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U F S M
Tese de Doutorado
CARACTERIZAÇÃO DE SEDIMENTOS E DE
CONTAMINANTES NUMA MICROBACIA HIDROGRÁFICA
ANTROPIZADA
___________________________________________
Celso Silva Gonçalves
P P G C S
Santa Maria, RS, Brasil
2007
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ii
CARACTERIZAÇÃO DE SEDIMENTOS E DE
CONTAMINANTES NUMA MICROBACIA HIDROGRÁFICA
ANTROPIZADA
___________________________________________
por
Celso Silva Gonçalves
Tese apresentada ao Curso de Doutorado do Programa de
Pós-Graduação em Ciência do Solo, Área de Concentração
em Processos Químicos, da Universidade Federal de Santa
Maria (UFSM, RS), como requisito parcial para obtenção do
grau de Doutor em Ciência do Solo
Orientador: Prof. Dr. Danilo Rheinheimer dos Santos
Santa Maria, RS, Brasil
2007
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iii
Universidade Federal de Santa Maria
Centro de Ciências Rurais
Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo
A comissão Examinadora, abaixo assinada,
aprova a tese de doutorado
CARACTERIZAÇÃO DE SEDIMENTOS E DE
CONTAMINANTES NUMA MICROBACIA HIDROGRÁFICA
ANTROPIZADA
elaborada por
Celso Silva Gonçalves
como requisito parcial para obtenção do grau de
Doutor em Ciência do Solo
COMISSÃO EXAMINADORA:
___________________________________
Prof. Dr. Danilo Rheinheimer dos Santos
(Presidente/Orientador)
_________________________ _______________________________
Prof. Dr. Daniel Tessier Prof. PhD. José Miguel Reichert
PESSAC-INRA - FRANÇA CCR - UFSM
___________________________ __________________________________
Prof. Dr. Carlos Alberto Ceretta Prof. Dr. Edson Campanhola. Bortoluzzi
CCR - UFSM FAMV - UPF
Santa Maria, 28 de março de 2007.
iv
DEDICATÓRIA
À minha esposa
Lisandra Saldanha de Abreu Gonçalves.
Aos meus Pais
João Brum Gonçalves
Diva Silva Gonçalves.
Às minhas irmãs
Angela Gonçalves Pedron
Rosangela Silva Gonçalves.
Ao meu cunhado e sobrinha
Leonardo Pedron
Carolina Gonçalves Pedron.
Aos meus sogros
Paulino Auber de Abreu
Marlene Saldanha de Abreu.
v
AGRADECIMENTOS
À Universidade Federal de Santa Maria e ao Programa de Pós-
Graduação em Ciência do Solo, pela oportunidade de realização do curso.
Ao professor Dr. Danilo Rheinheimer dos Santos, dedico os meus
sinceros agradecimentos pelo empenho na realização deste e outros trabalhos,
incentivo e amizade, que contribuíram no meu processo de formação técnica e
humana.
Ao Edson Campanhola Bortoluzzi (Edinho), pela amizade, incentivo e
empenho na realização deste trabalho e contribuição no grupo de pesquisa.
Ao João, André e Vinicius por tudo, mas principalmente por me
considerar como amigo.
Ao Fábio e David, dedico meus sinceros agradecimentos pelo empenho
na realização deste trabalho.
A todos trabalhadores honestos que possibilitam a manutenção da
Universidade pública.
A CAPES pela concessão da bolsa de estudo, que viabilizou a
conclusão dos meus trabalhos.
vi
SUMÁRIO
pg
RESUMO....................................................................................................
viii
ABSTRACT................................................................................................
ix
LISTA DE TABELAS.................................................................................
x
LISTA DE FIGURAS..................................................................................
xi
1. INTRODUÇÃO ......................................................................................
01
2. HIPÓTESES E OBJETIVOS..................................................................
06
2.1 Hipóteses...................................................................................
06
2.2 Objetivo geral.............................................................................
07
2.3 Objetivos específicos.................................................................
08
3. ESTRATÉGIA DE ESTUDO...................................................................
09
4. ESTUDO I: USO E OCUPAÇÃO DAS TERRAS NUMA
MICROBACIA HIDROGRÁFICA ANTROPIZADA....
10
4.1 Introdução..................................................................................
11
4.2 Material e métodos…………………….……………………..…….
13
4.3 Resultados e discussão.……………….………...………………..
15
4.4 Conclusões………………………….……………………………... 25
5. TRANSPORTE DE ARGILOMONERAIS POR DEFLÚVIO
SUPERFICIAL AOS ECOSSISTEMAS AQUÁTICOS.......................
27
6. ESTUDO II: QUALIDADE DO SEDIMENTO ERODIDO NUMA
MICROBACIA HIDROGRÁFICA ANTROPIZADA...... 31
6.1 Introdução…………………………….………………..…………...
32
6.2 Material e métodos....................................................................
34
6.3 Resultados e discussão.............................................................
37
6.4 Conclusões................................................................................
47
7. REATIVIDADE DOS GRUPOS FUNCIONAIS DOS COLÓIDES DO
SEDIMENTO EM RELAÇÃO AO FÓSFORO……………………………
48
8. ESTUDO III: DINÂMICA DO FÓSFORO RELACIONADO À
QUANTIDADE E QUALIDADE DE SEDIMENTOS
ERODIDOS NUMA MICROBACIA
HIDROGRÁFICA ANTROPIZADA ...........................
51
8.1 Introdução..................................................................................
52
vii
pg
8.2 Material e Métodos....................................................................
53
8.3 Resultados.................................................................................
57
8.4 Discussão..................................................................................
63
8.5 Conclusões................................................................................
65
9. TRANSPORTE DE PESTICIDAS POR DEFLÚVIO SUPERFICIAL.....
66
10. ESTUDO IV: CONTAMINAÇÃO DE ÁGUAS SUPERFICIAIS POR
AGROTÓXICOS EM FUNÇÃO DO USO DO SOLO
EM UMA MICROBACIA HIDROGRÁFICA DE
AGUDO, RS ……………..…………….…….....…..……
69
10.1 Introdução………………………………..…………….………… 70
10.2 Material e Métodos..................................................................
72
10.3 Resultados e discussão…………..……….…..…………………
76
10.4 Conclusões…………………..…………..………………………. 80
11. ANÁLISE INTEGRADA DA CONTAMINAÇÃO OCORRENTE NA
MICROBACIA HIDROGRÁFICA DO ARROIO LINO...........................
81
12. VULNERABILIDADE E ALTERNATIVAS DE CONTROLE DE
CONTAMINAÇÃO NA MICROBACIA HIDROGRÁFICA DO
ARROIO LINO …......….........................………………………….……
85
12.1 Conclusões gerais...................................................................
85
12.2 Alternativas de prevenção e controle de poluição…………….
86
13. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS....................................................
89
vi
ii
RESUMO
Tese de Doutorado
Programa de Pós-graduação em Ciência do Solo
Universidade Federal de Santa Maria, RS, Brasil
CARACTERIZAÇÃO DE SEDIMENTO E DE CONTAMINANTES
NUMA MICROBACIA HIDROGRÁFICA ANTROPIZADA
Autor: Celso Silva Gonçalves
Orientador: Danilo Rheinheimer dos Santos
Local e data de defesa: Santa Maria, 28 de março de 2007.
As atividades agrícolas geram um impacto sobre o ambiente que precisam constante
estudo e monitoramento, no sentido de melhorar o entendimento das formas e grau de
contaminação e possibilitar um zoneamento ambiental e uma implantação de práticas
mitigadoras de contaminação. O estudo dos contaminantes na água de drenagem de
microbacias hidrográficas, onde as formas de contaminação podem ser mais bem identificadas,
é o indicado. Nesse sentido o presente trabalho teve como objetivo (a) investigar a ocupação
das terras e os processos de poluição, (b) caracterizar a mineralogia de sedimentos erodidos,
(c) estudar a dinâmica do fósforo presente no material em suspensão e (d) identificar a
presença das principais moléculas de agrotóxicos usadas na cultura do fumo, numa microbacia
hidrográfica. O fumo é a principal cultura da MBH, ocupando 74% das áreas destinadas às
culturas anuais. O manejo convencional da cultura do fumo gera erosão em sulcos e
entressulcos de forma generalizada nas áreas de lavoura. As culturas anuais ocupam
principalmente os Chernossolos e Neossolos litólicos que são os principais fornecedores de
sedimento em suspensão com ampla maioria (90%) de argilominerais 2:1 (esmectita). As
concentrações de sedimentos e das diferentes formas de fósforo são maiores nos picos de
vazão, no entanto o primeiro sedimento que chega tem as maiores concentrações de partículas
< 2 µm. O sedimento em suspensão possui baixa capacidade de retenção de fósforo. As águas
superficiais analisadas possuem a presença do princípio ativo imidacloprid, atrazina, simazina e
clomazone, principalmente aquelas coletadas mais próximas às lavouras de fumo. O princípio
ativo clorpirifos e imidacloprid foi encontrado em águas destinadas ao consumo humano. A
MBH estudada é considerada um “ambiente doente”, que necessita ações no intuito de diminuir
o impacto ambiental gerado pela produção de fumo.
Palavras-chaves: Uso do solo, fósforo, agrotóxicos, sedimento.
ix
ABSTRACT
Tese de Doutorado
Programa de Pós-graduação em Ciência do Solo
Universidade Federal de Santa Maria, RS, Brasil
CARACTERIZAÇÃO DE SEDIMENTO E DE CONTAMINANTES
NUMA MICROBACIA HIDROGRÁFICA ANTROPIZADA
Author: Celso Silva Gonçalves
Adviser: Danilo Rheinheimer dos Santos
Place and date of the defense: Santa Maria, March 28, 2007
The agricultural activities generate an impact on the environment that needs constant
study to improve the understanding of the ways, levels and implantation of litigator practices of
contamination. The study of contaminants in drainage water from hydrographic water shed is
indicated because the ways of contamination can be well done identified. In this sense, this
work was organized to study a hydrographic water shed of head in Agudo , RS, Brazil, with a
purpose to investigate the land occupation and pollution process, characterize the mineralogy of
eroded sediments, study the phosphorus dynamic present in surface material, and identify the
presence of the main pesticides molecules used in the tobacco culture. Tobacco is the main
culture in the hydrographic watershed occupying 74% of the designated area for annual
cultures. The conventional practice of tobacco culture generates furrows and interfurrows
erosion in almost all farming area. The annual culture occupies chernosols and regosols that
are the mainly suppliers of suspended sediments being 90% of clay minerals 2:1, as smectite.
The sediment and the different phosphorus form concentrations are major in the ‘high evasion’,
but the first sediment that arrives has the greater concentration of particles < 2 µm. The surface
sediment has a low phosphorus retention capacity. The surface water analyzed show the
presence of active principle of imidacloprid, atrazina, simazine and clomazone mainly the ones
collected close to tobacco farming. The active principles chlorpyrifos and imidacloprid were
found in water that is designated to human consumption. This hydrographic watershed studied
was considered a sick environment that needs actions to reduce the environmental impact
generated from tobacco production.
Kew-words: Territory use, phosphorus, pesticides, sediment.
x
LISTA DE TABELAS
ESTUDO I pg
Tabela I.1 - Uso e ocupação do solo e manejo da área monitorada na
microbacia hidrográfica do Arroio Lino, no segundo
semestre 2003 e 2004............................................................
20
Tabela I.2 -
Área de ocupação, contribuição das lavouras e atributos
químicos dos principais dos principais solos da secção
controle...................................................................................
25
ESDUDO II
Tabela II.1 -
Concentração e distribuição granulométrica de sedimentos
coletados na secção controle da microbacia hidrográfica do
Arroio Lino, Agudo – RS em função da vazão em um evento
pluvial ocorrido em 08/10/2003..............................................
45
ESTUDO III
Tabela III.1 -
Quantificação da distribuição das frações areia (> 53µm),
silte (2-53µm) e argila (< 2µm) e área superficial específica
(ASE) da fração 2µm em diferentes fases da vazão de um
evento pluviométrico
ocorrido no dia 16/10/2004 na
microbacia hidrográfica do Arroio Lino, Agudo, RS,
Brasil.......................................................................................
60
Tabela III.2 - Concentração e porcentagem de fósforo extraído em
extrações sucessivas com resina de troca aniônica em
amostras de água+sedimento coletadas nas diferentes
fases da vazão de um evento pluviométrico ocorrido no dia
16/10/2004 na microbacia hidrográfica do Arroio Lino,
Agudo, RS, Brasil...................................................................
61
Tabela III.3 - Concentração média de sedimentos e formas de fósforo em
amostras coletadas nas diferentes fases da vazão de um
evento pluviométrico ocorrido no dia 16/10/2004 na
Microbacia Hidrográfica do Arroio Lino, Agudo, RS,
Brasil.......................................................................................
62
ESTUDO IV
Tabela IV.1 - Área total (ha), área relativa (%) com presença de lavoura e
com cobertura florestal abrangentes nos seis pontos de
coleta de água da microbacia de Agudo, RS, Brasil,
2005........................................................................................
74
Tabela IV.2 -
Teores de agrotóxicos em amostras de água coletadas
durante o ciclo da cultura de fumo na microbacia
hidrográfica do Arroio Lino, Agudo, RS, Brasil, 2005.............
77
xi
LISTA DE FIGURAS
ESTUDO I pg
Figura I.1 - Localização da microbacia hidrográfica do Arroio Lino,
Agudo, RS............................................................................... 15
Figura I.2 - Mapa cartográfico demonstrando a área de abrangência da
secção controle, sistema de drenagem e
estradas................................................................................... 18
Figura I.3 - Mapa cartográfico das principais fontes de poluição pontual
na área da secção controle da microbacia hidrográfica do
Arroio Lino................................................................................
22
Figura I.4 - Mapa cartográfico dos principais solos na região de
abrangência da secção controle instalada na área da
microbacia hidrográfica............................................................
24
ESTUDO II
Figura II.1 - Diagramas de Raios-X (radiação Co) da fração argila dos
sedimentos saturada com cálcio em condição normal,
aquecidas a 200 e 550
o
C e saturadas com etileno glicol.
Sedimentos coletados nas fases a, b e c da curva de vazão coletados na
secção controle da microbacia hidrográfica do Arroio Lino, Agudo,
RS............................................................................................ 38
Figura II.2 - Diagramas de Raios-X (radiação Co) decompostos da fração
< 2 µm de sedimento coletados na secção controle da
microbacia hidrográfica do Arroio Lino, Agudo, RS. Fases a, b
e c da curva de vazão. As linhas representam curva
experimental curva geral modelada fase mineral
elementar....................................................................................
40
Figura II.3 - Microfotografias feitas em microscópio eletrônico à
varredura de partículas em suspensão (< 2 µm) coletadas
na secção controle da microbacia hidrográfica do Arroio
Lino. Micrografia superior representa um conjunto de partículas de
montmorilonita e inferior um conjunto de partículas de
ilita............................................................................................ 42
Figura II.4 - Diagramas de Raios-X bruto da fração < 2 µm separadas de
amostras dos principais solos ocorrentes na microbacia
hidrográfica do Arroio Lino, Agudo,
RS............................................................................................
43
xii
Figura II.5 - Distribuição do tamanho de partículas e área superficial
específica externa de um sedimento da fração < 53 µm sob
dispersão total coletado no exutório da MBH do arroio Lino
em Agudo na fase a, b e c de um evento
pluvial.......................................................................................
46
ESTUDO III
Figura III.1 - Precipitação, concentração total de sedimento e vazão de
um evento pluviométrico ocorrido no dia 16/10/2004 na
Microbacia Hidrográfica do Arroio Lino, Agudo, RS, Brasil......
58
Figura III.2 - Distribuição das frações areia (> 53µm), silte (2-53µm) e
argila (< 2µm) nas fases da vazão 1a (08:19 – 08:44), 1b
(08:55 – 09:48), 1c (10:06 – 11:39), 2a (13:51 – 14:06), 2b
(14:12 – 14:36) e 2c (14:56 – 18:03) de um evento
pluviométrico ocorrido no dia 16/10/2004 na Microbacia
Hidrográfica do Arroio Lino, Agudo, RS, Brasil....................... 59
ESTUDO IV
Figura IV.1 -
Mapa da microbacia hidrográfica do Arroio Lino, Agudo, RS,
Brasil. As vertentes de primeira, segunda e terceira ordens
são representadas com traços pretos e os pontos de coleta
das amostras de água, com quadrados vazados. As áreas
geométricas com tonalidade de cinza representam os
diferentes usos do solo no ano de 2003. As linhas
pontilhadas delimitam as sub-bacias.......................................
73
1. INTRODUÇÃO
O crescimento da agricultura brasileira intensificou-se nas últimas
décadas e ocasionou alterações negativas aos ecossistemas naturais
1
. O
reflexo do desequilíbrio ambiental é evidenciado, de forma mais freqüente, nos
ecossistemas mais frágeis, como é o caso dos aquáticos. A degradação dos
ecossistemas aquáticos limita a qualidade e a disponibilidade de água doce na
natureza; em vista disso, a obtenção da água para consumo, de fontes menos
convencionais, como do mar e do subsolo, tornaram-se práticas corriqueiras
nas últimas décadas. Mesmo em países como o Brasil, que possui 12% da
água doce do mundo, o uso das águas subterrâneas tem crescido, em
decorrência da contaminação das águas superficiais.
No Rio Grande do Sul, grandes áreas de florestas e de campos nativos
tornaram-se áreas agrícolas e pastoris. A vegetação natural permanente
(floresta e campo nativo) foi severamente destruída, o que causou
desmantelamento dos ecossistemas naturais, e os transformou em focos de
contaminação ambiental. Em 1940, a cobertura vegetal de florestas nativas
ocupava aproximadamente 46% da área total do estado; já, em 1983, as
florestas cobriam apenas 5,62% desta área. No cultivo dessas lavouras, após a
modernização da agricultura brasileira, adotou-se um modelo baseado no uso
intensivo dos recursos naturais, com alta dependência de agroquímicos, que de
uma forma ou de outra acabam atingindo os mananciais de água. As áreas
agrícolas passaram então a ser entendidas como as grandes responsáveis
pela contaminação difusa do solo e da água.
Nas áreas de florestas e campos nativos, a infiltração da água no solo
fica em torno de 89,3% e 7,1% do total precipitado, respectivamente, enquanto
em áreas tradicionalmente agrícolas é de apenas 3,6%. A baixa capacidade de
1
Ecossistema natural pode ser definido como um sistema de relações complementares entre organismos
vivos e o ambiente, delimitado por fronteiras escolhidas arbitrariamente, as quais, no espaço e no
tempo, parecem manter um equilíbrio dinâmico, porém estável (Gliessman, 2000). São entendidos
como ecossistemas naturais, ambientes pouco ou não perturbados pela ação humana. As florestas, os
campos e os lagos são alguns exemplos de ecossistemas que podem ser naturais.
2
infiltração de água nos solos ocupados pela agricultura gera um aumento do
deflúvio superficial e de sua capacidade de transporte de contaminantes. A
intensidade e duração da chuva também estão diretamente relacionadas à
infiltração de água no solo. Quanto maior a intensidade e menor o tempo de
precipitação, menor é a chuva efetiva, ou seja, aquela que realmente infiltra no
solo, uma vez que se tem grande precipitação e um pequeno intervalo de
tempo. Nesse caso, mesmo que as condições sejam favoráveis, a taxa de
infiltração é reduzida. Isso acelera o escoamento superficial, a erosão hídrica e
a degradação do solo.
Os materiais erodidos, principalmente argila e matéria orgânica,
conduzem moléculas de agrotóxicos e de fertilizantes para os mananciais de
água. As águas rurais também podem ser contaminadas pelos dejetos
humanos, que são lançados a céu aberto, quando não há saneamento básico,
tornando-se constantes fontes de poluição. A falta de saneamento básico no
meio rural, independentemente da forma de ocupação do espaço, é um fator
preocupante por lançar constantemente poluentes no ambiente.
A concentração de contaminantes nos ecossistemas aquáticos é
altamente influenciada pela diluição, já que a água se constitui num solvente
universal. Em vista disso, a concentração de poluentes solúveis, em um
ambiente aquático, pode ser diluída pela entrada de água advinda de locais
onde os fatores antrópicos são menos expressivos e essas concentrações são
mais baixas.
Um exemplo disso são as microbacias hidrográficas de cabeceira
2
, que
podem fornecer água com baixa concentração de contaminantes. Isso por não
receberem água de outras bacias e por possuírem parte de suas áreas
protegidas pelo código florestal brasileiro, por estarem enquadradas como
áreas de preservação permanente, como as florestas e demais formas de
vegetação natural situadas: a) ao redor das lagoas, lagos ou reservatórios de
água, naturais ou artificiais; b) nas nascentes, ainda que intermitentes e nos
2
Microbacia hidrográfica de cabeceira ou de primeira ordem são aquelas sem influência da água de
deflúvio superficial de outras microbacias. Ocorre em sua maioria nas encostas. Esses locais são
nascentes de rios, lagos e aqüíferos subterrâneos.
3
chamados "olhos de água", qualquer que seja a sua situação topográfica, num
raio mínimo de 50 (cinqüenta) metros de largura; c) no topo de morros, montes,
montanhas e serras; d) nas encostas ou partes destas com declividade
superior a 45° equivalente a 100% na linha de maior declive (Brasil, 1965).
Assim, nesses locais, segundo a resolução Nº 357 do Conselho
Nacional do Meio Ambiente, a água deveria ser classificada como classe
especial, porque nessa classe não são encontrados poluentes ou os são em
concentrações muito baixas. No entanto, o cenário das microbacias
hidrográficas de cabeceira é marcado pela ocupação das terras com pequenas
unidades de produção familiar, que reproduzem um sistema de produção
extremamente impactante ao ambiente e, em muitos casos, dependente da
indústria, como é o caso da lavoura fumageira.
A cultura do fumo ocupa grande expressão e conta com mais de 170 mil
produtores no Sul do Brasil, trabalhando de forma integrada, onde mais de 86%
das propriedades têm menos de 20 hectares. Esses produtores são
dependentes de um pacote tecnológico que preconiza o uso maciço de
agrotóxicos e de fertilizantes. A instalação das lavouras de fumo, bem como
das demais, ocorre sem visão integradora. Os sistemas de produção são
instalados sem levar em consideração a aptidão dos solos, a declividade do
local e a distribuição dos recursos hídricos (Pellegrini et al., 2005). Os
problemas, ao longo do tempo, vêm se agravando pela destruição das matas
ciliares, pela degradação física dos solos e pelo aumento da concentração de
fertilizantes e agrotóxicos nas camadas superficiais.
O deflúvio superficial das bacias hidrográficas de cabeceira tornou-se
uma grande fonte de sedimentos e de moléculas poluidoras dos ambientes à
jusante. O material carreado pelo deflúvio superficial encontra nos ambientes
aquáticos, condições diferentes das do local de origem, o que gera um novo
equilíbrio físico e químico. Ademais, a distribuição e a natureza das partículas
são diferentes daquelas do solo, uma vez que a erosão é seletiva;
conseqüentemente, as interações entre os íons e as moléculas com a
4
superfície das partículas poderão ser diferentes. Isso resulta em alterações
significativas na disponibilidade de poluentes aos organismos aquáticos.
Mesmo que o conhecimento científico relacionado à contaminação
ambiental em microbacias tenha evoluído enormemente, nos últimos anos, há
temas que merecem melhor detalhamento. Entre eles, destacam-se o estudo
da ocupação das terras, da reatividade do material erodido, da dinâmica do
fósforo e da presença de moléculas de agrotóxicos.
O estudo da ocupação das terras, em uma microbacia hidrográfica é
requerido principalmente pelo desordenado processo que é realizado, e que
causa severos prejuízos ao ambiente. Nesse caso, as maneiras de ocupação e
manejo, principalmente das áreas de lavoura, ajudam no entendimento da
dinâmica da bacia e das formas de contaminação e, ainda, enfatizam as
necessidades de um zoneamento ambiental e implantação de práticas
mitigadoras de contaminação, dando racionalidade às atividades desenvolvidas
nesse determinado espaço.
As partículas minerais em suspensão apresentam variações de
tamanho; mas, geralmente, apresentam-se mais ricas em colóides, quando
comparados com o solo de origem. As características mineralógicas do
material erodido, em eventos pluviais distintos e mesmo nas diferentes vazões
de um manancial hídrico, podem indicar o grau de reatividade do material em
suspensão e ajudar no entendimento da dinâmica de solubilidade de
xenobióticos.
Dentre os contaminantes presentes em ambientes agrícolas, que são
transportados aos ambientes aquáticos, o fósforo e as moléculas de
agrotóxicos enriquecem a lista de moléculas que direta ou indiretamente,
podem causar severos problemas tanto para o ambiente quanto para a saúde
humana.
O fósforo se destaca por ser o elemento que limita o desenvolvimento de
algas em ambientes lênticos, que causa eutroficação. A eutroficação dos
mananciais aquáticos é um processo complexo, no entanto, geralmente, é
conseqüência do enriquecimento da água com nutrientes (Correll, 1998). Nos
5
ambientes tropicais e subtropicais, o fósforo é importante pelo fato da biota
aquática ter atingido seu equilíbrio com baixos teores desse elemento. O
estudo da dinâmica do fósforo, em ambientes lóticos, que deveriam conter as
menores concentrações desse elemento na água, como é o caso das
microbacias hidrográficas de cabeceira, em especial durante um evento pluvial,
em que ocorre o maior transporte de material em suspensão na água,
possibilita identificar as principias formas de fósforo e seu poder de
eutroficação. As formas de fósforo estão relacionadas com suas interações
com os grupos funcionais dos colóides em suspensão e esses, por sua vez,
com o comportamento químico dos grupos funcionais de superfície dos
colóides e das condições do meio.
A transferência de moléculas de agrotóxicos de ecossistemas terrestres
aos aquáticos não é diferente do que ocorre com o fósforo, no entanto, ao
contrário da concentração de fósforo que apresenta grande influência de
contaminação por dejetos de animais e humanos, as moléculas de agrotóxicos
são, em ampla maioria, oriundas de áreas agrícolas, decorrentes do uso de
quantidades elevadas e de tipos diferentes de princípios ativos por área e das
altas taxas de erosão do solo agrícola. O monitoramento da concentração de
moléculas de agrotóxicos em águas superficiais em unidades paisagísticas,
com diferentes configurações de uso da microbacia hidrográfica, pode auxiliar
na escolha de critérios de uso do solo e, ainda, preservar o recurso água, e
alertar para os riscos que tais moléculas trazem à saúde ambiental.
6
2. HIPÓTESES E OBJETIVOS
2.1 Hipóteses
As encostas basálticas do Rio Grande do Sul são formadas por
morfologia, constituída de inúmeras microbacias hidrográficas (MBHs) de
cabeceira. As MBHs de cabeceira apresentam, entre outras características,
relevo declivoso e solos jovens, com baixa capacidade de suporte físico e
biológico. Esses ambientes, quando utilizados fora da sua aptidão, podem
tornar-se fontes de poluição aos sistemas aquáticos, que nesse caso são
compostos por nascentes de rios, lagos e aqüíferos.
A intensificação das atividades agropecuárias nas MBHs de cabeceira,
nas últimas décadas, tem alterado de maneira significativa a dinâmica de seus
ecossistemas naturais, degradando, em pouco tempo, o que a natureza levou
milhares de anos para criar. Dentre as inúmeras atividades agropecuárias,
desenvolvidas nas MBHs das diferentes regiões agroecológicas do estado do
Rio Grande do Sul, destaca-se a produção de fumo de forma integrada à
agroindústria fumageira.
A produção de fumo nas MBHs de cabeceira não respeita a aptidão
agrícola dos solos, além de que o seu manejo é inadequado. Como resultado,
observa-se transferência de grandes quantidades de sedimentos, agrotóxicos e
nutrientes aos mananciais de águas superficiais. Os contaminantes são
carreados na forma solúvel ou particulada. A maior quantidade dos poluentes
atinge os mananciais aquáticos ligados às partículas em suspensão. Na forma
solúvel, não existe interação entre os contaminantes e as partículas minerais e
orgânicas dissolvidas na água.
As partículas em suspensão apresentam variações no seu tamanho,
mas geralmente apresentam-se mais ricas em colóides em relação ao solo. A
matéria orgânica, os argilominerais e os óxidos são os principais colóides
reativos que enriquecem o sedimento em suspensão e expõem seus grupos
7
funcionais de superfície, formando os complexos de superfície. A quantidade e
a diversidade de grupos funcionais são influenciadas pela natureza e
distribuição das partículas em suspensão.
A maior quantidade das moléculas de agrotóxicos e de fosfato que
atinge os mananciais de água está associada às partículas em suspensão. Os
complexos superficiais apresentam diferentes energias de ligação e, portanto,
possuem capacidades diferenciadas em liberar estes contaminantes à água. A
energia de ligação do complexo é condicionada pelo tipo de íon ou molécula,
pelo tipo e quantidade do colóide adsorvente e pela condição geoquímica do
meio. Em microbacias onde há grandes perdas de sedimento, como é o caso
das microbacias com cultivo predominante de fumo, os colóides minerais são
os principais carreadores de contaminantes aos mananciais de água. Na
maioria das microbacias ocorrentes nas encostas basálticas do Rio Grande do
Sul, os solos ainda contêm altas concentrações de silício e cátions alcalinos e
alcalinos terrosos. Como conseqüência, há presença e até predomínio de
argilominerais jovens (tipo 2:1) em relação aos argilominerais 1:1 e óxidos, que
são característicos de regiões subtropicais. Essas partículas apresentam baixa
energia de ligação com o fósforo e com a maioria dos agrotóxicos usados pelos
fumicultores. Assim, é esperado que a biodisponibilidade do fosfato e das
moléculas de agrotóxicos aos organismos seja enorme e que, direta ou
indiretamente, comprometam a saúde dos ecossistemas aquáticos.
2.2 Objetivo geral
O trabalho tem como objetivo principal relacionar a forma de ocupação
do território de uma microbacia hidrográfica de cabeceira com predominância
de produção de fumo com a dinâmica de poluentes inorgânicos e orgânicos
oriundas da atividade agrícola principal.
8
2.3 Objetivos específicos
a) Realizar um diagnóstico das principais formas de ocupação e manejo
dos solos ocorrentes na microbacia hidrográfica de estudo;
b) identificar as principais fontes de poluição pontual da área delimitada
pela microbacia hidrográfica, a fim de dar suporte aos estudos
posteriores relacionados à contaminação dos mananciais de água
com sedimento os insumos utilizados para a produção agrícola;
c) avaliar a distribuição de tamanho de partículas em suspensão
coletadas na secção controle da microbacia durante um evento
pluvial;
d) usar a mineralogia da fração argila dos solos e dos sedimentos para
estimar as principais fontes de poluição difusa;
e) avaliar a perda de fósforo ocorrida durante um evento pluvial e sua
relação com a quantidade e qualidade do sedimento coletado na
secção controle da microbacia durante um evento pluvial e,
f) relacionar as diferentes formas de ocupação da microbacia com a
presença de resíduos de agrotóxicos solúvel na água do arroio.
9
3. ESTRATÉGIA DE ESTUDO
A utilização de áreas de encosta para cultivos agrícolas, no Rio Grande
do Sul, vem convertendo florestas e campos nativos em ambientes agrícolas.
Grande parte dessas áreas utiliza culturas anuais, sob sistema de cultivo
convencional (lavração e gradagem). O modelo de agricultura usado pelos
pequenos agricultores baseia-se na intensa utilização de agroquímicos que, de
uma forma ou de outra, irão atingir os mananciais de água. Os contaminantes,
nos ambientes aquáticos, apresentam-se solúveis e, principalmente, ligados às
partículas em suspensão (argilominerais, óxidos e matéria orgânica).
A estratégia de estudo da presente tese de doutorado baseou-se na
obtenção de dados de ocupação da paisagem, de perda de sedimentos e de
análises físicas e químicas dos sedimentos e da água, tendo como área
experimental uma microbacia hidrográfica. Após a obtenção dos dados de
campo e laboratório, a interpretação foi feita com o intuito de separar os
principais fatores envolvidos na produção e transporte de sedimento e,
principalmente, elucidar a inter-relação entre a qualidade dos sedimentos e a
biodisponibilidade dos poluentes. Nesse sentido, os resultados foram
agrupados em quatro estudos, descritos a seguir:
O primeiro deles versa sobre o uso e ocupação das terras da
microbacia, por meio da identificação das principais características que estão
influenciando os processos de poluição. O segundo estudo trata da
caracterização mineralógica dos sedimentos erodidos e coletados na secção
controle da microbacia coletados durante um evento pluvial, relacionando-a
com a mineralogia da fração argila dos principais solos. O terceiro, avalia a
perda de fósforo ocorrida durante um evento pluvial e sua relação com a
quantidade e qualidade do sedimento coletado na secção controle da
microbacia durante um evento pluvial. O quarto estudo analisa os resultados da
presença das principais moléculas de agrotóxicos usadas na cultura do fumo
em função do uso do solo, em amostras de água coletadas em diferentes
unidades paisagísticas.
10
4. ESTUDO I: USO E OCUPAÇÃO DAS TERRAS NUMA MICROBACIA
HIDROGRÁFICA ANTROPIZADA
Resumo
O uso e ocupação das terras determinam as formas e os tipos de
contaminação que ocorrem no ambiente. As pequenas propriedades de
agricultura familiar integrada às empresas fumageiras exploram, de forma
massiva, pequenas glebas de terras e reproduzem um modelo de agricultura
que favorece a poluição difusa. A concentração de pequenas propriedades
aumenta as fontes de poluição pontual, pelo lançamento de dejetos animais e
humanos, sem prévio tratamento, diretamente no ambiente. O presente estudo
objetivou realizar um diagnóstico das principais formas de ocupação e manejo
do solo e identificar os principais pontos de poluição pontual da área delimitada
pela microbacia hidrográfica do Arroio Lino nos anos de 2003 e 2004, a fim de
dar suporte ao entendimento de outras variáveis estudadas. A microbacia
hidrográfica possui severa fragmentação de sua área de abrangência em
propriedades com total utilização de mão-de-obra familiar. A vegetação natural
é predominante na área monitorada e as culturas anuais ocupam em torno 30%
da área monitorada da microbacia, com predominância da cultura do fumo. O
manejo dado à cultura do fumo é o grande responsável pela microbacia possuir
maior parte da suas áreas de lavouras mobilizadas e parcialmente mobilizadas.
A erosão, em sulcos e entressulcos, evidenciadas de forma generalizada.
Foram identificados 63 focos de poluição pontual, onde os dejetos humanos e
animais são lançados no ambiente sem prévio tratamento. O cenário atual é de
falta de uma visão de planejamento paisagístico ambiental de forma integrada
e, o pior deles, uma perda de identidade do produtor rural.
Palavras-chave: manejo convencional, poluição pontual e poluição difusa.
11
4.1 Introdução
A implantação de qualquer atividade agropecuária gera conflito entre a
atividade desenvolvida e a preservação ambiental. Os conflitos são
exacerbados nas atividades com maior poder impactante, destacando-se a
monocultura com uso intensivo de tecnologias de elevado impacto ambiental e
a fragilidade dos ecossistemas transformados em unidades de produção
agropecuária. Os ecossistemas mais frágeis, que hipoteticamente deveriam ser
áreas de preservação ambiental, são utilizados para agricultura. Essa
ocupação ocorre pela escassez de terras utilizadas para o plantio, tanto em
qualidade como em quantidade. É um caso típico de ocorrência em regiões de
plantio de lavouras de fumo (Pelegrini et al., 2006; Pelegrini et al., 2005;
Rheinheimer et al., 2003). Nesse tipo de cultura, as atividades agrícolas são
planejadas e executadas em nível de unidade de produção, em detrimento de
uma perspectiva que tenha a microbacia hidrográfica como unidade de
planejamento e gerenciamento dos agroecossistemas
3
(Almeida et al., 2001,
Merten & Minella, 2002).
As áreas de lavouras alteram as características físicas e químicas dos
solos, bem como a sua cobertura vegetal que é a principal forma de dissipação
da energia cinética das gotas da chuva, evitando seu impacto direto na
superfície do solo e, conseqüentemente, as perdas de solo por erosão (Neto,
1988). A manutenção da cobertura vegetal está intimamente ligada ao manejo
dado ao solo, e à sensibilização dos agricultores da preservação da cobertura
vegetal em áreas inaptas ao cultivo de culturas anuais. Segundo Schwarzbold
(2000), a agricultura é o processo antrópico que mais contribui para o aumento
de concentração de sedimento no escoamento superficial e causa impactos
negativos no ciclo hidrológico. Quando o uso e o manejo do solo, são
inadequados, as concentrações de sedimentos em suspensão podem ser
grandemente aumentadas (Tapias-Vargas et al., 2001).
3
Agroecossistemas são ecossistemas alterados pela ação humana com propósito de estabelecer um
sistema de produção agrícola.
12
A manutenção da cobertura vegetal do solo permite também uma
diminuição da velocidade do deflúvio superficial (Lopes et al., 1987) e da
transferência de contaminantes de forma difusa aos ambientes aquáticos. Isso
ocorre principalmente devido à cobertura morta contribuir para um aumento da
umidade do solo e à diminuição das perdas de água, solo e nutrientes
(Pellegrini, 2006).
A concentração de pequenas propriedades de agricultura familiar, como
nos lotes de assentamentos de imigrantes europeus e, hoje, pelo processo de
reforma agrária do país, torna massiva a utilização de pequenas glebas de
terras e concentra o lançamento de dejetos de animais e humanos, sem prévio
tratamento. Os dejetos e resíduos possuem altas concentrações de nutrientes,
principalmente o fósforo, materiais orgânicos e bactérias do grupo coliformes,
tornando-os fontes de poluição pontual. A identificação desses pontos na
paisagem auxilia no entendimento dos níveis de contaminação em locais sob
sua influência.
A análise da fragilidade dos ambientes, da vulnerabilidade à degradação
ambiental e das principais formas de contaminação, é indispensável ao estudo
do ordenamento territorial e da identificação das principais formas de
contaminação em ambientes ocupados por atividades de grande impacto
antrópico, como a agricultura. Para tal, um diagnóstico de utilização das terras,
práticas de manejo e focos de poluição pontual e difusa devem ser
identificadas dentro da bacia, no sentido de nortear variáveis para
monitoramento, bem como programar práticas mitigadoras de impactos
ambientais, de forma integrada, a fim de servir de suporte para o entendimento
dos níveis de contaminação ambiental encontrados.
O presente estudo objetiva realizar um diagnóstico das principais formas
de ocupação e de manejo do solo e identificar as principais fontes de poluição
pontual da área delimitada pela microbacia hidrográfica do Arroio Lino, para dar
suporte aos estudos posteriores relacionados à contaminação dos mananciais
de água com sedimento os insumos utilizados para a produção agrícola.
13
4.2 Material e métodos
Localização e caracterização da área de estudo
O trabalho foi realizado na microbacia hidrográfica (MBH) do Arroio Lino,
localizada na comunidade de Nova Boemia em Agudo, Rio Grande do Sul. Esta
MBH é uma das quatro “microbacias piloto” pertencente ao Programa de
Monitoramento Ambiental das ações implementadas pelo Programa de
Combate à Pobreza e Recuperação Ambiental do Estado do Rio Grande do Sul
(Programa RS-Rural). O programa de monitoramento foi coordenado pela
Fundação Estadual de Pesquisa Agropecuária (FEPAGRO), que teve como
parceiros executores a Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS),
por meio do Instituto de Pesquisas Hidráulicas (IPH), e a Universidade Federal
de Santa Maria (UFSM), por meio do Departamento de Solos (DS). O programa
tinha como objetivo principal monitorar qualitativa e quantitativamente o
impacto da implantação dos projetos de manejo ambiental elaborados pela
EMATER, financiados pelo Programa RS-Rural e adotados pelos agricultores
(Abichequer & Bassi, 2005).
A MBH do Arroio Lino localiza-se na região de transição entre o Planalto
e a Depressão Central do Rio Grande do Sul, nas coordenadas UTM 6.733.500
– 6.737.000N e 280.000 – 283.500E (Figura I.1). A rede de drenagem da MBH
faz parte da Bacia Hidrográfica do rio Jacuí, que por sua vez pertence à Bacia
Hidrográfica do rio Guaíba. A MBH é caracterizada pela presença de rochas
ígneas ácidas e/ou básicas da Formação Serra Geral e rochas sedimentares
da Bacia do Paraná, pertencentes às formações Botucatu, Caturrita, Santa
Maria (Membro Passo das Tropas e Alemoa) e materiais pertencentes ao
quaternário e cenozóico (Dalmolin, et al., 2003). Segundo Pedron et al. (2002),
na MBH há 71 ambientes distintos, sendo os 10 mais expressivos, compostos
por mata secundária, lavouras e potreiros com diferentes declividades. Nas
lavouras, a maioria delas (78%) apresenta limitação forte à extremamente forte
para susceptibilidade à erosão, pela sua alta declividade (13 a 100%). O clima
14
da região é do tipo subtropical úmido - Cfa, segundo a classificação de Köppen,
com precipitações normalmente acima de 1400 mm ano
-1
.
A MBH do Arroio Lino teve, dentro de sua área abrangência, a instalação
de uma secção controle, no ano de 2001, que desde então se tornou ponto de
referência dos estudos de monitoramento. Essa secção controle foi locada no
terço inferior MBH, de forma a representar suas diferentes formas de
ocupação. A secção controle foi equipada com uma calha de drenagem do tipo
Parshall, a fim de dar suporte aos estudos de monitoramento de vazão,
transporte e qualidade de sedimentos e de perda de nutrientes e
contaminantes da área de abrangência daquele ponto. Os estudos de
monitoramento fizeram parte do Programa RS-Rural.
Caracterização da secção controle
No local de abrangência da secção controle, delimitada a partir do ponto
de coleta até o divisor de água, foram identificados e mapeados os principais
tipos de solos e as áreas ocupadas com cobertura florestal, culturas anuais,
sede das unidades de produção agropecuária, queimadas, reflorestamento e
pastagens perenes no segundo semestre de 2003 e de 2004. As áreas
destinadas a culturas anuais foram divididas segundo ao tipo de ocupação em
cultura do fumo, milho, feijão, subsistência e pousio. Os dados de
georeferenciamento foram processados no programa
ArcView®
para obtenção
de mapas dos principais solos e ocupações da MBH, bem como das principais
fontes de poluição pontual.
Quanto à mobilização dos solos de lavoura, esses foram agrupados em
solos mobilizados (lavração e gradagem), solos não mobilizados (plantio direto)
e solos parcialmente mobilizados (fumo foi plantado sobre palhada e
posteriormente foi aterrado).
Nos principais tipos de solos da MBH, foram coletadas amostras de 0-20
cm de profundidade, em áreas de lavoura, no 2º semestre de 2004, e enviadas
para análise de fertilidade no laboratório de rotina da Universidade Federal de
Santa Maria.
15
Figura I.1 -
Localização da microbacia hidrográfica do Arroio Lino, Agudo, RS.
4.3 Resultados e discussão
Neste item, serão apresentadas as características gerais da MBH e as
formas e as ocupação dos solos que podem afetar direta e indiretamente o
16
processo de contaminação ambiental. Também serão apresentados os
principais solos, formas com que são manejados e suas características de
fertilidade. Todos os dados serão discutidos no intuito de melhor entender a
dinâmica da área monitorada e dar subsídio para os estudos específicos.
Contexto geral da microbacia hidrográfica
A MBH do Arroio Lino representa tipicamente a ocupação que ocorreu
no Rio Grande do Sul, pelos imigrantes europeus, em sua maioria italiana e
alemã, nas encostas basálticas. Esses imigrantes ocuparam pequenos lotes de
terra, em torno de 25 ha (uma colônia de terra), com predominância de mão-
de-obra familiar, que posteriormente foram fragmentados pela venda de terras
e partilhas de herança. Assim, observou-se a presença de 36 propriedades
com área média de 11,8 ha e total utilização de mão-de-obra familiar.
Na realidade de desenvolvimento da agricultura brasileira, algumas
áreas da MBH foram desmatadas para dar lugar às culturas anuais, em
especial à cultura do fumo. O fumo é cultivado de forma convencional (lavração
e gradagem) em áreas com alta declividade, inaptas para o plantio de culturas
anuais. Essa cultura requer a utilização de madeira para secagem do fumo,
madeira essa que na maioria dos casos vem da mata nativa. Nos últimos anos,
na tentativa de melhorar a renda familiar os produtores aumentaram a área de
cultivo, sendo que, para tal, novas áreas de mata secundária ou mata ciliar
foram derrubadas. Isso agrava ainda mais os problemas de erosão e
contaminação dos ecossistemas aquáticos. Gonçalves (2003), estudando a
qualidade das águas de consumo humano dessa MBH, constatou a água
estava fora dos padrões estabelecidos pelo Ministério da Saúde para o
consumo humano. Também, a água do arroio possuía concentrações de
fósforo acima do preconizado pela resolução 357 do CONAMA (Brasil, 2005).
O fumo reproduz um pacote tecnológico que preconiza o uso de
fertilizantes e agrotóxicos e um manejo de solo sem a utilização de práticas
conservacionistas. Assim, os solos da MBH possuem elevados níveis de
empobrecimento físico, químico e biológico. O empobrecimento químico é
17
recuperado pelas altas dosagens de fertilizantes, utilizados na cultura do fumo.
No entanto, as propriedades físicas e biológicas que precisariam de um melhor
manejo do solo, para sua recuperação ou manutenção, atingem níveis severos
de degradação.
Observou-se a falta de uma visão de planejamento paisagístico
ambiental por parte dos agricultores e técnicos que prestam assistência pública
ou privada, o que não se reflete apenas pela má locação e manejo das
lavouras de fumo, mas também pelos focos de lançamento de dejetos
humanos e animais sem prévio tratamento e pelo descarte de embalagens de
agrotóxicos diretamente no ambiente.
Percebe-se um desestímulo das famílias dos produtores em continuar na
atividade rural e uma idealização de vida na cidade. A baixa rentabilidade da
lavoura de fumo e o nível de precariedade da saúde dos agricultores
contribuem de forma significante na insatisfação dos produtores.
O ambiente da MBH do Arroio Lino é insustentável sob ponto de vista
econômico, ecológico e social. Tecendo uma relação com um organismo vivo,
pode-se considerar que a MBH do Arroio Lino é um “ambiente doente”, que
necessita de ações urgentes do poder público no sentido de melhorar a
qualidade de vida dos produtores e do ambiente.
Uso e ocupação do solo da secção controle
Na figura I.2, pode-se observar a localização da secção controle, onde
foram realizadas as medidas de altura de lâmina e coleta das amostras para
outros estudos, como os mineralógicos e de presença de xenobióticos. A partir
do ponto da secção controle, está representada no mapa a área de captação
de água. Observa-se, também nessa figura, a representação cartográfica da
drenagem e das estradas principais e secundárias.
A drenagem principal da MBH é composta por dois braços principais,
que ficam a norte e a leste da secção controle. Esses braços principais
possuem uma vazão de base controlada principalmente por outros pequenos
cursos de água, vertentes, pequenos banhados e fluxos laterais de água no
18
solo. Durante os eventos pluviais, o fluxo de base no ponto de coleta e em
muitos outros locais aumenta em até dez vezes, com altura de lâmina
passando de 10 cm a mais de 1 m de altura. A altura de lâmina aumenta de
forma rápida, devido à baixa capacidade de infiltração de água no solo, alta
declividade e comprimento de rampas, compactação nas áreas de lavoura,
grande número de estradas e destruição da mata ciliar.
Figura I.2 -
Mapa cartográfico demonstrando a área de abrangência da secção
controle, sistema de drenagem e estradas.
A estrada principal e as estradas secundárias (Figura I.2), que dão
acesso às propriedades e às lavouras foram construídas sem prévio estudo de
locação, no sentido de evitar a formação de fluxos preferenciais de água morro
abaixo, principalmente dentro das lavouras. Desse modo, percebe-se
potencialidade do grande número de estradas em conduzir água e sedimento
com alta energia cinética, diretamente para mananciais aquáticos. As estradas
19
são fontes que podem contribuir de forma significativa para a produção de
sedimento, com característica de menor concentração de contaminantes, como
o fósforo (Bigarella, 2003), ao contrário do deflúvio superficial oriundo das
lavouras, devido os fertilizantes concentrarem-se preferencialmente nas
camadas superficiais dos solos.
Percebem-se vários focos de queimadas, ocupando 1,6 e 2,2 ha da área
monitorada, no segundo semestre de 2003 e 2004, respectivamente (Tabela
I.1). Essa prática é utilizada como forma de limpeza de áreas para posterior
preparação para o plantio. As queimadas, juntamente com a lavração e
gradagem desestruturam os solos e diminuem sua densidade e capacidade de
infiltração de água. A presença de áreas com queimadas em 2003 e sua
ampliação em 2004 é reflexo, em parte, da ampliação do mercado exportador
de fumo, pelo aumento da demanda mundial, que exige ampliação da área de
plantio de produtores já integrados ás empresas fumagerias e incorporação de
outros novos integrados.
As sedes das Unidades de Produção Agropecuária (UPAs) ocupam uma
área de 13,20 ha da área total da MBH, representando 4,0% da área total
monitorada. Nas sedes, estão localizadas as principais instalações das UPAs
compreendendo todas as estruturas de criação de suínos e aves, galpão de
ordenha e de terneiros, bem como a casa de moradia dos proprietários. A
massiva utilização das pequenas áreas de terra da sede das UPAs, concentra
o lançamento de dejetos por valas ou canos diretamente ao ambiente. Foram
identificadas 34 fossas de dejetos oriundos das casas e 29 pocilgas (Figura
I.3). O lançamento de dejetos sem prévio tratamento, acima da capacidade de
autodepuração do ambiente, o torna a principal fonte de poluição pontual da
MBH. Os dejetos sem tratamento possuem altas concentrações de nutrientes,
principalmente o fósforo, materiais orgânicos e bactérias do grupo coliformes.
A vegetação natural é predominante, compreendendo em torno de 52%
da área total monitorada. Ela, em grande parte da área, é composta por
florestas secundárias que provêm da regeneração natural de florestas em
terras onde a mata foi derrubada para utilização da lenha ou de áreas de
20
lavoura esgotadas, onde o plantio não é mais realizado. As áreas de mata
nativa intactas ocorrem em lugares de difícil acesso, que pela alta declividade
impossibilitam os tipos de cultivos predominantes na região (fumo, milho, feijão
e subsistência). Em algumas áreas o reflorestamento com Eucalipto está sendo
utilizado, totalizando 14,4 ha em 2003 e 15,2 ha em 2004, e, em alguns casos,
em detrimento da regeneração de espécies nativas. Essa opção ocorre,
principalmente, pela maior velocidade de crescimento do eucalipto, em relação
às espécies nativas, produzindo de forma mais rápida material de combustão
para secagem do fumo.
Tabela I.1 -
Uso e ocupação do solo e manejo da área monitorada na microbacia
hidrográfica do Arroio Lino, no segundo semestre 2003 e 2004.
2° Semestre 2003
2° Semestre 2004
Uso das terras
Área (ha) % Área (ha) %
Vegetação natural 174,8
52,6
172,7 51,9
Culturas anuais 99,4
29,9
100,0 30,0
Reflorestamento
14,4 4,3
15,2 4,6
Pastagem Perene
28,9 8,7
28,9 8,7
Sedes das UPAs
13,2 4,0
13,2 4,0
Queimadas
1,6 0,5
2,3 0,7
Total 332,3
100
332,3 100
Culturas anuais
Fumo
61,3 61,7
72,9 72,9
Milho
11,5 11,6
8,0 8,0
Pousio
15,7 15,8
8,6 8,6
Feijão
5,1 5,1
4,7 4,7
Subsistência
5,8 5,8
5,8 5,8
Solo de lavouras
Mobilizado
1
37,6 37,6
16,6 16,6
Não mobilizado
2
18,8
18,8
12,2 12,2
Parcialmente mobilizado
3
43,5 43,6
71,3 71,3
1
lavração e gradagem
2
plantio sem lavração
3
fumo plantado sobre palhada e posteriormente foi aterrado
As pastagens perenes que compõem os potreiros, destinados na maioria
dos casos para alimentação do rebanho bovino, ocuparam uma área de 28,9
ha nos levantamentos de 2003 e 2004, representando 8,7% da área
monitorada. Os potreiros, geralmente, possuem alta concentração de animais,
o que torna esses lugares fontes de poluição. A poluição ocorre pelo transporte
de dejetos animais de forma difusa pelo deflúvio superficial. O deflúvio é
21
favorecido pela compactação do solo, devido ao pisoteio animal, e as altas
declividades.
As áreas destinadas às culturas anuais representam 30% da área
monitorada. As culturas anuais têm mais de 70% de sua área destinada à
lavoura de fumo. O restante das áreas de lavoura é ocupado pelas lavouras de
milho, feijão, áreas destinadas às culturas de subsistência (hortigranjeiros,
batata-doce, cana-de-açúcar, mandioca, entre outros) e pousio. O fumo é a
principal cultura da MBH. A presença massiva de produção de fumo nas
regiões de encostas basálticas se deve entre outros fatores a aspectos
culturais, em que as técnicas de plantio são aprendidas desde os primeiros
anos de vida pelos filhos de produtores e por ser uma cultura com grande
oscilação de preço, com seus maiores valores de comercialização, em grande
parte dos casos, alcançados no final da safra, condicionando os produtores a
uma falsa impressão de que no próximo ano os rendimentos melhorarão,
levando-os a um ciclo vicioso que perdura por gerações.
Manejo dos principais solos da microbacia hidrográfica do Arroio Lino
Os solos das áreas de lavouras anuais possuem da sua totalidade,
37,6% mobilizado e 43,6% parcialmente mobilizado no ano de 2003 e 16,6%
mobilizado e 71,3% parcialmente mobilizado no ano de 2004 (Tabela I.1). Os
solos mobilizados e parcialmente mobilizados caracterizam os sistemas de
preparo do solo convencional e cultivo mínimo, respectivamente. Os solos
mobilizados ficam totalmente expostos ao impacto da gota de chuva que causa
o selamento superficial, enquanto que nos solos parcialmente mobilizados uma
faixa de solo fica sem revolvimento. A faixa sem revolvimento é mobilizada
quando são aplicados os fertilizantes de reposição. Quando isso acontece, a
cultura do fumo já tem massa foliar para ajudar na atenuação do impacto da
gota da chuva. Os solos não mobilizados ocuparam 18,8% e 12,2% nos anos
de 2003 e 2004, respectivamente. Esse sistema caracteriza-se, principalmente,
pelo pousio e lavouras perenes, como a cana-de-açúcar e mandioca de dois
anos. Em algumas lavouras de fumo, o solo também não é mobilizado, devido
22
à alta declividade ou à grande presença de pedras; nesse caso, o fumo é
plantado em covas.
As áreas de lavouras anuais caracterizam-se por solos de alta
declividade (Rheinheimer, 2001 e 2003), erosão em sulcos e entressulcos, e,
em muitos casos, ocupação de áreas nas margens dos cursos de água, onde a
mata ciliar foi derrubada para dar lugar às culturas anuais.
Figura I.3 -
Mapa cartográfico das principais fontes de poluição pontual na área
da secção controle da microbacia hidrográfica do Arroio Lino.
Principais solos da microbacia hidrográfica do Arroio Lino
Os solos predominantes na MBH, de acordo com Dalmolin et al. (2003),
são: Neossolos Litólico e Quartzarênico, Chernossolos, Cambissolos,
Argissolos e Planossolos (Figura I.4). As principais características desses solos
são:
a) Neossolos Litólicos e Neossolos Quartzarênicos: solos rasos com
textura franco a franco argilosa muito cascalhenta, ocorrendo nas
23
áreas mais acidentadas, nas encostas dos morros, distribuídos de
maneira regular na área de estudo.
b) Chernossolos: solos profundos ou pouco profundos, eles ocorrem em
várias áreas da MBH, formando associações ou complexos,
geralmente com alta fertilidade e capacidade de troca de cátions.
c) Cambissolos: solos bem drenados, pouco desenvolvidos com muito
material primário a ser intemperizado, ocontece mais a leste e a
oeste da MBH, em relevo bastante movimentado.
d) Argissolos: solos medianamente profundos, bem drenados, podendo
ser originários de arenito ou basalto, com formação de horizontes B
textural e argila de atividade baixa. Esse solo ocupa apenas uma
área em patamares a leste da MBH;
e) Planossolos: solos mal drenados que ocorrem apenas em uma área
de patamar no centro da MBH.
O Neossolo Litólico ocupa 38,8% da área destinada às culturas anuais
(Tabela I.2), perdendo apenas para os Chernossolo que ocupa 40,3%. A
predominância desses solos nas áreas cultivadas faz com que eles sejam os
maiores responsáveis pela perda de sedimentos para os mananciais de água,
que é agravado pelo manejo inadequado das lavouras.
Os solos da MBH são ligeiramente ácidos, soma de bases e capacidade
de troca de cátions alta, com pouco alumínio trocável, médios teores de
matéria orgânica, altos teores de potássio e baixos teores de fósforo disponível
(Tabela I.2). Nas áreas que deixam de ser cultivadas, a vegetação espontânea
se estabelece rapidamente, recuperando os teores de matéria orgânica e
mantendo os níveis de disponibilidade de nutrientes mais elevados do que na
mata nativa, inclusive, com baixa necessidade de calcário (CQFS-RS/SC,
2004).
24
Figura I.4 -
Mapa cartográfico dos principais solos na região de abrangência
da secção controle instalada na área da microbacia hidrográfica.
As quantidades de nutrientes adicionados são, na maioria das situações,
muito acima das necessárias. A fertilização é feita pela “filosofia da segurança”
da empresa e não da economicidade ou de aspectos ambientais, de modo a
garantir a produtividade e a qualidade do fumo. Isso demonstra que o problema
não é a falta de nutrientes químicos nos principais solos da MBH e sim o seu
uso excessivo e uma potencialidade de transporte de nutrientes de forma
solúvel e particulada aos mananciais de água.
25
Tabela I.2 -
Área de ocupação, contribuição das lavouras e atributos químicos
dos principais dos principais solos da secção controle.
Análise Unidade
Chernossolo
Neossolo
Litólico
Neossoolo
Quatzarênico
Cambissolo Argissolo
Área de contribuição
ha 80,0 205,4 1,9 36,7 5,0
Área
% 24,1 61,8 0,6 11,0 1,5
Área com agricultura
ha 40,1 38,7 0,3 16,3 3,4
Área
% 40,3 38,8 0,3 16,3 3,4
Características dos solos
Profundidade 0-20 0-20 0-20 0-20 0-20
Argila % 21 14 12 17 15
Matéria orgânica
% 2,0 3,4 0,7 2,9 1,0
pH 5,4 5,1 5,3 6,1 5,6
P mg L
-1
17,1 11,8 6,0 18,9 31,2
Cátions trocáveis
K mg L
-1
120 176 44 188 220
Al cmol
c
L
-1
0,5 0,2 0,2 0,0 0,0
Ca cmol
c
L
-1
14,7 12,5 1,8 6,9 2,3
Mg cmol
c
L
-1
4,3 2,6 0,6 1,1 0,7
H+Al cmol
c
L
-1
2,8 4,4 2,0 1,7 2,2
CTC
CTC
E
cmolc L
-1
19,8 15,8 2,7 8,5 3,6
CTC
7
cmolc L
-1
22,1 20 4,5 10,2 5,8
CTC
e
= Capacidade de troca de cátions efetiva CTC
7
= Capacidade de troca de cátions a pH 7,0
4.4 Conclusões
Baseado nos levantamentos efetuados nos anos de 2003 e 2004 pode-
se concluir que:
a) A microbacia hidrográfica do Arroio Lino possui severa
fragmentação de sua área de abrangência em propriedades com
utilização de mão-de-obra familiar;
b) O fumo é a principal cultura da microbacia hidrográfica do Arroio
Lino, ocupando mais de 70% das áreas destinadas às culturas
anuais;
c) O manejo da cultura do fumo é o responsável pela poluição difusa;
d) A erosão (sulcos e entressulcos) é evidenciada de forma
generalizada, bem como foco de poluição pontual, onde os dejetos
de humanos e animais são lançados no ambiente sem prévio
tratamento e,
26
e) A MBH foi considerada como um “ecossistema doente”, onde ações
do poder público no sentido de diminuir o impacto ambiental dos
meios de produção e melhoria na qualidade de vida dos moradores,
são necessárias.
27
5. TRANSPORTE DE ARGILOMONERAIS POR DEFLÚVIO SUPERFICIAL
AOS ECOSSISTEMAS AQUÁTICOS
O estudo da caracterização do uso e ocupação das terras da microbacia
hidrográfica, objeto da presente tese de doutorado, evidenciou que há sérios
conflitos entre as atividades agrícolas em curso e a legislação ambiental
vigente. Entre os graves problemas ambientais, destacou-se a alta
suscetibilidade dos solos à erosão, o que já tem sido objeto de estudo de
outros Pós-Graduandos da Universidade Federal de Santa Maria, em especial
aos mestrandos Celso Silva Gonçalves, João Batista Rossetto Pellegrini, André
Pellegrini e Letícia Sequinatto, e da Universidade Federal do Rio Grande do Sul
pelo mestrando Jean Minella.
Esses trabalhos mostraram que o transporte de sedimento durante os
eventos pluviais provoca remanejo e redistribuição de consideráveis massas de
partículas sólidas e contaminantes dentro da bacia, oriundas em especial das
áreas de lavoura de fumo. O transporte de sedimento ocorre pela erosão, que
está diretamente ligada ao ciclo da água e envolve os processos de
desagregação, transporte e deposição de partículas presentes na superfície da
bacia. A erosão é seletiva e propicia uma concentração de tamanho de
partículas diferentes daquelas encontradas nos principais solos da bacia e,
conseqüentemente, podem possuir características diferenciadas, como por e
exemplo, a sua reatividade.
As partículas erodidas do solo e transportadas em suspensão na água
são compostas de fração mineral e orgânica. Dentre as partículas minerais em
suspensão, aquelas com propriedades coloidais são as de maior interesse ao
estudo da poluição dos recursos hídricos. Os solos subtropicais, como é o caso
dos solos ocorrentes na microbacia hidrográfica em estudo, apresentam baixa
quantidade de óxidos e predomínio de argilominerais 2:1 em relação aos 1:1.
Os principais argilominerais e óxidos, presentes nos solos e nos sedimentos,
estão brevemente descritos abaixo:
28
a) As micas são argilominerais 2:1 com substituição de até 25% do Si
+4
por
Al
+3
nos tetraedros. Essa imperfeição resulta numa deficiência de carga
líquida positiva, que é equilibrada pela atração de cátions. O
desbalanceamento eletrônico se expressa na cavidade siloxana em
poucos átomos de oxigênio, podendo ser considerada uma carga
localizada. Desse modo, poucos cátions ajustam-se física e
quimicamente à cavidade siloxana, com destaque para o potássio, o
amônio e o césio. Esses dois últimos encontram-se em baixíssimas
quantidades na natureza e, portanto, o potássio é o íon retido nas micas.
O ajuste físico-químico do potássio na cavidade siloxana resulta num
complexo de alta energia, inclusive, impedindo a expansão das
camadas. Essa característica é usada para a sua identificação por meio
de técnicas radiológicas, uma vez que à distância entrecamadas é fixa
em ~1,0 nm (Kampf & Curi, 2003). A não expansividade diminui a
capacidade de troca de cátions. As micas mais comuns nos solos são a
biotita, a muscovita e a ilita. A biotita ocorre nas frações mais grosseiras,
em solos pouco intemperizados. A ilita genericamente refere-se às
micas dioctaedrais da fração argila, que se derivam geralmente da
muscovita, possuindo menos potássio e mais água de hidratação.
b) As vermiculitas, também, pertencem ao grupo dos argilominerais 2:1 e a
mais comumente identificada é a dioctaedral. Ocorrem substituições
isomórficas tanto nos tetraedros, Si pelo Al, quanto nos octaedros,
geralmente Al por Fe ou Mg. Isso lhe confere expansividade das
camadas, expondo alta área superficial e favorecendo a capacidade de
expansão, aumentada pela menor carga líquida negativa da camada. Os
espaços entre camadas geralmente estão ocupados por cátions
hidratados (Mg, Ca, Na e K), fazendo com que sua CTC varie entre 115
e 250 cmol
c
kg
-1
. As vermiculitas não tendem a ser minerais
predominantes nos solos, no entanto pela sua alta capacidade de troca
de cátions, torna-se de grande importância na manutenção da fertilidade
dos solos, tanto na liberação de cátions trocáveis para solução do solo,
29
como adsorção específica de elementos como fósforo por troca de
ligantes e potássio na entre camada, exigindo maior adubação.
c) As esmectitas pertencem ao grupo dos argilominerais 2:1 e possuem
menor carga na camada (0,2 a 0,6) em relação às vermiculitas. Nos
solos, as espécies mais comuns são a montmorilonita, a beidelita e a
nontronita. As esmectitas podem ser herdadas do material de origem ou
serem produto da transformação de micas, cloritas máficas e
vermiculitas. As esmectitas são argilominerais característicos de
vertissolos, mas podem também estarem presentes em solos como
Neossolos Litólicos (Kampf et al., 1995). Devido sua alta área superficial
específica e substituição isomórfica são argilominerais com alta
capacidade para adsorver cátions, inclusive, alguns com potencial
contaminante, como é o caso do chumbo.
d) Os argilominerais do tipo de camada 1:1 compreendem os grupos
caulim-serpentinita e talco-pirofilita. As espécies caulinita e haloisita
fazem parte do subgrupo caulim e são dioctaedrais. A caulinita é o
argilomineral 1:1 mais abundante e comum em solos brasileiros
(Galhego et al., 1979; Pöter & Kampf, 1981; Moller & Klamt, 1982). A
abundância se deve em parte à possibilidade de sua formação em
muitos materiais diferentes, desde que haja remoção parcial de cátions
básicos e de sílica (Kampf & Curi, 2003).
e) Os óxidos, hidróxidos e oxihidróxidos são genericamente denominados
óxidos. Os óxidos são constituídos por arranjos de octaedros de
alumínio, ferro, manganês e titânio, principalmente. A forma como são
organizados os octaedros determina o tipo de óxido formado e,
conseqüentemente, a sua reatividade com os íons e moléculas da
solução. Nos solos tropicais e, em menor escala, nos subtropicais os
óxidos de ferro são os mais abundantes e as espécies predominantes
são a goethita e a hematita. Outros óxidos de ferro menos comumente
ocorrentes em solos são a lepidocrocita, a ferridrita, a maghemita, a
ferroxyhita e a magnetita. Para que ocorra a formação dos óxidos é
30
necessário que haja alta dessilicação. Quando o intemperismo é lento,
predomina a formação de argilominerais acompanhado de óxidos e
quando o intemperismo é rápido predominam os óxidos.
Deste modo, os estudos do processo erosivo e do transporte de
sedimentos aos mananciais de água, na sua ampla maioria, envolvem os
aspectos quantitativos de perda da capacidade produtiva do solo e os impactos
na produção de energia e transporte fluvial. No entanto, cada vez mais se tem
observado o interesse pela avaliação da qualidade do sedimento transportado,
pois representa melhor o seu potencial de poluição (Nagai, et al., 2001; Burton,
2002; Davide et al., 2003).
Nesse sentido, o próximo estudo da presente tese de doutorado
procurará avaliar os principais argilominerais presentes nos sedimentos
coletados na secção controle da microbacia hidrográfica, e ainda relacioná-los
com os argilominerais ocorrentes nos principais solos de sua área de
abrangência.
31
6. ESTUDO II: QUALIDADE DO SEDIMENTO ERODIDO NUMA
MICROBACIA HIDROGRÁFICA ANTROPIZADA
Resumo
As propriedades dos solos, em geral, estão ligadas à mineralogia de
suas partículas finas. Do mesmo modo, um estudo interdisciplinar dos
sedimentos, mineralogia dos sedimentos e suas propriedades são necessários.
O objetivo desse trabalho é detalhar a mineralogia dos sedimentos coletados
na secção controle de uma microbacia hidrográfica e relacioná-la à constituição
mineralógica da fração argila dos solos predominantes. Amostras de
água+sedimento foram coletadas durante um evento pluvial 08/10/2003, em
uma secção controle instalada na microbacia hidrográfica do Arroio Lino, Brasil.
A microbacia foi caracterizada em seus recursos naturais e amostras dos seus
principais solos foram coletadas. As mostras de solo e sedimento foram
submetidas a análises químicas e a mineralogias. Na secção controle, a fração
argila contribui com 49%, 53% e 72% da quantidade total de sedimento,
respectivamente, no início da elevação da lâmina de água do arrio, na máxima
vazão e fim do evento de chuva, quando o nível de água decresce. Os
argilominerais predominantes no sedimento foram a esmectita e a caulinita. A
mineralogia do sedimento está de acordo com a mineralogia do Neossolo
Litólico e Chernossolo, sendo esses os que ocupam a maior área da
microbacia hidrográfica e sofrem a maior ação antrópica de lavouras.
Palavras-chave: sedimento, mineralogia, Raios-X.
32
6.1 Introdução
Os minerais da fração argila do solo são oriundos, na sua maioria, do
intemperismo do material de origem. As transformações da rocha matriz se dão
por meio de ações físicas, químicas e biológicas. As ações biológicas ocorrem
em menor escala, comparativamente aos outros dois, e é extremamente
complexa. As ações físicas, especialmente pela diferença no coeficiente de
dilatação dos diferentes minerais da rocha, são responsáveis pelo aumento da
área superficial específica e, conseqüentemente, pela exposição dos
elementos químicos dos minerais à ação química. A exposição dos elementos
químicos dos minerais à água, rica em CO
2
e outras substâncias, acelera as
modificações na composição química e, inclusive, mineralógica dos minerais.
O intemperismo químico compreende a dissolução, a hídrólise, a
oxidação, a hidratação e a acidificação. A hidrólise é o mecanismo essencial do
intemperismo, principalmente em regiões tropicais e subtropicais. Nessas
regiões, as altas temperaturas, as intensas variações de umidade, a alta
atividade biológica e, principalmente, as ações do tempo, favoreceram a
decomposição da rocha matriz e a saída de elementos químicos,
especialmente, o silício. Isso proporcionou altas taxas de transformações
mineralógicas, com predomínio, hoje, de minerais 1:1, como a caulinita e de
óxidos de ferro e alumínio, como a goethita, hematita e gibssita. No sul do
Brasil, típico de regiões subtropicais, o intemperismo foi mais brando,
mantendo alta concentração de silício no meio. Isso preservou os
argilominerais 2:1, mesmo que impregnados com cadeias de hidroxialumínio
nas entrecamadas.
Os diferentes tipos de argilominerais, formados pela ação do
intemperismo, determinam o tipo de partículas presentes no deflúvio superficial,
uma vez que estes possuem sua concentração em função do processo erosivo
ocorrido nos solos. Todos os fatores que afetam o processo erosivo afetam o
tipo de sedimento em suspensão. O transporte de contaminantes está
diretamente ligado à perda de sedimento, uma vez que o sedimento possui
33
capacidade de ligar-se aos contaminantes, tornando-se veículo de transporte
(Sharpley et al., 1992; Rheinheimer, 2003).
O uso do solo e práticas de manejo também são importantes na
qualidade do sedimento. Considerando que, a aplicação de fertilizantes e
pesticidas nas áreas onde se desenvolve a agricultura é uma constante, pode-
se ter como conseqüência um processo de contaminação eminente. A
afinidade entre os constituintes do solo e componentes químicos pode retardar
o processo de transferência de poluentes para águas superficiais e
subterrâneas. Como exemplo, tem-se a grande afinidade de entre óxidos de
ferro e o elemento fósforo devido a grande energia de ligação entre esses dois
elementos (Sharpley et al., 1992). As moléculas de pesticidas podem ser
imobilizadas por certos minerais e componentes orgânicos (Barriuso et al.,
1996).
Além disso, os altos regimes de chuvas associados à locação de
lavouras em áreas ecologicamente frágeis, alta declividade, solos arenosos,
altas dosagens de fertilizantes fosfatados, podem incrementar o potencial de
transferência de sedimento e fósforo para os ecossistemas aquáticos
(Rheinheimer, 2003; Sharpley, 1985; McDowel et al., 2001). Este é o caso de
microbacias subtropicais do Brasil, onde a cultura principal é o fumo, cultivada
em solos sensíveis, com alta declividade e pouca proteção dos cursos de água
pela vegetação nativa.
Na MBH do Arroio Lino, como mostrou o estudo I, existe predominância
de solos jovens (Neossolos e Chernossolos) e a maior parte das lavouras
anuais estão locadas sobre esses solos. Deste modo, a caracterização
mineralógica das partículas finais erodidas de MBH com predomínio de solos
jovens, derivados de rochas ricas em basalto, deve evidenciar que elas são
ricas em argilominerais 2:1. Este tipo de estudo proporciona melhor
entendimento do transporte de contaminantes na forma particulada, bem como,
da sua capacidade de dessorver os contaminantes em condições geoquímicas
diferentes das dos locais de origem.
34
O objetivo principal desse trabalho é detalhar a mineralogia dos
sedimentos coletados na secção controle de uma microbacia hidrográfica, bem
como relacioná-la à constituição mineralógica da fração argila dos solos
predominantes.
6.2 Material e métodos
Localização e características da microbacia hidrográfica
As amostras de sedimento e de solo usadas no presente estudo foram
coletadas na microbacia hidrográfica, cuja descrição já foi realizada no estudo
anterior.
Coleta e acondicionamento das amostras
Amostras de água e sedimento foram coletadas numa secção controle,
instalada no arroio principal da MBH, durante o evento pluvial ocorrido em
08/10/2003. Coletaram-se trinta amostras com amostrador de haste do tipo US
DH-48 durante todo evento pluvial, em diferentes vazões, procurando fazer
coletas em intervalos de tempo menores quando a variação de altura de lâmina
era muito rápida. As amostras foram acondicionadas em frascos plásticos com
capacidade de 500 mL e transportadas para o laboratório de química e
fertilidade do solo da Universidade Federal de Santa Maria.
No laboratório, as trinta amostras simples foram separadas e
compuseram três amostras compostas, nas seguintes fazes de vazão.
Fase-a: começo do evento de chuva, quando o nível de água na secção
controle está subindo;
Fase-b: minutos depois das maiores precipitações, correspondendo aos
maiores níveis de água na secção controle;
Fase-c: fim do evento de chuva, em que o nível de água decresce.
A fim de comparar os tipos de argilominerais presentes no sedimento
com aqueles presentes nos solos ocorrentes na MBH, coletaram-se amostras
35
das principais unidades taxonômicas (Neossolo, Chernossolo, Cambissolo e
Argissolos). As amostras de solo foram coletadas na camada superficial de 0-
20 cm e acondicionadas em saco plástico, identificadas e transportadas para o
laboratório de química e fertilidade do solo da Universidade Federal de Santa
Maria.
Separação da fração argila
As três amostras compostas (água+sedimento) foram submetidas à
separação da fração argila (<2 µm). A areia foi separada por peneiramento,
usando-se malha de 53 µm. Parte da amostra que passou pela peneira foi
centrifugada a 4137 g por 15 minutos, para separação da fração silte da fração
argila. As amostras de solo foram submetidas ao mesmo processo, mas com a
particularidade do tratamento com H
2
O
2
e altas temperaturas para eliminação
da matéria orgânica.
A fração argila foi separada em quatro alíquotas. A primeira alíquota foi
saturada com CaCl
2
seguida de lavagem com água. Repetiu-se esse
procedimento por mais duas vezes. Em seguida, as amostras saturadas com
CaCl
2
foram dispersas com hexametafosfato para as análises de difração laser.
A segunda alíquota foi somente saturada com CaCl
2
e foi usada para as
análises de Raios-X. A terceira alíquota foi seca a 60 ºC usada para a
determinação da área total específica. A quarta e última fração foi tratada com
H
2
O
2
para eliminação da matéria orgânica e seca a 50 ºC e utilizada para as
análises de microscopia eletrônica à varredura (MEV).
Análises mineralógicas
Os difratogramas de Raios-X foram obtidos a partir de lâminas
orientadas usando um difratômetro Siemens D5000, equipado com um
monocromador com radiação de Co-Kα operando em voltagem de 40 kV e
corrente de 30 mA. As lâminas orientadas foram preparadas com a deposição
da argila em suspensão sobre lâminas de vidro. Prepararam-se lâminas de
amostras de argila secas ao ar, secas a 200 e 500 ºC e solvatadas com etileno
36
glicol (EG), de acordo com Robert e Tessier (1974). Os difratogramas foram
interpretados utilizando o programa DIFFRAC AT (SOCABIM, France). Os
difratogramas foram decompostos em seus componentes elementares,
utilizando o programa DECOMPXR (Lanson, 1993). Os minerais foram
identificados e quantificados de acordo com a posição do pico, largura e
intensidade.
A distribuição de tamanho de partículas foi determinada por difratômetro
laser com uma suspensão de argila em torno de 0,3 g L
-1
, dispersadas com
água contendo 10% de hexametafosfato de sódio (Afnor, 1996). Os dados
foram obtidos de uma média de três análises. Um aparelho Coulter LS 230 foi
utilizado com programa LS 230 versão 2.05, para separar as partículas entre
0,04 e 2000 µm, em 116 classes. O detalhamento do método é apresentado
em Dur et al., (2004) e Muggler et al., (1997).
As análises de MEV foram realizadas em material mineral obtido após a
secagem em estufa a 60 ºC. Um pó da fração argila foi polvilhado sobre o porta
amostra do MEV, preparado com uma cola de carbono para fixar as partículas.
Após a fixação das partículas pela secagem da cola, as amostras foram
introduzidas num metalizador sob vácuo. Dentro do metalizador as amostras de
sedimento foram recobertas com um filme microscópio de ouro, que possibilita
a observação da amostras em três dimensões. Foi utilizado o aparelho MEV
JOEL JSM 6060 Scaning Electron Microscop (SEM).
Métodos analíticos
A concentração total de sedimento foi determinada por evaporação a
105 ºC. Nas amostras de sedimentos foi avaliada a distribuição do tamanho de
partículas pelo método convencional (Robert & Tessier, 1974) em seis
amostras das fases a, b e c da vazão.
37
6.3 Resultados e discussão
Mineralogia de sedimento e solos
Na figura II.1 estão apresentados os diagramas de Raios-X brutos do
sedimento das fases a, b e c. Nos diagramas da fase a, pode-se constatar que
há uma região de pequenos graus (d > 14 Å ) e um pico bem definido com d =
15,3 Å que se desloca para d = 17,3 Å após a solvatação com EG,
correspondendo à camada expansiva dos argilominerais 2:1, como esmectita.
Nessa fase, não foram encontrados picos característicos da ilita e dos minerais
1:1 como caulinita (Brindley e Brown, 1980). No entanto, no sedimento coletado
nas fases b e c da curva de vazão do arroio foi constatada a presença da
caulinita, mas em baixa quantidade. O aquecimento das amostras a 200 ºC e
550
o
C, confirmou a presença de argilominerias 2:1, pois houve o deslocamento
do pico de 10º da caulinita (d = 7 Å) e desaparecimento a 550º.C Nas fases b e
c, os minerais são muito similares, com a presença de picos mais intensos.
Verificaram-se picos intensos entre 23 e 35º de 2θ que correspondem à
terceira ordem do pico com d = 15 Å, como também os picos 4,25 Å e 3,34 Å
que correspondem ao quartzo. A fração argila dos sedimentos coletados nas
três fases da vazão apresentou picos com d = 3,85 Å e 3,03 Å indicando a
presença de calcita e com d = 4,05 Å e 3,23 Å correspondentes ao feldspato.
Deste modo, os diagramas de Raios-X comprovaram a predominância
dos argilominerais 2:1 pertencentes ao grupo das esmectitas, principalmente
da espécie montmorilonita, além da presença da calcita e do quartzo.
Nos diagramas de Raios-X das fases a, b e c não foram constatados a
presença de óxidos. No entanto, Pellegrini (2005) estudando sedimento de
diferentes ambientes da microbacia hidrográfica do Arroio Lino, encontrou
teores de ferro extraídos por ditionito-citrato-bicarbonato e por oxalato de
amônio, entre 17,6 a 62,3 g kg
-1
e 2,1 e 4,9 g kg
-1
, respectivamente, sendo
esses considerados relativamente baixos, o que indica que os sedimentos são
oriundos de solos pouco intemperizados (Kämpf & Curi, 2003).
38
Fase
-
Fase
Fase
IntensidadeIntensidade Intensidade
Fase
-
Fase
Fase
IntensidadeIntensidade Intensidade
Figura II.1 -
Diagramas de Raios-
X (radiação Co) da fração argila dos
sedimentos saturada com cálci
o em condição normal, aquecidas a
200 e 550
o
C e saturadas com etileno glicol.
Sedimentos coletados nas
fases a, b e c da curva de vazão coletados na secção controle da microbacia
hidrográfica do Arroio Lino, Agudo, RS.
39
Na figura II.2 é apresentado o diagrama de Raios-X das fases a, b e c,
após deconvolução do espectro (de 3 a 16
o
de 2θ). Observa-se a presença de
três curvas, sendo a primeira correspondente ao diagrama bruto, a segunda à
curva modelada e a terceira relativa à fase mineral. A terceira curva está, neste
caso, sobre a curva modelada, pois existe apenas um mineral representado.
A fase a, representada pelo diagrama de Raios-X na parte superior da
figura II.2, apresenta um pico intenso, que corresponde à distância entre as
folhas de 15,6 Å. A espécie montmorilonita do grupo das esmectitas pode ser o
argilomineral correspondente e, nesse caso, pode ser considerado uma fase
bem cristalizada (pico intenso e pouco largo), representando 100% dos
argilominerais presentes.
Na fase b, representada pelo diagrama de Raios-X na parte central da
figura II.2, o diagrama normal modelado apresentou um pico a 15,3 Å estreito e
intenso, e a 7,5 Å largo e pouco intenso. O pico a 15,3 Å, referente a uma
montmorilonita, representa 93% da fração argila, já o pico a 7,5 Å,
correspondente a uma caulinita, mal cristalizada, representa cerca de 7% do
total das fases.
Na fase c, parte inferior da figura, o diagrama de Raios-X normal
modelado apresentou dois picos a ~15Å. Um pico a 15,5 Å com 67% de
superfície total e outro a 15,2 Å com 24% de superfície total; ambos referentes
à montmorilonita. No entanto, isto indica um mineral bem cristalizado no pico
estreito a 15,2 Å e outro mal cristalizado indicado pelo pico largo a 15,5 Å. Este
diagrama também apresentou um pico 7,4 Å de 8% de superfície, indicando
caulinita mal cristalizada.
A decomposição dos diagramas de Raios-X mostrou-se uma técnica
eficiente, devido principalmente aos solos não apresentarem minerais distintos
com exatamente a mesma distância atômica nas três dimensões, mas essas
poderem ser representadas de forma sobreposta nos diagramas. Os ângulos,
nos quais ocorre a difração, são típicos para cada mineral. Nesse caso, a
decomposição dos diagramas aponta quantitativamente a contribuição de cada
mineral e complementa as análises mineralógicas.
40
Intensidade
Intensidade
Intensidade
Fase
Fase
Fase
N
N
N
N
Diagrama Bruto
Linha modelada
Argilomineral
Intensidade
Intensidade
Intensidade
Fase
Fase
Fase
N
N
N
N
Diagrama Bruto
Linha modelada
Argilomineral
Figura II.2 -
Diagramas de Raios-X (radiação Co) decompostos da fração < 2
µm de sedimento coletados na secção controle da microbacia
hidrográfica do Arroio Lino, Agudo, RS. Fases a, b e c da curva de vazão.
As linhas representam curva experimental curva geral
modelada fase mineral elementar.
41
Na figura II.3, as micrografias em microscopia eletrônica de varredura
mostram estruturas morfológicas presentes nas amostras de sedimento
coletadas das fases a, b e c da vazão. Na parte superior da figura II.3, tem-se
uma micrografia comprovando a presença da montmorilonita. Observa-se
partículas de estruturas dispostas em folhas, caracterizando os filosilicatos, no
caso uma montmorilonita. Já, na parte inferior da figura visualiza-se uma
estrutura bem particular aos minerais ricos em K como as micas/ilitas.
Esta técnica foi muito eficiente para a visualização de feldspatos, da ilita
(Figura II.3) e da caulinita em amostras de sedimento coletadas nas fases b e c
da curva de vazão, comprovando as análises de Raios-X (Figura II.1 – Fase-b
e Fase-c). O feldspato encontrado pode-se referir ao feldspato-K misturado
com feldspato-Ca, provenientes do material de origem (basalto).
Na figura II.4, são apresentados os diagramas de Raios-X brutos da
fração argila dos cinco principais solos ocorrentes na microbacia hidrográfica.
Observa-se que existem muitos picos em baixos ângulos, correspondendo a
reflexão 00I dos principais minerais de argila.
A primeira região de picos ocorre entre 5 e 7
o
2θ, que corresponde aos
argilominerais 2:1. Em, aproximadamente, 10 graus (2θ) observa-se a
presença do pico da mica-ilita e da haloisita hidratada.
O pico na região de 15
o
(2θ) é típico dos minerais do subgrupo do
caulim, da espécie caulinita. Esses minerais de argila são muito comuns em
solos subtropicais como constatado por Bortoluzzi (2005).
Na microscopia eletrônica, a diferenciação entre caulinita e haloisita da-
se principalmente pela morfologia em placas da caulinita e tubular da haloisita.
No entanto, nos diagramas de Raios-X a diferenciação da-se, principalmente,
pelo reflexo da haloisita a 10 Å, quando completamente hidratada que se
aproxima de 7 Å com a desidratação do mineral. O aquecimento com
desaparecimento do pico 7,0 e 3,5 Å a 550 °C confirma a presença da caulinita,
que nessa temperatura perde massa.
42
Figura II.3 -
Microfotografias feitas em microscópio eletrônico à varredura de
partículas em suspensão (< 2 µm) coletadas na secção controle da
microbacia hidrográfica do Arroio Lino. Micrografia superior representa
um conjunto de partículas de montmorilonita e inferior um conjunto de partículas
de ilita.
43
Chernossolo
Neossolo Litólico
Neossolo Quartzarênico
Cambissolo
o
2θ Co kα
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Intensidade
Argissolo
Chernossolo
Neossolo Litólico
Neossolo Quartzarênico
Cambissolo
o
2θ Co kα
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Intensidade
Argissolo
Figura II.4 -
Diagramas de Raios-X bruto da fração < 2 µm separadas de
amostras dos principais solos ocorrentes na microbacia hidrográfica
do Arroio Lino, Agudo, RS.
Os diagramas de Raios-X da fração < 2 µm de sedimento coletado nas
fazes a, b e c da vazão, quando comparados aos diagramas de Raios-X bruto
da fração < 2 µm, separadas de amostras dos principais solos ocorrentes na
microbacia hidrográfica do Arroio Lino, demonstram uma relação direta entre os
principais argilominerais encontrados. Os principais minerais são a
montmorilonita, a ilita e a caulinita. A presença de montmorilonita, ilita no
sedimento em suspensão está relacionado com os solos jovens como
Neossolos e Chernossolos, onde estão presentes 79,4% das áreas ocupadas
com agricultura e a caulinita se deve em parte à possibilidade de sua formação
em muitos materiais diferentes, desde que haja remoção parcial de cátions
44
básicos e de sílica (Kampf & Curi, 2003). Salienta-se também a ausência da
detecção de óxidos de ferro, que teriam uma grande importância na
imobilização do fósforo e moléculas de agrotóxicos pela sua alta reatividade.
A montmorilonita e ilita, argilominerais 2:1, apresentam carga negativa
permanente oriunda da substituição isomórfica. Essa característica faz com
que toda a partícula tenha um residual de carga negativa independente da
condição geoquímica do meio. Deste modo, mesmo que haja a presença de
grupos funcionais silanol e aluminol nas arestas quebradas, sua interação com
os íons fosfato (complexos de superfície) é inexistente ou quando ocorre tanto
a quantidade de fosfato adsorvido, quanto à energia de adsorção é muito baixa,
possibilitando alta dessorção de fosfato em condições favoráveis.
Distribuição do tamanho de partículas e área superficial específica
Em geral a concentração de sedimento não é semelhante durante o
evento pluvial. A distribuição do tamanho de partículas também se demonstra
heterogênea. O fato é que a fração argila contribui de forma mais expressiva
nas três fases de coleta. Estas frações representam 49%, 53% e 72% da
quantidade total de sedimento, respectivamente, nas fases a, b e c (Tabela
II.1).
A fração entre 2 e 53 µm representa em média 36%, 34% e 19% para as
mesmas fases, enquanto que a fração maior que 53 µm representa 14%, 13%
e 8% somente. Isto indica que a fração grossa (> 2 µm) diminui em detrimento
do aumento da fração argila ao longo do evento pluvial. As concentrações das
frações areia, silte e argila são diferentes daquelas encontradas nos principais
solos da microbacia hidrográfica. A fração argila variou de 12 a 21% nos
principais solos da microbacia hidrográfica, como evidenciado no estudo I.
Assim, percebe-se que a seletividade de tamanho de partículas é um processo,
que ocorre durante a chegada e durante todo o fluxo de água do arroio.
45
Tabela II.1 -
Concentração e distribuição granulométrica de sedimentos
coletados na secção controle da microbacia hidrográf
ica do Arroio
Lino, Agudo –
RS em função da vazão em um evento pluvial
ocorrido em 08/10/2003.
Fase da
Vazão
Sedimentos
Totais
Areia Silte Argila
------------------------------------------------- g L
-1
-------------------------------------------
0,422 0,014 0,122 0,286
0,223 0,025 0,105 0,093
1,201 0,218 0,496 0,487
2,032 0,670 1,183 0,179
2,025 0,234 0,494 1,297
a
2,789 0,199 0,546 2,044
9,104 1,091 0,911 7,102
7,066 0,758 3,441 2,867
6,594 1,048 2,661 2,885
8,370 1,392 2,800 4,178
9,019 1,172 3,463 4,384
b
7,455 0,608 2,612 4,235
1,973 0,089 0,264 1,620
1,506 0,477 0,522 0,507
1,155 0,040 0,301 0,814
1,020 0,013 0,214 0,793
1,081 0,058 0,104 0,919
c
0,872 0,027 0,100 0,745
Fase-a: começo do evento de chuva, quando o nível de água na secção controle está subindo;
Fase-b: minutos depois das maiores precipitações, correspondendo aos maiores níveis de
água na secção controle;
Fase-c: fim do evento de chuva, quando o nível de água decresce.
Durante o evento de chuva, como a concentração de sedimento varia
com o fluxo de água, quando aumenta o fluxo, aumenta também a
concentração de sedimento. Em contraste, esta explicação não tem valor
quando avaliamos a concentração das frações areia, silte e argila.
A distribuição do tamanho de partículas e ASE da fração < 2 µm está
representada na figura II.5. A distribuição do tamanho de partículas é similar
nas fases a e b, mas tende a possuir partículas mais finas na fase c. A área
superficial específica das partículas entre 0,04 e 0,1 µm da fase c representa
em torno de 40% do sedimento total. Essa particularidade não é achada nas
outras fases. Isso demonstra que a maior concentração de partículas pequenas
incrementa a ASE. Essa característica pode afetar a reatividade do sedimento
com íons ou componentes químicos dissolvidos. A ASE determinada por
46
difratômetro laser negligencia a superfície interna dos argilominerais 2:1
expansivos (Dur et al., 2004). Assim, a ASE real pode ser alta, bem como a
diferença entre as fases. Como não foi eliminada a matéria orgânica, é possível
que a ela produza interferência na ASE como informado por Kayser &
Guggenberger (2003).
Em áreas extensas, os tipos de solos e manejo podem contribuir para a
concentração de sedimentos. Assim, os sedimentos carreados em uma
microbacia são originados de vários solos, posições na paisagem, materiais de
origem e condições ambientais, além dos fatores hidrológicos e humanos
serem determinantes na composição desses sedimentos.
Tamanho de partículas, µm
0,01 0,1 1 10 100
Área superficial específica, %
0
1
2
3
4
5
Fase-a
Fase-b
Fase-c
Tamanho de partículas, µm
0,01 0,1 1 10 100
Área superficial específica, %
0
1
2
3
4
5
Fase-a
Fase-b
Fase-c
Figura II.5 -
Distribuição do tamanho de partículas e área superficial específica
externa de um sedimento da fração < 53 µm sob dispersão total
coletado no exutório da MBH do arroio Lino em Agudo na fase a, b
e c de um evento pluvial.
47
A identificação predominante de argilominerais 2:1 nas análises de
Raios-X e MEV indica a presença de argilominerais que possuem uma maior
ASE como no caso montmorilonita com 600 - 800 m
2
g
-1
quando comparado
com a caulinita que possui 40 - 150 m
2
g
-1
e a ilita que possui 7 - 30 m
2
g
-1
(McBride, 1994). Como nesse estudo a técnica utilizada permitiu apenas a
medição da área externa dos argilominerais, estes não expressaram a sua
diferença na ASE, ficando a quantidade de material de menor tamanho mais
responsável pela maior ASE medida, como no caso da fase c.
6.4 Conclusões
Baseado no estudo da qualidade do sedimento erodido e dos principais
solos da microbacia hidrográfica do Arroio Lino, pode-se concluir que:
a) Os sedimentos possuem em sua fração argila predominância de
argilominerias 2:1, da espécie esmectita;
b) Os argilominerais presentes nos sedimentos estão de acordo com
os argilominerais, constituintes dos principais solos cultivados da
microbacia, notavelmente os Chenossolos e Neossolos litólicos e,
c) Os sedimentos coletados na secção da microbacia têm baixa
capacidade de adsorção de fosfato, facilitando a sua dessorção
nos mananciais de água.
48
7. REATIVIDADE DOS GRUPOS FUNCIONAIS DOS COLÓIDES DO
SEDIMENTO EM RELAÇÃO AO FÓSFORO
O estudo da caracterização mineralógica da fração argila do sedimento
coletado na secção controle e das amostras dos principais solos presentes na
microbacia hidrográfica evidenciaram o predomínio de argilominerais 2:1.
Indiretamente a reatividade destes argilominerais já foi objeto de estudo de
outros Pós-Graduandos da Universidade Federal de Santa Maria, em especial
os mestrandos Celso Silva Gonçalves, João Batista Rossetto Pellegrini e
Douglas Kaiser, por meio de estudos da solubilidade de contaminantes
oriundos de diferentes áreas de microbacia hidrográfica do Arroio Lino.
Segundo Rheinheimer et al. (2006) a reatividade dos colóides de origem
orgânica, inorgânica ou sua associação é devido à presença de grupos
funcionais. Grupos funcionais são estruturas químicas que expõem átomos ou
grupos de átomos instáveis quimicamente e, quando em contato com a solução
do solo reagem com íons ou moléculas para diminuir suas energias livres. Os
grupos funcionais são formados durante a gênese dos argilominerais
(substituição isomórfica), pela exposição terminal dos tetraedros e octaedros e
pelas superfícies externas das substâncias húmicas. Os grupos funcionais
permanentes (cargas negativas permanentes) têm sua reatividade
independente da condição geoquímica. Os cátions presentes na água são
adsorvidos com diferentes energias de ligação. Os mesmos autores escrevem
que “os outros grupos funcionais são todos formados pela exposição superficial
dos colóides no meio aquoso. No caso dos argilominerais, os átomos das
bordas quebradas das lâminas apresentam um desequilíbrio no número de
coordenação do cátion (Si e Al) e no número de prótons ligados ao ânion
coordenador (O), gerando os dois principais tipos de grupos funcionais, o
silanol e aluminol. O mesmo princípio é aplicado aos óxidos, cujos oxigênios
estão ligados aos cátions (Fe, Al, Mn et Ti), expostos superficialmente, são
considerados grupos funcionais. A reatividade desses grupos funcionais
depende da relação entre a valência do cátion e o número de coordenação
49
(Valência de Pauling), do número de metal que o oxigênio está ligado (mono, di
e tricoordenado), e do plano de exposição do grupo funcional no mineral. A
valência de Pauling é 1,0 para o Si; 0,66 para o Mn e Ti e 0,5 para o Al e Fe,
resultando que o oxigênio é ligado mais energeticamente ao Si do que ao Fe e
Al. Conseqüentemente, a energia de ligação do hidrogênio no grupo silanol é
mais fraca, facilitando a dissociação, gerando carga negativa. Contrariamente,
nos outros grupos funcionais, o oxigênio é fracamente ligado ao metal,
aumentando a energia da ligação com o hidrogênio e, por conseqüência, se
tornando mais fácil o deslocamento de todo o grupo funcional (OH ou OH
2
+
) por
um outro ânion, ligando-se diretamente ao metal da superfície do mineral. As
constantes de dissociação dos prótons são sempre inferiores para o grupo
funcional silanol (Si-O) (pK
1
< 2 et pK
2
6-7), seguida do Mn-O (pK
1
< 3-4 et pK
2
7-9) e finalmente o Fe-O et Al-O (pK
1
5-7 et pK
2
8-10), e isso justifica os valores
do ponto de carga zero (pcz) dos principais minerais portadores desses grupos
funcionais. Assim, o pcz do quartzo (Si-O) e da birnesita (Mn-O) é menor do
que 2 ; o da caulinita (Si-O + Al-O) é de aproximadamente 4,5 ; o da goethita
(Fe-O) é mais ou menos 6,0 e o do corondon (Al-O) é de 9,0. Além das
diferentes constantes de dissociação, o oxigênio de todos os grupos funcionais
pode estar ligado a um [Fe-OH(H)] – monocoordenado, dois [Fe
2
OH(H)] –
bicoordenado ou três metais [Fe
3
O(H)] – tricoordenado”.
O fósforo, elemento de interesse no estudo da eutroficação de
mananciais aquáticos, pode encontrar-se no meio, nas formas de H
3
PO
4
,
H
3
PO
-
4
, H
3
PO
2-
4
e H
3
PO
3-
4
. Cada forma de fosfato está relacionada,
respectivamente, de acordo com o pK1= 2,15, pK2= 7,19 e pK3= 12,34. Esses
pKs representam os pHs que possibilitam, preferencialmente, a existência de
cada forma de fosfato citadas acima.
As diferentes formas de fósforo podem ligar-se aos grupos funcionais de
superfície, formando os complexos de superfície com diferentes energias de
ligação. Nos argilominerais 2:1 a presença de carga negativa permanente
oriunda da substituição isomórfica faz com que toda a partícula tenha um
residual de carga negativa independente da condição geoquímica do meio.
50
Deste modo, mesmo que haja a presença de grupos funcionais aluminol nas
arestas quebradas, com possibilidade de ser trocado pelo fosfato (Parfit, 1978),
sua interação com os íons fosfato (complexos de superfície), quando ocorre,
tanto a quantidade de fosfato adsorvido quanto a energia de adsorção é muito
baixa, devido à possibilidade de ocorrer pela formação de um complexo
ternário. O complexo ternário envolve um metal na ligação entre o fosfato e o
grupo funcional dos argilominerais, como mostram os esquemas a seguir:
>S – OH + M + A = > S – O – M – A + H
+
>S – OH + M + A = > S – O – M – A + OH
-
Onde: M = metal ligante e A = Ânion fosfato
A montmorilonita, mineral rico em Ca, pode liberá-lo para a solução e
esse elemento ser o íon metálico que reage com os fosfatos. Nos solos existe a
possibilidade da presença do Ca
2+
baixar a solubilidade do fosfato devido à
formação dos complexos ternários com o fosfato.
Nos argilominerais 1:1, como a caulinita, os grupos aluminol atraem
fortemente o próton e geralmente estão protonados (Al-OH
2
+
) que podem ser
facilmente deslocado pelo fosfato (Chen et al, 1978) ocasionando adsorção
específica com alto grau de energia e baixa concentração de equilíbrio.
O fósforo inorgânico do solo pode ser encontrado ligado ao ferro,
alumínio e cálcio, adsorvido aos minerais 1:1, á matéria orgânica e,
principalmente a hidróxidos de ferro e alumínio (Parfit, 1978).
A adsorção do fosfato pelos óxidos em suspensão ocorre inicialmente
por uma atração eletrostática, que é seguida pela adsorção por troca de
ligantes, denominada de quimiossorção. Na quimiossorção há troca de
ligantes, como OH
-
e OH
2
+
, presente na superfície dos óxidos pelo fosfato
presente na forma solúvel. Essa ligação é predominantemente covalente, com
alta energia de ligação, imobilizando o fósforo. Os óxidos mesmo em baixas
concentrações, como no caso de solos jovens, embora não aparecendo em
diagramas de Raios-X, como no estudo realizado na microbacia hidrográfica do
Arroio Lino, apresentam elevada relevância na imobilização de fosfato nos
solos e conseqüentemente no sedimento em suspensão.
51
8. ESTUDO III: DINÂMICA DO FÓSFORO RELACIONADO À QUANTIDADE
E QUALIDADE DE SEDIMENTOS ERODIDOS NUMA
MICROROBACIA HIDROGRÁFICA ANTROPIZADA
Resumo
Os sedimentos erodidos de uma microbacia hidrográfica são afetados
por muitos fatores, além disso, a qualidade do sedimento influencia a dinâmica
do fósforo. O objetivo deste trabalho é avaliar a dinâmica do fósforo
relacionada à distribuição de tamanho de partículas e qualidade de sedimento
durante um evento pluvial numa microbacia hidrográfica de cabeceira, com
sistema de produção de fumo. Determinaram-se a concentração, a distribuição
de sedimentos e as formas de fósforo (total, fósforo biodisponível, fósforo
particulado potencialmente biodisponível e fósforo solúvel reativo) em amostras
de água+sedimento coletadas no evento pluvial ocorrido no dia 16/10/2004.
Observou-se estreita relação entre a vazão e concentração de sedimento, as
concentrações de sedimentos e as diferentes formas de fósforo na água foram
maiores durante os picos de vazão. Os sedimentos coletados no pico da vazão
apresentaram partículas mais finas, com maior área superficial específica e
maiores concentrações de fósforo. Independente da vazão do arroio os
sedimentos apresentaram baixa capacidade de retenção de fósforo.
Palavras-chave: erosão, fumo, eutroficação, reatividade, vazão.
52
8.1 Introdução
As áreas cultivadas com culturas anuais são as grandes responsáveis
pelo escoamento superficial (Sharpley et al., 1994), principalmente se o modelo
de agricultura for baseado no preparo intensivo do solo. A conversão de áreas
de vegetação natural permanente, especialmente de florestas, em áreas de
lavoura, desagrega o solo e reduz sua capacidade de infiltração e retenção de
água, favorecendo deste modo, o transporte de sedimento para os mananciais
de águas superficiais. Como a erosão ocorre de maneira seletiva, ela conduz
em suspensão principalmente a fração argila e a matéria orgânica. Dada à
capacidade de formação de complexos de superfície, juntamente com essas
partículas são transportadas moléculas de agrotóxicos e elementos químicos
para os mananciais de água. Dentre estes elementos químicos, encontra-se o
fósforo, o qual será objeto de estudo neste capítulo.
Nos sistemas de produção agrícola que utilizam aplicações maciças e
freqüentes de fertilizantes fosfatados ocorre um acúmulo de fósforo no solo
aplicado (Rheinheimer, 2000; Gatiboni, 2003). Isso resulta na saturação dos
sítios de adsorção dos colóides do solo, facilitando o seu transporte pelo
escoamento superficial tanto nas formas disponível solúvel, como disponível
particulado (Gburek & Sharpley, 1998). O fósforo, na forma disponível
particulado, possui baixa energia de ligação e alto potencial de dessorção,
podendo fazer parte dos ciclos biogeoquímicos. Se a maior parte do fósforo
particulado estiver adsorvida com alta energia de ligação, o seu potencial
poluidor e capacidade de eutroficação podem ser diminuídos, salvo se
ocorrerem condições de redução do meio.
Os ecossistemas aquáticos em condições de não contaminação
possuem um equilíbrio entre a produção de matéria orgânica e a
decomposição, caracterizado como homeostasia (Esteves, 1998). Com o
rompimento desse equilíbrio, a decomposição da matéria orgânica é menor que
a produção, devido à eutroficação. Nestas condições, geralmente, existe um
aumento de todos os nutrientes essenciais à produtividade primária, sendo o
53
fósforo o nutriente mais importante, por ser encontrado nos ambientes em
homeostasia em concentrações muito baixas.
Dentre os problemas gerados pela eutroficação, destaca-se a anoxia,
que é a diminuição drástica do teor de oxigênio na água podendo causar a
morte de peixes e outros organismos, o florescimento de algas com produção
de toxinas, a queda na biodiversidade de ecossistemas aquáticos e efeitos
maléficos à saúde humana. A quantificação da disponibilidade imediata e da
capacidade de fósforo particulado biodisponível são essências na avaliação da
saúde dos ecosssitemas aquáticos (Esteves, 1998).
A heterogeneidade dos eventos pluviais, aliada principalmente ao
estádio de cultivo e ao grau de cobertura vegetal do solo, fazem com que as
quantidades e formas de fósforo perdido variem muito no espaço e no tempo,
como constatadas por Sharpley et al. (1992). Além disso, durante um evento
pluvial, a concentração, a quantidade e a proporção, entre as formas de fósforo
solúvel e a particulada, podem variar, estando, contudo, diretamente
relacionada ao aumento da vazão e da concentração de sedimento (Gastaldini
& Mendonça, 2001; Lanna, 2002; Quinton et al., 2001). Em estudo numa MBH
nos Estados Unidos McDowell et al. (2001) constataram que as concentrações
de fósforo total na água podem aumentar em até 30 vezes nos dias de
precipitação em relação aos dias com apenas fluxo de base.
O objetivo do presente trabalho é avaliar a dinâmica do fósforo
relacionada à distribuição de tamanho de partículas e a qualidade mineralógica
do sedimento durante um evento pluvial numa microbacia hidrográfica de
cabeceira, com sistema de produção de fumo.
8.2 Material e Métodos
Localização e caracterização da área de estudo
As amostras de água+sedimento, usadas no presente estudo foram
coletadas na microbacia hidrográfica do Arroio Lino, cuja descrição e
localização já foram realizadas no estudo I.
54
Estratégia de amostragem
As amostras de água+sedimento foram coletadas num evento pluvial
ocorrido no mês de outubro de 2004 (16/10/2004). Este mês foi selecionado
por coincidir com a época de ocorrência das chuvas de alta intensidade as
quais normalmente geram deflúvio superficial com grande potencial de
desagregação e transporte de partículas e por coincidir com a fase de
revolvimento do solo para aplicação dos fertilizantes fosfatados e nitrogenados
na cultura do fumo (Gonçalves, 2003).
A amostragem de água+sedimento foi realizada com um amostrador de
haste do tipo US DH-48 em diferentes vazões durante o evento pluvial
4
. Para
facilitar o estudo e obter sedimento suficiente para realizar as análises
granulométricas e mineralógicas as amostras foram agrupadas de acordo com
as diferentes vazões. O evento pluvial teve dois pulsos de precipitação,
gerando as fases 1 e 2 de vazão. Coletaram-se 82 amostras de
água+sedimento durante as duas fases de vazão. As coletas feitas em
intervalos de tempo muito curto foram agrupadas, totalizando 30 amostras.
As amostras foram acondicionadas em vidros previamente limpos com
capacidade para um litro e transportadas para o Laboratório de Química e
Fertilidade do Solo da Universidade Federal de Santa Maria.
Uma alíquota foi usada para o fracionamento físico-químico do fósforo
inorgânico; outra alíquota foi usada para a determinação da área superficial
específica; uma terceira alíquota foi usada para a determinação da distribuição
do tamanho de partículas e uma quarta alíquota para a determinação da
concentração de sedimento.
Concentração de sedimento
As concentrações totais de sedimento foram determinadas pela
secagem de uma alíquota da amostra em estufa a 105 ºC até massa constante.
4
Os dados de pluviometria, vazão e concentração total de sedimento foram organizados pela mestranda
Letícia Sequinato e maiores detalhes podem ser observados em sua dissertação de mestrado
(Sequinatto, 2007).
55
Fracionamento físico-químico do fósforo inorgânico
O fósforo solúvel reativo (Psr) foi determinado em alíquotas filtradas em
membranas com poros inferiores a 0,45 µm.
O fósforo total foi determinado na fração integral água+sedimento por
digestão ácida (H
2
SO
4
+ H
2
O
2
) na presença de MgCl
2
saturado, segundo
metodologia proposta por Rheinheimer et al. (2000).
O fracionamento físico-químico de todas as amostras de
água+sedimento (30 amostras) seguiu a metodologia proposta por Haygarth et
al., (1999). A dessorção de fósforo foi determinada em alíquotas da solução
água+sedimento por meio da metodologia de extração com resina trocadora de
ânions (RTA), segundo (Rheinheimer et al., 2000). Alíquotas da amostra de
água+sedimento não filtrada, variáveis de acordo com a concentração de
sedimento e ajustadas à aproximadamente 0,5 g, foram pipetadas para tubos
de tampa com rosca onde se adicionou uma lâmina de RTA saturadas com
NaHCO
3,
segundo (Kroth, 1998). Os tubos foram agitados por 16 horas em
agitador sem fim (do tipo end-oven-end) a 30 rpm (rotações por minuto) e
temperatura 25 C° ± 3°. Repetiu-se esse procedimento até que o teor de
fósforo dessorvido fosse zero, necessitando-se de sete extrações. O valor de
fósforo dessorvido na primeira extração foi denominado de fósforo particulado
biodisponível (Ppb) e o somatório das sete extrações de fósforo particulado
potencialmente biodisponível (Pppb).
O teor de fósforo inorgânico nas alíquotas foi determinado pela
metodologia descrita por Murphy e Riley (1962).
Distribuição do tamanho de partículas
As amostras foram inicialmente submetidas à dispersão química com 0,1
mL de NaOH a 10%. Posteriormente foi feita a separação das frações areia (>
53 µm), silte (entre 2 e 53 µm) e argila (< 2 µm). A areia foi separada por
peneiramento em peneira de 53 µm. Parte da amostra que passou pela peneira
foi colocada em proveta de 1000 mL. A cada 16 horas, seguindo a lei de Stokc,
foram pipetados 200 mL da amostra e completado seu volume com água
56
destilada até 1000 mL novamente. Esse processo foi realizado até os 200 mL
pipetados atingirem cor transparente. As alíquotas de água fração < 2 µm
foram pipetadas para latas e levadas à estufa a 50 ºC, a fim de serem
concentradas pela eliminação de parte da água presente nas amostras. A areia
e o silte foram secos em estufa a 105 ºC até massa constante. A quantidade de
argila foi determinada pela diferença entre a concentração total de sedimento e
os teores de areia+silte.
Área superficial específica
A área superficial específica (ASE) foi estimada nas frações com
tamanho de partículas < 2 µm. As amostras foram saturadas com CaCl
2
e seu
excesso foi eliminado com três sucessivas lavagens com água destilada. Duas
porções de 1 g de sedimento foram secas em presença de P
2
O
5
em um
dessecador sob vácuo até massa constante. Uma das amostras foi tratada com
3 mL de etileno glicol monoetil éter (EGME) (Carter et al., 1965), o qual
recobriu a superfície da partícula do sedimento. As amostras permaneceram no
dessecador com bomba de vácuo e foram submetidas à presença de CaCl
2
.
Inicialmente as amostras ficaram por 30’ sem vácuo, para manter o equilíbrio,
logo após o vácuo foi ligado até atingir 0,25 mm Hg. Depois as amostras
tiveram sua massa medida em intervalos de 3 a 4 horas, até atingirem massa
constante. A superfície total de cada amostra foi determinada, assumindo-se
que cada mg de EGME recobre 3.496 m
2
de superfície.
Tratamento dos dados
Os dados de todos os parâmetros foram agrupados em função do
estágio da vazão em:
Fase 1 da vazão
• Fase 1a: Fase de aumento da vazão, que corresponde ao início da
chuva e da subida da lâmina de água na calha (5 amostras
coletadas das 08h19min às 08h44min);
57
• Fase 1b: Fase de máxima vazão (5 amostras coletadas das 08h55min
às 09h48min);
• Fase 1c: Fase de diminuição da vazão (4 amostras coletadas das
10h06min às 11h39min).
Fase 2 da vazão
• Fase 2a: Fase de aumento da vazão, que corresponde ao início da
chuva e da subida da lâmina de água na calha (4 amostras
coletadas das 13h51min às 14h06min);
• Fase 2b: Fase de máxima vazão (4 amostras coletadas das 14h12min
às 14h36min);
• Fase 2c: Fase de diminuição da vazão (4 amostras coletadas das
14h56min às 18h03min).
8.3 Resultados
Vazão e concentração de sedimento
Na figura III.1, estão apresentados os resultados de vazão, concentração
de sedimentos e precipitação da chuva ocorrida no dia 16/10/2004. Observa-se
uma estreita relação entre a vazão e concentração de sedimentos e um atraso
cronológico de aumento de vazão em relação ao aumento da intensidade
pluvial. No entanto, o intervalo de tempo entre o início da precipitação e
aumento da altura de lâmina e, conseqüentemente, da vazão não é longo.
A concentração de sedimento e a vazão sofreram grandes alterações,
de acordo com o aumento da precipitação. Podem-se observar dois períodos
de precipitação com acúmulo de 35,5 e 28,6 mm, respectivamente. Os dois
períodos de precipitação proporcionaram duas oscilações rápidas de aumento
de lâmina de água, elevando a vazão a 2250 e 3350 L s
-1
, respectivamente. Os
dois eventos pluviais constantes proporcionaram os fenômenos denominados
de subida (Fase a), pico (Fase b) e descida vazão (Fase c).
58
Tempo de medida da vazão e coleta das amostras, horas
08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00
Vazão, L s
-1
0
1000
2000
3000
4000
5000
Concentração de sedimentos, g L
-1
0
5
10
15
20
Duração do evento pluvial, horas
08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00
Precipitação, mm
0
5
10
15
20
Vazão
Concentração de sedimento
Precipitação
Figura III.1 - Precipitação, concentração total de sedimento e vazão de um
evento pluviométrico ocorrido no dia 16/10/2004 na microbacia
hidrográfica do Arroio Lino, Agudo, RS, Brasil.
Granulometria e área superficial específica
Na figura III.2, está apresentada a distribuição da concentração média
das frações areia (> 53 µm), silte (2-53 µm) e argila (< 2 µm) das trinta
amostras coletadas. Na tabela III.1, estão apresentados as diferentes
concentrações de sedimentos e diferentes distribuições de tamanho de
partículas nas três fases de vazão. Observam-se dois picos de concentração
das três frações, que ocorrem concomitantemente ao aumento de vazão, nas
fases 1b e 2b.
No primeiro evento de aumento de vazão (Fase 1a), 54,08% das
partículas são de tamanho inferior a 2 µm. Para a fase 1b do mesmo evento, a
fração < 2 µm contribui de forma similar com 53,11 %. Já na fase 1c a
contribuição da fração < 2 µm é de apenas 24,71% do total de sedimento. A
59
diminuição da fração < 2 µm na fase 1c ocorre concomitante ao aumento da
fração > 53 µm. A fração entre 2 e 53 µm permaneceu com percentual similar,
em torno de 40% nas três fases.
A maior concentração de frações < 2 µm nas fases 1a e 1b contribui
para maior ASE, 284 e 236 m
2
g
-1
respectivamente, em relação à fase 1c 214
m
2
g
-1
(Tabela III.1).
Evidencia-se que, à medida que aumenta a vazão, existe a tendência de
haver um aumento da proporção das partículas de maior diâmetro e isso se
conserva após a diminuição da vazão na Fase 1c, proporcionando a menor
ASE encontrada.
Tempo de coleta, horas
08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00
Concentração, mg L
-1
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
Areia
Silte
Argila
2c
2b
1c
1b
1a
2a
Figura III.2 -
Distribuição das frações areia (> 53µm), silte (2-53µm) e argila (<
2µm) nas fases da vazão 1a (08:19 - 08:44), 1b (08:55 - 09:48),
1c (10:06 - 11:39), 2a (13:51 - 14:06), 2b (14:12 - 14:36) e 2c
(14:56 - 18:03) de um evento pluviométrico ocorrido no dia
16/10/2004 na microbacia hidrográfica do Arroio Lino, Agudo, RS,
Brasil.
60
Tabela III.1 -
Quantificação da distribuição das frações areia (> 53µm), silte (2-
53µm) e argila (< 2µm) e área superficial específica (ASE) da fração
2µm em diferentes fases da vazão de um evento pluviométrico
ocorrido no dia 16/10/2004 na microbacia hidrográfica do Arroio
Lino, Agudo, RS, Brasil.
Fases da vazão ASE
Areia
Silte Argila Areia
Silte Argila
m
2
g
-1
----------------mg L
-1
--------------- -------------------%--------------
1a
284 253 2028 2686 5,1 40,8 54,1
1b
236 617 2461 3847 9,4 37,5 53,1
1c
214 888 1075 644 34,1 41,2 24,7
2a
nd 1087 2498 1994 19,5 44,8 35,7
2b
nd 1597 4062 3752 17,0 43,2 39,9
2c
nd 91 407 1474 4,6 20,6 74,7
Fase 1a: Fase de aumento da vazão, que corresponde ao início da chuva e da subida da
lâmina de água na calha (5 amostras coletadas das 08h19min às 08h44min);
Fase 1b: Fase de máxima vazão (5 amostras coletadas das 08h55min às 09h48min);
Fase 1c: Fase de diminuição da vazão (4 amostras coletadas das 10h06min às 11h39min).
Fase 2a: Fase de aumento da vazão, que corresponde ao início da chuva e da subida da
lâmina de água na calha (4 amostras coletadas das 13h51min às 14h06min);
Fase 2b: Fase de máxima vazão (4 amostras coletadas das 14h12min às 14h36min);
Fase 2c: Fase de diminuição da vazão (4 amostras coletadas das 14h56min às 18h03min).
nd: não determinado
Dinâmica do fósforo na água e no sedimento
Na Tabela III.2, pode-se verificar que em todas as amostras analisadas,
mais de 70% do fósforo particulado potencialmente biodisponível foi retirado
pela RTA nas três primeiras extrações e que na primeira extração ocorreram os
maiores dessorções de fósforo.
Os resultados apresentados na Tabela III.3, demonstram que houve
ampla variabilidade da concentração de fósforo particulado biodisponível (Ppb),
fósforo solúvel reativo (Psr), fósforo particulado potencialmente biodisponível
(Pppb) e fósforo total (Pt) nas diferentes fases de vazão. As diferentes formas
de fósforo variaram com as fases a, b e c e essas tiveram influência direta da
vazão. Os maiores valores foram observados na fase 1b e 2b, ao passo que os
menores foram encontrados na fase 2c. Os resultados mostram que nas três
fases dos dois eventos as concentrações médias de Pt estiveram sempre
acima do limite crítico de 0,1 mg L
-1
de fósforo total para ambientes lóticos,
estabelecido pela Resolução nº 357 do CONAMA (Brasil, 2005).
61
Tabela III.2 -
Concentração e porcentagem de fósforo extraído em extrações
sucessivas com resina de troca aniônica em amostras de
água+sedimento coletadas nas diferentes fases da vazão de um
evento pluviométrico ocorrido no dia 16/10/2004 na microbacia
hidrográfica do Arroio Lino, Agudo, RS, Brasil.
Número de extrações
Número de extrações
Hora de
amostragem
1 2 3 4 5 6 7
1 2 3 4 5 6 7
------------------ Fósforo, mg L
-1
-----------------
---------- % de extração de fósforo ------------
8:19
0,39
0,04
0,02
0,01
0,01
0,01
0,01
80 8 4 2 2 2 2
8:27 0,45
0,04
0,02
0,02
0,01
0,01
0,01
80 7 4 4 2 2 2
8:32 0,55
0,09
0,05
0,03
0,02
0,02
0,02
71 12 6 4 3 3 3
8:38 0,61
0,11
0,06
0,04
0,03
0,03
0,03
67 12 7 4 3 3 3
8:44 0,72
0,12
0,07
0,05
0,03
0,03
0,03
69 11 7 5 3 3 3
8:55 0,64
0,16
0,08
0,06
0,04
0,04
0,04
60 15 8 6 4 4 4
9:16 0,63
0,11
0,06
0,04
0,03
0,03
0,03
68 12 6 4 3 3 3
9:29 0,57
0,09
0,05
0,04
0,02
0,02
0,02
70 11 6 5 2 2 2
9:38 0,59
0,10
0,06
0,04
0,02
0,03
0,02
69 12 7 5 2 3 2
9:48 0,77
0,16
0,11
0,09
0,06
0,06
0,05
59 12 8 7 5 5 4
10:06 0,74
0,21
0,12
0,10
0,07
0,07
0,07
54 15 9 7 5 5 5
10:24 0,58
0,10
0,06
0,04
0,03
0,03
0,02
67 12 7 5 3 3 2
10:49 0,52
0,06
0,04
0,01
0,01
0,02
0,01
78 9 6 1 1 3 1
11:39 0,26
0,02
0,02
0,01
0,01
0,01
0,00
79 6 6 3 3 3 0
13:15 0,20
0,02
0,01
0,00
0,00
0,00
0,00
87 9 4 0 0 0 0
13:44 0,26
0,03
0,01
0,01
0,01
0,00
0,00
81 9 3 3 3 0 0
13:51 0,34
0,03
0,03
0,01
0,00
0,00
0,01
81 7 7 2 0 0 2
13:57 0,61
0,08
0,04
0,04
0,02
0,02
0,02
73 10 5 5 2 2 2
14:01 0,75
0,18
0,10
0,07
0,05
0,05
0,04
60 15 8 6 4 4 3
14:06 0,76
0,23
0,11
0,08
0,06
0,06
0,04
57 17 8 6 4 4 3
14:12 0,64
0,21
0,13
0,11
0,08
0,08
0,08
48 16 10 8 6 6 6
14:18 0,49
0,15
0,11
0,09
0,06
0,06
0,06
48 15 11 9 6 6 6
14:25 0,57
0,14
0,08
0,06
0,05
0,05
0,04
58 14 8 6 5 5 4
14:36 0,57
0,09
0,05
0,04
0,03
0,03
0,03
68 11 6 5 4 4 4
14:56 0,51
0,04
0,03
0,01
0,01
0,01
0,01
82 6 5 2 2 2 2
15:37 0,29
0,02
0,01
0,01
0,00
0,00
0,00
88 6 3 3 0 0 0
16:56 0,23
0,01
0,01
0,01
0,00
0,00
0,00
88 4 4 4 0 0 0
18:03 0,25
0,01
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
96 4 0 0 0 0 0
20:00 0,17
0,01
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
94 6 0 0 0 0 0
22:00 0,17
0,00
0,01
0,00
0,00
0,00
0,00
94 0 6 0 0 0 0
Entre as fases 1a e 1b, os teores médios de Ppb aumentaram 1,18, o de
Psr 2,08, o de Pppb 1,32 e o de Pt 3,29 vezes e, concomitantemente, houve
um aumento de 1,32 vezes a concentração de sedimento. Da fase 1b para fase
1c, os teores médios de Ppb diminuíram 1,23, o de Psr 1,59, o de Pppb 1,22 e
o de Pt 5 vezes e, concomitantemente, houve um decréscimo de 2,55 vezes a
concentração de sedimento. Além disso, com o aumento da concentração de
62
sedimento da fase 1a para fase 1b houve um decréscimo da porcentagem de
Pppb em relação ao Pt e com a diminuição da concentração de sedimento da
fase 1b para fase 1c houve aumento na porcentagem de Pppb em relação a Pt,
totalizando nesse caso 80,19% do Pt. A menor porcentagem de fósforo
particulado em relação ao fósforo total na fase 1b, ocorreu concomitantemente
ao aumento do fósforo solúvel e a concentração de sedimento, 0,27 mg L
-1
e
6,56 g L
-1
, respectivamente, proporcionando nessa fase, uma maior saída
relativa de fósforo na água de abrangência do ponto monitorado.
Tabela III.3 -
Concentração média de sedimentos e formas de fósforo em
amostras coletadas nas diferentes fases da vazão de um evento
pluviométrico ocorrido no dia 16/10/2004 na microbacia
hidrográfica do Arroio Lino, Agudo, RS, Brasil.
Fases da vazão CS
1
Ppb
2
Psr
3
Pppb
4
Pt
5
g L
-1
--------------------------------------- mg L
-1
--------------------------------
1a 4,96 0,54 0,13 0,75 1,52
1b
6,56 0,64 0,27 0,99 5,00
1c
2,61 0,52 0,17 0,81 1,01
2a
5,58 0,61 0,16 0,96 2,26
2b
9,41 0,56 0,17 1,04 3,76
2c
1,53 0,32 0,16 0,37 0,65
Fase 1a: Fase de aumento da vazão, que corresponde ao início da chuva e da subida da
lâmina de água na calha (5 amostras coletadas das 08h19min às 08h44min);
Fase 1b: Fase de máxima vazão (5 amostras coletadas das 08h55min às 09h48min);
Fase 1c: Fase de diminuição da vazão (4 amostras coletadas das 10h06min às 11h39min).
Fase 2a: Fase de aumento da vazão, que corresponde ao início da chuva e da subida da
lâmina de água na calha (4 amostras coletadas das 13h51min às 14h06min);
Fase 2b: Fase de máxima vazão (4 amostras coletadas das 14h12min às 14h36min);
Fase 2c: Fase de diminuição da vazão (4 amostras coletadas das 14h56min às 18h03min).
1
concentração de sedimentos;
2
fósforo particulado biodisponível;
3
fósforo solúvel reativo;
4
fósforo particulado potencialmente biodisponível;
5
fósforo total.
Entre as fases 2a e 2b os teores médios de Ppb diminuíram 1,09 vezes
e os teores de Psr, Pppb, e Pt aumentaram 1,06, 1,08 e 1,66 vezes,
respectivamente, e concomitantemente, houve um acréscimo de 1,69 vezes na
concentração de sólidos solúveis totais. Da fase 2b para fase 2c, os teores
médios de Ppb, Psr, Pppb, e Pt diminuíram 1,75, 1,06, 2,81 e 5,78 vezes,
63
respectivamente e, concomitantemente, houve um decréscimo de 6,15 vezes
na concentração de sedimento.
8.4 Discussão
Vazão e concentração de sedimento
O atraso no aumento da vazão se deve ao tempo necessário para que a
quantidade de chuva, que não infiltra, escoe superficialmente e chegue ao
ponto de coleta. O pequeno intervalo de tempo entre o início da precipitação e
o aumento de lâmina, deve-se principalmente, à declividade do local e a baixa
capacidade de infiltração dos solos ocupados com culturas anuais e pastagens
perenes que representam 30% e 8,7% do total da área monitorada (estudo I),
respectivamente. Um estudo mais detalhado da vazão e concentração de
sedimento pode ser encontrado em Sequinatto, et al. (2007).
Distribuição do tamanho de partículas
As altas concentrações da fração <2 µm nas fases 1a e 1b são
promovidas pela seletividade durante a produção de sedimento nas lavouras e
possivelmente pela contribuição dos materiais oriundos das estradas. Devido a
essa seletividade, os conteúdos de fósforo podem ser maiores nessas fazes,
fazendo com que a reatividade dos sedimentos seja maiores que no solo de
origem, como observados por Sharpley (1985), Pellegrini (2005) e Smith et al.
(1992).
Nas fases 2a e 2b, evidencia-se uma menor concentração da proporção
de partículas < 2 µm em relação a 2c. Esse fato deve-se principalmente ao
incremento das partículas > 53 µm o que pode estar relacionado com a
diminuição das partículas < 2 µm na superfície do solo após a primeira
precipitação, bem como, ao revolvimento das partículas maiores que 2 µm
depositadas no leito dos cursos de água, como demonstrado por McDowell et
al. (2001).
64
Área superficial específica
A maior ASE encontrada na fase 1a deve-se a grande concentração de
frações <2 µm e essas serem oriundas de material presente na superfície do
solo e estradas que são transportados preferencialmente na água que escoa
inicialmente na superfície do solo. Esse material expõe maior quantidade de
grupos funcionais de superfície capazes de realizar complexação de superfície
com elementos presentes no ambiente, dentre eles o fósforo. No entanto,
Sharpley et al (1992) observa que à medida que aumenta a concentração de
sedimentos e em especial das partículas com tamanho menor que < 2 µm
aumenta o número de sítios reativos com o fósforo. Há tendência de diminuição
da concentração de fósforo particulado biodisponível transportado, devido a
presença de maior quantidade de partículas com habilidade de formar
complexação de superfície com alta energia de ligação e imobilização de
fosfato pelo sedimento em suspensão.
A maior concentração de partículas de maior diâmetro após a diminuição
da vazão, na fase 1c diminui a ASE e conseqüentemente, possuem menor
número de grupos funcionais e menor capacidade de adsorver íons fosfato
(Sharpley et al, 1992). Contudo, Bortoluzzi (2004) encontrou na fase c, de uma
chuva ocorrida em 08/10/2003, nessa mesma microbacia hidrográfica, um
aumento na proporção de partículas entre 0,04 e 0,1 µm, sendo esta
considerada a fração mais reativa dos minerais.
Dinâmica do fósforo na água e no sedimento
As altas concentrações das diferentes formas de fósforo presentes na
água e nos sedimentos coletados neste evento pluviométrico deve-se à intensa
atividade antrópica desenvolvida na área de abrangência da bacia de
drenagem que contribui para o escoamento superficial no ponto de coleta
determinado como secção controle. As altas quantidades de fertilizante
fosfatado adicionados nas lavouras com a cultura do fumo, associadas ao
manejo convencional do solo, são os principais fatores que contribuem com a
grande parte do fósforo particulado biodisponível que é transferido para fora da
65
Microbacia em estudo, via escoamento superficial. Segundo Sharpley et al.
(1992), a excessiva fertilização dos solos cultivados faz com que estes possam
contribuir com 60 a 90% do fósforo particulado presente no deflúvio superficial.
Para Howart et al. (1995), entre 23 e 69% deste P particulado pode se tornar
lábil e fazer parte dos ciclos biogeoquímicos.
A alta concentração de fósforo particulado potencialmente biodisponível
extraído pela RTA nas três primeiras demonstra que, apesar da grande
variação, a maior parte do fósforo particulado pode ser facilmente solubilizado
para a coluna de água confirmando a hipótese de que o fósforo estabelece
fraca energia de ligação com os colóides em suspensão neste tipo de
ambiente. Isto está de acordo com a qualidade do sedimento estudado no
Capítulo II, onde se demonstrou que a maior parte dos colóides do solo é
composta por argilas 2:1, especialmente as esmectitas e Ilitas.
8.5 Conclusões
Neste estudo conclui-se que:
a) As concentrações de sedimentos e das diferentes formas de
fósforo na água são maiores durante os picos de vazão e
concentração de sedimento;
b) A maior concentração da fração < 2 µm e área superficial
específica ocorreram após a primeira precipitação, quando o nível
de água na secção controle estava subindo e quando alcançou os
maiores níveis de vazão;
c) As maiores concentrações de fósforo ocorreram nas fases de
maior vazão e os menores na fase de descida da vazão após a
segunda precipitação ocorrida;
d) As três primeiras extrações da resina retiram 71 a 100% do
fósforo particulado, demonstrando alta capacidade desse
elemento ser liberado para água.
66
9. TRANSPORTE DE PESTICIDAS POR DEFLÚVIO SUPERFICIAL
Os pesticidas são substâncias químicas produzidas com a finalidade de
controlar doenças ou matar plantas daninhas e insetos que possam possibilitar
um risco à produção das culturas. Para tal, devem possuir em sua estrutura
química alguma característica que reflita numa determinada atividade biológica.
Ao serem aplicadas nas culturas todas as moléculas de pesticidas farão parte
do ambiente, mesmo após terem realizado a função para qual foram
sintetizadas, permanecendo seu efeito biológico em ambientes como solo e
água.
O destino de um pesticida pode ser conhecido desde que saibamos
como e onde ele entrou no solo, por quanto tempo ele permanece no solo e
para onde ele vai. Para dar melhor entendimento na tentativa de responder
esses questionamentos, processos como retenção, transformação e transporte
devem ser esclarecidos, o que não é muito fácil, pelo fato desses processos
ocorrerem de forma simultânea e em diferentes intensidades de acordo com o
tipo de pesticida, solo e fatores climáticos.
A retenção “segura” a molécula, impedindo-a de se mover e de
manifestar sua ação no ambiente. Nesse sentido, desempenha um papel
importante na segurança ambiental. A retenção, definida como adsorção pode
ocorrer por troca de ligantes, ligações covalentes, ligações de hidrogênio e
ligações iônicas. A adsorção pode também ser física, onde a energia de ligação
é muito baixa. Está incluída nesta categoria a força de van der Waals e a troca
iônica. Entre as propriedades do adsorvente que influenciam a
adsorção/dessorção a área superficial específica é importante, uma vez que as
reações de adsorção ocorrem nas superfícies dos adsorventes, destacando-se
nesse caso os colóides orgânicos e minerais. Assim, os colóides minerais e
orgânicos estão ligados à permanência de moléculas químicas no solo, bem
como sua lixiviação ou transferência por deflúvio superficial, devido esse
tamanho de partículas serem preferencialmente transportados pela erosão.
67
O processo de transformação pode acarretar em mudanças, nas
moléculas originais dos pesticidas e determinar o tempo e a intensidade com
que isso pode ocorrer. A transformação ou degradação quebra as moléculas
dos pesticidas em moléculas menores, de forma biótica ou abiótica, tornando-
as menos tóxica que as moléculas originais, o que não é uma regra, podendo
algumas moléculas quebradas serem mais tóxicas que as originais. Quando as
moléculas não são degradadas, a interação com os colóides dos solos torna-se
de significativa importância, devido o transporte dessas partículas pelo
processo erosivo, acentuado em solos mal manejados, tornar-se veículo de
transferência dessas moléculas dos solos para ambientes aquáticos.
O processo de transporte de pesticidas que ocorre por fluxo de massa é
atribuído por forças que distribuem o pesticida em solução, como partículas
suspensas em solução ou como um complexo solo-pesticida. Geralmente há
uma correlação inversa entre a adsorção e o movimento de pesticidas no solo,
o que não altera ou elimina a quantidade disponível para o transporte, pois a
erosão está diretamente correlacionada à quantidade de pesticida
transportado, uma vez que a adsorção/dessorção ocorre principalmente nas
partículas coloidais.
O adsortivo, como as moléculas de pesticidas, possui propriedades que
podem influenciar a adsorção/dessorção pelos colóides dos solos, dentre as
quais se destacam solubilidade em água, pressão de vapor, capacidade de
partição etanol-água (Kow), reatividade ou meio de vida (T
1/2
) e o coeficiente de
adsorção à matéria orgânica (Koc).
A solubilidade em água é um dos mais importantes parâmetros que afeta
o destino e transporte de pesticidas no solo. Pesticidas altamente solúveis são
facilmente e rapidamente distribuídos no ciclo hidrológico. A pressão de vapor
mede a tendência de volatilização de um pesticida em seu estado normal puro
(sólido ou líquido). Pesticidas mais voláteis tendem a persistir menos tempo no
ambiente, portanto menor o seu efeito no solo. O coeficiente de partição
octanol-água é definido como a relação da concentração de um pesticida na
fase de n-octanol saturado em água e sua concentração na fase aquosa em n-
68
octanol. Esse coeficiente está relacionado com a solubilidade em água, com os
coeficientes de sorção solo/sedimento. Os pesticidas com valores de Kow
elevados (maior que log Kow=4,0) são fortemente, porém reversivelmente,
presos aos materiais lipídicos, com grande potencial de bioacumulação em
tecidos gordurosos, e em materiais orgânicos estabilizados como as
substancias húmicas. Nos valores a Kow baixos (menores que log Kow=1,0) os
pesticidas são pouco atraídos aos materiais lipídicos e naturalmente mais
solúveis em água e possuem fatores de bioacumulação para a vida aquática
pequenas. A reatividade é a capacidade da molécula do pesticida solver uma
reação química e se transformar em outro(s) produto(s). Assim sendo, a meia
vida de um pesticida é o tempo que a molécula original mantém sua atividade
no solo meio. O Koc mede a capacidade de sorção dos pesticidas pelo
conteúdo de carbono orgânico no solo. Assim, quanto maior o Koc maior a
capacidade do pesticida ligar-se ao carbono orgânico, diminuindo sua
mobilidade na forma solúvel, ficando o transporte de partículas orgânicas pelo
deflúvio superficial a grande responsável pela capacidade de um dado
pesticida atingir os mananciais aquáticos.
Os princípios ativos imidacloprid, atrazina, simazina e clomazone
(clorpirifós, flumetralin e iprodione) possuem as seguintes características.
Valores das propriedades físico-químicas dos pesticidas estudados
Agrotóxico
Fórmula
molecular
Atividade
Coefifiente
adsorção
à matéria
orgânica
mg L
-1
Solubilidade
em água
mg L
-1
Coeficiente
de partição
etanol /
água
Pressão
de vapor
Tempo de
meia vida
(T
1/2
)
Dias
Imidacloprid C
9
H
10
ClN
5
O
2
Inseticida 3,71 610 3,7 1,0 x 10
-7
48 - 120
Atrazina C
8
H
14
N
5
Cl Herbicida 316,22 33 316, 2 0,00003 146
Simazina C
7
H
12
ClN
5
Herbicida 125,89 6,2 125,9 294 10
-6
110
Clomazone C
12
H
14
ClNO
2
Herbicida 316,22 1100 316,2 0,0192 15 - 40
Clorpirifos C
9
H
11
Cl
3
NO
3
PS Inseticida 50118,72 1,4 50118,7 0,0027 60 - 120
Flumetralin C
16
H
12
ClF
4
N
3
O
4
Regulador de
crescimento
0,07 -- 3,2 x 10
-2
90-180
Iprodione C
13
H
13
Cl
2
N
3
O
3
Fungicida 1000 13 1000 5,00 10
-7
--
69
10. ESTUDO IV: CONTAMINAÇÃO DE ÁGUAS SUPERFICIAIS POR
AGROTÓXICOS EM FUNÇÃO DO USO DO SOLO EM
UMA MICROBACIA HIDROGRÁFICA DE AGUDO, RS.
Resumo
Este trabalho foi realizado com o intuito de quantificar a presença de
moléculas de agrotóxicos em águas superficiais de três unidades paisagísticas
(UP) com diferentes configurações de uso, numa microbacia hidrográfica de
cabeceira em Agudo, RS. Dois coletores semi-automáticos de água foram
instalados no córrego de cada UP, onde se coletaram amostras, por ocasião de
chuvas, em três épocas da cultura do fumo: transplante, aterramento junto aos
pés da cultura (planta com 6-10 folhas) e colheita. Os princípios ativos
imidacloprid, atrazina, simazina e clomazone foram quantificados por
Cromatografia Líquida de Alta Eficiência com Detecção no Ultravioleta (HPLC-
UV). Clorpirifós, flumetralin e iprodione foram analisados por Cromatografia
Gasosa com Detecção por Captura de Elétrons (GC-ECD), porém não tiveram
concentrações detectáveis nas amostras. Os pontos de coleta, cuja unidade
paisagística se configurou com a presença de lavouras com fumo e de reduzida
mata ciliar, mostraram pelo menos um princípio ativo de agrotóxico e em uma
época. Contudo, nenhum agrotóxico foi detectado na unidade paisagística, que
se apresentou totalmente coberta com vegetação permanente ou com
expressiva proteção dos córregos pela mata ciliar.
Palavras-chaves: Erosão, paisagem, fumo.
70
10.1 Introdução
O impacto da atividade humana sobre um território pode ser facilmente
avaliado através do diagnóstico da qualidade das águas superficiais. Nesse
sentido, a avaliação de parâmetros como carga de sedimentos e de
organismos, metais pesados, fósforo e moléculas de agrotóxicos em águas de
microbacia hidrográfica (MBH) auxiliam na determinação do nível de poluição,
subsidiando a sua identificação e origem, permitindo a elaboração de
estratégias adequadas de manejo (Rheinheimer et al., 2003). Para garantir
ampla proteção ambiental, é necessário manter no mínimo os parâmetros de
qualidade de água dentro de limites preestabelecidos por órgãos brasileiros e
internacionais de proteção ambiental (Brasil, 2005; CEE, 1980). No Brasil, as
águas classificadas em “classe I”, podem ser destinadas ao consumo humano
sem tratamento prévio, como aquelas encontradas em nascentes de morros
protegidas por uma exuberante vegetação nativa com interferência humana
incipiente. As áreas que mostram esta configuração são chamadas MBHs de
cabeceira e a preservação das suas águas é a premissa básica à preservação
ambiental.
No Rio Grande do Sul, inúmeras são as MBHs de cabeceira que
possuem uma atividade agrícola intensa, principalmente com o cultivo de fumo.
A preferência por esta cultura se deve a um conjunto de fatores como a
predominância de pequenas propriedades, a disponibilidade de mão-de-obra, a
ausência do Estado em termos de programas assistências e estratégicos, a
rentabilidade econômica elevada por unidade de área e a não necessidade de
conhecimentos em planejamento e em administração da propriedade. O uso
indiscriminado de insumos ferti-sanitários e o manejo do solo fora de sua
aptidão agrícola aliado à falta de consciência da população na proteção do solo
e das vertentes, aumentam a probabilidade de poluição ambiental
(Rheinheimer et al., 2003). Ademais, fatores pedo-climáticos intrínsecos a
essas regiões, como alta pluviometria, presença de solos rasos e arenosos e
com declividade acentuada, podem potencializar a ação do homem na
71
transferência de poluentes dos sistemas terrestres aos aquáticos (Spongberg &
Martin-Hayden, 1997).
Estima-se que 20% da quantidade dos agrotóxicos usados como
tratamento profilático de plantas pode alcançar as águas superficiais (Barriuso
et al., 1996). Essa alíquota só não é superior porque existem alguns processos
que atuam na imobilização de moléculas de agrotóxicos, diminuindo a
quantidade de poluente. À exceção do processo de evaporação de moléculas
de agrotóxicos, que é controlado pelas condições ambientais, a adsorção de
moléculas pelas cargas dos constituintes de solo pode abreviar, de forma
significativa, a transferência de agrotóxicos como também de elementos traços
metálicos e, por conseqüência, diminuir o risco de poluição das águas sub-
superficiais (Schwarzenbach et al., 1993; Barriuso et al., 1996; Kastenholz et
al., 2001). Contudo, mesmo em solos argilosos com maior capacidade de
adsorção de cátions e ânions, que funcionam como agente tampão verifica-se
que a transferência de agrotóxicos pode ocorrer pela perda de sedimentos
através da erosão, fator ligado ao mau manejo do solo (Spongberg & Martin-
Hayden, 1997; Barriuso et al., 1996).
A transferência de moléculas de agrotóxicos dos ecossistemas terrestres
aos aquáticos é uma constante, sobretudo em áreas agrícolas devido ao uso
de quantidades elevadas e de tipos diferentes de princípios ativos por área e às
altas taxas de erosão do solo (Bortoluzzi, 2004; Lins et al., 2001). Segundo
Sperling (1996), Hatfield (1993) e Hatfield et al. (1995), a poluição oriunda da
atividade agrícola é considerada do tipo difusa, de difícil identificação,
monitoramento e, conseqüentemente, controle. Nesse sentido, o
monitoramento da qualidade das águas superficiais em unidades paisagísticas,
com diferentes configurações de uso em MBH, pode auxiliar na escolha de
critérios de uso do solo e preservar o recurso água (Franco, 1997; Pedron et
al., 2002). Objetivou-se, com o presente trabalho, investigar a presença de
agrotóxicos em águas superficiais de cursos de água em uma microbacia
hidrográfica de cabeceira com cultivo de fumo, observando-se a configuração
de uso do solo das unidades paisagísticas que a compõem.
72
10.2 Material e Métodos
Localização e caracterização da microbacia hidrográfica
O trabalho foi realizado na microbacia hidrográfica (MBH) do Arroio Lino,
distrito de Nova Boêmia, no município de Agudo, RS, que possui sua
localização e caracterização presentes no estudo I.
Locais de coleta
Após um estudo preliminar sobre as características da MBH e se
considerando a configuração física (relevo, presença de córregos e vegetação)
e a ação antrópica (usos), escolheram-se, para monitoramento, três unidades
paisagísticas: A, B e C (Figura IV.1), segundo a definição de Franco (1997).
Dois pontos de coleta de água foram identificados em cada unidade
paisagística, um próximo da nascente (ponto 1, montante) e outro na posição
mais baixa do terreno (ponto 2, jusante); ambos representam sub-bacias com
situação específica de uso dos recursos naturais (Tabela IV.1). A proteção das
nascentes e a distância horizontal dos pontos de coleta às lavouras com fumo,
a distância vertical entre as lavouras com fumo e os pontos de coleta, também
foram avaliados.
Em cada segmento, monitoraram-se informações devidamente
georreferenciadas dos recursos naturais presentes e das práticas agrícolas
realizadas no ano de 2003. Áreas correspondendo a diferentes usos foram
determinadas por caminhamento perimétrico com GPS e também os pontos
das nascentes e a trajetória dos cursos de água foram levantados. Essas
informações alimentaram um banco de dados, no qual posteriormente foram
trabalhadas em sistema de informações georreferenciadas (SIG), com auxílio
do software
ArcView®
.
As características principais das unidades paisagísticas são
apresentadas a seguir:
73
Unidade paisagística “A”: uso intensivo do solo nas duas sub-bacias
estudadas (pontos A1 e A2), relevo bastante ondulado, lavouras próximas aos
cursos de água, sem proteção das nascentes e dos segmentos.
Unidade paisagística “B”: uso do solo com floresta nativa (ponto B1) e
uso intensivo do solo (ponto B2), nascente protegida com vegetação
permanente (B1), segmento pouco protegido por mata ciliar (B2).
Unidade paisagística “C”: uso intensivo do solo (pontos C1 e C2),
proteção dos segmentos de água com vegetação permanente, lavouras
distantes dos cursos de água em ambos os pontos.
Figura IV.1 -
Mapa da microbacia hidrográfica do Arroio Lino, Agudo, RS,
Brasil. As vertentes
de primeira, segunda e terceira ordens são
representadas com traços pretos e os pontos de coleta das
amostras de água, com quadrados vazados. As áreas
geométricas com tonalidade de cinza representam os diferentes
usos do solo no ano de 2003. As linhas pont
ilhadas delimitam as
sub-bacias.
74
Tabela IV.1 -
Área total (ha), área relativa (%) com presença de lavoura e com
cobertura florestal abrangentes nos seis pontos de coleta de
água da microbacia de Agudo, RS, Brasil, 2005.
Pontos de coleta Características das sub-bacias que
contribuem com os pontos de coleta
A1 A2 B1 B2 C1 C2
Área total de abrangência, ha 26,4 63,9 3,1 23,6 20,6 49,0
Cobertura vegetal permanente, ha 21,5 44,7 3,1 18,5 16,5 34,1
Cobertura vegetal permanente (CVP), % 81,5 70,0 100 78,7 79,7 69,7
a) Floresta, % da CVP 93,5 93,0 100 96,7 90,3 77,6
b) Pastagem, % da CVP 4,8 3,7 0 0,0 4,7 13,5
c) Reflorestamento (eucalipto), % da CVP
1,7 3,3 0 3,3 5,0 8,9
Área de lavoura com fumo, ha 1,7 13,7 0 3,5 2,3 9,1
Áreas de lavoura com fumo, % 6,6 21,5 0 14,7 10,9 18,5
Outros usos, ha 3,2 5,5 0 1,5 1,9 5,8
1
Distância horizontal média entre as
lavouras com fumo à montante e o ponto de
coleta, m
322 493 - 232 463 472
2
Distância horizontal média entre as
lavouras com fumo e o córrego, m
98 100 - 82 99 135
Distância vertical média entre a parte mais
baixa da lavoura e o ponto de coleta, m
75 84 - 17 96 76
3
Presença de mata ciliar, escala de 0-5 0 0 5 3 4 4
1
Distância medida no sentido do declive pelo interior do córrego até o ponto mais próximo da entrada de água oriunda
das lavouras;
2
Distância medida no sentido do declive a partir do ponto de lavoura mais próximo do córrego até o
córrego;
3
Escala de 0 a 5, em que 0 é a ausência de mata ciliar e 5 é 100% de mata ciliar
Estratégias de amostragem
Para cada ponto de coleta de água e sedimento instalou-se, no leito do
curso de água, um coletor semi-automático, que funciona a partir do início e
durante os eventos pluviais. Os coletores foram adaptados do modelo US U-59,
conhecido como a técnica de rising-stage sampler (CEW-EH-Y, 1995) cujo
sistema consiste na fixação de mangueiras em suportes de madeira, regulada
a cinco centímetros acima do nível normal da lâmina de água (fluxo de base),
as quais, por sua vez, conduzem a água e os sedimentos, por diferença de
nível, aos recipientes de vidro instalados à jusante. Os recipientes possuem
uma saída onde é fixada uma outra mangueira para a saída do ar.
Épocas de coleta
As amostragens foram realizadas em três eventos pluviais ocorridos
durante o ciclo da cultura do fumo. A primeira coleta de água ocorreu no dia
cinco de outubro de 2003 (5/10/2003), correspondendo ao período final do
transplante das mudas de fumo a campo (transplante das mudas); nesta
época, o solo estava praticamente todo revolvido pelo cultivo convencional e,
em algumas glebas, com cultivo mínimo, mas com plantas de cobertura
75
apresentando baixos índices de cobertura de solo, enquanto a segunda foi
realizada no dia 25 de outubro de 2003 (25/10/2003), no final da fase de
aterramento junto aos pés da cultura do fumo (plantas com 4-10 folhas); a
terceira coleta foi realizada em 15 de dezembro de 2003 (15/12/2003), durante
a plena colheita do fumo (colheita), o que corresponde ao terço final do ciclo da
cultura, quando o solo se apresentava praticamente coberto pela cultura.
Acondicionamento das amostras
Logo após o final da chuva, as amostras de água foram recolhidas,
acondicionadas em caixa térmica com gelo e transportadas para o Laboratório
de Análises de Resíduos de Pesticidas (LARP) do Departamento de Química
da Universidade Federal de Santa Maria. O armazenamento das amostras de
água seguiu as orientações da Agência Americana de Controle Ambiental US
EPA. As amostras de água foram coletadas em frascos de vidro com
capacidade de um litro, de cor âmbar, com boca larga e tampa com face
interna recoberta com papel alumínio; os recipientes foram previamente
descontaminados com solução de limpeza própria para a análise de resíduos
de agrotóxicos (Extran
®
alcalino), enxaguados com metanol e secados em
estufa a 105 °C.
Análise de agrotóxicos
Avaliaram-se os teores dos agrotóxicos mais utilizados na cultura do
fumo. Os princípios ativos clorpirifós, flumetralin e iprodione, foram analisados
por Cromatografia Gasosa com Detecção por Captura de Elétrons (GC-ECD),
enquanto os princípios ativos imidacloprid, atrazina, simazina e clomazone o
foram por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência com Detecção
Espectrofotométrica no Ultravioleta (HPLC-UV). Inicialmente, foram realizadas
a otimização e a validação do procedimento analítico em que se englobaram
várias etapas (Zanella et al., 2003), tais como, obtenção dos limites de
detecção, quantificação, linearidade e precisão. Para a determinação da
concentração dos agrotóxicos nas amostras de água, foi conveniente uma
76
concentração prévia das amostras em cartuchos de extração em fase sólida
(Solid Phase Extraction-SPE) contendo 500 mg de resina C
18
. Seguiu-se a
eluição, com pequeno volume de um solvente adequado (metanol e acetato de
etila, para as análises por HPLC-UV e GC-ECD, respectivamente) e se
procedeu, então, à determinação cromatográfica.
Os limites de detecção em µg L
-1
, para as amostras de água de
superfície, foram < 0,05 para clorpirifós, flumetralin e imidacloprid; < 10 para
iprodione; < 0,1 para atrazina e simazina e < 0,2 para clomazone.
10.3 Resultados e discussão
Os princípios ativos clorpirifós, flumetralin, simazina e iprodione não
foram detectados em nenhuma das amostras de água nas três épocas
avaliadas, enquanto os princípios ativos imidacloprid, atrazina e clomazone o
foram, em pelo menos uma das três coletas.
Na unidade paisagística A, verificou-se, na primeira coleta, por ocasião
do transplante das mudas de fumo para a lavoura, a ocorrência de imidacloprid
e atrazina no ponto A1 (montante), com valores de 0,59 e 0,63 µg L
-1
, e no
ponto A2 (jusante), com valores de 1,09 e 0,20 µg L
-1
, respectivamente (Tabela
IV.2). Na segunda época de coleta, período de aterramento junto às plantas de
fumo, os mesmos princípios ativos foram detectados no ponto A1, com valores
de 2,18 e 0,27 µg L
-1
, enquanto no ponto A2 apenas o princípio ativo atrazina
foi detectado, com valor de 0,19 µg L
-1
. Na terceira época de coleta, por
ocasião da colheita do fumo apenas o herbicida atrazina, foi encontrado no
ponto A1 (montante), com valor de 0,37 µg L
-1
; já no ponto A2 não foi possível
coletar amostras de água para que fosse realizada a análise (Tabela IV.2).
A contaminação por agrotóxicos usados na cultura do fumo é
concordante com a intensa ação antrópica observada na unidade paisagística
A. A área ocupada com as lavouras de fumo em relação à área total das sub-
bacias, chega a 7% para o ponto A1 e 22% para o ponto A2 (Tabela IV.1). Nas
lavouras, embora estejam relativamente distantes dos pontos de coleta A1 e
77
A2, em média 322 m e 493 m, respectivamente, a proteção das margens do
córrego e mesmo das nascentes pelas florestas (mata ciliar) é incipiente
(Tabela IV.1).
Tabela IV.2 -
Teores de agrotóxicos em amostras de água coletadas durante o
ciclo da cultura de fumo na microbacia hidrográfica do Arroio Lino,
Agudo, RS, Brasil, 2005.
Pontos de
coleta
1
Imidacloprid Atrazina Simazina Clomazone
µg L
-1
5 de outubro de 2003 (transplante de mudas de fumo)
A1 0,59 0,63 nd nd
A2 1,09 0,20 nd nd
B1 - - - -
B2 nd nd nd nd
C1 - - - -
C2 nd nd nd nd
25 de outubro de 2003 (aterramento junto aos pés de fumo)
A1 2,18 0,27 nd nd
A2 nd 0,19 nd nd
B1 nd nd nd nd
B2 nd 0,29 nd 1,72
C1 - - - -
C2 - - - -
15 de dezembro de 2003 (colheita, 2/3 do ciclo da cultura)
A1 nd 0,37 nd nd
A2 - - - -
B1 nd nd nd nd
B2 0,38 nd nd nd
C1 nd nd nd nd
C2 nd nd nd nd
1
Pontos de coleta nas unidades paisagísticas A, B e C, sendo o ponto 1 na montante e 2 na jusante
- não coletada amostra de água
nd teor menor que o limite de detecção do procedimento analítico: clorpirifós, flumetralin e imidacloprid:
nd < 0,05 µg L
-1
; iprodione: nd < 10 µg L
-1
; atrazina e simazina: nd < 0,1 µg L
-1
; clomazone: nd < 0,2 µg L
-1
Na primeira época de coleta na unidade paisagística B, em ambos os
pontos (B1 e B2) não foi detectado nenhum dos princípios ativos estudados; na
segunda época, ou seja, aterramento junto aos pés de fumo, a amostra de
água do ponto B2, localizado na jusante, apresentou o princípio ativo
clomazone e atrazina, com valores de 1,72 e 0,29 µg L
-1
, respectivamente
(Tabela IV.2); referente à terceira coleta, apenas o princípio imidacloprid, com
teor de 0,38 µg L
-1
, foi detectado no ponto B2 (Tabela IV.2) porém, no ponto
B1, localizado na montante, não se detectou qualquer princípio ativo dentre os
analisados, de acordo, portanto, com o uso do solo na sub-bacia, ausência de
78
lavouras com fumo e a totalidade da área com cobertura vegetal permanente
(Tabela IV.1).
Na unidade paisagística C, nenhum dos agrotóxicos analisados foi
detectado nas amostras (Tabela IV.2). Nessa UP, a área de cobertura vegetal
permanente é cerca de 79,7 e 69,7% para os pontos C1 e C2, sendo similares
aos da unidade paisagística A, pontos A1 e A2 com cerca de 81,5 e 70,0%
(Tabela 1); da mesma forma, as áreas de cultivo com fumo são, também, muito
similares, 6,6 e 21,5% para A1 e A2 e 10,9 e 18,5% para os pontos C1 e C2,
respectivamente (Tabela IV.1). Contudo, o que explica a ausência de
moléculas de agrotóxicos nas amostras de água da unidade paisagística C são,
provavelmente, a distribuição espacial das lavouras com fumo, geralmente em
áreas menos declivosas e mais distantes dos pontos de coleta, e a abundância
de mata ciliar nas margens do segmento C.
Ressalta-se que, mesmo com a utilização de agrotóxicos nas lavouras
com fumo, não chegaram a quantidades que permitissem a sua detecção nas
amostras de água do segmento C. É provável que a maior vazão do córrego C
(talvegue de terceira ordem) tenha apresentado efeito de diluição da
concentração dos poluentes na água, reduzindo a probabilidade de detecção, o
que não ocorreu nos córregos A e B de primeira e segunda ordens,
respectivamente, com menor vazão.
De maneira geral, todos os teores de agrotóxicos detectados nas
amostras de água foram considerados elevados, ultrapassando o limite de 0,1
µg L
-1
de cada agrotóxico estabelecido para águas superficiais, pela
comunidade européia (CEE, 1980).
Deve-se dar atenção especial ao imidacloprid, segundo agrotóxico em
termos de freqüência de ocorrência, sendo encontrado na água do córrego de
duas sub-bacias; trata-se de um inseticida sistêmico de ampla utilização na
fumicultura e em outras culturas. A introdução desse princípio ativo diminuiu
sensivelmente a utilização de vários outros inseticidas, inclusive do clorpirifós.
A ausência de clorpirifós nas amostras de água avaliada pode indicar que seu
uso na MBH esteja sendo diminuído, em função da sua substituição pelo
79
princípio ativo imidacloprid, com ação similar; todavia, o imidacloprid apresenta
efeito residual muito longo (Gonzáles-Pradas et al., 2003), de modo que,
quando aplicado na sementeira, protege a cultura durante todo o seu ciclo, mas
sua presença foi comprovada nos mananciais de águas superficiais, o que
carece de uma reflexão sobre seu uso indiscriminado e a falta de cuidado com
as águas residuais do sistema float, de produção de mudas e com o destino
das embalagens. Ademais, este princípio ativo apresenta alta mobilidade no
solo (Gonzáles-Pradas et al., 2003), o que pode ser um inconveniente
ambiental em áreas planas, com solos arenosos e lençol freático raso.
A presença de princípios ativos de herbicidas, atrazina e clomazone, nas
amostras de água coletadas na fase do aterramento do fumo está de acordo
com a época de aplicação desses agrotóxicos. Nos últimos anos foi notório um
incremento significativo no consumo de herbicidas, a ponto de, atualmente, ser
o grupo de agrotóxico mais consumido na fumicultura, devido ao aumento da
área cultivada e do conseqüente aumento da demanda de mão-de-obra
agravada pelo êxodo rural dos jovens. Neste sentido, é provável que os
herbicidas sejam mais freqüentemente detectáveis em águas em
monitoramentos futuros, inclusive em águas sub-superficiais.
Esses resultados confirmam a importância de um planejamento através
do qual se respeite a presença de cobertura florestal nas áreas de encostas e
nas margens dos cursos de água, a fim de preservar a qualidade das águas
superficiais; isto, mesmo apresentando uma cobertura vegetal permanente não
desprezível, de cerca de 70,0 a 81,5% (A1 e A2, Tabela IV.1). Por outro lado, a
prática de uma agricultura intensiva, com manejo convencional de solo e
elevado consumo de insumos ferti-sanitários perpetuará condições favoráveis à
contaminação e poluição das águas superficiais. Neste sentido, os inseticidas
de substituição, como o imidacloprid e os herbicidas, que tendem a ser usados
com maior intensidade e freqüência, atrazina e clomazone, serão os de maior
probabilidade de detecção em monitoramentos futuros em águas superficiais.
Salienta-se que, embora a área cultivada com fumo seja aparentemente
reduzida na MBH, é suficiente para que se configure, neste ambiente, um
80
potencial de poluição acima dos limites preconizados pelos órgãos ambientais,
indicando que a redução da área com fumo e medidas que venham diminuir o
uso de ferti-sanitários, constituem uma necessidade a ser alcançada em curto
prazo. Percebe-se, então, que em um primeiro momento, a alteração da matriz
produtiva das propriedades da MBH é bastante difícil, em decorrência do
“status quo” estabelecido durante anos pelas empresas fumageiras e pela
atuação incipiente por parte da assistência técnica oficial. Contudo, durante
anos a atividade agrícola foi avaliada pela capacidade produtiva e econômica,
com conseqüências ambientais óbvias relatadas em estudos recentes
(Bosshard, 2000; Rheinheimer et al., 2003; Bortoluzzi, 2004). Doravante, a
preservação ambiental de MBH de cabeceira é fundamental não só para a
sustentabilidade dos ecossistemas e para o gerenciamento do abastecimento
de água aos grandes centros urbanos, mas também, para as atividades
agrícolas de cunho comercial oriundas dessas áreas que deverão se enquadrar
nas exigências ambientais internacionais mais severas (Andreoli & Tellarini,
2000; Virén-Lehr, 2001).
10.4 Conclusões
a) A qualidade das águas superficiais oriundas de sub-bacias
hidrográficas foi comprometida, devido à presença de princípios
ativos dos agrotóxicos imidacloprid, atrazina e clomazone;
b) As águas dos córregos margeadas por lavouras com fumo tendem a
apresentar agrotóxicos e não se enquadram na classe I de qualidade
de água preconizada pelo CONAMA, e
c) As sub-bacias com predominância de vegetação nativa próxima aos
córregos (mata ciliar), embora apresentando lavouras com fumo
distantes dos córregos, tenderam a não transferir moléculas de
agrotóxico às águas superficiais nos níveis de detecção dos métodos
empregados.
81
11. ANÁLISE INTEGRADA DA CONTAMINAÇÃO OCORRENTE NA
MICROBACIA HIDROGRÁFICA DO ARROIO LINO
A relação entre o solo e a água é natural, sendo que um condiciona a
qualidade do outro. Num ambiente natural, a qualidade física, química e
biológica do solo é dependente do ciclo hidrológico da água. Ao mesmo tempo,
a qualidade da água é regulada pela capacidade do solo em absorvê-la, retê-la
e conduzi-la ao lençol freático. A relação harmônica entre o solo e a água
condiciona o equilíbrio dinâmico desses ecossistemas naturais. A ação
antrópica sobre o solo, mesmo que realizada de forma cuidadosa, com práticas
conservacionistas e um manejo ecológico, causa um desequilíbrio nos
ecossistemas naturais, que pode expressar sua carga de contaminação nos
mananciais de água. Em geral, quanto maior for à ação antrópica em
ecossistemas naturais, maior são as chances de impactos negativos atingirem
níveis superiores aos que o ambiente e sua comunidade podem suportar. O
tempo em que essa ação antrópica ocorre pode ser o suficiente para levar a
morte ou afetar a taxa de crescimento e reprodução de algumas espécies da
flora e da fauna.
A implantação de cultura com cultivo convencional dos solos (lavração e
gradagem), aliado ao monocultivo, a aplicação maciça de fertilizantes
inorgânicos e de agrotóxicos, leva a grandes transferências desses
contaminantes aos mananciais de água, gerando um grande potencial de
poluição desses ambientes.
No sul do Brasil, a monocultura do fumo, integrada a agroindústria
fumageira, conta com mais de 170 mil produtores, sendo que mais de 86% das
propriedades têm menos de 20 ha (AFUBRA, 2006) com predomínio de mão-
de-obra familiar. Esses produtores vêm, ao longo dos anos, degradando seus
solos de plantio ao ponto de necessitarem atualmente de alta carga de
fertilizantes, a fim de garantir bons níveis de produtividade. Esse cenário gerou
um ambiente propício para degradação de ecossistemas naturais que outrora
eram considerados lugares onde os níveis de contaminação eram baixos,
82
sendo vistos como ambientes saudáveis e com baixos riscos de elevadas
concentrações de contaminantes.
A visão de que a agricultura é uma produção industrial faz do fumo uma
cultura que tem sua produção maximizada pelo aporte de fertilizantes químicos
sintéticos e pelo controle de pragas e de doenças por agrotóxicos. Os
fertilizantes químicos são utilizados para satisfazer as necessidades
nutricionais das plantas de fumo, que as condições naturais de fertilidade e
biologia do solo não conseguem suprir, principalmente pela perda de matéria
orgânica. A perda da matéria orgânica reduz a fertilidade do solo e degrada sua
estrutura física, aumenta a probabilidade de compactação e de escoamento
superficial, tornando as melhorias temporárias ainda mais necessárias, como a
lavração e gradagem e utilização de fertilizantes solúveis e pesticidas.
Na monocultura do fumo, cujo produto industrial é a folha, a carga de
agrotóxicos também é elevada no intuito de garantir melhor valor comercial. A
alta concentração de produção de fumo em áreas ecologicamente frágeis com
predomínio de manejo convencional, em unidades como microbacias
hidrográficas de cabeceira, como é o caso da microbacia do Arroio Lino, objeto
de estudo da presente tese de doutorado, demonstram que esse manejo é
potencialmente causador de transferência de contaminantes do solo para os
ambientes aquáticos, acima do valor máximo permitido pela legislação vigente,
como é o caso do fósforo (Estudo II) e pesticidas (Estudo IV).
A transferência de contaminantes dentro de uma microbacia hidrográfica
pode estar relacionada à fragmentação da sua área em pequenas
propriedades, aumentando a carga de contaminação de forma pontual pelo
lançamento de dejetos sem prévio tratamento, bem como pela poluição difusa
causada pela intensa utilização de áreas inaptas a cultivos anuais. Esses
fatores foram apontados no estudo da microbacia hidrográfica do Arroio Lino,
onde existe grande fragmentação de sua área de abrangência e as
propriedades possui 70% de suas áreas destinadas às culturas anuais com
produção de fumo. Essa realidade não faz parte apenas dessa microbacia, mas
83
sim reflete a realidade de grande parte das localidades onde a cultura do fumo
é predominante.
Os contaminantes, que provem dos ecossistemas naturais antropizados,
podem ser carreados na forma solúvel ou particulada. Na forma solúvel, eles
possuem alta capacidade de poluição, por apresentarem nessa forma, seu
mais alto poder de reatividade, por estarem livre em solução. Na forma
particulada, as moléculas contaminantes estão ligadas ao sedimento e matéria
orgânica. Esse elo ocorre com diferentes energias de ligação, tornando a
interação entre adsorvente e adsortivo condicionadores da sua reatividade.
Este fenômeno acontece, principalmente, nas partículas de menor tamanho,
como é o caso da fração < 2 µm.
O tamanho das partículas é condicionante de sua interação com os
contaminantes, devido às menores partículas possuírem a maior reatividade,
pela sua alta área superficial específica. Como a erosão ocorre de forma
seletiva, carreando principalmente as partículas de menor tamanho, os
ambientes antropizados propiciam um maior deflúvio superficial e favorecem
esse transporte. Nesse caso, a manutenção da mata ciliar, agindo como
elemento filtrante, torna-se essencial na manutenção da qualidade da água dos
rios. Tais florestas são, também, essenciais para a sobrevivência da fauna de
mamíferos, provendo refúgio, água e alimento. Uma vez chegando às
partículas coloidais aos ecossistemas aquáticos, a qualidade mineralógica do
sedimento condiciona a capacidade de, em condições favoráveis, os
contaminante ligados a essas partículas ser solubilizado e fazer parte dos
ciclos biogeoquímicos.
Na microbacia hidrográfica do Arroio Lino, evidencia-se a presença
predominante de argilominerais 2:1 em relação aos 1:1 e baixa concentração
de óxidos de ferro. Esses minerais possuem baixa capacidade de fosfato. A
maior quantidade das moléculas de agrotóxicos e de fosfato que atinge os
mananciais de água está associada às partículas em suspensão, formando
complexos de superfície entre os contaminantes e os sedimentos. Os
complexos de superfície apresentam diferentes energias de ligação e, portanto,
84
possuem capacidades diferenciadas em liberar estes contaminantes à água. A
energia de ligação do complexo é condicionada pelo tipo de íon ou molécula,
pelo tipo e quantidade do colóide adsorvente e pela condição geoquímica do
meio. Em microbacias onde há grandes perdas de sedimento, como é o caso
das microbacias com cultivo predominante de fumo, os colóides minerais são
os principais carreadores de contaminantes aos mananciais de água. Na
maioria das microbacias ocorrentes nas encostas basálticas do Rio Grande do
Sul, os solos ainda contêm altas concentrações de silício e cátions alcalinos e
alcalinos terrosos. Como conseqüência, há presença e até predomínio de
argilominerais jovens (tipo 2:1), em relação aos argilominerais 1:1 e óxidos, que
são característicos de regiões subtropicais. Essas partículas apresentam baixa
energia de ligação com o fósforo e com a maioria dos agrotóxicos usados pelos
fumicultores. Assim, é esperado que a biodisponibilidade do fosfato e das
moléculas de agrotóxicos aos organismos seja enorme e que, direta ou
indiretamente, comprometam a saúde dos ecossistemas aquáticos.
A concentração de lavouras em áreas frágeis com grande
suscetibilidade de degradação ambiental as concentrações de lavouras mal
manejadas, mesmo que essas áreas ocupem apenas 30% da área total, como
no caso da microbacia hidrográfica do Arroio Lino, o grau de contaminação dos
ambientes aquáticos é elevado. Assim, a locação das áreas de lavoura e a
preservação da mata ciliar tornam-se ainda mais importantes. Quando as áreas
de lavoura são distribuídas de forma eqüitativa dentro da bacia, e respeitam
uma distância mínima dos cursos de água a contaminação é diminuída (estudo
IV). Contrariamente, quando essas condições não são respeitadas os níveis de
contaminação, são aumentados. Essas características foram bem definidas no
estudo da concentração de agrotóxicos em bacias menores. A fragmentação
das áreas para entendimento de formas de contaminação se faz necessário, no
entanto deve-se ter uma visão holística e macro, que possibilite bacias maiores
com um manejo adequado.
85
12. VULNERABILIDADE E ALTERNATIVAS DE CONTROLE DE
CONTAMINAÇÃO NA MICROBACIA HIDROGRÁFICA DO ARROIO
LINO
12.1 Conclusões gerais
A microbacia hidrográfica do Arroio Lino possui severa fragmentação de
sua área de abrangência em propriedades com total utilização de mão-de-obra
familiar, integrada as empresas de beneficiamento de fumo. O fumo é a
principal cultura na microbacia, ocupando 72,9 ha dos 332,3 ha da área
monitorada. O manejo dado à cultura é o grande responsável pela microbacia
hidrográfica possuir 25% das áreas de lavouras mobilizadas e 60%
parcialmente mobilizadas, favorecendo, desse modo, a erosão em sulcos e
entressulcos. Além da poluição difusa, oriunda das áreas de lavoura, foram
identificados 63 focos de poluição pontual, onde os dejetos humanos e animais
são lançados no ambiente sem prévio tratamento.
Essa condição favoreceu a presença de grande quantidade de
sedimento em suspensão durante os eventos pluviais, com predominância
(90%) de argilominerais 2:1 como esmectita, principalmente durante as maiores
vazões do arroio. Juntamente com o sedimento, foram identificadas diferentes
formas de fósforo, com destaque para as altas concentrações desse elemento,
ficando sempre acima do preconizado pela resolução n° 357 do CONAMA. A
baixa energia de ligação com sedimento em suspensão, mesmo quando a
concentração de partículas < 2 µm é maior, como acontece no início do
aumento da vazão em que se tem a lavagem das partículas finas depositadas
nas estradas e superfície de lavouras pelo deflúvio superficial.
Os princípios ativos dos agrotóxicos simazina, imidacloprid, clorpirifos,
atrazina e clomazone foram encontrados nas águas superficiais estudadas,
sendo que a concentração mais alta de clorpirifos e imidacloprid foi achada nas
amostras de fonte de água destinadas a consumo humano. A predominância
de vegetação nativa próxima aos córregos (mata ciliar), embora apresentando
86
lavouras com fumo distantes dos córregos, tendeu a não transferir moléculas
de agrotóxico às águas superficiais das amostras estudadas nos níveis de
detecção dos métodos empregados.
12.2. Alternativas de prevenção e controle de poluição
A microbacia hidrográfica do Arroio Lino demonstra alto grau de
contaminação de seus recursos hídricos. Essa contaminação é originária de
vários fatores que puderam ser observados nesse trabalho e em trabalhos
desenvolvidos por Gonçalves (2003), Pellegrini, (2005), Sequinatto, et al.
(2007) e Kaiser, (2007).
Esses trabalhos enfatizam a necessidade de diminuir a poluição pontual
e difusa, levando-se em consideração que a poluição difusa tem como seu
principal agente o deflúvio superficial e a poluição pontual o lançamento de
poluentes pelo despejo de casas ou criações em confinamento. Nesse sentido,
estratégias têm que serem tomadas no intuito de amenizar o deflúvio superficial
e a carga de contaminantes presentes na superfície do solo e tratamento de
efluentes da casas e criações confinadas.
Um conjunto de ações, incluindo as agronômicas, deve ser tomado para
ter-se um melhor planejamento ambiental e sustentável, na tentativa de
amenizar a descarga de poluentes de forma pontual e difusa. O processo de
planejamento local deve ser muito dinâmico e participativo, para que se
possam obter resultados significativos quanto à melhoria das condições
ambientais. Portanto, ao se pensar em mudanças que possibilitem uma
produção agrícola mais sustentável, temos que ter ações individuais, coletivas,
governamentais e das empresas integradoras no caso da lavoura fumageira.
As ações individuais, dentro de cada propriedade, devem partir
primeiramente de uma sensibilização dos agricultores no intuito de:
a) evitar o acumulo de lixo dentro da propriedade, principalmente os
derivados da agricultura;
87
b) reflorestamento de áreas para posterior uso da madeira, que no
caso da produção de fumo é usada para secagem do produto;
c) manutenção das matas ciliares, evitar construção de estradas de
lavoura morro abaixo;
d) ocupação das áreas com menor declividade e utilização de práticas
agrícolas que diminuam a erosão laminar, como: plantio direto,
rotação de culturas, manutenção de cobertura vegetal no solo
durante todo ano, plantio de culturas de cobertura, entre outros;
e) o tratamento dos dejetos animais e humanos, usando práticas como
a utilização de esterqueira para reutilização dos dejetos e tratamento
por zona de raízes no caso dos dejetos humanos.
As ações coletivas têm grande importância, principalmente na visão de
microbacia hidrográfica. Elas visam à utilização de práticas agrícolas que
transpõem os limites de propriedade obedecendo às feições da paisagem,
como é o caso da construção de curvas de nível e terraços. Planejamento
integrado das estradas de lavoura dentro da microbacia, não utilizando áreas
muito declivosas e estradas de uso coletivo entre propriedades, quando
possível.
No caso dos produtores, que plantam fumo de forma integrada, deve
haver uma maior redistribuição dos lucros dessa cultura que deixa apenas 10%
de seu faturamento total para o agricultor, possibilitando diminuição da área
plantada com o mesmo lucro. As empresas teriam que qualificar a sua
assistência técnica a fim de implantar técnicas sustentáveis em suas lavouras.
Por último, e não menos importante estão as ações governamentais que
podem ocorrer pela reaplicação de impostos arrecadados na agricultura, pela
assistência técnica em quantidade e qualidade, pela iniciativa de propor e
viabilizar alternativas a fumicultura e pelos subsídios permanentes para o setor.
88
13. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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