Fracionamento químico e avaliação de risco ambiental de elementos potencialmente tóxicos em cascalhos de perfuração do setor de óleo e gás

Abstract

No presente trabalho foi aplicado o procedimento de extração sequencial Community Bureau of Reference (BCR) para o fracionamento dos metais Ba, Co, Cu, Mn, Mo, Ni e Pb em amostras de cascalho de perfuração provenientes de dois poços (onshore e offshore) com diferentes profundidades de amostragem. O procedimento BCR conta quatro frações utilizando diferentes meios extratores: solução de ácido acético (F1, fração permutável); cloridrato de hidroxilamina (F2, fração redutível); peróxido de hidrogênio e acetato de amônio (F3, fração oxidável) e F4 (fração residual), a qual é obtida via decomposição do sólido resultante das extrações por digestão ácida assistida por micro-ondas. Adicionalmente, foram obtidas as concentrações totais dos metais nas amostras (via digestão ácida) para comparação com a soma das concentrações obtidas pelo procedimento BCR. Para quantificação dos metais foi utilizada a técnica de ICP-MS. A influência dos diferentes meios extratores foi avaliada e os resultados demonstraram que a mudança de meio extrator não afetou as quantificações dos metais pela técnica de ICP-MS. Foram obtidos valores de LOQ entre 1,0 e 1,3 µg g-1 para o método de digestão ácida e 0,05 e 0,09 µg g-1 para o BCR. Os valores de RSD variaram de 0,01% a 62,4% e as concentrações totais variaram de 4,41 a 56616 µg g-1. Para verificação da exatidão do procedimento de extração, este foi aplicado a um material de referência certificado e não foi observada diferença significativa entre os resultados obtidos e as concentrações certificadas. Para estimar os riscos ambientais envolvendo as amostras e os metais, baseados na biodisponibilidade e mobilidade, foram calculados os parâmetros: fator de contaminação (CF), índice de carga de poluição (PLI) e código de avaliação de risco (RAC). Os resultados para CF sugeriram riscos de contaminação variando de baixa contaminação a alta contaminação, o PLI indicou que todas as amostras apresentam um caráter poluente e os valores para o RAC, para a maioria dos metais e amostras sugeriu médio risco ambiental.

Abstract: In this study was applied the sequential extraction procedure Community Bureau of Reference (BCR) for metals fractionation (Ba, Co, Cu, Mn, Mo, Ni and Pb) in drill cuttings samples from onshore and offshore oil and gas exploration wells at different depths. The BCR procedure consists in the metal fractionation in four fractions, using different reagents solutions: acetic acid (F1, exchangeable fraction); hydroxylamine hydrochloride (F2, reducible fraction); hydrogen peroxide and ammonium acetate (F3, oxidizable fraction) and residual fraction (F4), that is obtained by microwave acid digestion. Additionally, were obtained the total metals concentration in the samples also by microwave acid digestion to comparative with the sum of the BCR fractions concentrations. For the metal determination, ICP-MS technique was used. The influence of the different solutions used in the extraction was evaluated and the results shown that the extractors doesn?t interfere in the quantification by ICP-MS. Were obtained LOQs between 1.0-1.3 µg g-1 for the acid digestion method and 0.05-0.09 µg g-1 for BCR. The RSD values fluctuate between 0.01% to 62,4% and the total concentrations 4.41-56616 µg g-1. To verify the accuracy of the extraction procedure, it was applied to a standard reference material and no significant difference was observed between the obtained results and the certified concentrations. To estimate the environmental risks involving the samples and metals, based on the mobility and bioavailability, were calculated the parameters: contamination factor (CF), pollution load index (PLI) and risk assessment code (RAC). The CF results suggested that de contamination risk fluctuate between low risk and high risk, PLI indicated that all samples had polluting character and RAC values, for the most metals and samples suggested medium environmental risk.