Distribuição e contaminação de Zn, Cd e Pb em perfis de solo e obtenção de valores de referência local no município de Vazante-MG

Abstract

Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de avaliar a distribuição e formas de ocorrência de Zn, Cd e Pb, tendo em vista identificar a origem de valores anômalos em amostras de solos, adjacentes às áreas mineradas da Companhia Mineira de Metais (CMM), no município de Vazante-MG. Objetivou-se, também, estabelecer valores de referência local (VRL) para estes metais nestas zonas mineralizadas, a fim de permitir uma avaliação da contaminação ambiental. Foram coletadas amostras de perfis de solo em remanescentes sobre a área mineralizada e a jusante e montante desta, nas profundidades de 0 a 2 cm, 2 a 5 cm, 5 a 10 cm, 10 a 20 cm, 20 a 50 cm, 50 a 100 cm e 100 a 150 cm. As concentrações de Zn, Cd e Pb foram obtidas para as formas: a) solúvel; b) trocável; c) associada a carbonatos; d) associada a óxidos amorfos; e) associada a óxidos cristalinos; f) associada a matéria orgânica; g) residual; e h) total. Foram determinadas, também, as concentrações desses elementos nas formas disponíveis (Mehlich-3 e DTPA). Os valores de referência local (VRL’s) foram obtidos considerando-se a média ponderada dos teores de Zn, Cd e Pb nas camadas de 0 a 20 cm dos perfis a montante. De posse desses valores calculou-se o fator de contaminação (F.C.) e o índice de geoacumulação (IGeo) para cada perfil. Verificou-se que os teores de Zn, Cd e Pb, de modo geral, são mais elevados nas áreas localizadas sobre a zona de mineralização, com solos mais jovens (Cambissolos e Neossolos), em relação àqueles perfis mais intemperizados (Latossolos e Argissolos), localizados à montante e a jusante do empreendimento. Os teores totais podem ser considerados extremamente elevados, principalmente para Zn e Cd. Mesmo considerando apenas os teores de Zn e Cd trocáveis e associados a matéria orgânica, obtêm-se valores superiores aos reportados, como teores totais encontrados naturalmente em solos. Há um padrão decrescente dos teores com a profundidade, principalmente para Zn e Cd, nos perfis localizados fora da área mineralizada (áreas a montante e jusante). Há um aumento dos teores de Zn em profundidade para o Cambissolo (perfil 2), e de Cd para os Cambissolos (perfis 2, 3, 4 e 5) localizados na zona de mineralização. Não há diferença significativa entre os teores médios de Zn, Cd e Pb das áreas à montante e à jusante, ao nível de 5% de significância, para todas as formas nas quais esses elementos encontram-se associados. Os valores de referência (VRL ́s) obtidos foram de 1.262 mg/kg para Zn; 4,75 mg/kg para Cd e 384 mg/kg para Pb. O VRL para Zn é inferior aos valores de intervenção (VI ́s) para as áreas industriais adotados no Estado de São Paulo, EUA e Canadá. Para o Cd o VRL é inferior aos VI’s adotados em São Paulo, para a área agrícola de proteção máxima e nos EUA e Canadá, para áreas residenciais. O VRL para Pb é inferior aos VI’s adotados em São Paulo, Alemanha, Canadá e EUA, para áreas residenciais. Os perfis das áreas mineralizadas apresentaram os maiores fatores de contaminação com destaque para o perfil 5 (área mineralizada em exploração). De acordo com o índice de geoacumulação (IGeo) os perfis de solo a jusante foram classificados como não poluídos a moderadamente poluídos.

This work was carried out to evaluate the distribution and forms of Zn, Cd and Pb, aiming to identify the origin of abnormal values in soils associated with mining areas of the CMM company, in Vazante (MG-Brazil). Also, it aimed to establish local reference values (LRV) for these elements based on total and available levels (Melich 3 and DTPA) and offer subsidies to environmental risk assessment. Soil profiles were samples in mined areas, at both upper and downslope at depths of 0-2, 2-5, 5-10, 10-20, 20-50, 50-100 and 100-150 cm. The Zn, Cd and Pb concentrations were obtained for the following forms: (a) soluble; (b) exchangeable; (c) carbonate-associated; (d) associated with amorphous oxides; (e) associated with crystalline oxides; (f) organically bound; (g) residual and (h) total. It was also determined the concentration of available forms of these elements (Melich-3 and DTPA). The LRV’s were obtained by the mean of Zn, Cd and Pb levels at 0-20 cm soils at upslope position. Based on the LRV, the contamination factor (C.F.) and the geo-accumulation index were calculated for xiiieach profile. Overall, the levels of Zn, Cd and Pb were higher in younger soils of the mineralized zone in relation to deeply weathered soils, at both upslope and downslope from the mine plant. The total levels are extremely high, specialy for Zn and Cd. Even when only the exchangeable and organically bound forms of Zn and Cd are considered, the values are much higher than those reported by Alloway, considering the naturally occurring levels in soils. There is a decreasing trend with depth, mostly for Zn and Cd, in soils outside the mineralized area (at both up and downslope positions). There is an increase in the Zn levels with depth in the Cambisol (P2), and also for Cd (P2, P3, P8, P9), in the mined area. There is no significant difference between mean values of Zn, Cd and Pb at upslope and downslope, at 5% significance. The LRV’s obtained were 1.662 mg/kg for Zn; 4,75 mg/kg for Cd and 384 mg/kg for Pb. The LRV for Zn is lower than the IV’s adopted in São Paulo for agricultural areas at maximum protection and lower than those adopted in the USA and in Canada for residential areas. The LRV for Pb is lower than the IV’s adopted in São Paulo, USA, Canada and Germany for residential areas. The profiles of the mineralized area, specially P9 (mining area), presented higher CF’s. Based on the geo-accumulation index (IGeo), the profiles positioned dowslope were classified as moderately contaminated to not contaminated.