Método Monte Carlo para simulação de transporte e destinação de metais na bacia hidrográfica do Rio Doce : um estudo de caso

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dc.contributor.advisorYabe, Maria Josefa Santos
dc.contributor.authorReis, Cecília Estima Sacramento dos
dc.contributor.bancaSantiago, Aníbal da Fonseca
dc.contributor.bancaCarvalho, Gizilene Maria de
dc.contributor.bancaAlmeida, Lucio César de
dc.contributor.bancaAbrão, Taufik
dc.coverage.extent94 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2024-07-26T19:15:24Z
dc.date.available2024-07-26T19:15:24Z
dc.date.issued2022-03-04
dc.description.abstractA bacia hidrográfica do Rio Doce tem como atividades principais a agropecuária, a pesca e a mineração de ferro. Em 2015, o rompimento da barragem de Fundão liberou 60 milhões de m3 de resíduo de mineração de ferro, rico em metais potencialmente tóxicos (MPT). Considerando a necessidade de conhecer o comportamento dos MPT e o impacto gerado, o objetivo deste estudo foi avaliar o transporte e a destinação de alumínio, cobre, chumbo, manganês e prata na Bacia Hidrográfica do Rio Doce por simulação matemática utilizando o método Monte Carlo. A caracterização da água e do sedimento, além da quantificação de MPT forneceu dados de entrada para a simulação de transporte pela Simulação Monte Carlo (SMC). Amostras de sedimento foram submetidas `a extração sequencial para quantificação de MPT como trocável, ligada a óxidos e à MO. Descargas de esgoto doméstico sem tratamento em fluxo contínuo na bacia aportam quantidade expressiva de MO que, somada a outras condições ambientais, promove a mobilização de MPT para a fase líquida. A agregação de MO ao longo da bacia com taxa de decomposição foi estabelecida como uma inovação no modelo matemático. Os resultados mostraram uma evolução da concentração do MPT, desde a nascente do Rio Gualaxo do Norte (P0) `a foz do Rio Doce (P8), com impacto maior simulado em locais de maior aporte de MO, com aumento significativo da concentração mobilizada no final da bacia (P8). A fração trocável mostrou que prata e manganês são espécies químicas eminentemente m´oveis. Embora chumbo, cobre e alumínio estabeleçam interações mais fortes com a fase sólida, ficando retidos sobre OM e óxidos de Fe-Mn, sua mobilização pode ser prevista ao longo da bacia. Portanto, a simulação matemática com variáveis estocásticas como a quantidade de OM incorporada na bacia ´e uma ferramenta importante para prever a mobilização de MPT resultante, não apenas de um desastre ambiental pontual, mas das alterações nas águas da bacia ao longo do tempo. Sob adição máxima simulada de OM (60 mg kg−1), a SMC prevê duplicação da concentração total de MPT, exceto para manganês, com 20% de aumento em relação ao valor simulado para condição atual da bacia.
dc.description.abstractother1The Doce River watershed has agriculture, fishing, and iron mining as its primary activities. In 2015, the Fund˜ao dam breakdown released 60 million m3 iron mining residue, rich in potentially toxic metals (PTM). Considering the need to know the behavior of PTM and the impact generated, the objective of this study was to evaluate the transport and destination of aluminum, copper, lead, manganese and silver in the Doce River Watershed by mathematical simulation using the Monte Carlo method. Water and sediment characterization and PTM provided input data for the transport simulation by the Monte Carlo Simulation (MCS). Sediment samples were submitted to sequential extraction to quantify PTM as exchangeable, bound to oxides, and OM. Discharges of untreated domestic sewage in continuous flow in the basin provide a significant amount of OM, which, added to other environmental conditions, promotes the PTM mobilization to the liquid phase. The OM input along the basin with decomposition rate is an innovative contribution to the mathematical model. The results showed an evolution of the PTM concentration, from Gualaxo do Norte headwater (P0) to Doce River mouth (P8), with a more significant impact simulated in sites of greater OM input, with a significant increase in the concentration mobilized at the end of the basin (P8). The exchangeable fraction showed that silver and manganese are eminently mobile Chemical species. Although lead, copper, and aluminum establish stronger interactions with the solid phase, retained on OM and on Fe-Mn oxides, their mobilization can be predicted along the basin. Therefore, mathematical simulation with stochastic variables such as the amount of OM incorporated in the basin is essential to predicting the PTM mobilization resulting from a one-off environmental disaster and of changes in basin waters over time. Under maximum simulated OM addition (60 mg kg−1), the MCS predicts a total PTM concentration twice as high, except for manganese, with a 20% increase concerning the simulated value for the current condition of the basin.
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/17090
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCCE - Departamento de Química
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Química
dc.subjectMobilidade de metais potencialmente tóxicos
dc.subjectSimulação matemática
dc.subjectExtração sequencial
dc.subjectMineração
dc.subjectAvaliação ambiental
dc.subjectMatéria orgânica
dc.subjectMobilidade de metais tóxicos - Bacia Hidrográfica do Rio Doce
dc.subjectMineração - Bacia Hidrográfica do Rio Doce
dc.subjectAvaliação ambiental - Bacia Hidrográfica do Rio Doce
dc.subjectSimulação Monte Carlo (SMC) - Química
dc.subject.capesCiências Exatas e da Terra - Química
dc.subject.keywordsMobility of potentially toxic metals
dc.subject.keywordsMathematical simulation
dc.subject.keywordsSequential extraction
dc.subject.keywordsMining
dc.subject.keywordsEnvironmental assessment
dc.subject.keywordsOrganic matter
dc.subject.keywordsMobility of toxic metals - Rio Doce Watershed
dc.subject.keywordsMining - Rio Doce Watershed
dc.subject.keywordsEnvironmental assessment - Rio Doce River Basin
dc.subject.keywordsMonte Carlo Simulation (SMC) - Chemistry
dc.titleMétodo Monte Carlo para simulação de transporte e destinação de metais na bacia hidrográfica do Rio Doce : um estudo de caso
dc.title.alternativeMonte Carlo simulation method for transport and fate of metals in the Doce River watershed : a case study
dc.typeTese
dcterms.educationLevelDoutorado
dcterms.provenanceCentro de Ciências Exatas

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