Determinação da taxa de transferência de elementos-traço de resíduos sólidos urbanos para lixiviado

Abstract

Devido à natureza diversa dos resíduos sólidos urbanos (RSU) e às diferenças das fases de decomposição, o lixiviado formado resulta em uma mistura química complexa com potencial tóxico. Esses compostos químicos podem causar problemas ambientais como contaminação de águas superficiais ou subterrâneas, interferindo no equilíbrio de ecossistemas aquáticos. Este trabalho tem como principal objetivo determinar a taxa de transferência dos elementos-traço (Cr, Cu, Pb, Ni e Cd) contidos nos RSU para o lixiviado, além de avaliar a toxicidade aguda para Daphnia magna e Vibrio fischeri, e identificar as principais variáveis físico-químicas que influenciam na toxicidade dos lixiviados de aterros sanitários, produzidos em reatores com simulações pilotos. Para a realização deste estudo, foram construídos três reatores que simulam a produção de lixiviados de aterro sanitário. Os reatores pilotos possuíam diferentes composições de massas de preenchimentos, codificados como: 1- preenchido exclusivamente com material orgânico, 2 - preenchido com RSU sintético (RSU-S), uma mistura de material orgânico e inorgânico e 3 - preenchido RSU provenientes da coleta municipal. Foram coletadas amostras de lixiviados a cada 7 dias durante um período de 17 meses. Os resultados das análises das variáveis físico-químicas indicam que as amostras dos lixiviados são misturas complexas, compostas por substâncias orgânicas e inorgânicas, contendo consideradas concentrações de micro e macro nutrientes. As concentrações destes compostos encontradas no lixiviado evidenciam o transporte dessas substâncias da matriz sólida para o meio aquoso. Os testes de toxicidade aguda, realizados com Daphnia magna e Vibrio fischeri, mostraram que os lixiviados produzidos no interior dos reatores são tóxicos, apresentando para Daphnia magna CE50 < 1% e para Vibrio fischeri CE50 < 12% em média indica que os microcrustáceos são mais sensíveis a estes compostos, sendo mais apropriados para o estudo. A variável pH foi a que demonstrou maior correlação com a CE50, sugerindo que o pH é a principal variável química indicadora de toxicidade, para as condições do experimento. Utilizou-se da modelagem matemática (modelos de regressão não linear com ajuda do programa estatístico Minitab 16, a função exponencial foi à que melhor se ajustou) baseados em modelos compartimentais para determinar e descrever a taxa de transferência dos elementos-traço dos RSU para o lixiviado. A análise dos elementos traços no lixiviado dos três reatores pilotos mostrou que o Ni foi o elemento que apresentou a maior taxa de transferência, o que é preocupante devido à alta toxicidade deste elemento. Enquanto o Cd foi o que apresentou a menor taxa de transferência, porém constante. E as menores taxas de transferência foram apresentadas por o Cr, Cu e o Pb.<br>

Abstract : Due to the varied nature of Municipal Solid Waste (MSW) and differences of phases of decomposition, the formed leachate results in a complex chemical mix with toxic potential. These chemical compounds can cause environmental problems such as contamination of surface or groundwater, affecting the balance of aquatic ecosystems. This work has the main objective to determine the transfer rate of trace elements (Cr, Cu, Pb, Ni and Cd) contained in MSW for the leachate in addition to evaluate acute toxicity for Daphnia magna and Vibrio fischeri, and identify the principle physicochemical variables that influence the toxicity of landfill leachate, produced in reactors with pilot simulations. For this study three reactors were built to simulate the production of landfill leachate. The pilot reactors had different composition mass fills, encoded as: 1 - exclusively filled with organic material, 2 - filled with synthetic MSW (MSW-S) a mixture of organic and inorganic material and 3 - filled with MSW from municipal collection. Leachate samples were collected every 7 days over a period of 17 months. The results of the analyses of the physicochemical variables indicate that the leachate samples are complex mixtures, consisting of organic and inorganic substances containing considered concentrations of macro and micro nutrients. The concentrations of these compounds found in the leachate showed the transport of these substances of the solid matrix to the aqueous media. The acute toxicity tests conducted with Daphnia magna and Vibrio fischeri, showed that the leachate produced inside the reactors are toxic to Daphnia magna CE50 < 1% e for Vibrio fischeri CE50 < 12% indicating that in average the microcrustaceans are more sensitive to these compounds, being more suitable for the study. The variable pH demonstrated the highest correlation with CE50, suggesting that pH is the principle variable chemical indicator of toxicity, for the conditions of the experiment. Utilizing mathematical modeling (regression models not linear with the help of the statistical program Minitab 16, the exponential function was the best fit) based on compartmental models to determine and describe the transfer rate of the elements traced for RSU to the leachate. The analysis of trace elements in the leachate of the three pilot reactors shows that the Ni was the element that presented the highest transfer rate, which is worrying because of the high toxicity of this element. While the Cd presented the lowest transfer rate, but constant, and the lowest transfer rates were presented by Cr, Cu and Pb.