GEOQUÍMICA DOS SOLOS BRASILEIROS

7/28/2019 GEOQUMICA DOS SOLOS BRASILEIROS

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GEOQUMICA DOS SOLOS

BRASILEIROS: SITUAOATUAL

1Daniel Vidal Prez, [email protected] Vainer Manzatto, [email protected].

2Sarai de Alcntara, [email protected] Anglica Vergara Wasserman, [email protected]

1Embrapa-Solos, Rio de Janeiro (RJ)2Instituto de Qumica, UFRJ.

3Instituto de Radioproteo e Dosimetria/CNEN,Rio de Janeiro (RJ)

RESUMO

A anlise geoqumica de solos muito utilizada paraidentificar reas com alta e baixa concentrao de ele-mentos-trao, alm de ser um excelente critrio para jul-gar a extenso de acumulao de um determinado metalno solo, o que pode orientar os estudos da potencialida-de de ocorrncia de problemas nutricionais (em plantas

e animais), de sade humana e ambientais.As informaes referentes composio qumica

dos solos brasileiros so escassas e encontram-se con-centradas em algumas regies do pas, notadamente emSo Paulo, e para alguns elementos, geralmente micro-nutrientes.

O objetivo do presente trabalho apresentar umquadro atualizado dos estudos em geoqumica de solosno Brasil e algumas sugestes para incrementar traba-lhos que visem ao estabelecimento de valores de refe-rncia para metais-trao importantes para a sade hu-mana.

INTRODUO

A Pedologia (cincia que estuda o solo) consoli-dou-se como cincia a partir de 1883, quando o pesqui-sador russo Dokuchaev percebeu que o solo era, na ver-dade, um corpo natural e dinmico, fruto de entidadesdiferenciadas e organizadas e no um mero amontoadode partculas minerais e com matria orgnica na super-fcie (Moniz, et al., 1972). Hans Jenny, em seu livro Fac-tors of Soil Formation de 1941, com base nas idias so-

bre gnese de solo apresentadas de modo difuso, poca, apresentou, pela primeira vez, uma equaopara expressar, matematicamente, a relao entre aspropriedades e variveis do solo:

S = f ( Cl, O, R, M.O., T)

Desta forma, entende-se que qualquer propriedade

do solo (S) funo do clima (Cl), dos organismos vivos(O), do relevo (R), do material de origem (M.O.) e do tem-po (T). Vale ressaltar que McBratney et al. (2003) aindaincluram a questo da espacializao, como ser vistomais adiante, fator fundamental nas questes de mapea-mento digital.

Nesse sentido, a geologia, notadamente, atravs doestudo do material de origem pela petrologia e pela geo-qumica, causou forte influncia nos trabalhos, ento reali-zados, j que o estudo da gnese e classificao dos so-los teve seu desenvolvimento dependente, dentre outros,do estgio das cincias bsicas correlatas (Moniz, et al.,1972). Considerando que a Escola Americana uma dasque mais influencia os estudosde geologia e solo no mun-do, maior evidncia ser dada ao seu desenvolvimento.

Shacklette & Boerngen (1984) reportam que o usoda anlise de solo em prospeco mineral, nos EstadosUnidos, iniciou-se a partir da dcada de 40. Porm, ha-via grandes empecilhos nas anlises de elementos-traoem funo da falta de equipamentos com um melhor limi-te de deteco. Tal quadro s viria a ser alterado a partirda dcada de 60, com a introduo do primeiro equipa-mento comercial de espectroscopia atmica. Contudo,

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Geoqumica dos Solos Brasileiros: Situao Atual


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s a partir da dcada de 70 que ocorreu uma melhoriasubstancial dos limites de deteco dos elemen-tos-trao em funo de uma srie de novos desenvolvi-mentos na rea de instrumentao dos espectrofotme-tros de absoro e emisso atmica (Cienfuegos & Va-

itsman, 2000). So dessa poca, os primeiros trabalhosque tentam relacionar problemas de sade humana coma distribuio geogrfica de metais em solos (Shacklette& Boerngen,1984). Com o desenvolvimento de novos es-tudos, verificou-se, ento, que o material de origemconstituia-se na fonte primria dos elementos-trao nosolo (Alloway, 1995; Kabata-Pendias & Pendias, 2001).Nessa tica, esperar-se-ia que solos originados de ro-chas bsicas apresentassem maiores teores de Zn, Cu,Ni, Mn, entre outros, do que aqueles provenientes degranitos, gnaisses, calcrios e arenitos. Entretanto, vri-os trabalhos, dos quais destaca-se o de Chen et al.(1993), indicaram que, alm do material de origem, ou-

tros fatores pedogenticos tambm exerciam papel fun-damental na distribuio de elementos-trao no solo.Nos ltimos 20 anos, o enfoque da anlise geoqumicade solos tem sido o estabelecimento de valores de refe-rncia para metais txicos com vistas ao estabelecimen-to de uma legislao que regule o uso do solo como viaalternativa para aplicao de resduos domsticos/in-dustriais na agricultura (USEPA 40 CFR Part 503 andCouncil Directive 86/278/EEC). interessante observarque a maioria dos pases europeus se decidiu pelo esta-belecimento de limites mximos permissveis em solos(Tabela 1) dos principais elementos txicos, ou seja, Cd,Zn, Cu, Cr, Hg, Ni e Pb. Alguns pases, como a Espanha,

Portugal e o Reino Unido, ainda estabeleceram essesvalores variveis com o pH do solo. Outros poucos, aexemplo dos EUA, contudo, tm mantido, ao longo dosanos, uma rotina de anlise de solos de forma a montarum banco de dados que possa indicar, com um poucomais de preciso, os valores mdios de metais-trao emsolos naturais e solos alterados pelo homem (Shacklet-te & Boerngen,1984; Holmgren et al., 1993; Burt et al.,2000; Burt et al., 2003). Apesar disso, o estabelecimentode valores limites ainda arbitrrio, com base, normal-mente, no 95% percentil.

No Brasil, a exemplo do que ocorreu nos EUA, amaioria dos estudos geoqumicos de solos, inicialmente,seguiu a tendncia internacional de dar suporte pros-peco mineral e de entender a gnese de solo (Melfi &Pedro, 1977; Melfi & Pedro, 1978). Com a melhoria das

tcnicas analticas, novos estudos foram dirigidos nosentido de correlacionar quantidades de elemen-tos-trao com a formao de solos e sua classificao(Araujo, 1994; Horbe, 1995; Ker, 1995; Oliveira, 1996;Castro, 1998; Lacerda, 1999). Em funo desses estu-dos, Ker (1995) e Lacerda (1998), por exemplo, citam v-rios autores que destacam que certos xidos de ferro nosolo seriam importantes fontes de reserva de elementos-trao, particularmente, Zn, Cu, Co e Ni. Estudos com oobjetivo especfico de caracterizar os solos brasileiroscom respeito s concentraes dos vrios metais (mi-cronutrientes, txicos ou trao) foram pouco desenvolvi-dos, sendo que a maioria, no princpio, se concentrou no

Estado de So Paulo (Valadares, 1975; Valadares & Cata-ni, 1975; Furlani etal., 1977; Valadares & Camargo, 1983).Com base na mesma preocupao internacional, algunsgrupos brasileiros comearam a buscar valores de back-ground de solos nacionais para vrios elementos. Prezetal. (1997) analisaram 30 amostras (horizonte A e B diag-nstico) de 15 perfis de solos brasileiros e para vrios ele-mentos (Co, Cr, Cu, Mo, Pb, Zn, Mn, Fe, Cd, Sr, Zr, Ba, Rb,U, Th, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb,Lu). Marques (2000), apesar de desenvolver uma tese decunho pedogentico, tambm produziu dados inditossobre uma srie de elementos-trao em solos, no caso,de Minas Gerais. Contudo, foi a Cetesb (2001), com base

em metodologia holandesa, quem definiu valores de refe-rncia de qualidade de solo com base em amostragensespecficas. A partir de 13 tipos diferentes e representati-vos de solos de So Paulo, foram coletadas 84 amostrascompostas, representando as profundidades de 0-20 e80-100 cm, e realizadas anlises de alumnio, antimnio,arsnio, brio, cdmio, chumbo, cobalto, cobre, cromo,ferro, mangans, mercrio, molibdnio, nquel, prata, se-lnio, vandio, zinco. Por fim, Fadigas et al. (2002), anali-sando um conjunto de 256 amostras de solos brasileiros,separadas em 7 grupamentos com base em similaridade

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Daniel Vidal Prez

Tabela1. Valor limite de concentrao de metais pesados (mg/kg) em solos de pases europeus.

Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn

EU Directive 86/2781 1-3 - 50-140 1-1.5 30-75 50-300 150-300

Frana2 2 150 100 1 50 100 300

Alemanha2 1,5 100 60 1 50 100 200

Itlia2 1,5 - 100 1 75 100 300

Holanda2 0,8 100 36 0,3 35 85 140

Sucia2 0,4 60 40 0,3 30 40 100-150

1. Long (2001); 2. Europa (2005)


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de outras propriedades dos solos, determinaram valoresde referncia para Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb e Zn.

OBTENO DE VALORES DE REFERNCIA OU DEBACKGROUND

Se no h o conhecimento de qual o nvel conside-rado natural de um determinado elemento no solo,como saber se ele foi, antropicamente, contaminado ouse ele possui um deficit considervel que pode afetar anutrio dos seres vivos?

A base de dados nacional, como se viu, pequenae concentrada, para certos elementos no Estado de SoPaulo. Alm disso, as metodologias de coleta, preparo eextrao de solos so, normalmente, diferentes e nocorrelacionveis. No entanto, h formas de planejar otrabalho de coleta de amostras de forma a se obter fun-es matemticas que, por meio de correlao com ou-

tras propriedades do solo (Pedotransfer), permitampredizer os dados em regies no amostradas. Fadigaset al. (2002), por exemplo, propuseram um modelo paraobteno dos teores naturais de Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pbe Zn em solos a partir dos teores de silte, argila, Mn, Fe eCTC. Assim mesmo, a espacializao dos dados, que jentraria no campo do mapeamento digital (McBratney etal., 2003), seria muito importante, fato que, usualmente,no observado na maioria dos trabalhos citados. Issoseria de grande valia para facilitar a validao dos pe-dotransfers e reorientar novas amostragens.

Com respeito aos mtodos analticos, extraes eanlises consideradas Totais produzem poucas infor-

maes teis, j que os efeitos ecotoxicolgicos de umelemento qumico, assim como o seu comportamentoambiental (transporte, reatividade, mobilidade, etc.), de-pendem totalmente da sua forma qumica (Allen, 1993;Tack & Verloo, 1995; Hani, 1996; Quevauviller, 1998; Kot& Namiesnik, 2000; Abreu et al. 2001). Mtodos conside-rados Pseudo-Totais permitem determinar a influnciaantropognica e, por isso, podem ser usados no monito-ramento ambiental (Alloway, 1995; Walter & Cuevas,1999; Scancar et al., 2000). Contudo, se no for eleitauma s metodologia analtica, voltar-se-a questo daconsolidao do banco de dados, j que a maioria dasmetodologias no possui capacidade de extrao simi-lar (Mattiazo et al., 2001). Outrossim, existem mtodosque avaliam o potencial de transferncia de determinadoelemento para a planta (disponvel). Neste caso, entre-tanto, deve-se tomar a precauo de no usar mtodosque, apesar de serem internacionalmente reconhecidos,no foram desenvolvidos para nossas condies e, porisso, no permitem interpretaes adequadas. Exemplodisso encontra-se na Figura 1, extrado de Wasserman(1997), que apresenta fatores de transferncia do solopara a planta do Cs (absoro pela planta similar ao K)

em alguns tipos de solos brasileiros e com base em da-dos internacionais. A grande diferena encontrada fru-to de processos fsico-qumicos que ocorrem, tipicamen-te, em solos tropicais e que pouca influncia tm emsolos do hemisfrio Norte. No Brasil, os mtodos mais usa-

dos, tanto para extrao de micronutrientes disponveis,como para extrao de metais txicos disponveis, soas solues de DTPA e de Mehlich 1 (Cantarella et al.,2001; Mattiazo et al., 2001). Esto em andamento algunsestudos que visam utilizar esse tipo de resultado na de-terminao de valores de referncia para certos elemen-tos txicos em solos. Por fim, existem, ainda, alguns es-tudos que, baseados na complexidade das possveis re-aes do solo, utilizam extraes seqenciais para ten-tar identificar o compartimento em que se localiza dadoelemento qumico (Ure, 1991; Das et al., 1995; Hayes &Traina, 1998). A maioria dos estudos ambientais que en-volve essa tcnica contempla, em geral, as seguintes fa-

ses (McLean & Bledsoe, 1992; Das et al., 1995; Morrowet al., 1996): Solvel em gua Trocvel Ligado a carbonatos Ligado a oxi-hidrxidos de Fe/Mn Ligado matria orgnica Residual

Vrios so os problemas relativos s tcnicas de ex-trao propriamente ditas (Ross, 1994; Hayes & Traina,1998; Kot & Namiesnik, 2000): i) falta de seletividade dosextratores; ii) readsoro e redistribuio do elemento

durante o processo de extrao; iii) influncia da relaosolo:soluo extratora na distribuio do elemento de in-teresse; iv) mudana da solubilidade dos compostos mi-nerais e orgnicos durante o curso das extraes. Mes-mo assim, pelo fato de permitir a comparao de fraesquimicamente similares, a extrao seqencial tem sidopreferida nos estudos de especiao da fase slida dosolo, por permitir determinar o potencial de mobilidade ebiodisponibilidade ambiental de vrios metais e radionu-cldeos (Candelaria & Chang, 1997; Dean et al., 1998;Quevauviller, 1998; Wasserman et al., 2002). A Figura 2,extrada de Mavropoulos et al. (2005), serve para ilustrarisso. Nota-se que, apesar do teor total de Pb permanecerinalterado nos dois solos (7,0g/kg), houve uma migraodiferencial do elemento para fases distintas, represen-tando um potencial de risco de mobilidade e biodisponi-bilidade bem diferentes.

EXCESSO X DEFICINCIA

O objetivo principal no estabelecimento de valoresde referncia em solos sempre esteve ligado preocu-pao com a sua poluio. Contudo, fato que, em fun-

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o do incremento da agricultura tecnificada, ocorreuma forte tendncia de se encontrar deficincia de cer-tos micronutrientes pela baixa capacidade de reposiodos solos, pelo baixo uso de insumos baseados nesseselementos e pela baixa eficincia de utilizao dos mi-cronutrientes em fertilizantes (Yamada & Lopes, 1998;White & Zasoski, 1999; Welch & Graham, 2005). No Bra-sil, por exemplo, farta a literatura que comenta sobre acarncia natural de Zn e Cu em nossos solos (Abreu et

al., 2001). Alm disso, o mau uso de certas prticas agr-colas, principalmente a calagem (correo do pH dosolo com calcrio), pode levar indisponibilidade de mi-cronutrientes que, naturalmente, so bem disponveisem solos brasileiros, como o caso do Fe e Mn (Figura3). Da, corroborando observaes anteriores, v-se quemais importante que saber o teor total de um elemento, imprescindvel saber as condies do solo em que eleocorre, como forma de predizer sua disponibilidade.

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Daniel Vidal Prez

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

Ferralsolartificially

contaminated

Tropical soilartificially

contaminated

Nitisol Goinia soil Goinia IUR recommended

values

TransferFactorforCs-13

7

Radish

Carrot

Soybeans

Beans

Cassava

Figura 1 Fatores de transferncia de Cs137 para as culturas de rabanete, cenoura, soja, feijo e mandioca em alguns solos brasileirosconfrontados com dados internacionais gerados em clima temperado (IUR).

0

%

20

%

40

%

60

%

80

%

100

%

T0R

J

T0L

V

T1R

J

T1L

V

T2R

J

T2L

V

T3R

J

T3L

VTratamentos

%

Pb

2+

Res

MO

FeMn

Carb

Troc

H2O

Figura 2 Percentual de participao do Pb obtido de dois solos (RJ um Argissolo-Vermelho Amarelo, LV um Latossolo Vermelho)contaminados com 7,0g/kg e submetidos a trs tratamentos de

remediao (T1, T2, T3) nas 6 fases extraveis em gua (H2O), trocvel

(Troc), em carbonatos (Carb), em xidos de Fe e Mn (FeMn), namatria orgnica (MO) e residual (Res). T0 a amostra controle.

Figura 3 Disponibilidade de vrios elementos em funo do pH dosolo (Nascimento, 1995).


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Vale, ainda, ressaltar que, em casos de poluio dosolo por metais, existem mecanismos de defesa daplanta que garantem a baixa transferncia desses ele-mentos para os diversos orgos vegetais, notadamenteos que se localizam nas partes areas (Shaw, 1989).

Entretanto, se h deficit no solo de um dado micronutri-ente, a planta dificilmente conseguir absorv-lo emquantidades suficientes para sua nutrio, embora, emmuitos casos, no seja percebido nenhum sintoma visualde deficincia (fome oculta). Neste sentido, essa ca-rncia afetar a nutrio dos animais e dos seres huma-nos que dependerem dessa planta em sua alimentao(Welch & Graham, 2005).

COMENTRIOS FINAIS

Reconhecida a necessidade de estabelecer valoresde referncia para os metais-trao, sejam eles micronu-

trientes ou potencialmente txicos, fundamental unifor-mizar as metodologias de coleta, preparo de amostra eanlise de solo, que devem ser estabelecidos com baseem um grupo de trabalho nacional. Todavia, em razo daextensa rea a ser coberta, torna-se evidente que deveser realizado um trabalho em nvel regional, porm, comvistas a compor um banco de dados nacional espaciali-zado. Existem alguns esforos estaduais para buscar osvalores de referncia regionais, porm, a maioria delesesbarra na falta de verbas. Com isso, imprescindvelsensibilizar as autoridades competentes para que os or-gos de fomento de Cincia & Tecnologia estaduais e fe-derais possam criar linhas de pesquisa especficas para

subsidiar esse trabalho.Por fim, para aqueles que tencionam se aprofundar

sobre o tema das implicaes do solo na sade humana,existem algumas revises internacionais que merecemser consultadas, a saber: Oliver (1997); Dissanayake &Chandrajith (1999); Abrahams (2002); Deckers & Stein-nes (2004).

AGRADECIMENTOS

Ao CNPq pela concesso de bolsa de produtividadeao primeiro autor e ao CNPq, FUJB e FAPERJ pelo apoiofinanceiro s pesquisas realizadas pelos autores. sDras. Neli do Amaral Meneguelli e Maria de Lourdes Men-dona pela reviso tcnica do texto. bibliotecria Mariada Penha Delaia pelo incansvel esforo na obteno damaioria do material bibliogrfico empregado no texto.

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