Ciencia del Suelo (Dec 2009)
S, Zn, Cr, Cu and Fe changes during fluvial sediments oxidation Transformaciones del S, Zn, Cr, Cu y Fe en sedimentos fluviales durante el proceso de secado
Abstract
Acidification of dredged sediments which have been disposed on land is highly dependent on redox shifts. The aim of the present work was to assess changes in sulphur, metal speciation (Zn, Fe, Cr y Cu) and acidity caused by a polluted sediment oxidation event. Sediments were dessicated under controlled conditions and sulphide compounds (acid volatile sulphides-AVS- and sulphate), pH and neutralization potential were measured through time during 36 days. Zinc, Cu, Cr and Fe speciation (BCR metal sequential extraction procedure) were measured at the beginning of the experiment and at day 22. An acid-base equilibrium method based on the BCR procedure was employed to assess the sediment acidification risk. Some of the re-suspension experiments were inoculated with an Acidithiobacillus ferrooxidans strain to assess biological catalysis on sulphide oxidation. Acid-base equilibrium results indicated the sediment sample had a significant acidification potential. Oxidation increased sulphate levels (56 to 2300 mg S kg-¹ in the desiccation experiment with a temporal evolution adjusted by a logistic model, and a 2100 to 3000 mg SO4 -² L-¹ increase for the resuspension experiments). Sulphide oxidation rates varied between 0 to 3.1.10-9 mg O2 kg-¹ s-¹ for the drying sediment. Zinc changes could be explained partially by ZnS conversion to ZnSO4 during oxidation. Iron reduction could be attributed to an increase in Fe oxides crystallinity. Acid-base equilibrium for the sample indicated it was a potentially acid-generating material. Zinc increased its bioavailability during drying and was the only metal that appeared in significant amounts in solution during re-suspension. Land-filling with dredged sediments could present increased metals bioavailability problems despite having an important and effective neutralization potential.La evaluación de los riesgos de acidificación por deposición de sedimentos dragados en superficie es muy dependiente de los cambios generados por potencial redox. El objetivo del presente trabajo fue el de evaluar cambios en las formas de azufre, metales (Zn, Fe, Cr y Cu) y aumento de acidez generado por la oxidación de sedimentos contaminados durante un proceso de oxidación controlado. Se midió, sobre sedimentos en proceso de desecación y durante 36 días, sulfuros, sulfuros volátiles, sulfatos, pH y potencial de neutralización. A partir del día 22 se aplicó un procedimiento de extracción sequencial de Zn, Cu, Cr y Fe para evaluar el riesgo de acidificación del sedimento, incluyendo entre los tratamientos la inoculación con una cepa de Acidithiobacillus ferrooxidans como catalizador de la oxidación de los sulfuros. La oxidación de sulfatos aumentó de 56 a 2300 mg S kg-¹ con una evolución temporal que ajustó a un modelo logístico. Hubo un aumento de 2100 a 3000 mg SO4 -² L-¹ de sulfatos en el experimento de resuspensión. La oxidación de los sulfuros osciló entre 0 y 3,1.10-9 mg O2 kg-¹ s-¹. Los cambios en el comportamiento del Zn pueden ser explicados parcialmente por la conversión de ZnS a ZnSO4 durante el proceso de oxidación. La reducción del hierro podría ser atribuida a un aumento en la cristalinidad de los óxidos de Fe. El balance ácido-base señala que la muestra es un material con capacidad generadora de acidez. El Zn aumentó su biodisponibilidad durante el proceso de secado y es el único metal que se encuentra presente en cantidad significativa durante el proceso de resuspensión. La disposición en tierra firme de sedimentos dragados puede generar aumento de biodisponibilidad de metales más allá de su impacto en el potencial efectivo de neutralización.
