Os resíduos de mineração, quando dispostos diretamente sobre o solo podem vir a causar contaminação do meio, em decorrência da presença de metais potencialmente tóxicos. Desta forma, a disposição adequada de tais resíduos torna-se necessária, tanto para futuras áreas de disposição como para as que foram degradadas pela disposição inadequada. Neste contexto, esta pesquisa teve por objetivo avaliar a viabilidade geotécnica e geoquímica de solos argilosos transportados, para serem empregados como barreiras selantes (liners) na disposição de resíduos de mineração. Isso visou solucionar o problema ambiental da região do Vale do Ribeira, onde tais resíduos (enriquecidos por metais potencialmente tóxicos) foram dispostos diretamente sobre o solo, contaminando esse compartimento. Desta forma foram caracterizados três solos (SA, SB e SC) coletados na região do Médio Vale do Ribeira (município de Eldorado Paulista). Nestes solos foram realizadas caracterização geotécnica (ensaios granulométricos, limites de consistência, condutividade hidráulica e ensaios de compactação) e caracterizações geológicas-geoquímicas (análises mineralógicas, análises químicas, parâmetros físico-químicos e teor de matéria orgânica). Além das caracterizações foram realizados ensaios de adsorção (batch test), sendo que a solução contaminante foi cloreto de chumbo nas concentrações de 50, 100 e 150 mg kg-1. De maneira geral, notou-se que o solo menos adequado para ser empregado como barreira selante é o SB. O solo SA apresentou características geológicas-geoquímicas mais adequadas para retenção dos metais, principalmente Pb (maior CTC, maior SE, argilominerais não expansivos, presença de ilita, maior teor de matéria orgânica e maior delta pH). Já o solo SC é mais adequado quanto aos parâmetros geotécnicos (maior fração argila, menor fração areia, maior LL, maior IP, maior umidade ótima, e maior índice de vazios). Todos os solos exibiram baixa condutividade hidráulica (10-8 a 10-9 m/s), o que é considerado adequado para uso em barreira selante. Quanto a adsorção de Pb, nota-se que os três solos atuam na retenção do mesmo, sendo que os solos SA e SC apresentaram maior capacidade de adsorção que o solo SB. Desta forma, com todos os resultados conclui-se que os solos SA e SC são viáveis para serem usados na construção de barreiras selantes na região do Vale do Ribeira, por apresentarem características de retenção apropriadas para o metal analisado. / When the mining wastes are disposed on the soil, they may cause environment contamination due to the existence of potentially toxic components. Therefore, the correct disposal of these wastes is necessary, for new areas of disposal as much for areas degraded by the incorrect disposal. In this context, this research aimed to evaluate the geotechnical and geochemical viability for transported clay soils to be applied as liners to dispose mining wastes. This way, the environmental problem of the Vale do Ribeira may be solved, where such wastes (containing potentially toxic metals) were disposed on the soil and contaminated it. Thus, three soils samples (SA, SB and SC) were collected in Eldorado Paulista so they could be characterized. In these soils were conducted geotechnical tests (gradation, Atterberg limits, hydraulic conductivity and Proctor compaction) and geological and geochemical analysis (mineralogical, chemical, physic-chemical and soil organic matter content). Besides, were conducted batch tests using a contaminating solution of PbCl2 with the concentrations of 50, 100 and 150 mg.kg-1. In general terms, the least proper soil to be used as liner is the SB. The SA soil presented the most proper geological and geochemical characteristics for metal adsorption, mainly Pb (higher CEC and surface area, its clay-minerals are not expansive, existence of ilite, higher content of soil organic matter and higher &#916pH). The SC soil is the most proper to be used as liner regarding its geotechnical properties (more clay fraction and less sand fraction, higher liquid limit and plasticity index, water content optimum and void index). All soils presented low hydraulic conductivity (10-8 to 10-9 m/s), that is considered proper to be used in liners. Concerning the Pb adsorption, the three retain it, but the SA and SC soils presented better adsorption capability then the SB soil. Therefore, considering all the results, it may be concluded that the SA and SC soils are preferable to be applied in liners in Ribeira Valley, because they present the most proper characteristics for adsorption of the analyzed metal.

Os resíduos de mineração, quando dispostos diretamente sobre o solo podem vir a causar contaminação do meio, em decorrência da presença de metais potencialmente tóxicos. Desta forma, a disposição adequada de tais resíduos torna-se necessária, tanto para futuras áreas de disposição como para as que foram degradadas pela disposição inadequada. Neste contexto, esta pesquisa teve por objetivo avaliar a viabilidade geotécnica e geoquímica de solos argilosos transportados, para serem empregados como barreiras selantes (liners) na disposição de resíduos de mineração. Isso visou solucionar o problema ambiental da região do Vale do Ribeira, onde tais resíduos (enriquecidos por metais potencialmente tóxicos) foram dispostos diretamente sobre o solo, contaminando esse compartimento. Desta forma foram caracterizados três solos (SA, SB e SC) coletados na região do Médio Vale do Ribeira (município de Eldorado Paulista). Nestes solos foram realizadas caracterização geotécnica (ensaios granulométricos, limites de consistência, condutividade hidráulica e ensaios de compactação) e caracterizações geológicas-geoquímicas (análises mineralógicas, análises químicas, parâmetros físico-químicos e teor de matéria orgânica). Além das caracterizações foram realizados ensaios de adsorção (batch test), sendo que a solução contaminante foi cloreto de chumbo nas concentrações de 50, 100 e 150 mg kg-1. De maneira geral, notou-se que o solo menos adequado para ser empregado como barreira selante é o SB. O solo SA apresentou características geológicas-geoquímicas mais adequadas para retenção dos metais, principalmente Pb (maior CTC, maior SE, argilominerais não expansivos, presença de ilita, maior teor de matéria orgânica e maior delta pH). Já o solo SC é mais adequado quanto aos parâmetros geotécnicos (maior fração argila, menor fração areia, maior LL, maior IP, maior umidade ótima, e maior índice de vazios). Todos os solos exibiram baixa condutividade hidráulica (10-8 a 10-9 m/s), o que é considerado adequado para uso em barreira selante. Quanto a adsorção de Pb, nota-se que os três solos atuam na retenção do mesmo, sendo que os solos SA e SC apresentaram maior capacidade de adsorção que o solo SB. Desta forma, com todos os resultados conclui-se que os solos SA e SC são viáveis para serem usados na construção de barreiras selantes na região do Vale do Ribeira, por apresentarem características de retenção apropriadas para o metal analisado. / When the mining wastes are disposed on the soil, they may cause environment contamination due to the existence of potentially toxic components. Therefore, the correct disposal of these wastes is necessary, for new areas of disposal as much for areas degraded by the incorrect disposal. In this context, this research aimed to evaluate the geotechnical and geochemical viability for transported clay soils to be applied as liners to dispose mining wastes. This way, the environmental problem of the Vale do Ribeira may be solved, where such wastes (containing potentially toxic metals) were disposed on the soil and contaminated it. Thus, three soils samples (SA, SB and SC) were collected in Eldorado Paulista so they could be characterized. In these soils were conducted geotechnical tests (gradation, Atterberg limits, hydraulic conductivity and Proctor compaction) and geological and geochemical analysis (mineralogical, chemical, physic-chemical and soil organic matter content). Besides, were conducted batch tests using a contaminating solution of PbCl2 with the concentrations of 50, 100 and 150 mg.kg-1. In general terms, the least proper soil to be used as liner is the SB. The SA soil presented the most proper geological and geochemical characteristics for metal adsorption, mainly Pb (higher CEC and surface area, its clay-minerals are not expansive, existence of ilite, higher content of soil organic matter and higher &#916pH). The SC soil is the most proper to be used as liner regarding its geotechnical properties (more clay fraction and less sand fraction, higher liquid limit and plasticity index, water content optimum and void index). All soils presented low hydraulic conductivity (10-8 to 10-9 m/s), that is considered proper to be used in liners. Concerning the Pb adsorption, the three retain it, but the SA and SC soils presented better adsorption capability then the SB soil. Therefore, considering all the results, it may be concluded that the SA and SC soils are preferable to be applied in liners in Ribeira Valley, because they present the most proper characteristics for adsorption of the analyzed metal.

É crescente a demanda por materiais que atendam as exigências para construção de barreiras selantes (liners) em obras para disposição de resíduos. A utilização de solos tropicais para esta finalidade só não é maior por falta de conhecimento sobre muitas de suas características técnicas, principalmente a migração de contaminantes. Tentativas de melhoria das qualidades de solos supostamente inadequados também são importantes. Esta tese apresenta estudos sobre a migração dos íons \'CD POT.2+\', \'K POT.+\', \'CL POT.1-\' e \'F POT.-\' em latossolos residuais das formações Botucatu e Serra Geral e três diferentes misturas destes solos, com ênfase nos processos de sorção e difusão molecular. O potencial de retenção dos íons é avaliado através da construção de 33 isotermas de sorção resultantes de ensaios de equilíbrio em lote. Seus parâmetros são obtidos da adequação dos modelos linear, Freundlich e Langmuir as isotermas. O potencial de transporte dos íons é avaliado através de ensaios de difusão em colunas estanques, onde curvas teóricas produzidas no programa POLLUTE são ajustadas aos dados de concentração para a estimativa dos parâmetros de difusão. Os resultados dos estudos de retenção mostram que o \'CL POT.-\' experimenta sorção sob certas condições, o \'K POT.+\' e \'F POT.-\' possuem taxas semelhantes de retenção, e que a sorção do \'CD POT.2+\' se mostrou altamente dependente da composição da solução contaminante. Os ensaios de difusão resultaram em vários valores para o coeficiente de difusão efetiva (D*), mostrando que o fluxo difusivo dos íons diminui para solos mais argilosos. / There is a growing demand for materials that can be used in lining systems for waste disposal facilities. The use of tropical soils for this purpose is restricted due to the lack of technical knowledge about this type of material. Attempts to improve the quality of supposed unsuitable soils play also an important role. This thesis presents studies concerning the migration of the ions \'CD POT.2+\', \'K POT.+\', \'CL POT.-\' and \'F POT.-\' in latosoils from the Botucatu and Serra Geral formations and three different mixtures of these soils, with emphasis on sorption and molecular diffusion. Batch equilibrium tests were conduced to examine the retention capacity of the soils, and the sorption parameters are estimated by fitting the linear, Freundlich and Langmuir models to the experimental isotherm plots. The potential for these soils to transport ions is evaluated by diffusion tests, where theoretical curves produced in the POLLUTE code are used to estimate the effective diffusion coefficients (D*). The results show that the \'CL POT.-\' is sorbed under specific conditions and, therefore, it can not always be used as a conservative ion (i.e. nonreactive ion), \'K POT.+\' and \'F POT.-\' are sorbed in similar amounts, and that the \'CD POT.2+\' sorption is highly dependent on the contaminant solution composition. Several D* values are reported, showing that the diffusion rates are decreased for soils with more clay.

É crescente a demanda por materiais que atendam as exigências para construção de barreiras selantes (liners) em obras para disposição de resíduos. A utilização de solos tropicais para esta finalidade só não é maior por falta de conhecimento sobre muitas de suas características técnicas, principalmente a migração de contaminantes. Tentativas de melhoria das qualidades de solos supostamente inadequados também são importantes. Esta tese apresenta estudos sobre a migração dos íons \'CD POT.2+\', \'K POT.+\', \'CL POT.1-\' e \'F POT.-\' em latossolos residuais das formações Botucatu e Serra Geral e três diferentes misturas destes solos, com ênfase nos processos de sorção e difusão molecular. O potencial de retenção dos íons é avaliado através da construção de 33 isotermas de sorção resultantes de ensaios de equilíbrio em lote. Seus parâmetros são obtidos da adequação dos modelos linear, Freundlich e Langmuir as isotermas. O potencial de transporte dos íons é avaliado através de ensaios de difusão em colunas estanques, onde curvas teóricas produzidas no programa POLLUTE são ajustadas aos dados de concentração para a estimativa dos parâmetros de difusão. Os resultados dos estudos de retenção mostram que o \'CL POT.-\' experimenta sorção sob certas condições, o \'K POT.+\' e \'F POT.-\' possuem taxas semelhantes de retenção, e que a sorção do \'CD POT.2+\' se mostrou altamente dependente da composição da solução contaminante. Os ensaios de difusão resultaram em vários valores para o coeficiente de difusão efetiva (D*), mostrando que o fluxo difusivo dos íons diminui para solos mais argilosos. / There is a growing demand for materials that can be used in lining systems for waste disposal facilities. The use of tropical soils for this purpose is restricted due to the lack of technical knowledge about this type of material. Attempts to improve the quality of supposed unsuitable soils play also an important role. This thesis presents studies concerning the migration of the ions \'CD POT.2+\', \'K POT.+\', \'CL POT.-\' and \'F POT.-\' in latosoils from the Botucatu and Serra Geral formations and three different mixtures of these soils, with emphasis on sorption and molecular diffusion. Batch equilibrium tests were conduced to examine the retention capacity of the soils, and the sorption parameters are estimated by fitting the linear, Freundlich and Langmuir models to the experimental isotherm plots. The potential for these soils to transport ions is evaluated by diffusion tests, where theoretical curves produced in the POLLUTE code are used to estimate the effective diffusion coefficients (D*). The results show that the \'CL POT.-\' is sorbed under specific conditions and, therefore, it can not always be used as a conservative ion (i.e. nonreactive ion), \'K POT.+\' and \'F POT.-\' are sorbed in similar amounts, and that the \'CD POT.2+\' sorption is highly dependent on the contaminant solution composition. Several D* values are reported, showing that the diffusion rates are decreased for soils with more clay.

Na região do Vale do Ribeira, os resíduos provenientes do beneficiamento e fundição do minério de chumbo (Pb) foram lançados por décadas no rio Ribeira de Iguape ou depositados diretamente na superfície do solo, sem qualquer proteção, constituindo fontes de contaminação do solo e das águas por metais potencialmente tóxicos. O uso do solo local na construção de barreira selante para impermeabilização e retenção dos contaminantes representa uma alternativa para o controle desse tipo de contaminação. Por isso é importante estudar os solos da região, sua capacidade de retenção de metais potencialmente tóxicos, e alternativas de baixo custo para melhorar suas propriedades físicas e químicas. A adição de matéria orgânica é um caminho para aumentar a retenção de cátions. Assim, a presente pesquisa visou verificar se um solo residual proveniente de Eldorado Paulista, no Vale do Ribeira, apresenta características favoráveis para o emprego como barreira selante na disposição de resíduos de mineração desta região; bem como analisar a melhoria da sua capacidade de adsorção de Pb e cádmio (Cd), quando misturado com turfa, um material orgânico com elevada capacidade de retenção de metais e de baixo custo, em proporções de 10 e 20% (m/m). Foram realizados ensaios de caracterização para determinação das propriedades físicas, químicas e mineralógicas do solo. Para avaliação da capacidade de adsorção de Pb e Cd pelo solo e pelas misturas solo-turfa, foram realizados ensaios de equilíbrio em lote. O solo estudado é um solo residual argiloso, cuja fração argilosa é predominantemente composta por caulinita. Ele apresenta alguns pontos favoráveis para que seja utilizado como barreira selante na retenção de cátions metálicos, como granulometria predominantemente fina (54,5% de argila), índice de plasticidade adequado (25,1%), meio oxidante (Eh = +333 mV), predomínio de cargas negativas na superfície dos coloides (ΔpH = -0,9 e PESN = 3,6) e baixa condutividade hidráulica quando compactado (na ordem de 10-9 m/s). Por outro lado, algumas características são menos interessantes para a retenção de metais, como baixa capacidade de troca catiônica (41,4 mmolc/dm3), baixo teor de matéria orgânica (9 g/kg) e pH ácido (4,6). A adição de turfa em proporções de 10 e 20% (m/m) ao solo aumentou o teor de matéria orgânica em 4,3 vezes e 6,4 vezes, respectivamente. A CTC também aumentou, variando de 41,4 mmolc/dm3 para o solo a 101,7 mmolc/dm3 para a mistura com 10% de turfa, e ainda a 143,1 mmolc/dm3 para a mistura com 20% de turfa. Não foram observadas mudanças de pH. Observou-se também a melhoria da capacidade de adsorção de Pb e Cd. O solo residual natural apresentou eficiência de remoção de Pb de 54% a 100% para concentrações iniciais de 22 a 232 mg/L deste metal. A mistura com maior teor de turfa (20%) removeu 95,3% a 100% do Pb para concentrações iniciais de 31 a 267 mg/L. O coeficiente de distribuição Kd aumentou de 4,57 cm3/g (para o solo natural) até 58,57 cm3/g (para a mistura com 20% de turfa). O Kf aumentou de 75,75 a 508,86 cm3/g e o KL aumentou de 0,0276 a 0,4118 cm3/g, devido a adição de turfa em 20%. Em relação ao Cd, o solo natural apresentou eficiência de remoção de 30,5 a 72,1% para concentrações iniciais de 17 a 170 mg/L. A mistura com 20% de turfa aumentou a eficiência de 54,9 a 88,9% para concentrações iniciais de 20 a 150 mg/L de Cd. O coeficiente Kd foi de 1,56 cm3/g para o solo natural a 6,42 cm3/g para a mistura com maior proporção de turfa. O Kf foi de 30,06 a 63,88 cm3/g, e o KL foi de 0,0301 a 0,0483 cm3/g. Concluiu-se que a adição de turfa ao solo nas proporções de 10 e 20% contribuiu para a melhoria das propriedades associadas a retenção de cátions metálicos e favoreceu a melhor adsorção de Pb e Cd. / In the Ribeira Valley region, in Brazil, mining waste originated from lead ore beneficiation and smelting was launched for decades in the Ribeira de Iguape river or deposited directly on the soil surface near this river, without any protection. This created sources of soil and water contamination by potentially toxic metals. The use of local soil for construction of sealant barriers aiming to waterproof and retain the contaminants represents an alternative to control this type of contamination. It is important to study the region soils, their capacity of retention of potentially toxic metals, and low cost alternatives to improve their physical and chemical properties. The addition of organic matter to the soil is an alternative to increase cation retention. Therefore, the purpose of this research was to verify if a residual soil collected in the Eldorado Paulista municipality, in the Ribeira Valley, presents suitable characteristics to be used as a sealant barrier for mining waste disposal; and to assess the improvement of its adsorption capacity of lead and cadmium, when mixed with peat (an organic material with high metal retention capacity, and low cost), in proportions of 10 and 20% (w/w). Characterization tests were carried out to determine the physical, chemical and mineralogical properties of the soil. For the evaluation of the adsorption capacity of lead and cadmium by the soil and soil-peat mixtures, batch equilibrium tests were performed. The studied soil is a clayey residual soil. Its clayey fraction is predominantly composed of kaolinite. It presents some favorable characteristics to be used as a sealant barrier for retention of metallic cations, such as: predominance of fines (54.5% clay), suitable plasticity index (25.1%), oxidizing medium (Eh = +333 mV), predominance of negative charges on the surface of the colloidal particles (ΔpH = -0.9 and PZSE = 3.6) and low hydraulic conductivity when compacted, which reached the order of 10-9 m/s. However, some soil properties are less suitable for metal retention, such as low cation exchange capacity (41.4 mmolc/dm3), low organic matter content (9 g/kg) and low pH (4.6). The addition of peat to the soil in proportions of 10 and 20% (w/w) increased the organic matter content by 4.3 times and 6.4 times, respectively. CTC also increased. It ranged from 41.4 mmolc/dm3 (natural soil) to 107.7 mmolc/dm3 (mixture with 10% peat) and to 143.1 mmolc/dm3 (mixture with 20% of peat). No changes in pH were observed. It was also noticed the improvement of the adsorption capacity of lead and cadmium. The lead removal efficiency of the natural residual soil was from 54% to 100% at initial concentrations from 22 to 232 mg/L of this metal. The mixture with higher peat content (20%) removed 95.3% to 100% of the lead at initial concentrations from 31 to 267 mg/L. The distribution coefficient Kd increased from 4.57 cm3/g (for the natural soil) to 58.57 cm3/g (for the mixture with 20% of peat). The Kf increased from 75.75 to 508.86 cm3/g and the KL increased from 0.0276 to 0.4118 cm3/g, due to the addition of peat in 20%. With regard to cadmium, the natural soil removed 30.5 to 72.1% of this metal for initial concentrations of 17 to 170 mg/L. The mixture with 20% of peat increased the Cd removal efficiency to 54.9 to 88.9% at initial concentrations from 20 to 150 mg/L. Kd was 1.56 cm3/g for the natural soil and increased to 6.42 cm3/g for the mixture with the highest content of peat. Kf increased from 30.06 to 63.88 cm3/g, and the KL increased from 0.0301 to 0.0483 cm3/g. It was concluded that the addition of peat to the soil in proportions of 10 and 20% caused improvement of properties related with metalic cation retention and favored Pb and Cd adsorption.