Também temos o que ensinar!
O texto escrito por Jeffrey D. Sachs, economista e diretor do Earth Institute da Columbia University publicado na Scientific American Brasil (Junho, Ano 6, no. 73) intitulado ‘A Revolução Verde Africana’ atraiu minha atenção nos seguintes aspectos: de acordo com as informações contidas no texto, a produtividade alimentícia no continente africano é de aproximadamente 1 tonelada métrica de grão por hectare de terra cultiva, o que corresponde a um terço da produtividade alcançada por outros continentes. Este insucesso creditado às mudanças climáticas e a depleção dos nutrientes do solo já atingiu proporções críticas nessas regiões. Assim, estes fatores aumetam a vulnerabilidade da África à insegurança alimentar, haja visto que os preços ascendentes de alimentos no mundo impuseram uma carga paralisante ao continente, na qualidade de importadora de alimentos. Ainda no início do texto, o autor cita que para o continente africano “já está na hora de uma benção agrícola como a que impulsionou as perpectivas da Ásia” e foi está frase que me fez indagar: por que a Ásia e não o Brasil? Indubitavelemente, concordo com o autor que postula o uso de sementes de alta produtividade, fertilizantes e manejo adequado da irrigação como sendo primordiais para aceleração da produtividade agrícola, entretando, isso é “chover no molhado”. Ao invés de incitar a aquisição de insumos, que embora importante só interessa às grandes multinacionais, mais interessante seria explorar as experiências vencedoras da Revolução Verde em outros países.
É salutar lembrarmos que nas décadas de 60 e 70, o Brasil iniciou tal processo e hoje acumula experiência de sobra para superar qualquer modelo asiático financiado por agências americanas. Desenvolvemos tecnologias próprias, tanto em instituições privadas quanto em agências governamentais, como a Embrapa e as universidades. Em menos de 30 anos, o Brasil saiu de uma agricultura familiar e se firmou como um dos maiores produtores agrícolas do mundo. Exemplo mais claro é a tecnologia da fixação biologica do nitrogênio (processo pelo qual o N2 fixado da atmosfera por bactérias diazotróficas, Rhizóbios, em simbiose com as raíses de plantas é convertido em compostos nitrogenados, amônio ou nitrato, usados em diversos processos químico-biológicos do solo, especialmente importantes para a nutrição de plantas) que foi o motor propulsor que levou nosso país a ser o principal produtor de soja do mundo. Tal tecnologia também é utilizada na cultura da cana-de-açucar, pivô de ciúmes internacionais devido ao grande potencial para obter a partir dela o ethanol (combustivel limpo que atua duplamente e de forma positiva na luta contra o aquecimento global – sequetro e redução da emissão de CO2 principal gás causador do efeito estufa). Além do mais, se considerarmos a relativa “similaridade pedológica” entre Brasil e África, a experiência brasileira no que tange ao uso eficiente de fertilizantes, manejo de solos, plantio direto (somos o segundo no mundo em área plantada), uso de sementes adaptadas e de alta produtividade, uso adequado da água, dentre outros fatores associados à carência tecnológica do continente africano, temos informações e conhecimentos adquiridos (também com os erros porquê não!) suficientes para serem partilhados.
Então por que uma quantidade limitada de textos, opiniões, artigos, etc. internacionais citam o Brasil como exemplo de sucesso a ser seguido. Essa talvez seja uma das perguntas que deviriamos nos fazer! Em conversa informal entre a equipe Geófagos, nós temos a convicção de que as informações obtidas ao serem publicadas em periódicos nacionais (Revista Brasileira de Ciência do Solo, a principal do país na área das Ciências Agrárias) é um dos principais entraves à divulgação científica, uma vez que poucos países falam a lingua portuguesa. Entretanto, numa iniciativa bem pensada, de uns anos para cá a Revista Brasileira de Ciência do Solo passou a aceitar artigos científicos escritos na lingua inglesa o que aumentarrá em muito a inserção internacional dos produtos obtidos aqui. Contudo, devemos ser mais ágeis nesse sentido porque corremos o risco de não sermos lembrados uma vez que não estamos sendo vistos.
Utilização de resíduos industriais e urbanos na agricultura – Uma introdução
Recentemente muito tem-se ouvido falar na tal da “crise mundial de alimentos”. Mas até que ponto essa crise é realmente sem solução? Meu colega Ítalo iniciou em seu último post uma análise do tema. Ele abordou, principalmente, o fato dos nutrientes absorvidos pelas culturas em determinados locais onde são produzidos serem exportados para outros, onde são comercializados. A idéia central do post era que essa necessidade implicaria no retorno aos locais de produção dos resíduos urbanos da área de consumo dos produtos.
A realidade é que a grande demanda por fertilizantes junto com a tão falada alta do petróleo têm elevado de maneira assustadora os preços dos alimentos. Portanto, a necessidade de renovação dos meios produtivos é indubtável. Tem-se então uma situação onde a busca de novos insumos associada à necessidade da ciclagem efetiva dos nutrientes exportados se faz necessária. Sendo assim, a utilização de resíduos industriais e urbanos como fonte de nutrientes pode ser uma saída efetiva não só para contribuir para a redução dos altos custos de produção, mas também são interessantes soluções para problemas ambientais.
Cada vez mais é preciso conduzir estudos visando o reaproveitamento salutar desses resíduos. Muito já tem sido desenvolvido. O uso de escórias de aciaria e siderurgia, de pós de marmoraria, resíduos urbanos de lixo e também de estações de tratamento de esgoto, dentre muitos outros na agricultura são exemplos dessa nova concepção. O input desses compostos em solos muitas vezes são fontes multielementares e também apresentam capacidade de atuar não só como fertilizantes, mas também como condicionadores de solo, atuando de maneira semelhante ao calcário e, algumas vezes, ao gesso.
É claro que quando se fala em utilização agrícola de resíduos de atividades antrópicas necessariamente se fala também na necessidade de controle dos impactos ambientais negativos por esse ato proporcionados. Nesse sentido é necessário estabelecer legislações adequadas para regular tal uso. Além disso, a elaboração de técnicas que permitam determinar sítios com menor possibilidade de sofrer tais impactos também se faz necessária.
Os impactos negativos de tais técnicas vão desde a possibilidade de inserção de organismos patogênicos até a contaminação do solo e das coleções de água dos sítios de disposição.
É óbvio que técnicas adequadas de tratamento dos resíduos orgânicos como, por exemplo, a compostagem, reduzem significativamente a possibilidade de ocorrência de contaminação biológica da área. Além disso, existem técnicas auxiliares como a adição de calcário aos compostos gerados que também minimizam esse risco.
Já a possibilidade de contaminação por substâncias químicas é menor em compostos provenientes de estações de tratamento de esgoto exclusivamente urbanas. Ela também é reduzida quando uma coleta seletiva eficiente é realizada nos resíduos sólidos urbanos (lixo urbano). A definição e o mapeamento de áreas de maior risco de contaminação, que por sua vez é função de características do solo, clima, geologia e geomorfologia do sítio também apresenta-se como importante fator a ser considerado. Outro fator importante, principalmente quando se leva em consideração o solo, é a definição não só da possibilidade de contaminação e consequente lixiviação imediata das substâncias químicas presentes nesse compartimento ambiental. Alguns contaminantes apresentam características de acumulação em solos e sedimentos, o que os torna, como já dito em posts anteriores, como bombas relógio. Portanto, a melhor forma de avaliação de risco de contaminação de outros compartimentos ambientais, após o solo se contaminar, é avaliando a carga crítica do mesmo.
Sendo assim, a solução dos problemas realizados ao altos custos dos insumos agrícolas na produção dos alimentos pode estar associado ao uso de resíduos na agricultura. Além disso, se realizado de forma adequada, essa adição de tais substâncias como insumos agrícolas pode ser solução para uma série de problemas ambientais. Porém, o que é solução também pode virar um grande problema se conduzido de maneira errônea, provocando a contaminação de outros compartimentos ambientais. Riscos à vida, portanto, podem existir caso tratemos do assunto de maneira equivocada. Acredito poder-se dizer que a principal questão quando se trata de contaminação química do solo e de outros compartimentos a ele associados é temporal. Ou seja, precisamos observar o comportamento de tais substâncias associadas ao solo a longo prazo e não com o imediatismo hoje observado.
A condução de estudos para utilização de tais compostos é de vital importância tanto para a saúde do planeta, quanto para a saúde alimentar da população. Pensemos no assunto.
Entendendo a contaminação de solos como uma bomba relógio
Quando os solos recebem cargas de contaminantes, seus diversos componentes atuam no sentido de diminuir a mobilidade dessas substâncias. Isso caracteriza as barreiras geoquímicas de GLAZOVSKAYA (1990). Porém, os contaminantes outrora acumulados, se incorporados continuamente, atingirão a carga crítica do solo em questão. Essa carga crítica pode ser definida como sendo a quantidade máxima de um certo contaminante que um ecossistema pode suportar sem graves danos às suas funções ecológicas (NILLSSON & GREENFELT, 1988).
A liberação dos contaminantes nos solos e sedimentos pode ocorrer quando: (1) teores de contaminantes superam a carga crítica do solo ou (2) a carga crítica do solo é reduzida devido a mudanças nas condições ambientais, modificando a capacidade de retenção de compostos ou elementos químicos individuais. Possíveis fatores de modificação são mudanças climáticas, acidificação, erosão, mudanças no uso da terra, entre outras (SMIDT, 1991). Uma vez liberados, os químicos podem atingir os suprimentos de água superficiais e subterrâneas ou serem absorvidos pelos vegetais via solução do solo. Pode-se antever então a possiblidade de entrada dessas substâncias na cadeia alimentar causando risco a toda biota.
Geralmente as mudanças ambientais causadoras da liberação dos químicos são lentas, e os fatos acima descritos, então, caracterizam as chamadas liberações retardadas ou, normalmente denominadas, Bombas Químicas de Tempo (BATJES & BRIDGES, 1993).
Bombas Químicas de Tempo foram definidas por STIGLIANI (1991) sendo “o conceito que se refere a uma cadeia de eventos, resultando na ocorrência de efeitos danosos retardados e repentinos devido à mobilização de compostos ou elementos químicos estocados em solos e sedimentos em resposta a lentas alterações no ambiente”.
SMIDT (1991) define as Bombas Químicas de Tempo como sendo agentes xenobióticos acumulando-se no meio ambiente sem causar dano ao mesmo, até certo momento a partir do qual surgem, de forma inesperada, danos apreciáveis e, muitas vezes, irreversíveis. É um dano crônico, por requerer um intervalo apreciável de tempo entre a exposição e o dano, e agudo uma vez que o dano ocorre inesperadamente e intensamente.
Esses conceitos permitem o entendimento do acúmulo de algumas substâncias químicas danosas ao ambiente em solos e sedimentos como uma bomba relógio. Logicamente o termo Bombas Químicas de Tempo é utilizado apenas como uma metáfora, representando uma analogia entre as Bombas Químicas de Tempo e as bombas relógios convencionais (KLIJN, 1991).
Esta comparação se torna possível, uma vez que em ambas situações se tem um estoque de explosivos e um agente detonador. Sem um dos dois a explosão não seria possível, portanto não existiria a bomba. O estoque de explosivos é representado pelo acúmulo de compostos ou elementos químicos nos solos e sedimentos, enquanto que o detonador é representado pelas lentas alterações no ambiente (KLIJN, 1991).
Outra semelhança às bombas relógios convencionais é descrita por KLIJN (1991). A semelhança consiste na presença de um alvo de contaminação. Esse alvo pode ser entendido como o compartimento afetado pela liberação do poluente. Dessa forma, podemos entender como possíveis alvos das Bombas Químicas de Tempo, as águas subterrâneas (freáticas ou artesianas), águas superficiais ou mesmo a biota (vegetais, animais e microrganismos).
Um exemplo clássico que consegue correlacionar satisfatoriamente a ação de uma substância química acumulada durante um certo período de tempo com os efeitos intensos provocados pela sua liberação é descrito por STIGLIANI (1988 ) em sua publicação denominada “Changes in valued capacities of soils and sediments as indicators of non-linear and time-delayed environmental effects” acerca dos efeitos provocados pela intensa liberação de SO2 na bacia do Big Moose Lake, no Estado de Nova York, Estados Unidos. O pH do lago permaneceu constante entre 1760 até 1950. A partir de então o pH do lago caiu cerca de uma unidade logarítimica em um intervalo de 30 anos. Esse fato ocorreu cerca de 70 anos após o início e 30 anos após o pico das emissões. A lenta mudança ambiental, nesse caso, é a queda gradual da capacidade tampão dos solos da bacia hidrográfica pela acidificação e como conseqüência a redução da capacidade tampão das águas do lago. A redução da capacidade tampão dos solos provavelmente foi causada pelo acúmulo da substância em questão em níveis superiores à carga crítica dos solos e sedimentos, ou o que é mais provável, a redução da carga crítica desses compartimentos ambientais devido à acidificação. Essa redução acarretou em mortandade de peixes no lago, exemplificando assim todas as fases das Bombas Químicas de Tempo.
Nesse exemplo o acúmulo de SO2 e outros elementos ou compostos poluentes caracteriza os explosivos. As lentas alterações ambientais provocando a redução no poder tampão dos solos e sedimentos e consequentemente a liberação de elementos ou compostos graças à acidificação representa o detonador. Já a redução do pH das águas do lago com o aporte dos poluentes e a conseqüente mortandade de peixes são os efeitos que caracterizam que os alvos foram atingidos.
A carga crítica dos solos depende principalmente de fatores (características) do próprio solo como, por exemplo, teores de matéria orgânica, óxidos de ferro, alumínio e manganês, pH, textura e capacidade de troca catiônica. Dessa forma, é possível mapear a carga crítica dos solos utilizando-se de índices calculados de acordo com a importância de cada variável no fenômeno de retenção de poluentes em solos. Esse é o princípio da obtenção de mapas de vulnerabilidade de solos à contaminação por compostos químicos. Áreas mais vulneráveis são aquelas onde a carga crítica é menor enquanto áreas menos vulneráveis são aquelas onde a carga crítica é maior.
Todo o cenário mostrado caracteriza a importância de estudos referentes às Bombas Químicas de Tempo. Esses estudos devem se concentrar na previsão de efeitos danosos devido ao acúmulo de químicos nos ambientes e a adoção de medidas mitigadoras dos efeitos potencialmente danosos aos meios físico, antrópico e biótico. Dessa forma, é necessária a obtenção de ferramentas que permitem antever e prevenir esses efeitos. Posteriormente essas ferramentas devem ser adotadas permitindo um manejo, uso e ocupação dos ambientes mais racionais e assim constituírem um importante passo para a obtenção de um desenvolvimento ecologicamente sustentável.
Adubo, comida e fezes urbanas
No filme Waterworld, com o ator americano Kevin Costner como protagonista, a maior parte das terras emersas desapareceu (possivelmente por descongelamento de geleiras polares em uma Terra mais quente) a ausência de terras agricultáveis força os humanos a reciclarem seus mortos visando a reutilização dos nutrientes neles “seqüestrados”. Embora não ache a idéia de modo algum absurda, não creio que precisemos de atitudes como esta tão rapidamente. No entanto, penso que a humanidade se defrontará com desafios semelhantes em um futuro próximo e soluções inovadoras serão necessárias. Para produzir alimentos para uma população crescente e manter os preços destes alimentos em níveis acessíveis, parece ser necessário fazer agricultura em escala industrial e a única forma até agora utilizada para isto é usando-se quantidades grandes de insumos, principalmente adubos. Os adubos, ou fertilizantes, garantem a nutrição mineral das plantas cultivadas e a necessidade de seu uso advém do fato de que os solos possuem um estoque finito de nutrientes minerais. Uma vez exauridos estes estoques, faz-se necessária a aplicação de fertilizantes concentrados para a manutenção da produção agrícola. Os nutrientes minerais são absorvidos pelas raízes e então distribuídos para as várias partes do corpo da planta. Quando se colhe uma cultura agrícola, embora alguma parte da vegetação permaneça no campo de cultivo devolvendo ao solo os nutrientes absorvidos após a decomposição do material orgânico, uma fração considerável, e em alguns casos majoritária, é retirada da área de cultivo e os nutrientes nestes produtos são irreversivelmente “exportados”. O fato de estes nutrientes exportados não serem recuperados para as terras produtoras é uma das causas maiores da necessidade do uso de fertilizantes. Mas qual o problema de se usar adubos? Alguém mais ou menos familiarizado com o assunto pensaria logo na poluição das águas subterrâneas e estaria certo. Este problema, porém, pode ser contornado ou resolvido pela adoção de práticas adequadas de manejo da adubação. O grande problema é que as fontes de adubo são finitas e estão escasseando rapidamente. O cloreto de potássio, por exemplo, maior fonte de adubos potássicos, vem de depósitos minerais de evaporitos em países como China e Rússia, embora também haja alguma coisa no Brasil. As principais fontes de rocha fosfatada estão no norte da África e já se exaurem. Mesmo a uréia, produzida a partir do nitrogênio atmosférico, depende do petróleo. Utilizando uma frase querida aos eco-catastrofistas, este modelo é claramente insustentável. Não importa o que dizem as grandes empresas do ramo e seus asseclas acadêmicos, basta pensar um pouco. E quais as soluções para isso? Não, não creio que a resposta está somente na adoção de agricultura orgânica, embora uma série de recentes artigos no Agronomy Journal tenham afirmado ser este tipo de agricultura tão produtiva quanto a convencional em condições ambientais específicas nos Estados Unidos. Acho que as alternativas do tipo Waterworld têm papel central. Adotando um tom profético, acredito que chegará um tempo, e não está longe, em que serão necessários cálculos para se retornar os nutrientes exportados aos campos de cultivo, talvez na forma de fezes tratadas e desidratadas ou, melhor ainda, compostadas, com ou sem calcário, uso de biossólidos (lodos de esgoto urbano e industrial) e outras. Quase toda a cenoura produzida na pequena cidade mineira de Rio Paranaíba, por exemplo, é vendida em São Paulo ou na distante Fortaleza. Dentro das cenouras vão preciosos nutrientes que jamais verão os solos de Rio Paranaíba novamente. Isto não pode continuar desta forma, definitivamente, não há sustentabilidade neste modelo. Se os moradores das grandes cidades, preocupados com o meio ambiente, confortáveis em encontrar um bode expiatório para a degradação no mundo, querem contribuir para uma agricultura sustentável, que nos devolvam a bosta! É necessário começar a pensar, ousadamente.
Uma introdução à origem dos solos II
Para qualquer especialista em algum ramo do conhecimento científico, ou melhor, para qualquer especialista, deve parecer frustrante o desconhecimento dos leigos, a falta de interesse até. Para aqueles realmente engajados em sua área de conhecimento, não deve ser incomum a impressão de que o que falta é uma divulgação adequada do assunto para tornar qualquer adolescente apático em um aficionado. Para mim tem sido muitas vezes frustrante a indiferença sarcástica quando informo ser um especialista em solos, as pessoas parecem pensar que sou um doutor em poeira ou, talvez, em nada. Tenho encontrado até mesmo agricultores quase indignados ao presenciarem um pedólogo examinando um perfil de solo, como se isto fosse uma atividade indigna de um homem crescido. O problema parece ser conceitual. Para a grande maioria, a palavra solo invoca algo muito diferente do que imagina um cientista do solo. Para o público leigo, solo é terra, é poeira, é meramente o chão, um suporte para os pés e para plantas. Não é algo que mereça estudos, não é sequer tridimensional, é uma superfície monótona. Para um cientista do solo, seu objeto de estudo é um corpo complexo, rico de informações, vivo e suportando uma infinidade de seres vivos, incluindo nós mesmos. Para nós, especialistas, não há um solo, há solos. Esta entidade é tão complexa e variável no tempo e no espaço que merece um sistema de classificação. Sim, existe um Sistema Brasileiro de Classificação de Solos, assim como existe um americano, o mais usado internacionalmente e chamado Soil Taxonomy, existe um sistema francês, um russo e até um internacional, da FAO. O Sistema Brasileiro de Classificação de Solos inicia sua conceituação de solo desta forma: “O solo que classificamos é uma coleção de corpos naturais, constituídos por partes sólidas, líquidas e gasosas, tridimensionais, dinâmicos, formados por materiais minerais e orgânicos que ocupam a maior parte do manto superficial das extensões continentais do nosso planeta, contém matéria viva e podem ser vegetados na natureza onde ocorrem e, eventualmente, terem sido modificados por interferências antrópicas.” Este trecho é riquíssimo em possibilidades interpretativas, mas gostaria agora de chamar a atenção para o termo tridimensional. O solo não é apenas superfície, ele tem profundidade, tem três dimensões. Continua o texto: “Quando examinados a partir da superfície [os solos] consistem de seções aproximadamente paralelas – denominadas horizontes ou camadas – que se distinguem do material de origem inicial, como resultado de adições, perdas, translocações e transformações de energia e matéria”. Estas seções aproximadamente paralelas à superfície, os horizontes ou camadas, são melhor exemplificadas na imagem abaixo:
A fotografia mostra um perfil de um exemplar da classe dos Espodossolos, que tipicamente apresentam horizontes claramente individualizados. Isto, obviamente, nem sempre ocorre e não é incomum a descrição de solos cujos horizontes não são tão claramente discerníveis.
Introdução às interações de contaminantes em solos
Caros leitores, dando continuidade aos tópicos sobre degradação química do solo procurarei especificar agora as formas mais comuns em que, de modo geral, os contaminantes são encontrados nos solos. Abaixo estão as descrições de cada uma delas.
1 – Solúveis em água
Os contaminantes presentes nessa forma podem estar livres ou como complexos orgânicos ou inorgânicos solúveis em água.
2 – Adsorvidos em sítios de troca da fração argila
Os contaminantes estão adsorvidos eletrostaticamente, ou seja, apenas por efeito de carga. Nesse caso as cargas negativas ou positivas da fração argila atraem as cargas opostas do contaminante mantendo-os adsorvidos . É uma reação reversível e estequiométrica. É reversível, pois os contaminantes podem ser trocados por outros de valência maior ou que mantém uma maior força iônica em solução. E é uma reação estequiométrica, cada carga do contaminante neutralizará uma outra do complexo de troca com sinal oposto.
3 – Adsorvidos especificamente
Nesse caso alguns contaminantes são retidos por minerais de argila, principalmente os óxidos de ferro, alumínio e manganês. A adsorção específica constitui a formação de grupos funcionais de superfície, complexos muito estáveis do tipo “inner -sphere”. Não existe, portanto, grupos funcionais aquosos interpostos entre a superfície dos óxidos e o contaminante em questão e a ligação formada tende à covalência. É uma forma de retenção muito mais estável que q adsorção eletrostática e, portanto, o contaminante é retido de maneira muito mais intensa. A ligação não é estequiométrica e tende à irreversibilidade.
4 – Adsorvidos ou complexados pela matéria orgânica
Inclui-se então os contaminantes adsorvidos e complexados nos resíduos de plantas, húmus e organismos vivos (biomassa do solo). Contaminantes com cargas positivas podem ser adsorvidos eletrostaticamente graças às cargas negativas existentes na matéria orgânica e à sua elevada superfície específica ou formar complexos com grupos funcionais carboxílicos, fenólicos ou alcoólicos.
5 – Precipitados como minerais insolúveis, incluindo os oclusos por óxidos
Alguns contaminantes podem se precipitar como minerais insolúveis (exemplo carbonatos) ou serem co-precipitados com a fração oxídica dos solos em condições ambientais específicas.
Introdução à geoquímica do arsênio
Por Renato W. Veloso
O arsênio é constituinte de mais de 200 minerais e sua origem geoquímica está ligada a fases sulfetadas. É considerado pela Agência de proteção ambiental americana como o mais tóxico elemento do planeta. A maior ocorrência desses minerais estão associadas a áreas de mineração e apresentam teores variados de As (Arsênio), Pb (chumbo), Ag (prata), Au (ouro), Sb (Antimônio), P (fósforo), W (tungstênio) e Mo (molibidênio). De modo geral, as rochas apresentam teores variados de As. As concentrações em rochas ígneas dependem da origem do magma, com teores médios entre 1,5 e 5,9 mg/kg. As rochas metamórficas apresentam concentrações que refletem suas precursoras ígneas e sedimentares, com teores inferiores a 5 mg/kg. As sedimentares têm valores superiores à média da crosta terrestre pois podem funcionar como verdadeiros “filtros” das soluções geradas pelo intemperismo da crosta superficial. A tendência de concentração nas rochas sedimentares depende da proporão de sulfetos, óxidos, matéria orgânica e argilominerais presentes nos sedimentos.
Nos solos, o tempo de retenção do As é função de características do solo, tais como pH, Eh e teores de matéria orgânica e de óxidos de Al e Fe. Além disso, as condições hidrológicas e climáticas também interferem de maneira significativa nas interações do As com o solo. Entre os efeitos antrópicos, pode-se citar fontes geradoras como descarte de lixo, cinzas da queima de carvão mineral, atividades de mineração (principalmente de carvão mineral e ouro), agrícolas e industriais.
O aumento da exposição ao As já afetou saúde de milhares de pessoas, principalmente em países subdesenvolvidos devido à falta de infra-estrutura de saneamento básico. O maior envenenamento por As da história humana foi registrado em Bangladesh, com números estimados em 35 milhões de pessoas contaminadas, e em Bengala Ocidental, onde 6 milhões de pessoas estão sob risco.
O arsênio é encontrado em formas inorgânicas e orgânicas, sendo que a capacidade de participar de inúmeras ligações químicas torna seu comportamento ambiental especialmente complexo, com reflexos na sua mobilidade, biodisponibilidade e toxidez. A metilação do As inorgânico, por exemplo, constitui importante mecanismo de redução de sua toxidez.
Em razão da complexidade geoquímica do As, apenas a determinação do teor total não é suficiente para descrever seu comportamento no meio ambiente. Há necessidade do uso de técnicas de especiação do As para avaliar convenientemente aspectos relacionados à toxicidade e biodisponibilidade desse metalóide no ambiente.
Uma introdução à origem dos solos I
Em sua novela de ficção científica The Forgotten Planet publicada em 1954, Murray Leinster descreve as condições de superfície do tal planeta esquecido da seguinte forma (tradução minha): “Nenhum animal vagava por seus continentes. Nenhuma vegetação crescia a partir de suas rochas. Nem mesmo bactérias lutavam para transformar as pedras em solo. Não havia solo. Rochas, pedras, cascalhos e mesmo areia estavam presentes. Mas nada de solo onde pudesse crescer algum vegetal. Nada vivo, por menor que fosse, nadava em seus oceanos, não havia sequer lama no fundo dos mares. Este era um daqueles muitos tristes mundos que apareceram quando primeiro se explorou a galáxia. As pessoas não podiam colonizá-lo porque nada vivera lá antes.” Poucas vezes li uma descrição tão didática e cativante da importância do intemperismo na existência de vida em um planeta. Vale salientar que esta história começou a ser escrita na década de 20 do século XX. Neste início de século XXI parecem ser tão poucas as pessoas conhecedoras dos processos originadores do solo ou que se dão conta do papel fundamental deste filho tardio do intemperismo em suas vidas. Aliás, vida é uma palavra chave quando nos referimos ao solo. Como o trecho deixa claro, mesmo na ausência de organismos há quebra de rochas em frações mais ou menos grosseiras: pedras (que chamaríamos de matacões), cascalho e areia são resultado do intemperismo físico das rochas por processos como mudanças bruscas de temperatura, formação de gelo, cristalização de sais em fraturas, impactos ou mesmo a ação constante das gotas de chuva, de que bem fala o provérbio. Em planetas com vulcanismo ativo, expelindo gases de reação ácida, pode haver mesmo intemperismo químico, indispensável para a formação dos minerais de argila, cujas cargas de superfície preservam os elementos químicos que nutrirão os vegetais. Mas sem a ação de seres vivos não se pode chamar este produto do intemperismo de solo, é no máximo sedimento, um estágio intermediário, um proto-solo, na expressão dos pedólogos americanos Buol, Hole e McCracken, para os quais “a principal diferença entre solo e material geológico é a presença, no solo, de raízes vivas e de depósitos de materiais orgânicos e minerais originados na zona radicular”. Apenas depois da colonização dos continentes pelos descendentes das cianobactérias, as plantas, possivelmente nos idos do Devoniano, há cerca de 410 milhões de anos, pode-se dizer que surgiu o solo como o conhecemos (ou não conhecemos, na maior parte das vezes), esta entidade tridimensional complexa, muito mais do que apenas poeira superficial. Um dos eventos mais importantes na história da vida foi o surgimento de raízes. Os grandes ciclos biogeoquímicos hoje ativos começaram então, acompanhados de mudanças drásticas na química das águas continentais e oceânicas e, talvez, de grandes episódios de extinção. A terra nunca mais seria a mesma.
Degradação química do solo
Compostos e elementos químicos a muito tempo são utilizados pelo homem mas o uso desses compostos se expandidiu consideravelmente a partir da revolução industrial. Isso significa que os contaminantes derivados da indústria, agricultura e atividades domésticas foram se acumulando por um longo período de tempo em solos e sedimentos. Alguns contaminantes são acumulados em áreas localizadas (como depósitos de resíduos industriais e domésticos), mas outros se encontram difusamente distribuídos (como a deposição atmosférica).
O lançamento de poluentes químicos pode ser pontual, como na disposição de resíduos agrícolas, urbanos ou industriais. Outra forma de lançamento é a difusa, como a partir das chaminés de grandes indústrias ou escapamento de veículos automotores. Esse lançamento também pode ser classificado como “mais abrangente” quando se trata da poluição causada pela aplicação de corretivos de solo, fertilizantes ou outros condicionadores de solo. A entrada de substâncias químicas no solo pode ser classificada como: (1) deliberada como é o caso da atividade agrícola, já incluídos a aplicação de biossólidos provenientes de estações de tratamento de esgotos (ETE), estercos, fertilizantes, defensivos, corretivos e irrigação ou (2) acidental, que pode acontecer pela emissão atmosférica de resíduos industriais e urbanos, atividades de mineração e outras fontes.
Na poluição de caráter pontual tem-se uma pequena área atingida, porém concentrações mais elevadas do poluente podem ser encontradas. Esse fato implica em maior possibilidade da capacidade de retenção do solo ser alcançada mais rapidamente, aumentando assim o risco de contaminação de outros compartimentos ambientais como a biota e as águas subterrâneas. Já a poluição de caráter “mais abrangente” e/ou a difusa apresenta como principal característica, a possibilidade de alcance de uma grande área, algumas vezes maiores do que um estado ou países, mas com concentrações menos elevadas. O risco de contaminação ou poluição do solo por fontes de poluição atmosférica, por exemplo, está ligado ao fato de que elementos químicos como metais pesados podem ser liberados junto ao material particulado e após viajar por um determinado raio e tempo de alcance, podem ser depositados no solo constituindo assim a chamada Deposição Atmosférica.
É sabido nos dias de hoje que muitos dos problemas ambientais atuais acontecem devido a um acúmulo de poluentes acima da carga crítica de solos e sedimentos. Outro aspecto importante a ser considerado é a redução da carga crítica devido a mudanças ambientais ocorridas durante longos períodos de tempo, ocasionando a liberação de poluentes anteriormente acumulados.
As conseqüências dessa liberação vão desde uma interferência nas funções naturais dos solos acarretando perdas de produtividade ou da capacidade de retenção de poluentes, até a contaminação da solução do solo e conseqüentemente a contaminação das águas subterrâneas e absorção pelas plantas via raiz, podendo assim ocasionar a entrada de compostos e elementos estranhos na cadeia alimentar, algumas vezes se acumulando nos níveis tróficos superiores pelos processos de biomagnificação e bioacumulação.
Os solos e sedimentos funcionam como uma barreira protetora para os outros compartimentos ambientais graças à presença de minerais e matéria orgânica capazes de adsorver os diferentes compostos ou elementos químicos de modo a diminuir a disponibilidade dos mesmos. Além disso, graças à presença de uma larga gama de organismos vivos, ao tempo de retenção de substâncias químicas no solo e, algumas vezes a compostos químicos liberados pelas raízes das plantas e a decomposição da matéria orgânica depositada no solo, esse compartimento apresenta potencial de degradação para alguns poluentes, funcionando assim como uma espécie de “reator natural” capaz de, muitas vezes, diminuir o potencial danoso dos químicos nele depositados.
As interações de compostos ou elementos químicos com o ambiente são bastante complexas e individualizadas. Dessa forma, cada composto ou elemento químico apresenta relações diferenciadas com as várias frações do solo. Em geral essas interações são governadas por reações como adsorção, dessorção, complexação, troca com a fase sólida, dissolução, precipitação e oxiredução.
Por esses motivos assumia-se até poucas décadas atrás que os solos eram capazes de assimilar quantidades ilimitadas de resíduos, principalmente os orgânicos como dejetos humanos e animais. Entretanto, recentes pesquisas vêm mostrando que esse quadro não é verdadeiro e assume aspectos mais drásticos quando o poluente em questão é de difícil degradação. Esse é o caso dos metais pesados e outros xenobióticos.
As substâncias e elementos de baixa degradação apresentam afinidade por alguns minerais existentes no solo como os óxidos de ferro, manganês e alumínio e os argilominerais silicatados como a caulinita, além da matéria orgânica. Dessa forma, podem ficar retidos durante anos, décadas, séculos ou até milênios sem que danos maiores ocorram.
Porém, os solos e sedimentos apresentam uma capacidade máxima de retenção, que por sua vez é sensível às modificações ambientais, como os problemas de degradação exemplificados pela acidificação, erosão e salinização dos solos, modificações climáticas ou hidrológicas e outras modificações que alterem o potencial redox dos solos. Essa capacidade máxima de retenção é que, em último caso vai ditar o “poder protetor” que o solo exerce sobre os outros compartimentos ambientais. Portanto, o estudo das características do solo que atuam no sentido de reter e degradar poluentes se torna importante para, por exemplo, escolhas seguras de sítios para disposição de resíduos sólidos industriais e urbanos sejam realizadas.
Conceituando a degradação do solo
Blum (1988 ) conceituou a degradação do solo como a deterioração da qualidade esse compartimento ambiental, ou em outras palavras, a perda parcial ou completa de uma ou mais funções do solo. Segundo van Lynden (2000) essas funções podem ser separadas em dois grupos, sendo eles: (1) funções ecológicas e (2) funções mais relacionadas às atividades humanas. Abaixo estarão listadas e conceituadas essas funções.
Funções ecológicas
1 – Produção de biomassa: solo como agente supridor de nutrientes, ar e água, meio de suporte para raízes, produtor de matéria vegetal e energia renovável, depósito de materiais em decomposição e características naturais (exemplo: florestas representam um importante habitat para muitas espécies).
2 – Funções de filtragem, tamponamento (proteção), armazenamento e transformação: por exemplo, como tampão e armazenador da água da chuva, além de proteção contra contaminantes (tamponamento, filtragem e retenção).
3 – Habitat biológico e reserva genética: flora e fauna no solo nem sempre são tão aparentes e espetaculares como a vida no topo dele (superfície), mas elas são também certamente ricas e indispensáveis para as “espécies superficiais”.
Funções mais relacionadas às atividades humanas
1 – Meio físico: as funções do solo como base espacial para estruturas técnicas e industriais e atividades sócio-econômicas: edificações, rodovias e estradas de ferro, campos esportivos, áreas de recreação, depósitos de lixo, etc.
2 – Fonte de materiais naturais: água, cascalho, areia e minerais.
3 – Herança geogênica e cultural: solos formam parte da paisagem e então possuem importantes informações geológicas e geomorfológicas. Eles também preservam informações históricas na forma de materiais arqueológicos e paleontológicos.
A degradação pode-se dar devido à presença de uma larga gama de atividades humanas. A atividade industrial, mineradora e agropecuária (irrigação e inundação com águas poluídas, tratamento de solos com fertilizantes artificiais e agrotóxicos), transporte (via deposição do material particulado originado da queima de combustíveis fósseis), queimadas, impermeabilização (asfaltamento, aplicação de cimento, etc), movimentos de terra (escavações e aterros), lançamento de resíduos sólidos (lixo), disposição de esgotos no solo (fossas negras) e disposição de biossólidos também constituem importantes fontes de degradação. Essas atividades constituem fontes de degradação, mas nem todas constituem fontes de poluição e/ou contaminação dos solos.
Como pôde ser observado existem fontes de degradação física e química. De modo geral, as fontes de degradação física alteram aspectos como a estrutura e todas as características a ela associada. O resultado mais comum é o aumento da erosão dos solos com conseqüente perda da camada de fertilidade e aumento da perda de C orgânico do solo, além de redução da capacidade de infiltração de água no solo. Já a degradação química está ligada a alterações nas características químicas do solo, nesse ponto a perda de fertilidade dos solos pode acontecer devido a processos físicos como anteriormente citados. Porém, o aspecto mais discutido nos dias de hoje estão relacionados à alterações químicas provocados pela entrada de contaminantes e/ou poluentes nos solos.
