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X SIMPÓSIO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA FÍSICA APLICADA

                                                

   AVALIAÇÃO DOS TEORES DE METAIS PESADOS EM DECORRÊNCIA DO USO DO SOLO NA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIBEIRÃO MARINGÁ-PR

 

 

Marta Gaspar Sala1,

Nelson V. L. Gasparetto2,

Manoel Luiz dos Santos3

1Curso de Pós-Graduação em Geografia – UEM

2Dep. Geografia-UEM,  Maringá/PR. e-mail: nvlgasparetto@uem.br

3Dep. Geografia-UEM, Maringá/PR. e-mail:mldsantos@uem.br

 

 

Palavras chave: topossequência, poluição do solo, metais pesados

 

Eixo Temático: 3 - Aplicação da Geografia à Pesquisa

Sub-eixo: 3.4 – Aplicações Temáticas em Estudos de Caso

 

 

 

Introdução

 

A bacia do ribeirão Maringá está localizada na região norte central do Paraná e destaca-se, no Terceiro Planalto Paranaense (Maack, 1968), pela ocorrência de rochas vulcânicas básicas (Fig. 1). O substrato geológico, associado ao clima Subtropical Úmido Mesotérmico (Cfa) da região, com chuvas concentradas no verão, deu origem a solos argilosos, bem-desenvolvidos, profundos, representados predominantemente por Latossos Vermelhos, que apresentam alta fertilidade natural, sendo intensamente utilizados para fins agrícolas.

 

 

Figura 1. Mapa de localização da toposseqüência sítio Fenação

 

A ocupação da bacia do ribeirão Maringá foi marcada por um desmatamento generalizado e consolidou-se no século XX, a partir de 1940, com a chegada dos primeiros colonos, provenientes principalmente do estado de São Paulo, para trabalhar nas plantações de café. Com o declínio da lavoura cafeeira, a partir de 1970, inicia-se um novo ciclo de culturas temporárias, destacando-se a soja e o milho.

As culturas de soja e milho necessitam cada vez mais de adubos químicos, pesticidas, fungicidas e herbicidas. O uso contínuo desses produtos causa a degradação desses solos, destruindo suas propriedades físicas e químicas. Destaca-se também a elevada presença de argila nesses solos (> 60%), o que favorece a adsorção e retenção de cátions, dentre os quais os metais pesados (Cu+, Cd+, Pb+2, Zn+2, Cr+2, Ni+2).

Os solos dessa bacia vêm sofrendo um processo de degradação intensa, inicialmente marcada pela destruição da vegetação natural, que foi substituída pelas áreas de produção agrícola, além da rápida evolução do processo de urbanização da cidade de Maringá.

A área de estudo está localizada em uma vertente da margem esquerda do ribeirão Maringá, próximo à confluência com o rio Pirapó, ao norte do município de Maringá. O objetivo deste trabalho foi avaliar a concentração de metais pesados ao longo da toposseqüência sítio Fenação, num segmento de mata natural a montante; área cultivada com soja na média-vertente, e numa planície de inundação, no sopé da vertente, onde são cultivados produtos hortifrutigranjeiros.

 

Materiais e métodos

 

Na área ocorrem preferencialmente rochas vulcânicas pertencentes à Formação Serra Geral (White, 1908), composta por basaltos, com cores em geral preta e cinza-escura, cinza-esverdeada a castanho-escura e tons mais claros quando alterados. Sua textura varia de afanítica a porfirítica, exceto nas porções amigdalóides, do topo dos derrames. Em termos mineralógicos, destacam-se plagioclásios, piroxênios, anfibólios, opacos e quartzo. No compartimento estudado, essas rochas ocorrem como derrames e afloram no fundo das drenagens.

Para o estudo da cobertura pedológica e coleta de amostras, utilizou-se a metodologia proposta por Boulet (1988). O estudo em toposseqüência consiste na análise dos solos em trincheiras abertas, ao longo de uma encosta, em três pontos diferentes: topo, meia encosta e sopé da vertente. O estudo de detalhe ao longo de uma vertente permite que se verifiquem de modo preciso a gênese e a dinâmica da mesma.

As degradações das propriedades dos solos da bacia foram determinadas a partir das descrições morfológicas dos perfis, análises granulométricas, determinação dos metais pesados e do pH. Foram coletadas amostras para análises laboratoriais na superfície, 20, 40 e 80cm de profundidade dos perfis das trincheiras da toposseqüência sítio Fenação.

Para as determinações granulométricas, foram utilizados os procedimentos descritos por Camargo et al. (1986), enquanto que para os metais pesados utilizou-se a metodologia preconizada por Horwitz (1980). As determinações analíticas dos metais pesados foram quantificadas em extratos de digestão nítrico-perclórica, com auxílio de espectrometria de absorção atômica convencional com chama de ar/acetileno. O pH foi determinado em água e cloreto de potássio (EMBRAPA, 1979).

 

Resultados e discussões

 

Na área predominam os Latossolos Vermelhos, que ocorrem em áreas de relevo suave, ondulado a praticamente plano, principalmente nos topos e altas vertentes. Apresentam textura argilosa e são constituídos essencialmente por caulinita, oxi-hidróxidos de ferro e subordinadamernte minerais de quartzo. Os Nitossolos Vermelhos apresentam composição mineralógica semelhante aos Latossolos e desenvolvem-se nas baixas vertentes, ocorrendo também, em alguns casos, nas partes altas das vertentes de maior declividade. A área plana sujeita a inundação, do sopé da vertente, foi originada por agradação de sedimentos oriundos do ribeirão Maringá e de lodo de esgoto proveniente da Estação de Tratamento de Efluentes da Sanepar situada a montante. Esses materiais submetidos aos processos pedogenéticos, deram origem a solos aluviais hidromórficos tipo Neossolo Flúvico Psamítico.

Na toposseqüência sítio Fenação (Fig. 2), foi constatada a presença de três horizontes principais: o superficial (AAp), com espessura compreendida entre 30cm e 40cm, apresenta cores que variam de vermelho-avermelhada a bruno-avermelhado-escura (2,5 YR 3/5 a 4/6) nas partes altas da vertente e bruno-avermelhada a vermelho-amarelada (5YR 4/4  a 5.5/1) próximo ao sopé da vertente, textura argila a argila siltosa, estrutura que varia de subangular média macia a dura, plástica a pegajosa e porosidade abundante. A transição para o horizonte sotoposto é difusa e ondulada, evidenciada pela alteração da cor e estrutura do solo. O horizonte subsuperficial (Bt) é bastante homogêneo, com espessura em torno de 45cm, apresenta cores variando de vermelho-escura a bruno-avermelhada (2,5 YR 3/6 a 5YR 4/4), textura argila a argila pesada, estrutura subangular média, macia a dura, plástica e pegajosa e porosidade abundante. Nesse horizonte, a partir da média-vertente, ocorrem pequenas concreções ferruginosas. A transição para o horizonte profundo ocorre de forma difusa e plana, sendo marcada pela mudança de estrutura. O horizonte profundo (Bl) desenvolve cores que variam de vermelho a vermelho-escuro (2,5YR 3/6 a 4/8), textura argila pesada, estrutura macia porosa, muito friável, ligeiramente plástica a ligeiramente pegajosa.

Esses horizontes ocorrem da alta vertente até o terço inferior e formam um conjunto de camadas sucessivas e paralelas à topografia, bem como seus limites. Entretanto, no final da vertente esses horizontes estão recobertos por várias camadas de materiais de origem aluvial, gleizadas com cores cinza a marrom-escura (5YR 3/2 a 5YR 2,5/1), uma vez que esses materiais permanecem, por um longo período do ano, saturados com água.

 

 

Figura 2. Distribuição dos principais horizontes de solos encontrados na toposseqüência sítio Fenação

 

As análises granulométricas permitem verificar que os materiais da toposseqüência sítio Fenação apresentam alta concentração de argila, típica de solos originados de rochas vulcânicas básicas (Fig. 3).

Na toposseqüência, a concentração de areia é muito pequena e praticamente não muda na seqüência, e somente na trincheira situada na planície de inundação ultrapassa 5,0%.

Os teores de silte não apresentam grande variabilidade entre as trincheiras um e dois. Os valores mais elevados estão relacionados com os horizontes mais superficiais,  diminuindo com a profundidade do perfil. Essa redução é mais evidente para o silte fino quando comparado com o silte grosso. Na trincheira três a concentração se mostrou mais elevada em todo o perfil, provavelmente por ser uma área favorável à deposição de materiais provenientes das partes altas da vertente e também pela deposição de sedimentos transportados pela drenagem.

Pela distribuição da argila, fica claro que existe uma separação entre os horizontes superficiais com menor concentração de argila e os mais profundos com mais argila. Os horizontes superficiais ganham lateralmente argila ao longo da vertente; isso fica evidente quando são comparados os dados de sua concentração, na trincheira um com 49%, aumentando para 55% na trincheira dois, enquanto na trincheira três esses valores são menores e permanecem com pequena variação no perfil. Ao mesmo tempo em que a argila é mobilizada a partir dos horizontes superficiais, ocorre uma acumulação nos horizontes mais profundos, dando origem a um horizonte B textural, que ocorre em toda a vertente e se avoluma para jusante, tendo a máxima expressão na trincheira dois. A mobilidade desses materiais está relacionada ao escoamento superficial e à circulação hídrica lateral de subsuperficie, que se desenvolve ao longo de toda a seqüência.

Os teores de argila natural se mostram constantes da superfície até a profundidade de 80cm, nas trincheiras um e dois, enquanto que na trincheira três esses valores são semelhantes, porém dispersos em todo o perfil (Fig. 3). A dispersão da argila no solo facilita a mobilidade dos metais pesados que se encontram adsorvidos a essas partículas, favorecendo a disseminação para jusante desses elementos.

 

 

Figura 3. Dados granulométricos percentuais, variação das frações e da argila natural com a profundidade dos perfis das trincheiras da toposseqüência sítio Fenação

 

Neste estudo foram considerados metais pesados aqueles elementos químicos relacionados aos processos de poluição, podendo estar incluídos também alguns elementos essenciais ao desenvolvimento dos organismos vivos em baixas concentrações. A escolha dos elementos químicos Cu+, Cd+, Pb+2, Zn+2, Cr+2 e Ni+2 ocorreu em razão de sua toxidade potencial para os seres vivos, além de serem facilmente encontrados nos produtos manufaturados utilizados na agroindústria paranaense. Fertilizantes, defensivos e corretivos do solo, quando usados de forma incorreta ou de maneira excessiva nas lavouras, podem contaminar os solos e as águas com seus compostos químicos, geralmente muito tóxicos.

Considerando-se os teores totais dos metais pesados (Fig. 4) encontrados nas amostras analisadas na área de estudo, verifica-se que as maiores concentrações de Pb+2 estão relacionadas com as amostras do perfil da planície de inundação, enquanto os teores menores de Pb+2 juntamente com o Cu+2 e Cr+2 são encontrados nas amostras do perfil sob mata natural. Os maiores teores de Cu+2 e Zn+2 encontram-se no perfil da área cultivada com milho e soja. Assim, o Cu+2 é menos abundante nas amostras do perfil sob mata natural, seguida pelas amostras da planície de inundação. O Zn+2 ocorre com as menores taxas nas amostras do terraço fluvial. Os elementos químicos Cr e Ni são mais abundantes nas amostras do perfil localizado na mata natural no topo da vertente. O Cd+ ocorre com concentrações extremamente baixas ao longo de toda a toposseqüência. Todos os metais pesados analisados apresentam pequenas variações de teores nos perfis.

 

 

Figura 4. Teores de metais pesados encontrados nas amostras de solos dos diferentes segmentos da toposseqüência sito Fenação

 

Os metais pesados encontrados nos solos apresentam–se como importantes agentes nas funções biológicas dos organismos vivos, assim como participantes de muitos processos bioquímicos. No entanto, esses mesmos elementos podem causar graves danos aos organismos vivos e ao ecossistema quando encontrados em concentrações elevadas, isto é, superiores àquelas gerada pela rocha-mãe. Concentrações excessivas de metais pesados geralmente estão associadas às atividades antrópicas que produzem quantidades consideráveis de resíduos sólidos e líquidos (Förstner e Wittmann, 1983).

Os teores médios dos metais pesados dos materiais superficiais são muito variáveis na natureza e dependem basicamente do tipo e composição mineralógica da rocha-mãe, do pH e Eh (Mosser, 1980; Alloway, 1990, Robaina, 1999). No entanto, pouco se sabe a respeito do comportamento dos metais pesados em regiões tropicais, por isso é comum se utilizar valores encontrados em solos de regiões temperadas e frias, adotá-los como padrões e compará-los com os valores encontrados em regiões tropicais altamente intemperizadas. Isso, de certo modo, conduz a interpretações errôneas, uma vez que são desconsideradas as diferenças climáticas e pedogenéticas que existem entre as regiões.

Os solos da área de estudo recebem até duas aplicações anuais de fertilizantes, corretivos e defensivos, em razão de serem intensamente utilizados para o plantio de soja e milho. No entanto, as amostras desse segmento da vertente não indicam diferenças significativas na concentração dos metais pesados quando comparados aos outros segmentos analisados da vertente (Fig. 4). Em parte, isso vai depender da mobilidade dos diferentes metais ante as reações destes com as reações do solo. A migração vertical desses elementos químicos geralmente está associada à percolação da água devido à porosidade em ambiente com ph mais ácido, do grau de dispersão dos materiais mais finos e dos tipos de argilominerais presentes nos solos.

A biodisponibilidade dos metais pesados está diretamente associada aos diferentes valores do pH do solo. Ambientes oxidantes e que estão submetidos a altas taxas de precipitação tendem a apresentar pH ácido, o que favorece a mobilidade desses elementos químicos, enquanto ambientes redutores e de maior profundidade desenvolvem pH mais elevado, dificultando a mobilidade desses elementos químicos (Alloway, 1990, Robaina, 1999).

 

Considerações finais

 

Os resultados obtidos para os elementos químicos analisados evidenciam que, apesar de os solos da bacia terem usos diferenciados, estes não apresentam diferenças significativas nas concentrações de metais pesados.

As aplicações sucessivas de corretivos, fertilizantes e defensivos no segmento da vertente utilizado para o cultivo de soja e milho não alteraram, de forma significativa, as concentrações dos metais pesados analisados.

O resultados aqui apresentados devem ser vistos com reservas, devido ao número reduzido de amostras analisadas. Dessa forma, são necessárias novas avaliações em diferentes áreas para se obter dados mais confiáveis.

 

 

Referências Bibliográficas

 

ALLOWAY, B.J. 1990. Heavy metals in soils. Blackie and Son Ltda, New York, 332p.

 

BOULET, R. 1988. Análise estrutural da cobertura pedológica e cartografia. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE CIÊNCIAS DO SOLO, 21. 1988, Campinas. Anais... Campinas, SBCS. v.1, p. 79-90.

 

CAMARGO, O.  A; MUNIZ, A C.; JORGE, J. A; VALADARES, G M A S. 1986. Método de análise química, mineralógica e física do solo. Instituto Agronômico de Campainas, Campinas, São Paulo.

 

EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA. 1979. Manual de métodos de análise de solo. Rio de Janeiro, SNLCS.

 

FÖRSTNER, U. & WITTMANN, G.T.W. 1983. Metal pollution in the aquatic environment. Springer-Verlag 2 ed., 486p.

 

MAACK, R. 1968. Geografia física do Paraná. Curitiba, Universidade Federal do Paraná –Instituto de Biologia e Pesquisa Tecnológica, 350p.

 

HORWITZ, W. (ed). 1980. Official methods of analysis of the Association of Official Analytical Chemists. 13 ed. Washington: Association of Official Analytical Chemists – AOAC, 1018p.

 

MOSSER, C. 1980. Étude geochimique de quelques éléments traces dans les argiles des altération et des sédiments. Université Louis Pasteur, Strasbourg – Institut de Géologie. Memórie n. 63, 229p.

 

ROBAINA, L.E.S. 1999. Análise ambiental da região de influência do rio dos Sinos entre o arroio Campo Bom e o canal João Corrêa, com ênfase a metais pesados, RS. Porto Alegre, Instituto de Geociência da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. 267p. (Tese de doutoramento)

 

WHITE, I. C. 1908. Relatório final da Comissão de Estudos das Minas de Carvão de Pedra do Brasil. Relatório sobre "coal measures" e rochas associadas do Sul do Brasil. Parte I, Geologia, 201 p.