Transferência de elementos maiores, traços e elementos das terras raras no sistema fertilizante - solo - água subterrânea em sedimentos quaternários da Região de Águas Claras, município de Viamão, RS

Abstract

O estudo desenvolveu-se em área de plantação de arroz na região de Águas Claras, Município de Viamão, caracterizada por depósitos arenosos quaternários inconsolidados inseridos no Sistema Laguna-Barreira da Planície Costeira do Rio Grande do Sul. O trabalho teve por objetivo avaliar o impacto do uso intensivo de fertilizantes NPK nos solos e na água do aqüífero livre, verificando a transferência de elementos primários (macro nutrientes), micronutrientes, metais, metalóides e outros elementos-traço (inclusive Elementos Terras Raras) no perfil. Foram coletadas amostras de fertilizante aplicado na área, solos e água em duas áreas fertilizadas e uma não fertilizada (background), realizando-se análises de parâmetros físico-químicos de águas in-loco, análises de difratometria de Raios-X e CTC, e análises multi-elementares com ICP-MS. A coleta de amostras de água foi realizada através de dois poços de monitoramento em três tempos distintos, 6 meses pós-fertilização, duas semanas pré-fertilização e três semanas pós-fertilização. Os solos coletados são classificados como arenosos, contudo, observou-se presença significativa de argila em um perfil. A difração de raios-X identificou presença dos argilominerais ilita e caolinita nas amostras com conteúdo de argila mais elevado. Análises de capacidade de troca de cátions revelaram resultados entre 4,86 e 17,9 cmol/dm3. A condutividade hidráulica do aqüífero freático, registrada através do Teste de Slug resultou em 1,168x10-4 cm/s para o solo do poço com presença maior de argila. No levantamento dos parâmetros de campo observou-se, em quase a totalidade das amostras, as águas possuem pH abaixo de 6 e o conteúdo de sólidos totais dissolvidos situam-se acima do permitido pela Resolução CONAMA 396/08. Os dados químicos de elementos maiores mostram que as águas classificam-se como em praticamente todas as amostras como cloretada-sódico-cálcicas, de acordo com o Diagrama Piper. A análise dos resultados demonstra que o fósforo e magnésio são em sua maior parte adsorvidos no solo, causando efeito cumulativo. Outros elementos químicos que sofreram maior enriquecimento nos solos devido à aplicação de fertilizante foram Al, As, Cd, Cs, Eu, Fe, Li, Mn, Rb, U e V. Nas análises de água detectou-se excesso de manganês, ultrapassando o limite máximo permitido pela Resolução CONAMA 396/08 0,1mg/L, tendo Ce, La e Nd entre os Elementos Terras que tiveram maior enriquecimento. Os resultados demonstram que a aplicação de fertilizantes em aqüíferos com elevada vulnerabilidade pode contaminar as águas subterrâneas, comprometendo sua potabilidade.

This study has been developed in area of rice plantation in the region of Aguas Claras, Municipal District of Viamão, which is comprises quaternary deposits of sandy soils related to the Lagoon-Barrier System of the Rio Grande do Sul Coastal Plain. The main objective was to evaluate the impact of intensive use of fertilizers NPK in the soils and in the free-aquifer, verifying the transfer of primary elements (macronutrients), micronutrients, metals, metalloids and other trace elements (including Elements Rare Earth) in the soil. Samples of fertilizer applied in the plantation, soils, and water in two fertilized areas and in one non-fertilized area (background) were collected. Main physico-chemical parameters of water were measured in the field, while analyses of X-Ray Diffraction, CTC, and multielementary analyses by ICP-MS were processed. The water samples were collected in two monitoring wells in three different periods, 6 months before fertilization, two weeks before fertilization and three weeks after fertilization. The collected soils are classified as sandy, however, significant presence of clay was observed in one profile. The X-Ray Diffraction identified illite and caolinite as the clay minerals phase in samples with higher clay content. Analyses of Cation Exchange Capacity revealed values between 4,86 and 17,9 cmol/dm3. The hydraulic conductivity of the free aquifer through the Slug Test resulted in 1,168x10-4 cm/s for the clayish soil. In the samples majority, the water pH is below 6, and the total dissolved solids is above the limits of the CONAMA Resolution 396/08. The chemical data of major elements show that chlorinated-sodic-calcic water type prevails in the area, according to the Piper Diagram. The chemical results demonstrate that phosphorus and magnesium are mainly adsorved in the soil, causing cumulative effect. Other chemical elements showing higher enrichment in the soil due to fertilizer application were Al, As, Cd, Cs, Eu, Fe, Li, Mn, Rb, U and V. The water analyses detected a manganese excess, according CONAMA Resolution 396/08, while Ce, La and Nd among the REE had larger enrichment. The results clearly demonstrate that intensive fertilizer application in aquifer with high vulnerability can contaminate groundwater.