Caracterização química e radiométrica de biossólidos de estações de tratamento de esgoto doméstico da Região Metropolitana do Recife

CAPES Dentre os resíduos sólidos urbanos, os lodos das estações de tratamento de esgotos (ETE) merecem atenção devido ao aumento contínuo da sua produção. Contudo, há preocupação com a qualidade desse material e os impactos decorrentes do uso agrícola. Métodos rápidos e precisos de quantificação das concentrações de elementos químicos e radionuclídeos são relevantes para monitoração da qualidade dos biossólidos gerados na Região Metropolitana do Recife – RMR. Nessa região, além das fontes antropogênicas de elementos químicos, ocorrem afloramentos naturais de fosforito uranífero, contendo altas concentrações de radionuclídeos naturais. Neste trabalho, foram utilizadas as técnicas de Fluorescência de Raios-X por Dispersão de Energia – EDXRF, Espectrometria de Absorção Atômica com Chama – FAAS e Espectrometria Gama de Alta Resolução – HRGRS para o estudo de elementos químicos e principais radionuclídeos naturais em amostras de biossólidos coletadas em oito ETEs da RMR. Para EDXRF, empregaram-se materiais de referência para a elaboração de curvas analíticas específicas para a determinação de Al, Ca, Fe, K, Si e Ti. Os resultados indicam que os biossólidos da RMR são importantes fontes de Ca e K, todavia, possuem altas concentrações de Al, elemento químico relevante devido à sua toxicidade para as plantas. As máximas concentrações de Cu, Cr e Zn, quantificados por FAAS, foram menores do que os limites da legislação brasileira para uso agrícola. De acordo com a análise radiométrica, ⁴⁰K, ²²⁶Ra, ²²⁸Ra apresentaram concentrações máximas de 460 Bq kg⁻¹, 172 Bq kg⁻¹ e 448 Bq kg⁻¹, respectivamente. Houve enriquecimento de ²²⁸Ra com relação a ²²⁸Th (fator igual a 3) no processo de produção de biossólidos, indicando desiquilíbrio secular quanto aos radionuclídeos da Série do ²³²Th. A análise multivariada agrupou Ti, ²²⁶Ra e ²²⁸Ra e isolou Ca das demais variáveis, apesar do Ca e dos isótopos de Ra pertencerem à mesma família química (IIA). Como Cu e Cr estiveram altamente correlacionados, é provável a associação com contaminação ambiental. Desse modo, a metodologia aplicada favoreceu a caracterização química e radiométrica dos biossólidos, permitindo avaliar sua qualidade com relação aos parâmetros analisados. Among the municipal solid wastes, sludges from sewage treatment plants (WWTP) deserve attention due to the continuous increasing of their production. However, there is concern about the quality of this material and the impacts arising from agricultural use. Rapid and accurate methods of quantification of concentrations of chemical elements and radionuclides are relevant for monitoring the quality of biosolids generated in the Metropolitan Region of Recife – MRR, because of the anthropogenic sources of chemical elements and the occurrence of uraniferous phosphorite outcrops containing high concentrations of natural radionuclides. In this work, the techniques of X-ray Fluorescence by Energy Dispersion - EDXRF, Atomic Absorption Spectrometry with Flame - FAAS and High Resolution Spectrometry - HRGRS were used for the study of chemical elements and main natural radionuclides in samples of biosolids collected in eight WWTP of MRR. For EDXRF, standard reference materials were used in the elaboration of specific analytical curves for the determination of Al, Ca, Fe, K, Si and Ti. The results indicate that RMR biosolids are important sources of Ca e K, although present high Al concentrations, chemical element relevant due to its toxicity for plants. The maximum concentrations of Cu, Cr and Zn, quantified by FAAS, were lower than Brazilian legislation limits for agricultural use. According to the radiometric analysis, ⁴⁰K, ²²⁶Ra, ²²⁸Ra and ²²⁸Th showed maximum concentrations of 460 Bq kg⁻¹, 172 Bq kg⁻¹, 448 Bq kg⁻¹ and 151 Bq kg⁻¹, respectively. There was a ²²⁸Ra enrichment in relation to ²²⁸Th (factor of 3) during the biosolid production, indicating secular disequilibrium referring to the ²³²Th Series. The multivariate analysis grouped Ti and the radionuclides ²²⁶Ra e ²²⁸Ra and has isolated Ca from the other variables, even though Ca and the Ra isotopes belong to the same chemical family (IIA). As Cu and Cr have been highly correlated, association with environmental contamination is likely. Thus, the applied methodology favored the chemical and radiometric characterization of the biosolids, allowing to evaluate its quality in relation to the parameters analyzed.