FORMAÇÃO DE Fe₃(PO₄)₂.8H₂O (VIVIANITA) E FeCO₃ (SIDERITA) EM PADAURI-BARCELOS-AMAZONAS:UM EXEMPLO DE OXIDAÇÃO-REDUÇÃO MICROBIOLÓGICA EM AMBIENTE LACUSTRE

Vanda Porpino Lemos (PQ)¹ e Marcondes Lima da Costa(PQ)²

1-Universidade Federal do Pará (UFPA), Centro de Ciências Exatas e Naturais-Departamento de Química; 2- UFPA-Centro de Geociências, Departamento de Geoquímica e Petrologia

Palavras-Chave: goethita; substâncias húmicas; oxidação-redução

INTRODUÇÃO Ocorrências de siderita e vivianita têm sido geralmente descobertas em sedimentos e crostas formadas sob condições anaeróbicas, típicas de ambientes lacustres. Essas condições são geradas a partir de acúmulo de substâncias húmicas. O processo de interação entre essas substâncias e minerais de Fe (III), como goethita (a-FeOOH), foi investigado experimentalmente a partir de substâncias puras sintéticas (goethita e hidroquinona), em presença de HCO₃^-, de bactéria Schwanella putrefaciens e de micronutrientes necessários ao crescimento bacteriológico (HPO₄^{- -}), sendo assim verificado ocorrer a precipitação do FeCO₃ (siderita) e Fe₃(PO₄)₂.8H₂O (vivianita)¹. Entretanto, essas experiências não estabeleceram de forma concreta os mecanismos envolvidos no processo de oxidação-redução bacteriológica. O que se tem previsto^2-3 é que durante a oxidação de substâncias húmicas, associada com a dissolução biogênica de hidróxidos férricos, os microorganismos obtêm energia necessária ao seu crescimento e reprodução através da transferência de elétrons, a partir de uma espécie reduzida para outra oxidada, e que utilizam como receptor de elétron o Fe³⁺.

OBJETIVOS Indicar a ocorrência de siderita-vivianita de Barcelos como um exemplo de oxidação-redução microbiológica em ambiente lacustre da Amazônia, mostrar os principais aspectos em termos de geoquímica ambiental, composição química e mineralógica de materiais dessa ocorrência e sugerir, com base em dados teóricos, envolvendo especialmente minerais de ferro em equilíbrio com soluções aquosas contendo íons, HCO₃^- e HPO₄^- Fe², as condições de Eh-pH mais favoráveis à formação desses minerais.

MATERIAIS E MÉTODOS Os materiais estudados são crostas ferruginosas da região de Padauri no município de Barcelos, Amazonas. Esses materiais foram analisados por difração de raios-X (DRX) e microssonda eletrônica com dispersão de comprimento de onda (WDS). Nas análises de DRX foi utilizado um difratômetro da Philips PW-3710, equipado com anodo de Cu, e as de WDS usando-se o instrumento JEOL-8600.

RESULTADOS E DISCUSSÃO Os estudos sobre a geoquímica ambiental de Padauri demonstraram que a região é plana e baixa, com inúmeros lagos e pântanos . As crostas ferruginosas constituem as unidades mais proeminentes nessa região. As amostras de crosta apresentam como principais constituintes mineralógicos a goethita e siderita. Como acessórios ocorrem a vivianita e caolinita . As análises químicas realizadas em vários pontos contendo siderita indicaram a composição química média(%): FeO=58,09; MnO=2,79; MgO= 0,11; CaO= 1,19; SiO₂ = 1,75; Al₂O₃= 0,37; Na₂O= 0,05; K₂O= 0,03. Os elementos traço detectados(ppm) foram: Sr=21-421; 264-814; 16-948; Cr= 19-7227; Ga-290-761; Ti= 10-1200. A concentração significativa em CaO sugere a presença de calcita (CaCO₃). É provável carbonato e fosfato de Fe (II) nesse ambiente tenha sido precipitado a partir do seguinte processo: nas águas dos lagos de Padauri, com disponibilidade de íons HPO₄^{- -}, Ca²⁺ e outros íons ,originados da degradação de resíduos animais, os fragmentos de crosta ferruginosa dos arredores devem ter sido gradualmente soterrados e submetidos à modificação em suas propriedades físicas e físico-químicas; a goethita passou a sofrer interação com substâncias húmicas, em presença de microorganismos, que devem ocorrer em abundância nesse tipo de ambiente. Tais condições propiciaram: a dissolução biogênica da goethita, associada com a oxidação de substâncias húmicas (representadas neste trabalho como RCHOHCOOH), e redução do Fe³⁺ ; liberação de íons Fe²⁺ e HCO₃^-; reações do Fe²⁺ com HCO₃^- e HPO₄^{- -} ; formação da siderita e vivianita, em condições favoráveis de Eh-pH e sob concentrações adequadas desses ânions e também de HS^- . Conforme dados teóricos e experimentais da literatura^4-5 as seguintes condições ambientais podem ser esperadas para a formação dos minerais de Fe²⁺: ambiente redutor a levemente oxidante, pH<5,0, a_HPO4^{- -} < 10^-5 e a_HS^-= 10^-6 é propício para a formação de pirita (FeS₂); ambiente com Eh= -0,2 a 0,0 V, pH= 4,5-6,0, a_HS^-_<10^-6, a_HPO4^{- -}>10^-5, a_HCO3^-<10^-2 é mais adequado para a formação de vivianita; se o ambiente é levemente oxidante a redutor, pH neutro a alcalino e a_HCO3^- > 10^-2 então pode ocorrer precipitação de siderita.

CONCLUSÕES O ambiente lacustre de Padauri foi propício para a formação de siderita e vivianita em matriz de goethita,neoformada e/ou remanescente à dissolução biogênica. Na estrutura da siderita é possível conter Mn²⁺, Mg²⁺ e Ni²⁺, pois os seus raios iônicos (r_i= 0,83; 0,72 e 0,68 ,respectivamente) são compatíveis com o do Fe²⁺ (r_i= 0,78 ). As substituições do Fe²⁺ por Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺, Na⁺ ou K⁺ são dificultadas devido à diferença expressiva (cerca de 20%) entre os seus raios iônicos. É mais provável que Sr²⁺, Ba²⁺, Na⁺ e K⁺ se encontre no CaCO₃ (inclusões). A associação siderita-vivianita apresenta-se estável sob as condições: Eh= -0,3 a -0,1V; pH= 6-7; a_HPO4^{- -}>10^-5 e a_HCO3^-> 10^-2: A evolução desses minerais encontra-se simplificada através das reações:

RHCOHCOO^- + 4FeOOH+ 7H⁺ Õ4Fe²⁺ + RCOO^- + HCO₃^- + 6H₂O

Fe²⁺+ HCO₃^- Õ FeCO₃ + H⁺

3 Fe²⁺ + 2HPO₄^{- -} + 8H₂O Õ Fe₃(PO₄)₂ .8H₂O + 2H⁺

BIBLIOGRAFIA

1.Brown, D.A., Sawicki, J.A., Sherriff, B.L. 1998. Am. Mineral., 83:1419-1425.

2.Zachara, J.M., Fredrickson, J.K., Li, S.M., Kennedy, D.W., Smith, S.C., Gassman, P. 1998. Am. Mineral., 83: 1426-1443.

3.Ehrlich, H.L. 1996. Chemical Geology, 132: 5-9.

4.Garrels, R.M., Christ, C.L. 1965. Solutions Minerals and Equilibria. New York, Harper & Row, 450 p.

5.Nriagu, J.O. 1972. Geochim. Cosmochim. Acta, 36: 450-476

CAPES/DAAD