.

professora, Gilcelene Bruzon pela orientao e pelo estmulo transmitido durante o

trabalho.

Aos amigos, Josiane, Adrienne, Hellen, Eduardo, Bruno e Marcelo pela verdadeira

amizade e companheirismo e a todos que colaboraram direta ou indiretamente, na

execuo deste trabalho, em especial Luiz R.Zardetto pela ajuda e orientao.

Aos familiares, em especial minha me Graa, aos meus irmos Geibel e Geter e a

minha av Vicentina, pelo carinho e apoio nos momentos difceis.

Nossas dvidas so traidoras e nos fazem perder o que, com frequncia,

poderamos ganhar, por simples medo de arriscar.

Willian Shakespeare

RESUMO

Na agricultura conservacionista, o chamado plantio direto, pode resultar em

impedimentos fsicos e qumicos para o aprofundamento do sistema radicular das

plantas. Dessa forma, a aplicao do gesso agrcola, subproduto das indstrias de

cido fosfrico pode trazer melhorias em profundidade, j que este possui em sua

composio sulfato de clcio e pequenas concentraes de fsforo e flor. Porm

outro gesso surge no mercado, sendo esse, subproduto das fbricas de reciclagem

de baterias, onde o resduo lquido desta neutralizado com calcrio. Esse gesso

apresenta o chumbo em sua composio, devido as baterias apresentarem este

metal em suas placas. O chumbo pode trazer complicaes ambientais pois um

metal txico, apresentando risco de contaminao. O objetivo deste trabalho foi

analisar atravs do mtodo de espectrmetria de absoro atmica a quantidade do

metal no solo aps um perodo de trinta dias de incubao e se este se lixvia para

camadas mais profundas. Foram coletadas amostras de solo e adicionado o gesso.

Observamos que aps os trinta dias o chumbo permaneceu no solo, ou seja, o metal

no dissipou. Portanto conclui-se que a aplicao deste produto no solo pode trazer

benefcios e a contaminao pelo metal depender da quantidade do insumo

aplicado, j que segundo os resultados obtidos, o chumbo no foi encontrado em

quantidade elevada no solo.

Palavras chave: 1. Baterias automotivas. 2. Gesso agrcola. 3. Chumbo.

ABSTRACT

In the conservationist agriculture, the called direct planting, can result in physical and

chemical impediments to the deepening of the root system of the plants, in this way

the application of the agricultural plaster, byproduct of the phosphoric acid industries

can bring improvements in depth, since it already have in its composition calcium

sulfate and small concentrations of phosphorus and fluorine. However other plaster

appears in the market, being this, byproduct of battery recycling factories, where the

liquid residue of this is neutralized with limestone. This product present leads in its

composition, due the batteries present their plates of this metal. The lead can bring

environmental complications and it is a toxic metal, presenting contamination risks.

With the application of this plaster in different quantities, the goal of the paper was

analyze through the method of atomic absorption spectrometry the quantity of metal

in soil after a period of thirty days' incubation and if it leaches to the deeper layers.

The analyzes done show that the quantity of lead added along with the product after

these time remained in the soil, better saying, the metal doesnt dissipate nor

biodegraded. Therefore the application of this product in the soil can bring benefits

and the contamination by the metal will depend of the quantity of the input applied,

since according to the results of the work it didnt show high quantity in the soil.

Keywords: 1. Automotive batteries. 2. Agricultural plaster. 3. Lead.

LISTA DE ILUSTRAES

Figura 1 - Cristal cbico da galena ......................................................................18

Figura 2 - Cristal de anglesita ..............................................................................18

Figura 3 - Cristal Tabular de cerussita .................................................................19

Figura 4 - Bateria de chumbo-cido utilizada em automveis .............................29

Figura 5 - Reao do dixido de chumbo com cido sulfrico, produzindo sulfato

de chumbo e gua ...................................................................................................29

Figura 6 - Reao do chumbo com ons sulfato, formando sulfato de chumbo ...29

Figura 7 - Chumbo reagindo com xido de chumbo e cido sulfrico, para formar

sulfato de chumbo e gua .......................................................................................30

Figura 8 - Fluxograma do processo de reciclagem de baterias ..........................32

Figura 9 - cido sulfrico reagindo com carbonato de clcio, para formar sulfato

de clcio e cido carbnico .....................................................................................34

Figura 10 - Reao do sulfato de clcio com gua, formando os ons sulfato e

clcio mais gua ......................................................................................................35

Figura 11 - Frmula para clculo de densidade do chumbo.................................41

Figura 12 - Reao do on chumbo com o on iodeto, formando iodeto de chumbo

................................................................................................................................42

Figura 13 - Reao do on chumbo II com amnia, formando hidrxido de chumbo e

amnia ....................................................................................................................42

Figura .14 - Clculo para adio de gesso no solo................................................ 43

Figura 15 - Vaso com adio do gesso e das sementes de cenoura ....................44

Figura 16 - Vasos com a cenoura com 30 dias de plantio .....................................45

Figura 17 - Curva padro de chumbo ....................................................................50

Figura 18 - Frmula para o clculo da concentrao de chumbo ..........................51

Figura .19 - Clculo da concentrao de chumbo no gesso................................... 51

Figura .20 - Clculo da porcentagem de chumbo no gesso................................... 51

Figura .21 - Clculo para quantidade de chumbo adicionado no vaso 02.............. 52

Figura 22 - Clculo do volume do vaso............................................................ 53

Figura 23 - Clculo de converso para mg/L do vaso 02...................................... 53

Figura ..24 - Clculo para quantidade de chumbo adicionado no vaso 03.............. 53

Figura 25 - Clculo de converso para mg/L do vaso 03....................................... 54

Figura 26 - Clculo para quantidade de chumbo adicionado no vaso 04............. 54

Figura 27 - Clculo de converso para mg/L do vaso 04...................................... 54

Figura 28 - Curva padro para chumbo no solo. ...................................................55

Figura 29 - Frmula para clculo da concentrao de chumbo no solo ................56

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Principais atividades e fontes de exposio ambiental ao chumboj .... 24

Tabela 2 - Sintomas e sinais mais frequentes causados por chumbo segundo a

gravidade da intoxicao......................................................................................... 25

Tabela 3 - Classificao da sintomatologia segundo o tempo de evoluo da

doena .................................................................................................................... 26

Tabela 4 - Composio mdia de uma bateria de chumbo-cido para automveis

................................................................................................................................28

Tabela 5 - Textura do solo ...................................................................................37

Tabela 6 - Limites mximos de tolerncia (LMT) para o chumbo em alimentos ...40

Tabela 7 - Aplicao do gesso nos vasos em equivalncia por alqueire.............44

Tabela 8 - Identificao dos vasos no experimento..............................................45

Tabela 9 - Curva padro de chumbo ....................................................................50

Tabela 10 - Leitura de chumbo no gesso ...............................................................52

Tabela 11 - Curva padro para chumbo no solo ....................................................55

Tabela 12 - Resultados de chumbo no solo ...........................................................56

SUMRIO

1. INTRODUO ................................................................................ 15

2. CHUMBO ........................................................................................ 17

2.1 HISTRICO ............................................................................................. 17

2.2 DEFINIES E CARACTERISTICAS .................................................... 17

2.3 USOS DO CHUMBO ............................................................................... 20

2.4 DANOS CAUSADOS PELO CHUMBO ................................................... 22

3. BATERIAS AUTOMOTIVAS ........................................................... 27

3.1 RECICLAGEM DE BATERIAS ............................................................... 31

3.2 GESSO PRODUZIDO NA NEUTRALIZAO DO CIDO SULFRICO

DE BATERIAS ............................................................................................... 34

4. GESSO AGRCOLA ........................................................................ 35

4.1 USOS DO GESSO NO BRASIL .............................................................. 37

5. BENEFCIOS E PROBLEMAS AMBIENTAIS ................................ 39

6. APLICAO NO ENSINO MDIO ................................................. 41

7. MATERIAIS E MTODOS .............................................................. 43

7.1 PARTE EXPERIMENTAL ..................................................................................43

7.2 EQUIPAMENTOS ............................................................................................46

7.3 MATERIAIS E REAGENTES ............................................................................46

7.4 EXTRAO DO CHUMBO ..............................................................................47

7.5 CURVAS PADRO DE CHUMBO PARA ANALISE

POR ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORO ATMICA EM CHAMA ............47

7.5.1 Soluo Estoque Padro De Chumbo (1000 mg.L-1) ..............................47

7.5.2 Soluo Estoque Padro de Chumbo (20 mg. L-1)...................................47

7.5.3 Obteno da Curva Padro ........................................................................48

7.6 DETERMINAO DE CHUMBO NO SOLO .......................................... 48

7.6.1 Determinao Por Espectrmetro de Absoro Atmica em Chama

................................................................................................................................48

7.7 PREPARAO DA AMOSTRA PARA ANLISE DE CHUMBO NAS

FOLHAS DA CENOURA ............................................................................... 49

7.7.1 Extrao do chumbo do tecido vegetal atravs do mtodo digesto seca

................................................................................................................................49

7.8 EXTRAO DO CHUMBO DO GESSO ................................................ 49

8. RESULTADOS E DISCUSSO ...................................................... 50

8.1 RESULTADOS DAS ANLISES NA AMOSTRA DE GESSO ................. 50

8.3 RESULTADOS DE CHUMBO NAS AMOSTRAS DE SOLO .................. 52

9. CONCLUSO ................................................................................. 58

10. REFERNCIAS ............................................................................. 59

15

1. INTRODUO

O chumbo se encontra naturalmente na costa terrestre em concentraes de

aproximadamente 13mg/Kg (SILVA, 2006, p.1). A sua concentrao vem

aumentando significavelmente como resultado da atividade humana (SANTANA,

2006, p.1). A minerao de chumbo j era conhecida pelos gregos e romanos,

porm durante a revoluo industrial e nos princpios do sculo XIX ocorreu uma

maior produo e utilizao desse metal, particularmente com seu uso como

antidetonante de gasolina e produo de baterias para automveis.

As baterias so a maior fonte para a indstria de chumbo secundrio, a grade desta

contm mais de 90% de chumbo metlico e pode ser imediatamente fundida

(MATOS; FERREIRA, 2007, p.3). Na reciclagem de baterias, feita a reciclagem do

chumbo apenas, os demais resduos so destinados aterros sanitrios.

Na agricultura, o plantio direto por vrios anos promove acmulo de matria

orgnica no solo, principalmente na superfcie, refletindo em melhoria na agregao

do solo, aumento da atividade biolgica e maior disponibilidade de nutrientes para as

culturas. No entanto, devido ao longo perodo de tempo sem revolvimento, essas

reas podem apresentar impedimentos fsicos e qumicos para o aprofundamento do

sistema radicular das culturas. Dessa forma, o revolvimento do solo e a aplicao de

gesso agrcola, um subproduto da indstria do cido fosfrico, que contm

principalmente o sulfato de clcio e pequenas concentraes de fsforo e flor

(CAIRES; FELDHAUS; BLUM, 2003), so alternativas para melhoria em

profundidade do solo e, consequentemente, do ambiente para o crescimento das

razes de plantas (NEIS, 2010).

O gesso pode ser utilizado em solos cidos como insumo complementar ao calcrio,

devido ao limitada da calagem s camadas superficiais, principalmente nos

primeiros anos de cultivo (CAIRES et al., 2004).

O gesso agrcola aplicado na superfcie do solo movimenta-se entre as suas

camadas sob a influncia da percolao de gua, aumentando o suprimento de

clcio e reduzindo a toxidez do alumnio no subsolo, porm, apesar dos bons

resultados alcanados com seu uso, ainda existem dvidas quanto ao mtodo de

16

recomendao do produto e em que condies so esperadas respostas das

culturas aplicao superficial de gesso em combinao com calcrio.

O solo um corpo de material que recobre a superfcie terrestre, constitudo de

trs fases: slida (minerais e matria orgnica), lquida (soluo do solo) e gasosa

(ar). Dentre os minerais encontrados no solo, o chumbo um deles, j que este

considerado um dos depsitos principais do mineral, pois ao alcan-lo, este

contaminante pode ali permanecer indefinidamente. Pode-se encontrar chumbo no

solo em diversas formas: relativamente insolvel (sulfato, carbonato ou xido),

solvel, adsorvido, adsorvido e coprecipitado, adsorvido em matrias orgnicas

coloidais ou complexado no solo. O pH do solo influencia a mobilidade do metal, que

pode sofrer modificaes, formar compostos menos solveis e tornar-se menos

disponvel. Em solos cultivados os nveis de Pb podem variar de 20 a 80 mg/Kg

(MAVROPOULOS, 1999).

Na reciclagem das baterias automotivas, a soluo cida neutralizada na estao

de tratamento de efluente com soda ou cal. O gesso resultante, sulfato de clcio

normalmente destinado a aterro sanitrio. Por isto necessrio o estudo desse

material para no causar problemas de sade pblica e problemas ambientais

decorrentes da no avaliao adequada do produto gerado (LANGE; SIMES,

2008).

O objetivo do trabalho avaliar a possibilidade do aproveitamento do gesso,

subproduto da neutralizao do cido sulfrico das baterias inservveis, adicionado

no calcrio, na agricultura.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Minerais_do_solohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Mat%C3%A9ria_org%C3%A2nicahttp://pt.wikipedia.org/wiki/Solu%C3%A7%C3%A3o_do_solo

17

2. CHUMBO

2.1 HISTRICO

O chumbo um dos elementos mais antigos. Seu nome originou-se do termo latin

plumbum (Pb), significando prata lquida (ROBERTO, 2005, p. 2).

H indcios de utilizao deste metal em 5000 a.C. pelos egpcios, que devido ao

seu baixo ponto de fuso, durabilidade e facilidade em formar ligas metlicas era

utilizado na fabricao de armas, adornos e utenslios (SANTANA, 2006, p2).

Tambm nos jardins suspensos da babilnia, construdos em 600 a.C. tinham calhas

de chumbo para manter a umidade. Os gregos exploravam as jazidas de chumbo no

quinto sculo a.C e os romanos fabricavam canos de chumbo no sculo III a.C.

(ROBERTO, 2005, p. 2), e tambm compostos do metal eram usados na fabricao

de cosmticos e tintas.

Na guerra o chumbo tambm foi usado, graas ao baixo ponto de fuso, para lana-

lo derretido sobre os invasores e para fabricao de balas de canho e outros

projteis.

2.2 DEFINIES E CARACTERISTICAS

Segundo Silva (2001, p.1)

O chumbo, smbolo Pb, um metal cinzento, azulado brilhante, no elstico, mole, dctil, malevel, trabalhvel a frio, razovel condutor de calor e eletricidade, possui condutibilidade trmica, coeficiente de expanso trmica linear de 29x10

-6/1C, e aumento em volume (20C ao ponto de

fuso) de 6,1 %, Peso especifico 11,37, baixo ponto de fuso (327C), peso

atmico 207,2 e ponto de ebulio de 1.717C, emitindo, antes desta

18

temperatura, vapores txicos. Exibe retrao linear na solidificao de 1 a 2,5% e alongamento de 31%.

Na natureza, o chumbo pode ser encontrado em seu estado livre sob quatro formas

isotpicas (PM= 208, 206, 207 e 204 em ordem e abundncia) e ocasionalmente em

forma metlica (SANTANA, 2006, p.2).

As fontes naturais desse metal incluem as emisses vulcnicas, o intemperismo

geoqumico e as emisses provenientes do mar (SILVEIRA, 2006, p.5), e raramente

encontrado no seu estado natural, mas sim em combinaes com outros

elementos, e sendo os mais importantes minrios a galena, cerussita, anglesita,

piromorfita, vanadinita, crocrota e a wulfenita (SILVA, 2001, p.1). Porm a galena

(sulfeto de chumbo, Pb= 86,6% e S=13,4%) a mais importante fonte primria de

chumbo e a principal fonte comercial, esta geralmente ocorre associada com a prata,

e as vezes o chumbo tambm pode estar associado a outros metais como o zinco,

cobre, ouro e antimnio.

Alm da galena (PbS), a anglesita (PbSO4) e a cerusita (PbCO3), tambm so

minrios importantes com respectivamente 68% e 77% de chumbo em sua

composio (ROBERTO, 2005, p.6), como mostra as figuras 1, 2 e 3.

Figura 1 - Cristal cbico da galena (In: banco de dados, minerais de chumbo)

Figura 2 - Cristal de anglesita (In: banco de dados, minerais de chumbo)

19

Figura 3 - Cristal Tabular de cerussita (In: banco de dados, minerais de chumbo)

Na Crosta terrestre a presena de chumbo de apenas 0,002%, porm ocorrem

jazidas em vrias partes da terra, que so exploradas com teor de 3%.

O chumbo apresenta alta ductibilidade e maleabilidade, favorecendo o uso em

formas de chapas pela facilidade de ser trabalhvel, e sua flexibilidade permite a

utilizao na forma de tubo. Apresenta baixa resistncia, o que contribuiu para o

aparecimento de fissuras quando submetido a repetidas aplicaes de esforos

mecnicos, tenso produzida pela vibrao, resfriamento e dobramento alterados

(SILVA, 2001 p. 1).

Tambm um excelente metal usado para proteger da corroso atmosfrica devida

sua rpida oxidao superficial em forma de pelcula de xido, formando o pentxido

de chumbo. O metal tambm se dissolve em cidos ntricos, actico e nos cidos

sulfrico e clordrico em ebulio, porm resistente em contato com outros cidos,

o que o torna um dos elementos preferidos para revestimento interno de recipientes

para cidos.

Em combinaes com outros elementos, origina compostos como: sulfato de

chumbo, dixido de chumbo, chumbo-tetraetila, chumbo tetrametila, litargrio, zarco,

alvaide entre outros (SILVEIRA, 2006, p.5). Os xidos de chumbo so usados em

placas de baterias eltricas e acumuladores, vitrificados, esmaltes, vidros e

componentes para borracha. Os sais de chumbo formam a base de tintas e

pigmentos. Cerca de 40% do chumbo usado como metal, 25% em ligas e 35% em

compostos qumicos, e seu uso principal e na construo de baterias para

20

automveis e estacionarias. Esse metal o sexto de maior utilidade industrial

(SILVA, 2001, p.1).

2.3 USOS DO CHUMBO

O principal uso do chumbo na fabricao de baterias automotivas, mas tambm

usado na fabricao de tetraetilchumbo (C8H20Pb), forros de cabos, elementos de

construo civil, pigmentos, soldas suaves, como manta protetora para aparelhos de

raio X e munies (ROBERTO, 2005, p.9).

A fabricao de chumbo tetra etlico (TEL) vem caindo muito em funo de

regulamentaes ambientais cada vez mais restritivas no mundo no que se diz

respeito sua principal aplicao que como aditivo na gasolina. No caso do Brasil

desde 1978 este aditivo deixou de ser usado como antidetonante (SANTOS, 2009,

p.15).

Tm-se desenvolvido vrios compostos organoplmbicos para aplicaes como

catalisadores na fabricao de espumas de poliuretano, como txico para as

pinturas navais com a finalidade de inibir a incrustao nos cascos, agentes biocidas

contra as bactrias gram-positivas, proteo da madeira contra o ataque das brocas

e fungos marinhos, preservadores para o algodo contra a decomposio e do mofo,

agentes molusquicidas, agentes antihelmnticos, agentes redutores do desgaste nos

lubrificantes e inibidores da corroso do ao.

O chumbo tambm resistente ao ataque de muitos cidos, porque forma seu

prprio revestimento protetor de xido. Como consequncia desta caracterstica, o

chumbo muito utilizado na fabricao e manejo do cido sulfrico (SANTOS, 2009,

p.15).

Sua utilizao como forro para cabos de telefone e de televiso segue sendo uma

forma de emprego adequada para o chumbo. A ductilidade nica do chumbo o torna

particularmente apropriado para esta aplicao, porque pode ser estirado para

formar um revestimento contnuo em torno dos condutores internos.

21

O chumbo tambm utilizado na composio de vidros pticos, que se destinam

bloquear a radiao, sendo, portanto resistentes a ela. Estes so desenvolvidos

especialmente como janelas para a chamada hot cells cmaras de manipulao de

material radioativo (ALVES, 2006, p.3). Como estas lentes contm chumbo, quando

irradiadas com radiaes beta () ou gama (), mudam de colorao, ento

geralmente se utiliza xido de Crio (CeO2) em suas composies .

Esses vidros so bastante usados em pesquisas, sobretudo na deteco e

determinao da energia de partculas subatmicas de alta velocidade: eltrons,

psitrons, raios csmicos, etc. (ALVES, 2006, p.4). Muitos deles tambm so

utilizados em dosimetros para radiao.

O uso de chumbo em pigmentos tem sido muito importante, porm a sua utilizao

tem diminudo muito. O pigmento, que contm este elemento, o branco de

chumbo, 2PbCO3.Pb(OH)2; outros pigmentos importantes so o sulfato bsico de

chumbo e os cromatos de chumbo.

Utiliza-se uma grande variedade de compostos de chumbo, como os silicatos, os

carbonatos e os sais de cidos orgnicos, como estabilizadores contra o calor e a

luz para os plsticos de cloreto de polivinila (PVC). Usam-se silicatos de chumbo

para a fabricao de vidros e cermicas. O nitreto de chumbo II, Pb(N3)2, um

detonador padro para os explosivos. Os arseniatos de chumbo so empregados

em grandes quantidades como inseticidas para a proteo dos cultivos. O litargrio

(xido de chumbo) muito empregado para melhorar as propriedades magnticas

dos ims de cermica de ferrita de brio.

O chumbo forma ligas com muitos metais e, em geral, empregado nesta forma na

maior parte de suas aplicaes. Todas as ligas metlicas formadas com estanho,

cobre, arsnio, antimnio, bismuto, cdmio e sdio apresentam importantes

aplicaes industriais (soldas, fusveis, material de tipografia, material de antifrico,

revestimentos de cabos eltricos, etc.).

Uma mistura de zirgonato de chumbo e de titanato de chumbo, conhecida como

PZT, est sendo posta no mercado como um material piezoeltrico.

22

2.4 DANOS CAUSADOS PELO CHUMBO

No organismo humano, o chumbo no metabolizado, e sim, complexado por

macromolculas, sendo diretamente absorvido, distribudo e excretado. A exposio

humana ao chumbo pode se dar por vrias fontes: solo, ar, gua e ingesto sob

vrias formas (AMBRSIO, 2007, p.3). Os compostos de chumbo inorgnico entram

no organismo por inalao (STAUDINGER, ROTH, 1998). Somente os compostos

orgnicos de chumbo so capazes de penetrar atravs da pele ntegra. Os

compostos de chumbo tetra alquila (chumbo tetra etila, etc.), por exemplo, so

absorvidos rapidamente pelos pulmes, trato gastrointestinal e tambm pela pele

(MOREIRA; MOREIRA, 2004).

A absoro do chumbo no sangue pode ser superior a 50% da dose inalada/ingerida

para gases de exausto e sais altamente solveis, assim como para fumantes e

pessoas com doenas das vias respiratrias superiores, que tm a atividade ciliar

prejudicada, favorecendo assim uma maior deposio das partculas de chumbo no

trato respiratrio.

A absoro do chumbo no trato gastrointestinal varia de 2% a 16% se ingerido com

refeio, mas pode chegar a 60-80%, quando administrado em jejum (MOREIRA;

MOREIRA, 2004). Em Mulheres grvidas, a absoro intestinal pode aumentar

devido maior mobilizao do chumbo dos ossos, e contribuir para a elevao da

concentrao do metal no sangue observada no ltimo trimestre da gestao, e

crianas absorve 45% a 50% do chumbo presente na dieta. A absoro pelo trato

gastrointestinal depende mais de fatores nutricionais tais como ingesto de clcio

(Ca), ferro (Fe), fsforo (P) e protenas, do que da solubilidade dos compostos de

chumbo, devido acidez do estmago. Sabe-se que um baixo teor de Ca ou Fe na

dieta aumenta a absoro do Pb. O mesmo verdadeiro para uma alimentao

deficiente em fsforo e protenas.

O comportamento cintico e a toxicidade do chumbo em humanos so determinados

grandemente por meio de mecanismos pelos quais o metal trocado entre o plasma

e as superfcies sseas, processos de crescimento e ressoro do osso, e

processos de troca heteroinica nos rins e intestinos. Sua absoro pelo corpo

23

humano tambm depende da idade do indivduo, das condies fisiolgicas e

nutricionais e possivelmente de fatores genticos (AMBRSIO, 2007, p.5).

O chumbo inorgnico pode afetar uma srie de sistemas, cuja grandeza das

manifestaes clnicas depender da intensidade, do tempo de exposio e da

sensibilidade individual (ABREU, 1996), ocorrendo principalmente por via respiratria

e digestiva. Esse tipo de metal distribui-se inicialmente nos tecidos moles e

posteriormente nos ossos, nos dentes e no cabelo (SCHIFER; JUNIOR; MONTANO,

2005, p.68).

A intoxicao por chumbo orgnico ocorre principalmente atravs do chumbo

tetraetila e tetrametila, que apresentam caractersticas lipossolveis, sendo

facilmente absorvidos pela pele, pelo trato gastrointestinal e pelos pulmes. Sua

toxidade deve-se a converso dos mesmos em chumbo trietila e chumbo inorgnico

(SCHIFER; JUNIOR; MONTANO, 2005, p.68).

O chumbo excretado por vrias rotas, porm s a excreo renal e a

gastrointestinal so de importncia prtica (STAUDINGER; ROTH, 1998). A

quantidade excretada, independente da rota, afetada pela idade, caractersticas da

exposio e dependente da espcie. A comparao dos dados sobre a cintica do

chumbo em adultos e crianas mostra que, aparentemente, estas ltimas parecem

ter uma taxa total de excreo menor. Crianas at dois anos de idade retm 34%

da quantidade total de chumbo absorvido, enquanto que esta reteno de apenas

1% nos adultos (Moreira; Moreira, 2004).

Segundo Gahyva et al. (2008, p.3):

A literatura especializada tem apontado evidncias de disfunes neuropsicolgicas causadas pela exposio ao chumbo, que incluem dficit de ateno, memria, inteligncia, aprendizagem, linguagem, comportamento psicomotor, alm de retardo no crescimento e efeitos neuroendcrinos, especialmente nos casos em que a concentrao do metal no organismo ultrapassa o valor estabelecido como tolervel, de at 10mg/dl.

24

Estima-se que o Chumbo seja usado em mais de 200 processos industriais

diferentes com destaque para a produo de acumuladores eltricos (SILVEIRA,

2006, p.9). A tabela 1 mostra as principais atividades ocupacionais que expem os

trabalhadores ao risco de intoxicao.

Exposies ocupacionais a poeiras e fumos de chumbo

Exposies no ocupacionais ao chumbo metlico

-Extrao, concentrao e refino de

minrios contendo chumbo

-Fundio de chumbo

Produo, reforma e reciclagem de acumuladores eltricos

-Fabricao e tmpera de ao chumbo

-Fundies de lato e bronze

-Reparo de radiadores de carro

-Manuseio de sucatas de chumbo

-Instruo e prtica de tiro

-Produo de cermicas e de cristais

-Jateamento de tintas antigas e soldas base de chumbo

-Uso de rebolos contendo chumbo

-Corte a maarico de chapas de

chumbo ou pintadas com a base de chumbo

-Demolio, queima, corte a

Maarico de materiais revestidos de

tintas contendo chumbo

-Demolio de instalaes antigas com

fornos de chumbo

-Operaes de lixamento/ polimento de materiais contendo chumbo

-Residncia nas vizinhanas de empresas que manuseiam ou manusearam chumbo

-Uso de medicaes que contm chumbo

-Utilizao de vasilhames de estanho

contendo chumbo

-Presena de projteis de arma de

fogo no organismo

-Ingesto acidental de gua ou

alimentos contendo chumbo

-Contato com solo contaminado com pesticidas contendo chumbo

Tabela 1 - Principais atividades e fontes de exposio ambiental ao chumbo metlico (IN: Silveira, 2006, p.10)

25

A tabela 2 mostra os sintomas e sinais mais frequentes causados por chumbo

segundo a gravidade da intoxicao.

Leve Moderada Grave

-Mialgia

-Irritabilidade

-Parestesias

-Fadigas Leves

-Dor abdominal intermitente

-Letargia

-Cefalia

-Vmitos

-Nuseas

-Fadiga severa

-Dor abdominal difusa

e frequente

-Perda de peso

-Reduo da libido

-Constipao intestinal

-Tremores

-Mialgias, parestesia,

artalgia

-Labilidade emocional

-Dificuldades de concentrao

-Encefalopatia

-Neuropatia motora

-Convulses

-Coma

-Clica abdominal

-Linha gengival de Burton

-Nefropatia

Tabela 2 Sintomas causados por chumbo segundo a gravidade da intoxicao (In: Silveira, 2006, p.17)

A tabela 3 mostra a classificao da sintomatologia segundo o tempo de evoluo

da doena, podendo causar os seguintes sintomas.

26

Sintomas Precoces Sintomas Agudos

e subagudos

Sintomas Crnicos

-Diminuio do apetite

-Dispesia

-Dor abdominal de localizao variada

-Palidez cotnea

-Gastroduodenite

-Constipao intestinal

-Clica saturnina

-Hipertenso arterial

-Encefalopatia

-Paralisia de nervos perifricos

-Poliria isostenrica

-Artralgia/mialgia

-Encefalopatia crnica

-Neuropatia perifrica

-Adinamia

Tabela 3- Sintomas causados pelo chumbo segundo o tempo de evoluo da doena (In: Silveira, 2006, p.18)

27

3. BATERIAS AUTOMOTIVAS

A origem da palavra bateria anterior inveno da pilha de volta, termo introduzido

por Beijamin Franklin, em 1748, referindo-se a uma serie de capacitores conectados

(NILSENBAUM, p.22).

A histria do desenvolvimento das baterias comea na antiguidade, com a

descoberta da eletricidade pelo filosofo grego Tales de Mileto. Este esfregou um

pedao de mbar em um pedao de pele de carneiro, observou se que pedaos de

palha e madeira eram atrados para o mbar (NOGUEIRA et al., 2011, p.1).

Em 1672, Otto Guericke iniciou estudos sobre eletrificao por atrito inventando, na

poca uma mquina geradora de cargas eltricas (NOGUEIRA et al., 2011, p.1).

Essas mquinas foram evoluindo durante o sculo XVIII.

As pilhas e baterias foram sendo desenvolvidas ao longo do tempo com a

contribuio de diversos cientistas. Em 1800, Alessandro Volta, pega dois tipos de

metais diferentes separados por panos umedecidos em sal ou cido fraco, sendo

estes prata e zinco ou prata e chumbo ou prata estanho e cria a pilha de Volta

(NOGUEIRA et al., 2011, p.1). Mais tarde, em 1836, John Frederic Daniell, baseado

nos princpios cientficos da Eletroqumica introduzidos por Michael Faraday,

descobre que a pilha seria mais eficiente se fossem usados dois eletrlitos ao invs

de um s, o que originou-se a pilha de Daniel que usava como metais o zinco e o

cobre (ATKINS: JONES, 2006, p.543).

Em 1839, Willian Robert Grove inventou uma pilha de zinco e platina, nesse mesmo

ano ele desenvolve a primeira clula de combustvel que considerada hoje por

muitos como fonte de energia do futuro (ATKINS; JONES, 2006, p. 569), pois em

pilhas comuns, quando os reagente terminam, a pilha para de funcionar. Nas clulas

de combustveis, os reagentes so fornecidos pilha como se fossem combustveis

da reao, no caso da clula de combustvel de Grove utiliza o hidrognio e o

oxignio como combustvel e o produto de reao a gua, embora sua inveno

no fornecesse voltagem suficiente para utilizao prtica.

28

A bateria chumbo cida, foi inventada pelo Francs Gaston Plant em 1859,

tambm chamada de acumulador de Chumbo, uma associao de pilhas ligadas

em serie (BOCCHI; FERRACIN; BIAGGIO, 2000). Seu uso inicial foi em ferrovias,

e hoje largamente usado em automveis. Ela constituda de componentes

metlicos, soluo cida, plsticos e polmeros. A Tabela 4 mostra a composio

em massa, de uma bateria.

Componentes Massa (%)

Chumbo 61,2

gua 13,3

cido sulfrico puro 9,6

Caixa de polipropileno 8,2

Grelha metlica (Sb, Sn, As) 2,1

Polietileno (separadores) 2,0

Outros materiais (plsticos, papel, madeira, PVC) 3,3

Tabela 4 - Composio mdia de uma bateria de chumbo-cido para automveis (In: Apolinrio, 2009, p. 21)

A bateria constituda de dois eletrodos: um de chumbo metlico, Pb, sob forma

esponjosa, que o material ativo da placa negativa; o da positiva o dixido de

chumbo, PbO2 (BROSSET; BODEREAU, 2012, p.11), ambos mergulhados em

uma soluo de cido sulfrico com densidade aproximada e 1,28g/mL, dentro de

uma malha de liga de chumbo antimnio, que mais resistente a corroso que o

chumbo puro(ATKINS; JONES, 2006, p. 567) (Figura 4).

29

Figura 4 - Bateria de chumbo-cido utilizada em automveis

Quando o circuito externo fechado, conectando eletricamente os terminais, a

bateria entra em funcionamento (descarga), ocorrendo a reao do dixido de

chumbo com cido sulfrico no ctodo, produzindo sulfato de chumbo e gua

(Figura 5).

PbO2(s) + 4H+(aq) + SO4

2-(aq) + 2e PbSO4(s) + 2H2O(l)

Figura 5 - Reao do dixido de chumbo com cido sulfrico, produzindo sulfato de chumbo e gua (In: BOCCHI; FERRACIN; BIAGGIO, 2000, p. 7)

No anodo, o chumbo oxidado a chumbo (II) e reage com ons sulfato formando

sulfato de chumbo (Figura 6).

Pb(s) +SO4(aq) PbSO4(s) + 2e-

Figura 6 - Reao do chumbo com ons sulfato, formando sulfato de chumbo (In: BOCCHI; FERRACIN; BIAGGIO, 2000, p. 7)

Na reao global apresenta somente sulfato de chumbo e gua como produtos

(Figura 7).

30

Pb(s) + PbO2(s) + 2H2SO4(aq) 2PbSO4(s) + 2H2O(l)

Figura 7 - Chumbo reagindo com xido de chumbo e cido sulfrico, para formar sulfato de chumbo e gua. (In: BOCCHI; FERRACIN; BIAGGIO, 2000,

p. 7)

Durante um ciclo de carga/descarga o material ativo passa sucessivamente do

estado PbO2 para o estado PbSO4, e do estado Pb para PbSO4 (BROSSET;

BODEREAU, 2012, p.11). Essas transformaes provocam variaes peridicas do

volume dos materiais ativos, que acabam se desagregando e as partculas caem no

fundo da caixa, ou seja, cada ciclo provoca uma perda de material. Sendo assim, a

vida til da bateria depende do nmero de ciclos dela.

As baterias tambm podem se tornar irrecuperveis, aps sofrerem desgastes

qumicos, como a sulfatao. A dissociao do sulfato de chumbo PbSO4 em ons

SO42- e Pb2+ no uma reao com 100% de rendimento, isso quer dizer que uma

parte do sulfato de chumbo fica na forma de sulfato (BROSSET; BODEREAU, 2012,

p.28), o que traz vrias consequncias, pois esses ons no dissociados no

participam mais da das reaes qumicas, e o sulfato de chumbo insolvel e

impermevel o que faz, com que este fique grudado na superfcie das placas,

impedindo na passagem dos ons do material ativo atrs dele, diminuindo aos

poucos a superfcie ativa das placas, diminuindo assim a capacidade da bateria em

gerar ampere. A condio essencial para que a bateria dure, carregar a bateria at

100% logo aps uma descarga, pois dai a sulfatao tem pouco tempo para se

desenvolver.

Outro desgaste, com efeito mecnico de arrancar partculas do material ativo, a

corrente de carga que tambm dissocia as molculas de sulfato de chumbo

(BROSSET; BODEREAU, 2012, p.29). As partculas caem no fundo da caixa onde

formam uma espcie de lama condutora de eletricidade, onde pode se acumular,

fazendo com que as placas de um ou mais elementos entrem em curto circuito e at

podem provocar exploso, danificando definitivamente a bateria.

31

Os principais tipos de bateria chumbo-cido so as automotivas, industriais e

seladas, com um predomnio marcante das primeiras (BOCCHI; FERRACIN;

BIAGGIO, 2000, p.7).

3.1 RECICLAGEM DE BATERIAS

As baterias so a maior fonte para a indstria de chumbo secundrio, a grade desta

contm mais de 90% de chumbo metlico e pode ser imediatamente fundida

(MATOS: FERREIRA, 2007, p.3). Mais de 70% da produo mundial de chumbo

consumida na manufatura de baterias de chumbo.

Na reciclagem de baterias, estas so armazenadas em um galpo, posteriormente

serradas e derramados os restos de resduos lquidos (soluo eletroltica de

baterias), contendo gua, cido sulfrico e chumbo na forma solvel e particulados

slidos, seguindo para estao de tratamento, onde o piso do local deve ser

impermevel com queda para as canaletas coletoras dos resduos lquidos, evitando

assim uma possvel contaminao do solo podendo atingir o lenol fretico. Outra

anlise neste local so as condies na qual os funcionrios trabalham devem usar

EPIs e EPCs adequados para o tipo de trabalho para evitar possveis acidentes de

contaminaes com resduos (MATOS; FERREIRA, 2007, p.9). Aps essa serragem

o material slido encaminhado para o desmonte onde as grades de chumbo so

separadas da embalagem plstica.

As grades de chumbo so colocadas em fornos, para o processo de fundio, onde

so adicionados carvo mineral e estilhaos de ferro para remoo das impurezas

contidas no chumbo (MATOS; FERREIRA, 2007, p.9). Os fornos so alimentados

com leo xisto e oxignio elevando a temperatura em mdia de 450 a 700C,

fundindo todos os metais contidos no forno, os lingotes de chumbo so despejados

nas frmas e a escria retirada separadamente, aps resfriamento e encaminhada

para o galpo de rejeitos.

32

A figura 8 mostra o processo industrial de reciclagem de baterias, mostrando a

produo e o destino final de cada surgimento de resduos.

Figura 8 - Fluxograma do processo de reciclagem de baterias (In: MATOS; FERREIRA, 2007, p.9)

Recebimento das sucatas de

baterias

Recebimento das sucatas de

baterias

Recebimento das sucatas de

baterias

Desmontagem e separao das carcaas e

das placas de chumbo

Carcaas Resduos lquidos (gua, H2SO4,

chumbo na forma solvel e

particulados slidos)

Placas de chumbo

Trituradas

ETE

Forno de fundio

Armazenamento

em bag gua tratada Lodo

Obteno

do chumbo

Reutilizao na

indstria

Gases liberados

Tratamento dos

gases Escria

armazenada

Aterro industrial

Comercializao

oooo

Comercializao

Desmontagem e separao das carcaas e

das placas de chumbo

33

Com a fundio so analisados vrios riscos, o chumbo libera gases que podem

provocar riscos de contaminao dos operrios, vizinhana e ao meio

ambiente(MATOS; FERREIRA, 2007, p.9). Os gases, fuligens e fumaas liberadas,

so captados por coifas e tubulaes que resfriam e sedimentam pelo caminho,

seguindo para o filtro manga, as partculas so removidas aps sedimentadas nos

poos de visitas em pontos distintos, seguindo os gases para outro filtro manga onde

so filtradas e removidas as impurezas, o ltimo equipamento a chamin que deve

ter um altura significante de oito a dez metros para facilitar a disperso da fumaa.

Os resduos slidos (escria) resultantes da fundio do chumbo, devem

permanecer em galpo coberto e depois encaminhado para um aterro industrial

(MATOS; FERREIRA, 2007, p.9), pois este resduo trata-se de resduos classe I, no

inertes ou perigosos, capaz de degradar o meio ambiente e a sade das pessoas

envolvidas direta e indiretamente. Os demais resduos como: plsticos, papis,

embalagens e outros, devem ser tratados e dispostos em recipientes adequados e

descartados em locais apropriados.

Os resduos lquidos de dispem em canaletas que encaminham a uma estao de

tratamento aqueles constitudos basicamente de gua de lavagem de pisos, soluo

eletroltica de baterias contendo gua, cido sulfrico, resduos metlicos ionizveis

e no ionizveis e particulados slidos. Esse tratamento se dispe de uma

gradeamento simples, sistema de correo de pH, decantao primria com

reteno de sobrenadantes, tanques de neutralizao dotados de agitadores

mecnicos, decantadores, tanques de acondicionamento de efluente tratado, leito de

secagem com retorno do percolado para o sistema de tratamento e piscina de

evaporao.

Quando feita a reciclagem de baterias, o cido sulfrico e o chumbo deixam de ser

descartados de forma inconsciente, j que tanto o cido e o metal podem trazer

srios riscos sade.

34

3.2 GESSO PRODUZIDO NA NEUTRALIZAO DO CIDO SULFRICO DE BATERIAS

Na reciclagem de baterias inservveis, um dos mtodos a adio de calcrio, que

reage com o cido sulfrico, resultando no gesso agrcola (Figura 9). Esse calcrio

adicionado nos tanques de neutralizao aps a soluo ser deixada em repouso

por 12 horas.

H2SO4 + CaCO3 CaSO4 + H2CO3

Figura 9 - cido sulfrico reagindo com carbonato de clcio, para formar sulfato de clcio e cido carbnico (In: BOCCHI; FERRACIN; BIAGGIO, 2000,

p. 7)

35

4. GESSO AGRCOLA

Gesso agrcola basicamente o sulfato de clcio dihidratado (CaSO4. 2H20). Para a

produo do cido fosfrico as indstrias de fertilizantes utilizam como matria prima

a rocha fosftica, (apatita) que ao ser atacada por cido sulfrico e gua, produzem

como subproduto da reao o sulfato de clcio e o cido fluordrico. A composio

qumica mdia do gesso agrcola : S (17,7%); CaO (30,9%); F (0,7%)(DIAS, 1992).

Na agricultura o gesso pode ser Utilizado para correo de camadas superficiais

contendo alto teor de Al3+ ou baixo teor de Ca2+; como fonte de Ca e de S; para

correo de solos sdicos e para reduzir as perdas de nitrognio durante o processo

de compostagem.

O gesso no corrige a acidez e tampouco diminui o Al3+ trocvel do solo, sua funo

alterar a forma inica do Al (tri valente e mais txica) para uma menos txica,

que ao ser adicionado, sofre dissoluo (figura 10).

2 CaSO4. 2H20 + H20 Ca2+ + SO4

2- + CaSO4 + 3 H20

Figura 10 - Reao do sulfato de clcio com gua, formando os ons sulfato e clcio mais gua

Na soluo do solo, o on Ca2+ pode reagir no complexo de troca do solo,

deslocando Al3+, K+ e Mg2+, que podem reagir com o SO42- formando AlSO4 e

MgSO4, alm do CaSO4, que so pares inicos e apresentam grande mobilidade ao

longo do perfil, provocando uma descida de ctions para camadas mais profundas.

Alm do aumento de Ca2+ que promove a reduo da saturao de Al, ou seja, da

concentrao de Al3+. (SORATTO; CRUSCIOL; MELLO, 2010).

A Neutralizao do alumnio trocvel pela adio de gesso, pode ocorrer,

basicamente, a partir da precipitao do complexo Al(OH)3 decorrente da liberao

de OH- para a soluo em decorrncia da adsoro de sulfato (KORNDORFER,

1998); da Formao do complexo AlSO4+ que menos txico para as plantas; da

36

formao do par inico AlF2+ decorrente da presena de F- no gesso agrcola; ou da

precipitao de minerais de sulfato de Al, como alunita e basalminita, por exemplo,

decorrente do aumento da concentrao de sulfato na soluo.

Em relao ao aumento de clcio no solo, o que acontece que o gesso tem um

nion acompanhante (SO4) que pode ser carregado juntamente com o clcio para

camadas mais profundas do solo.

O solo tambm sofre de deficincia de S em diferentes culturas devido ao uso de

formulaes concentradas, baixo consumo de fertilizantes contendo S (sulfato de

amnio e de potssio), aumento da produtividade das culturas e manejo inadequado

do solo possibilitando a diminuio de seu teor de matria orgnica, o que leva ao

uso da calcinagem.

O nitrognio do solo perdido durante a compostagem, onde microrganismos do solo

transformam os nitratos em gs de amnia, que se perde pela atmosfera, e segundo

Korndorfer (1998, p.11) o gesso agrcola reage com a amnia liberada,

transformando-a em sulfato de amnio, diminuindo, portanto sua volatilizao.

Tambm pode ser perdido o nitrognio pela eroso do solo, que carrega, pela ao

das enxuradas e dos ventos, camadas de terra que contm nutrientes, como o

nitrognio e pelo processo de lixiviao, que segundo Duarte (2006, p.29) ocorre

como conseqncia dos processos de transferncia do N em profundidade com a

gua em percolao. Essa perda torna o solo inadequado para o cultivo, pois o N

o nutriente mineral exigido em maior quantidade pelas culturas e, normalmente,

proporciona maior resposta em produtividade.

Para a aplicao do gesso deve seguir as seguintes instrues especficas como:

fazer a amostragem do solo (camada 20-40 cm) se o solo apresentar, saturao de

alumnio > 20% e teor de Ca < 0,5 meq/100cm3.

recomendada para culturas anuais N.G. (Kg/ha) = 50 x % argila e culturas perenes

N.G.(kg/h) = 75% argila, levando em considerao a textura do solo como mostra a

tabela 5.

37

Tipo de solo Quantidade de gesso Kg/ha

-Arenoso 500kg/ha

-Mdio 1000kg/ha

-Argiloso 1500kg/ha

Tabela 5 - Textura do solo (In: KORNDORFER, 1998, p.5)

4.1 USOS DO GESSO NO BRASIL

Particularmente no Brasil, a gessagem passou a ser usada na agricultura aps a

implantao de indstrias de cido fosfrico e consequentemente, do Gesso

Agrcola, a pratica se torna a cada dia mais importante, seno indispensvel, para o

manejo de solo j agricultveis, como tambm em solos de cerrado, para onde as

fronteiras agrcolas do pas se expandem.

O Brasil tem uma enorme rea de solos cidos em todas as regies, ocupando

espao relativamente menor apenas no semi-rido nordestino.

Na importante regio do cerrado, palco da maior ampliao da rea agrcola do

mundo nas ultimas dcadas, mas tambm em outras regies, h quase absoluta

predominncia de solos com elevadas saturaes por alumnio e baixos teores de

clcio ao longo do perfil (RAIJ, 2008, p.1).

Muitas culturas j so beneficiadas hoje como resultados expressivos da utilizao

do gesso agrcola durante o manejo do solo, pois o efeito do gesso como

condicionador e fonte de nutrientes j so considerados indispensveis, por

exemplo, para atender a demanda cada vez maior nas lavouras de cana-de-acar

em todo sudeste e centro-oeste do pas.

38

A tecnologia do uso do gesso na regio do Cerrado foi lanada em 1995 e a

Embrapa Cerrados foi quem primeiro recomendou seu uso. Nessa poca segundo

Caldas (2010), eram vendidas cerca de 200 mil toneladas por ano, hoje j atingimos

trs milhes de toneladas por ano.

39

5. BENEFCIOS E PROBLEMAS AMBIENTAIS

A aplicao do gesso da reciclagem de baterias pode trazer benefcios devido ao

aproveitamento do cido sulfrico, como um uso alternativo trazendo benefcios ao

meio ambiente.

Porm, esse produto poder contaminar o solo relacionado as concentraes de

chumbo, devidos as placas de chumbo contidas na bateria, o que contamina o acido

sulfrico H2SO4 e consequentemente o produto final aps a adio do calcrio

CaCO3.

Com o solo contaminado, o chumbo poder ser absorvido pelas plantas. Nos

vegetais, a carga de contaminantes existentes gerada atravs da capitao do

metal pelas razes, como o chumbo no tem grande capacidade de migrar no interior

das plantas, estas absorvem pequenos teores de chumbo (MATOS; FERREIRA,

2007, p.5).

O chumbo estvel, no dissipa ou biodegrada, ou seja, no solo ele se torna

bioacumulativo, porm a cada aumento de 1000ppm do metal no solo h um

aumento das concentraes sanguneas de 3 a 7 (micrograma/dL5) (AMBRSIO,

2007, p.6).

A Portaria n 685 de 27/08/1998 da secretria Nacional de Vigilncia Sanitria,

estabelece limites mximos de tolerncia (LMT) para o chumbo em alimentos, nas

condies em que so consumidos. Esses valores variam de 0,05 a 2 mg/Kg de

alimento (Tabela 6).

40

Alimentos Quantidade de chumbo Permitida mg/Kg

leos, gorduras e emulses refinadas 0,1

Caramelos e balas 2,0

Cacau (exceto manteiga de Cacau e chocolate adoado)

2,0

Chocolate adoado 1,0

Dextrose (glucose) 2,0

Sucos de frutas ctricas 0,3

Leite fluido, pronto para consumo 0,05

Peixes e produtos de pesca 2,0

Alimentos para fins especiais, preparados especialmente para

lactentes e crianas at trs anos

0,2

Partes comestveis cefalpodes 2,0

Tabela 6 Limites mximos de Tolerncia para o chumbo em alimentos.

A maior parte do chumbo retida fortemente no solo, e muito pouco transportado

para guas superficiais ou profundas (SANTANA, 2006, p.10).

A bio-disponibilidade de chumbo em solos parece mudar de acordo com a forma

mineralgica, ou seja, a forma em que o Pb se encontra complexado quimicamente

constitui um fator importante de controle de bio-disponibilidade do metal no solo.

O pH do solo influncia a mobilidade do metal no solo, que pode sofrer

modificaes, formar compostos menos solveis e tornar-se menos disponvel. Em

solos cultivados os nveis de chumbo podem variar de 20 a 80 mg/g (SANTANA,

2006, p.10).

41

6. APLICAO NO ENSINO MDIO

As linguagens empregadas em experimentos realizados contribuem para a

aproximao da qumica vista em sala de aula e o cotidiano dos alunos, tornando as

aulas mais dinmicas e de interesse de todos (SILVA; WOUTERS; CAMILLO, 2008,

p.47).

O chumbo hoje tem sua principal aplicao na fabricao de baterias automotivas,

mas tambm usado em forros para cabos, elemento de construo civil, pigmento,

soldas, mantas protetoras para aparelhos de raios-X e munies (ROBERTO, 2005,

p.9).

Portanto os professores podem trabalhar com uma aula sobre o metal chumbo,

primeiro pode falar sobre suas aplicaes e em seguida mostrar uma aula prtica

onde poder determinar a densidade do chumbo metlico e detectar chumbo em

uma soluo por meio de precipitao.

Densidade a razo entre a massa e o volume (figura 11). uma propriedade fsica

que pode ser utilizada para identificar substncias. Pelo fato dos slidos serem bem

pouco compressveis, a densidade dos slidos no varia muito com a temperatura.

Densidade = massa

Volume

Figura 11 Frmula para clculo de densidade do chumbo (In: ROMUALDO; 2009, p.2)

Nesse experimento sero utilizados provetas de vidro de 50 mL, balana tcnica

(preciso de 0,1 g), gua destilada e corpos de chumbo. Sero pesados corpos de

chumbo em uma balana tcnica, anotando-se as massas com preciso de 0,1 g.

Em seguida esses corpos de chumbo sero imersos em uma proveta de vidro, de

capacidade igual a 50,0 mL contendo previamente 25,0 mL de gua destilada. A

42

seguir, anotar o volume de gua deslocado aps a imerso do corpo de chumbo, e

fazer os clculos utilizando a frmula apresentada na figura 11.

Para aula prtica sobre precipitao, podero ser usadas solues de nitrato de

chumbo II e acetato de chumbo II. A presena dos ons de chumbo II poder ser

detectada atravs da reao deste ction com iodeto de potssio (KI), formando um

precipitado amarelo de iodeto de chumbo (PbI2) (figura 12).

Pb2+ + I- PbI2

Figura 12 - Reao do on chumbo com o on iodeto, formando iodeto de chumbo (In: CRISTINA; DUTRA; LUCAS, 2010, p. 1)

Os ons chumbo II tambm reagem com a amnia formando um precipitado branco

de hidrxido de chumbo (Pb(OH)2) e este precipitado insolvel em excesso de

reagente (figura 13).

Pb2+ + 2NH3 + 2H2O Pb(OH)2 + 2NH4+

Figura 13 - Reao do on chumbo II com amnia, formando hidrxido de chumbo e amnia (In: CRISTINA; DUTRA; LUCAS, 2010, p. 1)

43

7. MATERIAIS E METODOS

7.1 PARTE EXPERIMENTAL

O experimento conta com quatro vasos, de raio de 15,5 cm, portanto com rea de

754,38 cm2 e profundidade de 34 cm.

Os vasos receberam as variaes de gesso proveniente da neutralizao do resduo

lquido de baterias com calcrio (carbonato de clcio CaCO3) como mostra a

tabela 7. Os clculos para a adio do gesso foram feitos a partir de que 1 alqueire

equivale a 24200 m2. Portanto transformando a rea do vaso para metros, teremos o

seguinte clculo (figura 14).

24200 m2 ......................... 1000 kg (1 Tonelada)

0,0754 m2.................................................................................. X

X = 0, 0031 Kg ou 3,1 g de gesso a ser adicionado

Figura 14 Clculo para adio de gesso no solo

A tabela 7 mostra os valores de gesso adicionado no solo equivalente em toneladas

e o valor real segundo os clculos feitos usando a rea do vaso.

44

Vasos Gesso (toneladas/ alqueire)

Quantidade de Gesso Adicionado (gramas)

Vaso 01 0 0

Vaso 02 1 3,1

Vaso 03 2 6,2

Vaso 04 4 12,5

Tabela 7 - Aplicao do gesso nos vasos em equivalncia por alqueire

Em cada vaso foi adicionado gesso na quantidade que mostra a tabela 7 e em

seguida foi plantado cenoura. Estes vasos ficaram expostos ao sol e chuva e os

solos destes no foram revolvidos como na agricultura conservacionista, com o

objetivo de avaliar se o chumbo sofreu arraste para a parte inferior dos vasos sem a

interferncia mecnica.

A figura 15 mostra os vasos aps a adio do gesso e das sementes de cenouras.

Figura 15 Vasos com adio do gesso e das sementes de cenoura

45

A figura 16 mostra a cenoura aps 30 dias de plantio.

Figura 16 Vasos com a cenoura aps 30 dias do plantio

Decorrido 30 dias, foi colhido a cenoura e armazenadas para anlises posteriores e

o solo de cada vaso foi dividido em duas parcelas, uma parcela at os 17 cm de

profundidade e a outra de 17 cm at o fundo do vaso que de 34 cm. Cada parcela

foi bem homogeneizada e retirada uma amostra identificada conforme a tabela 8.

Vaso 01 (00-17) cm Vaso 01 (17-34) cm

Vaso 02 (00-17) cm Vaso 02 (17-34) cm

Vaso 03 (00-17) cm Vaso 03 (17-34) cm

Vaso 04 (00-17) cm Vaso 04 (17-34) cm

Tabela 8 - Identificao dos vasos no experimento

46

As amostras foram secas e destorroadas por moinho de martelo prprio para esse

trabalho, passadas em peneiras com malha de 2 mm de abertura, resultando na

chamada terra fina seca ao ar (TFSA), estando assim, prontas para a analise

qumica.

7.2 EQUIPAMENTOS

- Dispensador com capacidade de 20 ml.

- Mesa agitadora com movimento circular-horizontal, com rotao mnima de 220

rpm e bandejas de alumnio para trs unidades de bandejas de isopor com 10

frascos.

- Medidor de pH, de referncia.

- Pipetas volumtricas, bales volumtricos, Bequers e provetas, para preparo das

solues.

-Estufa

-Moinho

- Espectrmetro de Absoo Atmica.

7.3 MATERIAIS E REAGENTES

- Cachimbos de PVC com 10 cm3 de capacidade

- Conjuntos de frascos cnicos de polietileno com capacidade de 115 mL (altura de 8

cm e dimetro de 4,5 cm), e tampa plstica, colocados em bandeja de isopor postas

em suporte de alumnio

- Peneira com malha 2 mm de dimetro

- Papel de Filtro, faixa azul, filtragem lenta

- Ampola TRITISOL Padro Estoque de Chumbo 1000 mg

47

- Cloreto de clcio (CaCl2.2H2O)

- cido dietililenotrianino pentaactico (DTPA)

- cido clordrico (HCl)

-cido ntrico (HNO3)

- Trietanolamina (TEA)

7.4 EXTRAO DO CHUMBO

Em um Bquer foi adicionado aproximadamente 200 ml de gua deionizada, 1,96 g

DTPA e 14,9 mL de trietanolamina, agitou-se bem para dissoluo. Em seguida, foi

adicionado 1,47g de cloreto clcio. Transferiu-se para balo volumtrico de 1L e

completou-se o volume com gua deionizada. Depois de acertado o pH para 7,30+-

0,05 com cido clordrico 4 mol L-1.

OBS.: O reagente DPTA o cido dietilenotriamin pentaacetico (C14H23N3O10) com

massa molar de 393,3mg mol-1.

Para o preparo da soluo de cido clordrico 4 mol L-1, adicionou-se vagarosamente

e cuidadosamente 33 mL de HCl concentrado (d=1,19g L-1) em cerca de 50 mL de

gua deionizada. Completou-se o volume para 100 mL.

7.5 Curva Padro de Chumbo para Anlises Por Espectrofotometria De Absoro Atmica em Chama (AAS).

7.5.1 Soluo Estoque Padro de Chumbo (1000 mg.L-1 de Pb)

Transferiu-se a ampola de estoque padro de chumbo para um balo de 1 L,

completando-se o volume com gua deionizada.

7.5.2 Soluo Estoque Padro de Chumbo (20 mg. L-1 de Pb)

48

Pipetou-se 20 mL da soluo estoque padro de chumbo 1000 mg.L-1 e transferido

para um balo de 1L, completando o volume com gua deionizada.

7.5.3 Obteno da Curva Padro

Pipetou-se e transferiu-se para bales de 100 mL, 00, 5.0, 10 e 15 mL da soluo

estoque padro de chumbo 20 mg.L-1, em seguida completou-se o volume com

soluo extratora de DTPA pH 7,30. Obteve-se ento a curva padro.

7.6 DETERMINAO DE CHUMBO NO SOLO

Para fins de anlise foi utilizada apenas a parte do solo que passou na peneira com

abertura de malha de 2 mm, a chamada terra fina seca ao ar(TFSA), e que inclui a

areia, o silte e a argila. Cachimbou-se 10 cm3 de solo e pesou-se em balana com

auxilio de copo plstico para clculo de densidade e transferiu-se para frasco cnico

de polietileno em bandejas de alumnio e isopor. Em seguida adicionou-se 20 mL da

soluo extratora de DTPA pH de 7,30, tampou-se os frasco e agitou-se por 2 horas

na mesa agitadora. Aps retiradas as amostras da mesa agitadora e filtradas

imediatamente por 3 horas, obteve-se o filtrado.

7.6.1 Determinao por Espectrmetro de Absoro Atmica em Chama

Calibrou-se o aparelho para leitura para concentrao mg/L do elemento chumbo

(283,3 nm) utilizando as curva padro de trabalho. Em seguida foram lidas as

absorbncias no filtrado no mximo 24 horas, aps a filtragem. As concentraes

foram calculadas atravs da curva padro.

49

7.7 PREPARAO DA AMOSTRA PARA ANLISE DE CHUMBO NAS FOLHAS DA CENOURA

As folhas verdes recm- coletadas foram lavadas rapidamente com bastante gua

destilada.

Aps a lavagem, as folhas foram colocadas em saco de papel, secadas na estufa

com circulao forada de ar a 60C at peso constante, trituradas em moinho,

passadas em peneiras de malha 1,0 mm e finalmente armazenadas em frasco de

vidro para subsequente anlise qumica.

7.7.1 Extrao do chumbo do tecido vegetal atravs do mtodo digesto seca

Transferiu-se 5g de amostra para um cadinho de porcelana.

A matria orgnica do tecido vegetal foi incinerada na mufla eltrica sob temperatura

de 500C, durante 3 horas.

Em seguida, essa amostra foi dissolvida em 10 mL de HNO3 concentrado e levada

na chapa aquecedora at fervura. Aps esfriar, transferiu-se esta para um balo de

50 mL e completou-se com gua destilada. Filtrou-se a amostra em filtro de papel e

fez a leitura da absorbncia no espectrofotmetro de Absoro Atmica em Chama

(AAS).

7.8 EXTRAO DO CHUMBO DO GESSO OBTIDO NA NEUTRALIZAO DO CIDO SULFRICO DE BATERIAS INSERVVEIS ATRAVS DO MTODO DIGESTO SECA

Transferiu-se 1g de amostra para um cadinho de porcelana. Em seguida essa

amostra foi dissolvida em 10 mL de HNO3 concentrado e levada na chapa

aquecedora at fervura. Aps esfriar, transferiu-se esta para um balo de 1 litro e

completou-se com gua destilada. Filtrou-se a amostra em filtro de papel e fez a

leitura da absorbncia no espectrofotmetro de Absoro Atmica em Chama (AAS).

50

8. RESULTADOS E DISCUSSO

8.1 RESULTADOS DAS ANLISES NA AMOSTRA DE GESSO OBTIDO NA NEUTRALIZAO DO CIDO DE BATERIAS INSERVVEIS E NAS FOLHAS DA CENOURA.

Para estas anlises foi construda uma curva padro, aps leituras de absoro

atmica em chama das vrias solues de chumbo, onde foram encontrados os

resultados descritos na tabela 9.

Curva Padro

Concentrao (mL/100mL) Absorbncia

0,0 0,000

5,0 0,076

10,0 0,148

15,0 0,216

Tabela 9 Curva padro de chumbo

Com esses valores de absorbncia obteve-se a curva padro apresentada na figura

17.

Figura 17 Curva padro de chumbo

51

Na Frmula apresentada na curva padro, y a absoro e x e a concentrao.

Isolando a concentrao temos (figura 18).

C = A 0,002

0,0144

Figura 18 Frmula para o clculo da concentrao de chumbo

Esses valores de absorbncia convertidos em concentrao so dadas pelo

aparelho de espectrmetro de absoro atmica, dando concentrao em mg.L-1. A

curva padro em um grfico serve para avaliar se o ajuste dos pontos est

satisfatrio.

Aps ter feito a curva padro foi lida a amostra de gesso, e obteve-se o resultado

mostrado na tabela 10. Na anlise do gesso foi diludo 1 g deste com 10 mL de

cido ntrico concentrado, em seguida transferiu-se para um balo de 1 litro e

completou este com gua.

Tabela 10 Leitura de chumbo no gesso

Para o clculo de concentrao de chumbo no gesso, foi substituda na frmula da

curva padro, a absorbncia lida pelo espectrmetro na leitura da amostra (figura

19).

C = 0,055 0,002 = 3,68 mg/L-1

0,0144

Figura 19 Clculo da concentrao de chumbo no gesso

Leitura em absorbncia/Concentrao

AMOSTRA Diluio Absorbncia Concentrao

GESSO 1g/L 0,055 0,37%

52

Porm essa quantidade foi encontrada em 1 grama de gesso, portanto para

encontrar a porcentagem de chumbo na amostra, foi feito o seguinte calculo (figura

20).

3,68 mg de chumbo ...................1 grama de gesso

X .........................................100 gramas de gesso

X = 0,368g de chumbo no gesso ou 0,37%.

Figura 20 Clculo da porcentagem de chumbo no gesso

Na cenoura no foi possvel encontrar chumbo, pois a massa de vegetal depois de

seca no foi suficiente para a anlise no espectrmetro de absoro atmica.

8.3 RESULTADOS DE CHUMBO NAS AMOSTRAS DE SOLO

Nas anlises os valores de chumbo encontrados no solo devero estar prximos

quantidade deste adicionado. No vaso 02 foi adicionado 3,1 gramas de gesso

portanto a quantidade de chumbo final dever ser prximo ao resultado encontrado

no clculo da figura 21.

1 grama de gesso..........................3,68 miligramas de chumbo

3,1 gramas de gesso...........................X

X = 11. 41 mg de chumbo

Figura 21 - Clculo para quantidade de chumbo adicionado no vaso 02

Se os vasos apresentam uma rea de 754,38 cm2, e uma altura de 34 cm, o vaso

apresenta um volume de 25, 65 litros como mostra o clculo da figura 22.

53

V= rea do vaso x altura

V = 754, 38 cm2 x 34 cm2

V= 25648,92 cm3

Figura 22 Clculo do volume do vaso

Convertendo esse valor para litros.

1 cm3............................1mL

25648,92 cm3...............25648,92 mL ou 25, 65 litros

Portanto se adicionar 3,1 gramas de gesso contendo 11,41 mg de chumbo em um

vaso de 25, 65 litros, teremos uma concentrao em mg/L que ser adicionada (

figura 23).

11,41mg.....................25,65 litros

X...................................1litro

X = 0,44 mg/L de chumbo

Figura 23 Clculo de converso para mg/L do vaso 02

Para o vaso 03 onde foi adicionado 6,2 gramas de gesso, a quantidade de chumbo

dever ser prxima a mostrada no clculo da figura 24.

1 grama de gesso..........................3,68 miligramas de chumbo

6,2 gramas de gesso...........................X

X = 22,816 mg de chumbo

Figura 24 - Clculo para quantidade de chumbo adicionado no vaso 03

54

Portanto se adicionar 6,2 gramas de gesso contendo 22,816 mg de chumbo em um

vaso de 25, 65 litros, teremos uma concentrao em mg/L por litro que ser

adicionada (figura 25).

22,816mg................25,65 litros

X...................................1litro

X = 0,89 mg/litro de chumbo

Figura 25 Clculo de converso para mg/L do vaso 03

Para o vaso 4 que foi adicionado 12,5 gramas de gesso (figura 26).

1 grama de gesso..........................3,68 gramas de chumbo

12,5 gramas de gesso...........................X

X = 46 gramas de chumbo

Figura 26 - Clculo para quantidade de chumbo adicionado no vaso 04

Portanto se adicionar 12,5 gramas de gesso contendo 46 mg de chumbo em um

vaso de 25, 65 litros, teremos uma concentrao em mg/L por litro que ser

adicionada (figura 27).

46 mg......................25,65 litros

X...................................1litro

X = 1,79 mg/litro de chumbo

Figura 27 - Clculo de converso para mg/L do vaso 04

55

Para as anlises de chumbo no solo foi construda uma curva padro, onde foram

encontrados os resultados descritos na tabela 11.

Curva Padro

Concentrao (mL/100ML) Absorbncia

0,0 0,000

5,0 0,075

10,0 0,145

15,0 0,212

Tabela 11 Curva padro para chumbo no solo

Com esses valores de absorbncia obteve-se a curva padro apresentada abaixo,

na figura 28.

Figura 28 - Curva padro para chumbo no solo

Na Formula apresentada na curva padro, y a absoro e x e a concentrao.

Isolando a concentrao temos (figura 29).

56

C = A 0,0021

0,0141

Figura 29 - Frmula para clculo da concentrao de chumbo no solo

Para as anlises do solo foi usada 10 mL de terra para 20 mL do extrator, portanto o

resultado obtido deve ser multiplicado por 2. Os resultados das analises feitas no

solo foram os seguintes, como mostra a tabela 12.

Leitura em Absorbncia/Concentrao

Vaso Absorbncia Concentrao no

Extrato Concentrao no Solo

1 (0-17) 0,006 0,28mg/L 0,56mg/L

1(17-34) 0,005 0,21mg/L 0,42mg/L

2(0-17) 0,008 0,42mg/L 0,84mg/L

2(17-34) 0,006 0,28mg/L 0,56mg/L

3(0-17) 0,01 0,56mg/L 1,12mg/L

3(17-34) 0,007 0,35mg/L 0,70mg/L

4(0-17) 0,02 1,27mg/L 2,54mg/L

4(17-34) 0,008 0,42mg/L 0,84mg/L

Tabela 12 - Resultados de chumbo no solo

No vaso 01 no foi adicionado gesso, o resultado obtido nas anlises mostra que no

solo j havia uma concentrao do metal em sua composio. No vaso 02 foi

adicionado 3,1 gramas de gesso contendo uma concentrao de 0,44mg/L de

chumbo e obteve um aumento na concentrao de 0,42 mg/L de chumbo no solo em

relao ao vaso 01.

57

No vaso 03 foi adicionado 6,2 gramas de gesso, contendo 0,89 m/L de chumbo, e o

solo apresentou um aumento de 0,84mg/L do metal.

No vaso 04 foi adicionado 12,5 gramas de gesso contendo 1,79 mg/L de chumbo em

sua composio e o solo apresentou um aumento de 2,40mg/L do metal. A anlise

mostrou uma concentrao de chumbo acima da quantidade do metal que foi

adicionado, isso pode ter acontecido pois a rea do vaso foi calculada medindo seu

raio e sua altura, porm a quantidade em volume de solo adicionada no vaso por ter

sido menor, o que mostra que esse estava em uma concentrao em mg/L maior

que nos demais vasos.

58

9. CONCLUSO

A anlise qumica no gesso obtido na neutralizao do cido sulfrico de baterias

inservveis mostrou que esse resduo lquido apresenta 0,37% de chumbo em sua

composio, ou seja, esse subproduto obtido nas fabricas de reciclagem de baterias,

devido as grades destas serem feitas deste metal, resduos metlicos acabam que

ficando na soluo eletroltica.

A aplicao do gesso no solo traz vrios benefcios, sendo uma das suas funes

eliminar o alumnio txico, pois o Al3+ combina com o SO42- formando o composto

Al2(SO4)3 que menos txico para as plantas, e isso j est comprovado, porm

com a aplicao do gesso usado no trabalho, as anlises mostram que o chumbo

adicionado junto com o gesso no dissipou nem biodegradou no solo, apresentando-

se no solo de acordo com a quantidade do metal que foi adicionada juntamente com

o produto. O metal tambm no se lixiviou para camadas mais profundas.

Na cenoura plantada nesses vasos, no foi possvel fazer leitura de chumbo em sua

composio, pois a quantidade do vegetal depois de seco no foi suficiente para ser

analisado.

Pode-se concluir, diante dos resultados das anlises feitas, que esse gesso quando

aplicado no solo, com a quantidade de chumbo apresentada em sua composio, e

a quantidade de chumbo apresentada no solo aps sua aplicao, se mostra inferior

a desse metal que pode ser encontrada naturamente na crosta terrestre, que seria

em concentraes de aproximadamente 13mg/kg. A portaria n 685 de 27/08/1998

da secretria nacional de Vigilncia Sanitria, estabelece limites mximos de

tolerncia para o chumbo em condies em que so consumidos, portanto para esse

gesso ser usado como insumo agrcola, vai depender da quantidade deste que ser

aplicada no solo, e do que ser cultivado, j que a lei permite valores que podem

variar de 0,05 a 2mg/Kg em alimentos e segundo Matos e Ferreira (2007, p.5) o

chumbo no tem grande capacidade de migrar no interior das plantas que absorvem

pequenos teores do metal.

59

10. REFERNCIAS

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