Caracterização das formas de metais pesados, sua biodisponibilidade e suas dinâmicas de adsorção e de mobilidade em solos do Equador

Abstract

Partindo da hipótese de que a atividade antrópica contribui para a contaminação dos solos do Equador por metais pesados, a presente pesquisa teve como objetivo caracterizar 27 solos do litoral e do oriente do Equador, sob diferentes condições de uso, quanto às formas predominantes de Ni, Cu, Cd e Pb e quanto à adsorção, mobilidade e biodisponibilidade destes metais. Para atingir os objetivos propostos, realizaram-se ensaios para determinar as formas de Ni, Cu, Cd e Pb por meio da extração seqüencial, assim como mobilidade e adsorção destes metais e biodisponibilidade, usando o alface como planta indicadora. Em todos os ensaios, as dosagens foram feitas em espectrofotômetro de emissão atômica por plasma induzido. No experimento de extração seqüencial caracterizou-se os metais associados às frações facilmente extraível (Mso), reduzível (Mrz), oxidável (Mox), residual (Mrd) e formas totais. As proporções do Cu e Pb, seqüencialmente, foram Mrd > Mox >> Mrz > Mso, sendo as duas últimas as formas mais lábeis. Para o Cd, a seqüência foi Mrd > Mso > Mrz > Mox e para o Ni Mrd >>> Mox = Mrz > Mso. Destacaram-se os solos da província de El Oro, com elevadas proporções de Ni nas frações mais lábeis. No estudo de mobilidade usaram-se quatro dos viisolos: dois solos argilosos sob cultura de banana da província de El Oro, com alto (BAEO1) e baixo teor de MOS (BAEO3); dois solos arenosos sendo um com baixa MOS, sob cultura de café na província de Francisco de Orellana (CFFO3) e outro com alta MOS, sob cultura de banana na província do Guayas (BAGU1). Avaliou-se a mobilidade dos metais em colunas de solos de 10 cm de altura, condicionadas em colunas de vidro (? ~ 1,7 cm). As colunas foram lixiviadas com solução contendo 350, 706, 60 e 878 mg L -1 de Ni, Cu, Cd e Pb, respectivamente. Obtiveram-se teores detectáveis de Ni, Cu e Cd somente nos lixiviados dos solos mais arenosos (CFFO3 e BAGU1), fato atribuído, em parte, à maior condutividade hidráulica. A menor proporção de Cu no lixiviado do solo com maior teor de MOS evidenciou a interação deste com a fração orgânica do solo. Para o Ni a interação foi mais intensa com a fração mineral diante a maior lixiviação no solo com maior teor de MOS. A proporção de Cd lixiviado foi independente do teor de MOS. Não foram obtidos teores de Pb nos lixiviados, devido à baixa concentração na solução de percolação e alto potencial de adsorção dos solos. Para determinar a adsorção dos metais pelos solos, amostras de 2,50 g dos solos foram colocadas em tubos de centrífuga juntamente com 20 mL de solução contendo 100, 215, 16 e 250 mg L -1 de Ni, Cu, Cd e Pb, respectivamente. As quantidades adsorvidas foram obtidas pela diferencia entre os teores inicias e aqueles na solução de equilíbrio. Observou- se que, em geral, a adsorção dos elementos seguiu a seqüência Pb > Cu > Cd = Ni. Três dos solos que mostraram menor capacidade de adsorção dos metais apresentam algum risco de contaminação para as plantas, águas subterrâneas e o homem. No que se refere à biodisponibilidade, encontrou-se que a alface, não apresentou de maneira geral, problemas de toxidez por Ni, Cu e Cd, cujos teores foram menores que os valores permitidos em alimentos. Somente dois dos solos (um, sob cultura de cacau na província do Guayas e outro, sob cacau na província de El Oro) proporcionam, respectivamente, na alface teores de Cu e Cd superiores aos permitidos em alimentos. Quanto ao Pb, os teores foram menores do que o limite mínimo de detecção do aparelho. Os conteúdos de Ni, Cu e Cd na alface correlacionaram significativamente com os teores destes elementos nas frações Mso, Mrz e Mox, sendo que para o Cd as melhores correlações foram com as frações Mso e Mrz.

Departing from the hypothesis that the antropic activity contributes to the contamination of soils in Ecuador by heavy metals, this research is aimed at characterizing 27 soils of the coast and the East of Equador under different conditions of use, as for the predominant forms of Ni, Cu, Cd and Pb and as for the adsorption, mobility and bioavailability of these metals. In order to achieve the proposed objectives, tests were carried out in order to determine the forms of Ni, Cu, Cd and Pb by means of sequential extraction, as well as mobility and adsorption of these metals and bioavailability, using lettuce as an indicative plant. In all of the tests the heavy metals concentrations was measured in spectrophotometer of atomic emission by induced plasma. In the experiment of sequential extraction the metals were characterized and associated to the fractions easily extracted (Mso), reduced (Mrz), oxidizable (Mox), residual (Mrd) and total forms. The proportions of Cu and Pb were Mrd > Mox >> Mrz > Mso, showing that the two latter the more unstable forms. For the Cd the sequence was Mrd > Mso > Mrz > Mox and for the Ni Mrd >>> Mox > Mrz > Mso. The soils of the Province of El Oro behaved differently because of the high proportions of Ni in the more labile fractions. In the study of mobility four kinds of soil were used: two clayey soils under the banana cultivation, in the province of El Oro, with high (BAEO1) e low contents of SOM (BAE03); two sandy soils, one with low SOM under the coffee cultivation in the province of Francisco de ixOrellana (CFF03) and another with high SOM under the banana cultivation of in the province of Guayas (BAGU1). The mobility of the metals was analyzed in 10 cm high columns of soils, packed in columns of glass (? ~17 cm). The columns were lixiviated in a solution containing 350, 706, 60 and 878 mg L -1 of Ni, Cu, Cd and Pb, respectively. Detectable contents of Ni, Cu and Cd were obtained only in the lixiviation of the more sandy soils (CFF03 and BAGU1), fact attributed, in part, to larger hydraulic conductivity. The smaller proportion of Cu in the leachate of the soil with higher contents of SOM was evidence of the interaction of Cu with the organic fraction of the soil. For the Ni the interaction was more intense with the mineral fraction as shown by the layer leaching in the soil with higher contents of SOM. The proportion of Cd in the effluent was independent from the contents of SOM. Lead was not detected in the effluent due to the low concentration in the solution of percolation and high potential of adsorption of the soils. In order to determine the adsorption of the metals by the soils, soil samples of 2.50 g were put in centrifuge tubes together with 20 ml of a solution containing 100, 215, 16 and 250 mg L -1 of Ni, Cu, Cd and Pb, respectively. The adsorbed amounts were obtained by the difference between the initial concentration and those in the solution of equilibrium. It was noted that, in general, the adsorption of the elements followed the sequence Pb > Cu > Cd > Ni. Three of the soils, which presented lower adsorption capacity of metals, showed some risk of contamination to the plants, ground water and to mankind. As for the bioavailability, it has been found out that lettuce, in general, did not show toxicity problems because of Ni, Cu and Cd, whose contents were smaller than the amounts allowed in foods. Only two of the soils (one under the cultivation of cocoa in the Province of Guayas and another under the cultivation of cocoa in the province of El Oro) showed, respectively, concentrations of Cu and Cd in lettuce, higher than the allowed in foods. As for Pb, the concentrations were smaller than the limit of detection of the instrument. The contents of Ni, Cu and Cd in lettuce correlated significantly with the contents of these elements in the fractions of Mso, Mrz and Mox, while Cd contents showed best correlations with the fractions of Mso and Mrz.