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Anais do XIX Encontro de Iniciação Científica – ISSN 1982-0178

Anais do IV Encontro de Iniciação em Desenvolvimento Tecnológico e Inovação – ISSN 2237-0420

23 e 24 de setembro de 2014

CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA DO SOLO EM REMANESCENTES FLORESTAIS DA BACIA DO RIO DAS PEDRAS (BARÃO

GERALDO–CAMPINAS /SP): MACRO E MICRONUTRIENTES E METAIS PESADO

Deborah Regina Mendes Pontifícia Universidade Católica de Campinas

CEATEC – Centro de Ciências Exatas, Ambientais e de Tecnologias

[email protected]

Regina Marcia Longo Sustentabilidade Ambiental nas Cidades

CEATEC – Centro de Ciências Exatas, Ambientais e de Tecnologias

[email protected]

Resumo: Atualmente o estudo e caracterização de remanescentes florestais situados em áreas urbanas se tornou uma prioridade para a manutenção da qua-lidade ambiental nessas áreas. Assim, torna-se indis-pensável o conhecimento do solo, essencialmente quanto a suas propriedades físicas, químicas e mine-ralógicas. Também é importante obter informações sobre os aspectos de uso e ocupação das áreas do entorno geradoras do efeito de borda, auxiliando de modo significativo na gestão ambiental das áreas ur-banas. Neste contexto, o presente trabalho teve por objetivo verificar o teor de metal pesado (Níquel, Chumbo e Cromo), a concentração de macro e micro-nutrientes evidenciando o grau de fertilidade do solo através da relação com o teor de pH e matéria orgâ-nica, a identificação do tipo de solo presente e a con-servação da área de borda do remanescente florestal ARIE Mata de Santa Genebra, localizada no distrito de Barão Geraldo, zona norte do município de Cam-pinas, SP, bem como avaliar a situação desta frente à legislação de qualidade do solo. Para isso, foram ana-lisados 40 pontos ao longo da borda da mata. Os re-sultados obtidos foram confrontados ao atual estado de conservação da área destacando a presença de pontos com plantas oportunistas, outros de preserva-ção e ainda pontos que necessitam de ações de ma-nejo e remediação, onde se obteve predominância de Solos Argilosos, alta concentração de nutrientes, ní-veis tóxicos de metais pesados e região de acúmulo de matéria orgânica e grande variação de acidez na região que confronta com a cultura de cana de açúcar.

Palavras-chave: Metais Pesados, Nutrição do solo, Mata de Santa Genebra.

Área do Conhecimento: Ciências Agrárias – Recu-peração de Áreas Degradadas – CNPq.

1. INTRODUÇÃO A caracterização química de solos em remanescentes florestais situados em áreas urbanas é de suma im-portância devido a presença de características do bi-oma imerso frente as intervenções antrópicas gera-das. Nela é possível determinar as mudanças causa-das por essa exposição, denominada efeito de borda, no qual as modificações podem ser o surgimento de níveis tóxicos de metais; altas concentrações de sais solúveis; valores extremos de pH; deficiências nutrici-onais; baixa taxa de infiltração de água; alta tempera-tura na superfície, baixa capacidade de troca de cá-tions dos solos; atividade biológica restrita e baixa re-tenção de água [1]. Esses fatores contribuem para a degradação do solo, ocasionando várias consequên-cias como a compactação do solo, encrostamento, baixa capacidade de infiltração de águas, problemas relacionados à aeração, erosão acelerada, perda de fertilidade natural, alterações nas populações microbi-ológicas do solo e o aumento das plantas invasoras que abafam outras espécies vegetais de importância para a configuração e longevidade do fragmento [2].

O estudo dos níveis tóxicos de metais é indispensável por estes serem elementos não biodegradáveis, pos-suírem mais de um estado de oxidação, serem bioa-cumulados nos seres vivos ao longo da cadeia alimen-tar, serem encontrados naturalmente no solo pela ação de intemperismo e de outros processos pedogê-nicos em rochas e seu material de origem ou de forma antrópica, sendo essa a principal razão do aumento crescente na concentração de metais pesados em so-los [3]. Ocasionando assim um dos principais proble-mas ambientais, visto que os metais ao atingirem o solo, depreciam toda a área (ar, fauna, flora, águas superficiais e subterrâneas), prejudicando as plantas e os organismos vivos, afetando seus órgãos, alte-rando processos bioquímicos, organelas e membra-nas celulares, além de originar problemas de saúde pública [4].




Além do efeito de borda poder propiciar o acúmulo de metais pesados este altera a fertilidade dos solos, pois interfere na disponibilidade e qualidade dos macronu-trientes que são absorvidos em maiores quantidades representado pelos elementos: Nitrogênio (N), Fós-foro (P), Potássio (K), Cálcio (Ca), Magnésio (Mg) e Enxofre (S) e os micronutrientes que são absorvidos em menores quantidades, representado pelos ele-mentos: Boro (B), Ferro (Fe), Zinco (Zn), Manganês (Mn), Cobre (Cu) [5].

No entanto, juntamente com o estudo dos metais pe-sados e fertilidade do solo faz-se necessário à deter-minação do teor de matéria orgânica que é o acúmulo de todos os resíduos de vegetais (talos, folhas, raí-zes), estercos de animais e micróbios, em diferentes estágios de decomposição, até chegar à forma de hú-mus, representando um importante papel na fertiliza-ção do solo por ser fonte de energia e de nutrientes para os organismos presentes, conferindo melhor es-trutura ao terreno. Um solo rico em matéria orgânica apresentará altos valores de CTC total, favorecendo a sobrevivência de bactérias e fungos, formando ácidos húmicos que atuam na formação de macro poros e grumos, deixando o solo mais fofo possibilitando a pe-netração e infiltração de ar e água, onde a quantidade e a qualidade da matéria orgânica são determinadas principalmente pelas atividades dos micro-organis-mos que, por sua vez, são influenciados pela umi-dade, arejamento, pH e temperatura [6]. Diante disso, fica evidenciado a importância e necessidade do ade-quado valor de pH, pois o mesmo (potencial hidroge-niônico) indica a quantidade de íons hidrogênio (H+) que existe no solo, considerando um solo ácido aquele que possui muitos íons H+ e poucos íons (Ca+2), magnésio (Mg2) e potássio (K+) adsorvidos em seu complexo coloidal de troca [4]. O conheci-mento do pH do solo fornece indícios das condições químicas gerais, assim solos com acidez elevada (bai-xos valores de pH) geralmente apresentam: pobreza em bases (cálcio e magnésio principalmente); elevado teor de alumínio tóxico; excesso de manganês; alta fi-xação de fósforo nos coloides do solo e deficiência de alguns micronutrientes [7].

Tendo em vista essa problemática atual, o objetivo dessa pesquisa foi verificar o teor de metal pesado (Níquel, Chumbo e Cromo), a concentração de macro e micronutrientes evidenciando o grau de fertilidade do solo por meio da relação com o teor de pH e maté-ria orgânica, a identificação do tipo de solo presente e a conservação da área de borda do remanescente flo-restal ARIE Mata de Santa Genebra, localizada no dis-trito de Barão Geraldo, zona norte do município de

Campinas, SP, bem como avaliar a situação desta frente à legislação de qualidade do solo.

2. METODOLOGIA O local de estudo foi a Área de Relevante Interesse Ecológico (ARIE) Mata Santa Genebra situada no dis-trito de Barão Geraldo, região norte do Município de Campinas, SP (22º49'45"S e 47º06'33" W) cuja área corresponde a 251,8 hectares e altitudes que variam entre 580 e 610 m, caracteriza se como um remanes-cente florestal situada em área urbana, sendo prote-gida pela Fundação José Pedro de Oliveira, para fins estritamente científicos e culturais, tendo presente uma vegetação classificada por Floresta Estacional Semidecidual, fisionomia vegetal que anteriormente possuía a maior área de cobertura no Estado de São Paulo e hoje é uma das mais devastadas e com uma das menores áreas existentes, histórico demostrado na Figura 1, composta por dois ecossistemas flores-tais muito distintos em seus aspectos florísticos e es-truturais, assim como em sua geomorfologia e solo lo-cal - a floresta de terra firme e a floresta brejosa. Ao longo dessa extensão são encontradas clareiras, de diferentes idades e tamanhos, devido às queimadas e à extração seletiva de madeiras nobres, o corte raso para aproveitamento de lenha, a extração de palmito e medicinal em alguns trechos restritos [8].

Figura 1. Histórico da degradação florestal da área em es-tudo. Fonte: Adaptado do Plano de Manejo, 2010.

As amostragens de solos ocorreram em outubro/no-vembro de 2013 em pontos determinados geografica-mente onde foram coletadas para fins de análises quí-micas seguindo o procedimento descrito pela EMBRAPA, [9] onde em cada ponto foram coletadas amostras superficiais deformadas e compostas com o auxílio de um trado, até a profundidade de 20 cm, tendo-se antes o cuidado de limpar a superfície dos locais escolhidos, removendo as serapilheiras e ou-tros detritos.

As análises de metais pesados do solo foram realiza-das no laboratório de Química Tecnológica e Sanea-mento Ambiental do CEATEC – PUC/Campinas, a partir da digestão em triplicada do solo amostrado e tratado por meio do EPA 3050 B, sendo submetidas à




espectroscopia de absorção atômica por atomização em chama para quantificação dos seguintes metais: Ni, Pb e Cr. As características da chama seguem de acordo com orientação do método EPA 7000 B, sendo em todas as amostras utilizado o acetileno como com-bustível e o ar como comburente, as relativas a gra-nulometria e fertilidade do solo foram encaminhadas para o laboratório de análises IBRA em Sumaré-SP.

As frações granulométricas foram confrontadas com os Triângulos texturais da EMBRAPA e do Departa-mento Agronômico dos EUA para identificação do tipo de solo presente, através de um aplicativo desenvol-vido pela Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, as concentrações de Matéria orgânica foram confronta-das com os limites estimados pelo IAC para determi-nar tipo de solo e a presença ou não de acúmulo de nutrientes no solo.

Para o enquadramento frente a legislação brasileira, a área de borda foi dividida em 5 grandes grupos de intervenção (Urbana, Preservação Florestal, Planta-ção de milho e Banana, Pastagem e Plantação de Cana de açúcar), cada grupo contendo 4 amostras (Plantação de cana de açúcar que possui 24 amostras foi dividida em 6 parcelas para melhor equiparação), conforme a Figura 2.

Figura 2. Divisão da área de borda em grupos de inter-ferências, em vermelho Intervenção urbana, verde Pre-servação Florestal, amarelo Plantação de milho e ba-nana, azul Pastagem e branco Plantação de cana de açúcar.

Para a interpretação estatística dos dados amostrais foram calculadas a estatística descritiva (Números de dados, Soma dos dados, Menor valor (min), Maior va-lor (máx.), Amplitude (máx.-min), Ponto médio, Média aritmética (M), Lim.conf.inf.da M (95%), Lim.conf.suf.da M (95%), Mediana, Moda, Desvio mé-dio, Desvio padrão, Variância, Coef.Variação, Coef.de

assimetria e Coef.de curtose), teste de normalidade pelos testes (Kolmogorov-Smirnov (D), Cramér-von

Mises (W2), Anderson-Darling (A2), Kuiper (V), Wat-son (U2), Lilliefors (D) e Shapiro-Wilk (W)) e o teste de média de Tukey.

3. RESULTADOS E DISCUSSÕES

3.1. Metais Pesados no solo De uma forma geral o estudo dos metais pesados de-mostrou que o elemento cromo mantem-se estável a ao longo da borda, enquanto o níquel e chumbo sofre-ram variações de concentrações tendo concentrações elevadas, evidenciados pelos valores superiores a 100 mg/kg. Assim, segundo os limites impostos pela CETESB [10], em sua normalização, para os metais pesados o elemento cromo não necessita de adequa-ção por estar na faixa de prevenção, o adequado para uma área de preservação, no entanto os demais ele-mentos nos pontos superiores a 30 mg/kg para níquel e 72 mg/kg para chumbo necessitam de intervenção para a diminuição do teor e adequação frente à legis-lação brasileira, essa dispersão é ilustrada na Figura 3.

Figura 3. Dispersão do percentual dos níveis de metais pesados frente a legislação ao longo da borda.

3.2. Granulometria e Matéria Orgânica do solo No estudo da fração granulométrica do solo ao com-parar o triângulo textural da Embrapa com o do depar-tamento Agronômico dos EUA observou-se que a fra-ção argilosa é predominante, sofrendo leve interferên-cia da fração franco possibilitando as espécies pre-sentes boas condições para seu desenvolvimento, no entanto ao utilizar a matéria orgânica total como refe-rência observa-se uma elevação em 15% da área de borda o que não é prejudicial a qualidade do solo, mas demostra excesso de nutrientes.

0%

50%

100%

NÍQUEL CHUMBO CROMO

Metais Pesados

Referência de Qualidade Prevenção

Intervenção Agrícola Intervenção Residual

Intervenção Industrial




3.3. Acidez do solo Em relação ao estudo da acidez do solo, observa-se que há grande variação de concentrações compro-vando o efeito de borda gerado pela ação antrópica do entorno na elevação dos elementos catiônicos principalmente na região que sofre interferência da área agrícola (cultivo de cana de açúcar), necessi-tando assim de ações que promovam alteração no pH, como a calagem, visando um melhor desenvolvimento vegetal. O que novamente foi comprovado ao analisar a saturação por base que demostrou tamanha varia-ção e necessidade de intervenção predominante-mente na região da plantação de cana de açúcar.

Figura 4. Dispersão do percentual de pH frente aos limi-tes determinados pelo IAC ao longo da borda.

3.4. Fertilidade do solo No estudo da qualidade nutricional do solo, obser-vasse um elevado teor de macronutrientes disponí-veis evidenciados por teores altos de cobre, zinco, manganês e ferro, tendo apenas o boro variando entre alto e médio devido a sua baixa disponibilidade no tipo de solo analisado. Fatores igualmente encontrados na análise dos micronutrientes que mesmo tendo baixa necessidade e interferência nutricional são de ex-trema importância para o adequado desenvolvimento, observou-se predominância de cálcio, magnésio, en-xofre e fósforo com variação apenas no potássio, ele-mento que atua diretamente nos valores de pH, satu-ração por base e CTC. Tratando da CTC, essa de-mostrou que o solo em sua maioria possui adequada capacidade para reter os cátions necessários para a nutrição que nele estão disponíveis, exceto em 25% da área de borda pontos nos quais os teores dos ele-mentos estão elevados e principalmente o fósforo en-contra-se em classificação muito alta o que evidencia

a grande disponibilidade e a baixa absorção, nova-mente na região que confronta a plantação de cana de açúcar.

3.5.Análise estatística Analisando a borda como um todo, é possível verificar pela análise que dados obtidos com os metais pesa-dos são válidos devido ao coeficiente de variação em relação à média inferior a 6% para o cromo e ser bi-modal o que demostra concentração dos valores mesmo sem normalidade válida dentre os testes utili-zados já que não foi aprovado em 5 deles e relevantes para o chumbo e o níquel que possuem variação infe-rior a 50% e serem amodais. No estudo da normali-dade o chumbo foi valido na totalidade e o níquel re-provado em 1 o que desvalida a normalidade e por fim no estudo das médias por área de intervenção não apresentou através da análise de Tukey variação con-siderável ficando todos com a mesma letra compara-tivamente.

Na análise estatística da matéria orgânica os dados foram validados por todos os testes utilizados, tanto pela análise das médias pelo Teste de Tukey quanto pelos testes de normalidade, além de apresentar coe-ficiente de variação inferior a 20% e ser bimodal o que demostra concentração dos dados obtidos.

Enquanto na análise da acidez do solo, observou-se equiparação entre os dados de pH e V% ambos com 1 moda presente, coeficiente de variação inferior a 30%, o Teste de Tukey apresentou 3 variações das médias ao longo da borda, diferenciando apenas na normalidade na qual o V% foi reprovado em 5 testes e o pH foi aprovado em sua totalidade igualmente a concentração de saturação por base, que no entanto apresentou grande variação com CV superior a 50%, ser Amodal e não possuir variação considerável no Teste de Tukey ficando todos os dados sob o digito a.

Na análise estatística dos macros e micronutrientes somente o ferro apresentou variação significativa no Teste de Tukey, no teste de normalidade somente um elemento foi aprovado nesse caso o manganês, na análise dos dados somente o enxofre apresentou co-eficiente de variação inferior a 25%, tendo os demais Mn, P e K apresentados variação superior a 40 % e os demais superiores a 50% o que demostra uma grande dispersão e presença de out liers que demos-tram picos de concentrações em pontos específicos, ilustrados nos gráficos de dispersão e por fim, o único fator em comum nos dados foi a presença de modas o que mostram repetições dentro da dispersão o que demostra igualdade em regiões e pico em demais como já citado a aumento de potássio na região de pobre CTC.

Muito Alta10%

Alta22%

Média22%

Baixa28%

Muito Baixa18%

ÁCIDEZ DO SOLO




Assim, não há a necessidade de repetição de análise já que de modo geral todos os dados estatísticos es-tão em conformidade com a região estudada e as va-riações encontrada retratam a diversidade da quali-dade do solo.

4. CONCLUSÃO Após o estudo pode-se concluir que de modo geral tanto o fator histórico da fazenda, referência em plan-tação de cana de açúcar e café, quanto o efeito de borda exercido pelos tipos de grupos existentes, são fatores que influenciam as características químicas do solo da ARIE em estudo.

As concentrações de metais pesados demostram que o elemento cromo mantem-se estável a ao longo da borda, enquanto o níquel e chumbo sofrem variações de concentrações tendo concentrações elevadas, (su-periores a 100 mg/kg) em pontos que possuem grande presença de bambus e trepadeiras, no sub-bosque de árvores altas de troncos finos e ainda nas regiões de transição de tipos de borda, necessitando assim de ações de manejo.

A qualidade nutricional do solo está elevada o que de-mostra uma favorece o desenvolvimento das espécies arbóreas presentes e a preservação das espécies na-tivas juntamente com o tipo de solo, que por conter maior parte de frações argilosas possibilita maior acesso da raiz a esses nutrientes, que favorecem a geração de matéria orgânica.

No entanto, embora esses fatores demonstrarem cor-relação, a presença de metais pesados e a qualidade química do solo não podem ser considerados único fator de distúrbio do solo explicando assim a presença de plantas oportunistas e a degradação de espécies nativas, já que o mesmo sofre interferências do ambi-ente como um todo (ar, água, fauna e flora) necessi-tando assim de um estudo global para a determinação de cada área característica encontrada ao longo de toda a borda da reserva...

5. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao CNPq pelo financiamento do projeto. Ao Curso de Engenharia Ambiental e Sa-nitária pelo apoio na execução do projeto. Aos admi-nistradores e biólogos da ARIE Mata de Santa Gene-bra. Em especial agradeço à orientadora Profª Dra. Regina Márcia Longo pela confiança, apoio e paciên-cia na elaboração e publicação no decorrer desse tra-balho.

6. REFERÊNCIAS [1] Saunders D. A.; Hobbs R. J.; Margulles C. R Bio-

logical consequences of ecosystem fragmenta-tion: A review. Conservation Biology, Malden, v. 5, p. 18-32, 1991.

[2] Cisotto, M. F.; Vitte, A. C (2009). Relações entre a urbanização e a incorporação de áreas verdes na cidade de Campinas-SP, 09/2009, VIII ENCONTRO NACIONAL DA ANPEGE. Vol. 1, pp.1-15, Curitiba, PR, Brasil.

[3] Biondi, C. M. (2010), Teores naturais de metais pesados nos solos de referência do estado de Pernambuco. 2010, capturado online em 21/10/2013 de <http://200.17.137.108/tde_arqui-vos/4/TDE-2002-01-17T011808Z-883/Publico/Caroline%20Miranda%20Biondi.pdf>

[4] Misono, T. A. (2012) Estudo da contaminação por metais pesados em solos de remanescentes flo-restais urbanos. 2012. 67f. Trabalho de Conclu-são do curso (Graduação de Engenharia Ambien-tal e Sanitária) Pontificia Universidade católica de Campinas, Campinas.

[5] Giracca, E. M. N.(2012) Micronutrientes Agrolink. Capturado online em 05/12/2013 em: <http://www.agrolink.com.br/fertilizantes/nutrien-tes_micronutrientes.aspx>

[6] Ferreira, M.E.; Cruz, M.C.P. (1997) Matéria Orgâ-nica. Apostila do Deptº de Solos e Adubos da fa-culdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, Campus UNESP, Jaboticabal (SP).

[7] Ronquim, C. C.(2010) Conceitos de fertilidade do solo e manejo adequado para as regiões tropicais.

[8] Morellato, P. C. & Leitão-Filho, H. F. (1995) Eco-logia e preservação de uma floresta tropical ur-bana: Reserva de Santa Genebra, São Paulo, 1995. Ed. Da UNICAMP.

[9] EMBRAPA (1997). Centro Nacional de Pesquisa de Solos. Manual de métodos de análise de Solo. 2 ed. rev. atual. 212 p. Rio de Janeiro, capturado online em 14/03/2013 em: <http://www.agen-cia.cnptia.embrapa.br/Repositorio/Ma-nual+de+Meto-dos_000fzvhotqk02wx5ok0q43a0ram31wtr.pdf.>

Boletim de Pesquisa e Desenvolvimento. EMBRAPA: Campinas.

[10] CETESB (2005) – Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental. Dispõe sobre a aprova-ção dos Valores Orientadores para Solos e Águas Subterrâneas no Estado de São Paulo – 2005, em substituição aos Valores Orientadores de 2001, e




dá outras providências. Decisão de Diretoria nº 195-2005-E, de 23 de novembro de 2005.

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