Fatores Geogênicos e Antropogênicos da Geoquímica Urbana

 

Fatores Geogênicos e Antropogênicos da Geoquímica Urbana

Artigo de Carlos A. de Medeiros Filho

lixo urbano
Imagem: https://meioambiente.culturamix.com/poluicao/contaminacao-do-solo

[EcoDebate] Áreas urbanas incorporam características geoquímicas diferentes do ambiente natural (geogênico) e que podem ser comuns para a maioria das cidades de porte similar ou ser relativamente exclusiva em decorrência de um desenvolvimento histórico particular de uma área.

Enquanto em ambientes sem influência de atividade humana, a geoquímica de solo e das águas superficiais e subterrâneas se relacionam quase que exclusivamente a fatores geogênicos, em zonas urbanas, os parâmetros geológicos se somam a diversificados agentes antropogênicos, produzindo um quadro geoquímico muito mais complexo.

O perfil de solo pode, consequentemente, ter suas características geoquímicas influenciadas por atuações antrópicas e, assim, se constituir em importante marcador de condições ambientais. Diversos elementos maiores, metais pesados e contaminantes orgânicos podem ser incorporados ao solo urbano como por emissões de veículos a motor; atividades industriais; lixos; águas servidas das fossas e sumidouros; intemperismo e desgaste de construções, fertilizantes e pesticidas utilizados em jardins particulares e públicos.

O mapa geoquímico de solo pode ser uma ferramenta importante e representativa no estudo ambiental urbano.

Nesse sentido, a distribuição dos pontos de coleta de solo deve contemplar tanto as principais unidades geológicas e regolíticas presentes (fatores geogênicos), bem como deve procurar caracterizar a influência das atividades humanas potencialmente impactantes ao meio ambiente (fatores antropogênicos). Ressalta-se que além das amostras de solo é muito importante a coleta de águas superficiais de rios e de sedimentos de corrente.

Os elementos maiores (SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO, CaO, Na2O, K2O e TiO2) e alguns traços (Rb, Sr, Ba, Zr, Th e U) estão usualmente ligados à formação dos minerais mais comuns das rochas ígneas e, por isso, são úteis na caracterização e individualização de unidades geológicas (litogeoquímicas). Anomalias ou desvios nas suas características podem decorrer de particularidades naturais (anomalias geoquímicas) ou derivar de fontes antropogênicas (Chambers et al., 2016; Albanese et al., 2008; Birke & Rauch, 2000; Zinkutė et al, 2011; Luo et al., 2012; Medeiros Filho, 2016; Medeiros Filho & Caron, 2017).

O conteúdo de elementos traços em solos, inclusive metais tóxicos, depende de muitos parâmetros, incluindo fração granulométrica fina, matéria orgânica, óxidos e hidróxidos (principalmente Fe, Mn e Al). Além disso, as frações de argila e silte são constituídas de vários minerais de argila, óxidos e hidróxidos, com menores quantidades de quartzo, feldspatos, e, às vezes, minerais de carbonato, fosfato, sulfetos ou sulfatos. Desse modo, além de Fe, Al e Mn, os conteúdos de elementos traços em solos podem estar relacionado a K, Ca, Mg, P e S.

Então, os tratamentos de dados geoquímicos dos elementos maiores em conjunto com elementos traços podem contribuir, de maneira robusta, para o mapeamento de unidades litogeoquímicas e na delimitação de zonas anômalas oriundas de processos geológicos (mineralizações) ou antropogênicos (contaminações). Nesses tratamentos, o estabelecimento de valores de background geoquímico como medida relativa para distinguir concentrações naturais de valores outliers (geogênicos ou antropogênicos) representa um dos assuntos mais relevante das ciências ambientais.

Um exemplo de tratamentos multielementares de solo, com elementos maiores e traços, em estudos ambientais pode ser extraído de Zinkutė et al (2011) que procuraram revelar, com a ajuda de métodos estatísticos usuais, a relação entre os 10 elementos principais e 17 elementos traços potencialmente tóxicos encontrados na camada superficial do solo na parte central de Vilnius, no sudeste da Lituânia.

Zinkutė et al (2011) distinguiram dois fatores principais de acordo com o conteúdo dos elementos maiores: 1) natureza antrópica incluindo Ca, Mg, Fe, P, S; e 2) argiloso ou geogênico contendo K, Al, Ti. A maioria das anomalias dos elementos traços está relacionada aos locais afetados pelo fator antropogênico, especialmente para Cu, Zn, Pb, Se, Ba, Ni, Co, V, Ag, Sn, Mo, As e Sb. Por outro lado, a influência do fator geogênico está bem refletida nos teores de B, Mn, Cr e U.

Distribuição da associação (factor scores) Cr, Ni, Co, Fe. Cicchella et al. (2015)
Distribuição da associação (factor scores) Cr, Ni, Co, Fe. Cicchella et al. (2015)

Cicchella et al. (2015) desenvolveram pesquisa objetivando a caracterização geoquímica de solos na Itália. As amostras de solo foram coletadas em uma densidade média de amostragem de 1 local por 2500 km2 e foram analisadas após uma extração em água régia (AR) por uma combinação de ICP-AES e ICP-MS para 53 elementos.

Por meio de um software GIS, dados georreferenciados do território italiano foram utilizados para produzir os mapas geoquímicos de todos os parâmetros analisados. Cicchella et al. (2015) mostram que a distribuição espacial dos elementos químicos é governada principalmente por fatores geogênicos, embora os níveis de concentração de muitos dos elementos investigados sejam, as vezes, bem acima dos limites legais de intervenção da Itália. As anomalias de Be e Sn em algumas áreas são absolutamente geogênicas, assim como os valores anômalos de Cr, Co e Ni que caracterizam as regiões noroeste. Em outras áreas, o trabalho destacou altas concentrações de elementos relacionadas às atividades antrópicas. É o caso, por exemplo, da alta concentração de Pb perto das cidades urbanizadas e industrializadas de Roma e Napoli.

Em um outro exemplo, Birke & Rauch (2000) discutiram dados de uma criteriosa pesquisa geoquímica do solo superficial desenvolvida na cidade de Berlim-Alemanha. Foram coletadas cerca de 4000 amostras de solo (profundidade de 0 a 0,2 m) em áreas suburbanas com pouca ou nenhuma contaminação, bem como em áreas residenciais e industriais em Berlim e arredores. Foram analisados 11 elementos maiores e 41 elementos traços.

O tratamento multielementar por análise fatorial, segundo Birke & Rauch (2000), possibilitou um aumento decisivo do conhecimento da migração de elementos no campo geoquímico. Os fatores multielementares permitiram caracterizar, por exemplo, uma associação Sr-F-La-Y-Ca de contaminação antropogênica relacionada a resíduos metálicos de construção e materiais de construção e outra associação antropogênica constituída por Cr-Mg-Ni-Mn-Co relacionados a resíduos industriais. Por outro lado, fatores de origem geogênico com parcial influência antropogênica, geraram informações sobre a quantidade de metais alcalinos (Na-K-Rb-Al), bem como sobre a composição do substrato (Zr-Ti, Nb).

Demonstra-se, em síntese, a importância de métodos estatísticos multivariados, envolvendo elementos maiores e traços, que permitem a caracterização de unidades geoquímicas e o rastreamento de associações de elementos naturais e antropogênicos, inclusive com a delimitação e identificação das causas de zonas de contaminações de elementos tóxicos.

Referências Bibliográficas

Albanese, S.; Cicchella, D.; Lima, A. 2008. Urban Geochemical Mapping. Environmental Geochemistry. Elsevier B.V. 153-174.

Birke, M.; Rauch, U. 2000. Urban Geochemistry: Investigations in the Berlin Metropolitan Area. Environmental Geochemistry and Health 22: 233–248.

Chambers, L.G.; Chin, Y; Filippeli, G.M.; Gardner, C.B.; Herndon, E.M.; Long, D.T.; Macpherson, G.L.; McElmurry, S.P.; McLean, C.E.; Moore, J.; Moyer, R.P.; Neumann, K.; Nezat, C.A.; Soderberg, K.; Teutsch, N.; Widom, E. 2016. Developing the scientific framework for urban geochemistry. Applied Geochemistry 67 1-20.

Cicchella, D.; Giaccio, L.; Dinelli, E.; Albanese, S.; Lima, A.; Zuzolo, D.; Valera, P.; De Vivo, B. 2015. GEMAS: Spatial distribution of chemical elements in agricultural and grazing land soil of Italy. Journal of Geochemical Exploration 154, 129–142.

Medeiros Filho, C.A. 2016. Tratamentos Geoquímicos Básicos na Definição de Unidades Litogeoquímicas. 48 Congresso Brasileiro de Geologia. Porto Alegre – RS

Medeiros Filho, C.A.; Caron, C.A. 2017. Aplicação Geoquímica Multielementar de Solo: Mapeamento Geológico – Hidrotermal. Aplicação Score Z. 17 Cong. Brasileiro de Geoquímica.

Zinkutė, R.; Taraškevičius, R.; Želvys, T. 2011. Major elements as possible factors of trace element urban pedochemical anomalies. Cent. Eur. J. Chem. • 9(2) • 337-347

Carlos Augusto de Medeiros Filho, geoquímico, graduado na faculdade de geologia da UFRN e com mestrado na UFPA. Trabalha há mais de 35 anos em Geoquímica em Pesquisa Mineral e Ambiental.

 

in EcoDebate, ISSN 2446-9394, 10/11/2020

 

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