GEOQUÍMICA E DISTRIBUIÇÃO ESPACIAL DE METAIS PESADOS EM SOLOS DO CERRADO NA REGIÃO DE UNAÍ, PARACATU E VAZANTE, MG

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1 GEOQUÍMICA E DITRIBUIÇÃO EPACIAL DE METAI PEADO EM OLO DO CERRADO NA REGIÃO DE UNAÍ, PARACATU E VAZANTE, MG Diego Lang Burak 1, Thierry Becquer 2, Éder de ousa Martins 3, Maurício Paulo Ferreira Fontes 1, ergio Pinton Pavanelli 1, Leonardo Lessa Pacheco 1 ( 1 Universidade Federal de Viçosa, Dep de olos e Nutrição de Plantas,CEP , Viçosa, MG, 2 Institut de Recherche pour le Développement 3 Embrapa Cerrados, BR 020, Km 18, Caixa Postal 08223, Planaltina, DF. dlburak@hotmail.com Termos para indexação: variabilidade espacial, metais pesados, níveis de qualidade, pedogeoquímica. Introdução A distribuição dos metais pesados durante a evolução da paisagem deve ser analisada tendo por base os conceitos da geoquímica de superfície como a abundância de elementos, dispersão, fluxos e barreiras geoquímicas. A geomorfologia e, principalmente, a hidrologia facilitam a dispersão e os fluxos de metais no ambiente. Adicionalmente, no entendimento dos processos de dispersão de um metal deve-se levar em consideração sua especificidade físico-química, seu comportamento geoquímico, e fatores como mineralogia, presença de óxidos, competição de metais, textura, presença de matéria orgânica entre outros. Alguns estudos na região do Cerrado revelam teores elevados de elementos traços metálicos nos solos (Ker, 1995 citado por Burak, 2008). Especificamente na região de Unaí-Paracatu- são encontrados diversos depósitos minerais (Monteiro et al., 2006 citado por Burak, 2008) tornando esta região a maior área de mineração de Zn Pb da America Latina. Dito isto, em razão do contexto geológico, a região tornase naturalmente propensa a ocorrência de elevados teores de metais pesados nos solos formados sobre as rochas de embasamento dessa região. No entanto, apesar de diversos estudos sobre a geologia da região, são escassos os estudos abordando a geoquímica e a ocorrência de metais pesados nos solos, onde ocorrem as interações litosfera e biosfera. No monitoramento de metais pesados em uma região, o conhecimento da distribuição espacial dos teores em uma região é uma importante ferramenta para compreensão dos fatores controladores dos seus valores anômalos, tais como: geologia, geomorfologia, tipos de solos e fatores antrópicos como atividades urbanas, agrícolas, industriais e mineradoras. O objetivo do presente trabalho foi avaliar os padrões de distribuição espacial dos metais Co, Cu, Ni, Pb e Zn de origem natural, relacionando-os a geologia, geoquímica e geomorfologia da região.

2 Material e Métodos Na região de estudo podem-se destacar as seguintes unidades geológicas (Figura 1A): Formação ; Grupo Paranoá; Formação Paracatu; Grupo Canastra. A área de estudo compreende parte das bacias dos rios Paracatu, Preto e Entre Ribeiros, constituindo um sistema de drenagem que flui em direção leste e deságuam na grande bacia do rio ão Francisco (Figura 1B). Nesta região se situam os municípios de Unaí, Paracatu, e outros. Geomorfologicamente, ocorrem pediplanos á altitudes de 800 a 1100 metros correspondendo aos extensos remanescentes da superfície ul-americana (Figura 2) e a região de depressão intermontanhas em altitude de 480 a 650 m, com as regiões em menores atlitudes evoluídas de processos de deposição fluviais, ou seja, terraços, várzeas e planícies fluviais são de maior expressão nestas superfícies. 46 0'0"W Unaí Ambrosia Paracatu Morro Agudo Guarda Mor Lagoa Grande A DECRIÇÃO LEGENDA (1)Coberturas detritico-lateriticas, detriticas e/ou aluvionares em superficie de aplainamento; (2) Depositos coluvionares, aluvionares e de terracos e/ou Coberturas detritico-lateriticas, detriticas e eluvionares em superficie de aplainamento (3) Formação Paracatu (filitos carbonosos ou nao e quartzitos) (4) Grupo (ardosias, fosforitos e quartzitos); (5) Grupo (dolomitos, chertes, metapelitos e fosforitos); (6) Grupo Paranoá (quartzitos, pelitos, calcarios, dolomitos, chertes e conglomerados) (7) Grupo Canastra (quartzitos e filitos); GEOLOGIA '0" Unaí Rio Entre Ribeiros Paracatu Guarda Mor B Rio Preto Rio Paracatu Lagoa Grande 46 0'0"W 16 0'0" Altitude 1040 m 480 m Figura 1. Geologia da região (A) Modelo Digital de Elevação (B), depósito minerais (, Ambrósia, Morro Agudo e ), cidades (Unaí, Paracatu,, Lagoa Grande e Guarda-Mor) e rios principais (Paracatu, Preto e Entre Ribeiros) A amostragem foi feita na classe dos Latossolos, numa densidade aproximada de 1 ponto para 54 km 2 em grade irregular perfazendo 210 pontos georreferenciados em duas profundidades. Coletaram-se amostras nas camadas de 0-20 cm e de cm. Amostras de TFA, depois de trituradas, foram submetidas à digestão com água-régia em triplicata. Com os resultados dos teores de Al, Fe, Ti, Mn, Mg, Co, Cu, Ni, Pb e Zn, foram feitas análises estatísticas descritivas das

3 amostras. A variabilidade espacial dos teores de metais foi avaliada por modelos (exponenciais, esféricos e gaussianos) ajustados ao semivariogramas experimentais. Posteriormente, geraram-se mapas geoestatísticos utilizando-se a krigagem ordinária como interpolador. Resultados e Discussão As análises estatisticas descritivas dos teores de metais obtidos da extração em água-régia em duas profundidades são apresentadas na Tabela 1. Os valores de referência de qualidade dos solos quanto à presença de metais utilizados para comparação com os solos do presente estudo, foram aqueles estabelecidos pela CETEB (2005). Todos os metais pesados estudados, com exceção do Co, apresentaram uma pequena percentagem das amostras com teores acima dos valores de prevenção (Tabela 1). O Pb e o Zn apresentam amostras com teores acima do valor de intervenção. No monitoramento de metais pesados, teores acima do valor de prevenção caracterizam a existência de uma alteração na qualidade do solo e um possível risco à saúde humana, caso haja a introdução adicional de metais pesados. A área com teores acima dos valores de intervenção já é considerada de risco potencial à saúde humana sendo necessária uma abordagem investigativa do potencial tóxico dos metais pesados no solo (CETEB, 2005). Tabela 1. Estatistica descritiva dos teores de metais Parâmetros Al Fe Ti Mg Mn Pb Zn Cu Ni Co g/kg mg/kg Média 100,3 61,3 0,717 0,633 0,19 40,34 44,97 35,66 22,16 5,40 Minimo 5,6 4,5 0,134 0,076 0,01 1,99 6,75 7,71 3,41 1,23 Máximo 229,7 145,4 2,206 2,194 1,86 465,32 556,26 157,67 66,88 23,50 CV (%) 49,3 36,1 55,2 57,6 114,6 107,3 173,8 61,3 40,7 59,6 Valor Prevenção (%) (1) ,14 2,38 6,19 17,62 0,00 Valor Intervenção (%) (2) ,38 1,90 0,00 0,00 0,00 (1) Percentagem das amostras acima dos valores de prevenção de: 72 mg kg -1 para o Pb; e 300 mg kg -1 para o Zn; 60 mg kg -1 para o Cu; 30 mg kg -1 para o Ni; 25 mg kg -1 para o Co. (2) Percentagem das amostras acima valores de intervenção de: 180 mg kg -1 para o Pb; e 450 mg kg -1 para o Zn; 200 mg kg -1 para o Cu; 70 mg kg -1 para o Ni; 35 mg kg -1 para o Co. Na Tabela 2 são mostrados os parâmetros dos semivariogramas teóricos e a avaliação do qualidade do ajuste por meio da validação cruzada. O efeito pepita foi analisado por meio de sua percentagem no patamar com o objetivo de melhor comparação do grau de dependência espacial dos metais estudados (Quadro 3), indicando que nenhum metal estudado apresentou baixo grau de dependência espacial. O alcance informa o limite onde termina a variabilidade das amostras em função da distância. Assim, pode-se obter uma idéia do grau de dispersão dos elementos, uma vez que nos

4 processos de dispersão a partir de uma região mais rica em metais, gradualmente ocorre o decréscimo dos teores com o aumento da distância. O Al e Fe apresentaram maior valor de alcance, possivelmente pela abundância desses elementos nos mais variados tipos de rochas. Dentre os metais pesados, o Cu, Pb e Zn apresentaram o menor valor de alcance em comparação ao Ni e o Co, sugerindo uma maior capacidade de dispersão desses dois últimos metais. Tabela 2. Modelos teóricos e parâmetros estimados dos semivariogramas experimentais e estatísticas da autovalidação das variáveis em estudo. Elemento Modelo Parâmetros (1) Va lidaç ão Cruzada (3) C o C o + C 1 C o/(c o + C 1) (2) a Variância Média Al esférico 5,69 28,9 19,7 96,1 1,015-0,0012 Fe exponencial 1,31 5,93 22,1 91,7 1,034 0,0034 Ti esférico 1,16 8,23 14,1 54,8 0,941 0,0041 Mg esférico 0,44 1,53 28,8 49,8 1,049 0,0058 M n (4) exponencial 0,27 0,62 43,5 63,3 0,988-0,0023 Pb (4) esférico 0,29 0,511 56,8 48,5 1,386-0,0404 Zn (4) exponencial 0,01 0,644 1,6 47,6 1,008 0,0098 Cu esférico 85, ,1 33,7 0,983 0,0085 Ni exponencial 27,3 93,5 29,2 84,6 0,97-0,0083 Co gaussiano 7,64 14,4 53,1 79,2 1,074-0,0119 (1) Co = efeito pepita; Co+C 1 = patamar; a = alcance; (2) Autovalidação feita com a média do erro reduzido e a variância do erro reduzido; (3) Grau de dependência espacial em percentagem, sendo classificado em: <25% = forte; entre 25 e 75 % = moderada e > 75% = fraca. (4) Para os elementos Mn, Zn e Pb foi utilizada a transformação logarítmica dos teores. Com relação aos mapas geoestatísticos (Figura 1), o Zn, Pb e Mn apresentaram padrões semelhante de distribuição espacial, e as regiões de maiores teores tendem a ocorrer na unidade metapelíticadolomítica do Formação. Particularmente próximos aos afloramentos de calcários dolomíticos na porção central dessa Formação são encontrado teores acima do valor de intervenção da CETEB (2005) para o Pb e Zn. A origem do Pb, Zn e Mn na região está relacionada aos eventos hidrotermais ricos em sulfetos que se encarregaram pelo enriquecimento dos dolomitos nesses metais (Monteiro et al citado por Burak, 2008). Maiores teores de Ni e Co são encontrados dentro da Formação, uma vez que esses metais são também associados aos sulfetos, embora em menor intensidade quando comparado ao Pb e Zn. Maiores teores de Cu e Fe são encontrados nos solos sobre a Formação Paracatu em menor altitude (700 a 600 m). Esta Formação é composta de filitos carbonosos. Estas rochas sedimentares de textura mais finas freqüentemente apresentam teores de metais intermediários entre rochas eruptivas básicas e rochas ácidas. Após a sedimentação, o Cu e o Fe encontraram condições físico-químicas favoráveis à sua precipitação em sedimentos químicos e terrígenos relacionados à Formação Paracatu. Com isto, maiores teores de Cu e Fe são encontrados em solos desenvolvidos sobre esta Formação (Figura 2).

5 " 1 " 1 Ambrosia Ambrosia Ambrosia Ambrosia Ambrosia Morro Agudo Morro Agudo Morro Agudo " 1 " 1 Al - g/kg Fe - g/kg Ti - g/kg 0,4-0,5 0,5-0,6 0,6-0,8 0,8-1,0 1,0-2,0 Morro Agudo Mg - g/kg 0,1-0,2 0,2-0,5 0,5-0,8 0,8-1,2 1,2-1,7 Morro Agudo Mn - g/kg 0,03-0,12 0,12-0,20 0,20-0,30 0,30-0,50 0,50-0,85 " " Ambrosia Ambrosia Ambrosia Ambrosia Ambrosia Morro Agudo Morro Agudo Morro Agudo Morro Agudo " " Pb - mg/kg Zn - mg/kg Cu - mg/kg Ni - mg/kg 9, Morro Agudo Co - mg/kg 1,5-2,5 2,5-4,0 4,0-6,0 6,0-8,0 8,0-12,3 Afloramento Calcários Dolomíticos Limite Geologia Curvas de Nível Depósitos Minerais Figura 2. Distribuição dos teores de Al, Fe, Ti, Mg, Mn, Pb, Zn, Cu, Ni e Co, localização dos afloramentos dos calcários dolomíticos, localização dos depósitos minerais e curvas de níveis (cotas de 900m, 750m e 550m). (grupo Canastra), (Formação Paracatu), GV (Grupos ), (Cobertura Detrítica Laterítica), (Cobertura Detritica Lateritica/Depósitos aluvionares e coluvionares). Após a formação do arcabouço geológico dessa região, o intenso intemperismo, tipico de regiões tropicais, conduz à formação de profundos saprolitos, importantes para a formação das superfícies aplainadas em altitudes de aproximadamente 1000 m segundo a teoria da echtiplanação. Minerais detríticos, emriquecidos em metais de menor mobilidade, são encontrados nas superfícies de maior

6 altitude resultando em maiores teores de Al e Ti em altitudes superior a etros (Figura 1). egundo Marques et al (2004), as antigas superfícies geomorfológicas em altitude aproximada de 1000 m do Planalto Central do Brasil sob o Cerrado são enriquecidas em metais menos móveis com valência de 3 ou mais (Ti, Cr, La, V). Em geral, a afinidade dos metais pesados aos óxidos do solo segue a seqüência: Cu>Pb>Zn>Cd>Co>Ni (Ross, 1994 citado por Burak, 2008). O Pb e Zn apresentam um padrão de distribuição espacial de maior abundância próximo a sua fonte (Figura 1). Isto ocorre pela menor mobilidade desses metais em conseqüência da maior afinidade aos óxidos. O Cu segue o mesmo comportamento do Pb e Zn, e a maior afinidade desse metal aos óxidos de Fe resulta em maior abundância próximos a sua fonte. O Ni e o Co apresentam-se mais disperso na região em conseqüência dos fluxos direcionado pela geomorfologia e hidrologia, e, conseqüentemente, maiores teores ocorrem em zonas de acumulo de sedimentos (Figura 1). Isto ocorre pela menor capacidade de adsorção do Ni e Co aos óxidos do solo e maior mobilidade na paisagem. Conclusões Os estudos geoquímicos nos solos formados sobre a Formação apontam teores máximos acima dos valores de intervenção para o Pb e Zn. Apesar do efeito dispersivo no intemperismo tropical, o Cu, Pb e Zn apresentaram maiores teores próximos a suas fontes, devido principalmente a participação de óxidos de Fe e Mn como barreiras geoquímicas também presentes nas fontes desses metais. Já o Ni e o Co, apresentam-se mais disperso na região com maiores teores em zonas de acumulação de sedimentos devido a menor capacidade de adsorção desses metais aos componentes do solo. Referências bibliográficas CETEB. Decisão de diretoria nº e - Aprovação dos Valores Orientadores para olos e Águas ubterrâneas no Estado de ão Paulo CETEB, ão Paulo, BURAK, D.L. Geoquímica e distribuição de metais pesados em solos da região de Unaí, Paracatu e, MG p Tese (Doutorado em olo e Nutrição de Plantas), Universidade Federal de Viçosa. MARQUE, J. J.; CHULZE, D. G.; CURI, N.; MERTZMAN,. A. Trace element geochemistry in Brazilizan Cerrado soils. Geoderma, v. 121, p , 2004