POLUIÇÃO E REMEDIAÇÃO DE SOLOS

Nas últimas décadas, devido à expansão urbana e industrial, a contaminação do solo e das águas superficiais tornou-se uma preocupação constante. Isso decorre do aumento da produção agricola e industrial , que resultou em uma grande carga poluidora e de resíduos descartados no meio ambiente.

 Com a expansao da agricultura, ocorreu um aumento na utilização de fertilizantes, inseticidas, fungicidas, herbicidas para controle de pragas, doenças  e espécies invasoras que infestam as lavouras. Entretanto, muitos desses produtos têm o princípio ativo tóxico e elementos poluidores, tais como metais pesados, surfactantes (tensoativos), compostos orgânicos voláteis, entre outros.

 Nesse contexto, o solo é um componente do ecossistema que atua como receptáculo final de uma grande variedade de resíduos, além de ser o local de reações de compostos potencialmente poluentes do ambiente. Desta forma, atua como um fltro, com a função de depósito e transformador de resíduos variados, tais como lodo de estações de tratamento de esgotos, efluentes industriais ou tratados, resíduos industriais, compostos de lixo domiciliar urbano e resíduos agrícolas.

 Processos Poluidores

• Poluição - é qualquer acréscimo ao ar, água e ao solo que ameace a saúde, a sobrevivência ou as atividades dos seres humanos ou de outros organismos vivos.

• Contaminação - ocorre quando há aumento na concentração de um elemento em relação à sua concentração natural.

• Contaminante - é o produto encontrado em um determinado meio, em concentração  em níveis abaixo do tolerável em relação a critérios adotados.

• Poluente - é o produto encontrado em um determinado meio, em concentração de níveis acima do tolerável em relação a critérios adotados.

Fontes de poluição do solo na figura abaixo:

Processo

O processo se inicia quando um contaminante ou poluente atinge a superfície do solo, e pode ser adsorvido arrastado pelo ou pelas águas do escoamento superficial, ou lixiviado pelas águas de infiltração, passando para as camadas inferiores do solo e atingindo as águas subterrâneas, esse poluente será, então, carreado para outras regiões, por meio do fluxo dessas águas.

Atividades potencialmente poluidoras do solo:

Aplicação no solo de lodos de esgoto, todos orgânicos industriais, ou outros resíduos.

aterros e outras instalações de tratamento e disposição de resíduos.

• Aterros e outras instalações de tratamento e disposição de resíduos.

• Silvicultura.

• Estocagem de resíduos perigosos.

• Atividades extrativistas.

• Produção e teste de munições.

• Agricultura/ horticultura.

• Refinarias de petróleo

• Aeroportos.

• Fabricação de tintas

• Atividades de processamento de animais

• Manutenção de rodovias

• Atividades de processamento de asbestos

• Estocagem de produtos químicos, petróleo e derivados

• Atividades de lavra e processamento de argila

• Produção de energia

• Enterro de animais doentes

• Estocagem ou disposição de material radioativo

• Cemitérios

• Ferrovias e pátios ferroviários

• Atividades e pátios ferroviários

• Atividades de processamento de produtos químicos

• Atividades de processamento de papel e impressão

• Mineração

• Processamento de borracha

• Atividades de docagem e reparação de embarcação

• Tratamento de efluentes e reparação de veículos

• Ferros- velhos e depósitos de sucata

• Atividades de lavagem a seco

• Construção civil

• Manufatura de equipamentos elétricos

• Curtumes e associados

• Indústria de alimentos para consumo animal

• Produção de pneus

• Atividades de processamento do carvão

• Produção, estocagem e utilização de produtos preservativos de madeira

• Manufatura de cerâmica  e vidro

• Atividades de processamento de ferro e aço

• Hospitais

• Laboratórios

Podemos observar que a maior parte da poluição advém das atividades humanas em áreas urbanas e industriais, aliada à poluição por meio da agricultura industrializada.

Os poluentes produzidos vêm de dois tipos de fontes.

Fontes Pontuais - são únicas e identificáveis, como a chaminé de uma usina de queima de carvão ou de uma indústria, o cano de esgoto de uma distribuição de efluentes domésticos, o escapamento do automóvel.

Fontes Não Pontuais - os poluentes são dispersos no meio, tais como os pesticidas pulverizados nas áreas agrícolas e levados pelo vento.

Poluição do Solo Rural

 Devido ao grande crescimento populacional e para atender à demanda por alimentos, a agricultura desenvolveu- se baseada na aplicação de fertilizantes, pesticidas e herbicidas e xenobióticos.

Fertilizantes Sintéticos

 Sua finalidade é suprir a cultura com os nutrientes necessários ao seu desenvolvimento. Entretanto, ao serem aplicados ao solo, a eficiência não é 100%, ou seja,, não sã completamente absorvidos, podendo ficar fixados na fase sólida mineral ou orgânica ou serem lixiviados, provocando a contaminação das águas e sua eutrofização.

 Dos fertilizantes sintéticos disponíveis utilizados na agricultura, os mais importantes são os nitrogenados e os fosfatados.

Defensivos Agrícolas

Os defensivos agrícolas são classificados em grupos de acordo com o tipo de praga que combatem: fungicidas, inseticidas, herbicidas, etc.

Esses produtos podem ter origem inorgânica (formulados a base de metais, como cobre, zinco e chumbo) ou orgânica (como os inseticidas organoclorados e organofosforados).

Comportamento dos pesticidas/ herbicidas no solo

Apesar dos seus inconvenientes para o meio ambiente, a aplicação de pesticidas é indispensável para muitas atividades agrícolas.

Segundo Rocha et al,. após a aplicação e atuação, o pesticida pode permanecer no solo por muito tempo, mantendo ou não seu efeito biológico. Assim, é importante conhecer o seu comportamento no solo, para prever se irá causar algum dano a esse meio e aos demais reservatórios (hidrosfera e atmosfera).

Embora sejam visíveis os benefícios que esses produtos causam à produção agrícola, o uso continuado ou inadequado de defensivos pode causar contaminação de água e solo, com efeitos negativos para a saúde humana e animal, e até desequilíbrios ambientais. Também pode ocorrer efeitos acumulativo quando o produto é tóxico e não biodegradável.

• Absorção- a tendência de absorção de pesticidas é determinada, em grande parte, pelas características do próprio pesticida, como a presença de certos grupos funcionais pelas características do próprio pesticida, , como a presença de certos grupos funcionais (-OH, -NHR, -CONH2, -COOR e NR3-) que estimulam a adsorção. O tamanho da molécula do composto também influencia proporcionalmente a sua adsorção. Quanto ao solo, o teor em matéria orgânica é a propriedade mais relevante na absorção do pesticida: quanto maior o teor em matéria orgânica, maior a adsorção do produto no solo. Alguns pesticidas também são adsorvidos na fracão argila do solo.

• Transformação - apos o conato com o solo, muitos pesticidas sofrem modificações, mediadas ou não pelos micro-organismos. O DDT, sofre decomposição devido à radiação solar. Os pesticidas adsorvidos à fracão argila dos solos ficam sujeitos à hidrolise e subsequente degradação, como os herbicidas triazinas e os inseticidas organofosforados. Quando essa transformação é devida à ação de organismos do solo, degradação é dita biológica, como ocorre por exemplo com o DDT, modificado pela ação de fungos e bactérias em ambiente anaeróbico.

• Lixiviação ou transporte - está relacionada ao poder de adsorção do pesticida no solo: quanto maior a adsorção, menor será a  lixiviação do pesticida no perfil. Esse processo é fortemente influenciado por fatores como umidade, temperatura, densidade, características físico - químicas do solo e do herbicida. A movimentação da água poderá favorecer a lixiviação, principalmente em solos arenosos pobres em matéria orgânica.

Como reduzir os níveis de pesticidas no solo?

 Com o uso de práticas que incrementam o teor de matéria orgânica no solo (adubação verde, compostagem, adição de resíduos de culturas, etc); implantação de culturas de cobertura, ou seja, práticas que elevam o aporte de micro-organismo decompositores no solo, responsáveis pela degradação do pesticida no ambiente.

Metais Pesados no solo

Vários elementos inorgânicos presentes no solo em quantidades mínimas (<0,1%) podem ser tóxicos para os organismos vivos, como os metais pesados e alguns micronutrientes vegetais.

O que distingue o metal pesado de outros tóxicos é a sua não biodegradabilidade e a sua toxicidade advinha de suas propriedades físicas e químicas. Entre essas propriedades, podemos citar o estado de oxidação, que determina a mobilidade, a biodisponibilidade e a toxicidade do metal no ambiente.

Obs: Metais pesados são elementos que pousem peso específico maior que 6 g.cm ^-3 ou número atômico maior que 20. Exemplos de metais pesados tóxicos: mercúrio, chumbo, cádmio, cobre, níquel, cobalto. Os principais metais pesados presentes no solo e nos produtos utilizados na agricultura são o Al, Co, Cd, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, Sn e Zn. Entre esses, deve-se ressaltar que alguns são essenciais às plantas (Cu, Fe, Mn, Mo, Ni e Zn), às bactérias fixadoras de nitrogênio (Co e Mo) e aos animais (Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Mo e Zn).

Qual a origem dos elementos -traço em solos ?

Os elementos -traço estão presentes naturalmente em solos e em sistemas aquáticos superficiais e subsuperficiais, mesmo que não haja perturbação antrópica (causada pelo homem) do ambiente. O aumento em sua concentração pode ocorrer tanto em razão de processos naturais quanto por atividades antropogênicas (humanas).

Os metais pesados chegam ao solo por vários caminhos: a sua origem primária são as rochas que, ao se decomporem (sofrem intemperismo), liberam esses metais para o solo pela lixiviação no perfil. Outras fontes são os fertilizantes minerais e corretivos de acidez do solo, resíduos urbanos e industriais, água de irrigação poluída e decomposição atmosférica.

Fontes de contaminação do solo por metais pesados

METAL	PRINCIPAIS FONTES DE CONTAMINAÇÃO DO SOLO
Arsênio	Poluição industrial aérea
Boro	Combustão da gasolina, água de irrigação.
Cádmio	Fundição, resíduos de esgotos, calcinação e galvanização de metais, impurezas de fertilizantes
Cobre	Poeiras industriais, efluentes de minas, tratamento de efluentes domésticos, fungicidas
Flúor	Fertilizantes, pesticidas, poluição aérea local.
Chumbo	Combustão da gasolina com chumbo, fundição, fertilizantes e pesticidas
Manganês	Infiltração na minas, cinzas em suspensão no ar, fertilizantes
Mercúrio	Fungicidas, Contaminação atmosférica por evaporação de mercúrio metálico
Níquel	Fertilizantes, combustão de gasolina
Zinco	Efluentes de esgotos, resíduos industriais, fertilizantes, pesticidas

Como ocorre a retenção dos metais no solo?

O solo atua como um dreno para contaminantes e como um tampão natural que controla o transporte elementos químicos e outras substâncias para atmosfera, hidrosfera e biota. Essa interação é uma das funções do solo no meio ambiente.

Para compreender essa interação solo -contaminante, é importante lembrar de que os principais processos responsáveis pela distribuição dos metais pesados no ambiente são as reações de adsorção/ dessorção e de precipitação / dissolução. Essas reações controlam a solubilidade, disponibilidade e mobilidade dos elementos, e são influenciadas pelas propriedades do solo, como o PH, o potencial redox, o teor de matéria orgânica e de óxidos de Fe e Al.

Retenção dos metais no solo

ATERRO SANITÁRIO

Aterro sanitário é um tipo de disposição adequada dos resíduos sólidos urbanos. Antes de iniciar a disposição do lixo, o terreno deve ser preparado previamente com o nivelamento de terra e com o selamento da base com argila e mantas de PVC resistente. Desta forma, com essa impermeabilização do solo, o lençol freático não será contaminado pelo chorume. Este é coletado por meio de drenos encaminhados para o poço de acumulação de onde, nos seis primeiros meses de operação, é reticulado sobre a massa de lixo aterrada. Depois desses seis meses, quando a vazão e os parâmetros já são adequados para o tratamento de efluentes. A operação do aterro sanitário, assim como a do aterro controlado, prevê a cobertura diária do lixo, não ocorrendo a proliferação de vetores, mau cheiro e poluição visual.

ATERRO CONTROLADO

Aterro controlado é uma fase intermediária entre o lixão e o aterro sanitário. Normalmente, é uma célula adjacente ao lixão que foi remediada, ou seja, que recebeu cobertura de argila e grama (indealmente selado com manta impermeável para proteger a pilha da água de chuva) e captação de chorume e gás. O aterro tem também recirculação do chorume que é coletado e levado para cima da pilha de lixo, diminuindo a sua absorção pelo solo.

LIXÃO

Lixão é uma área de disposição final de resíduos sólidos sem qualquer preparação anterior do solo. Não tem sistema de tratamento de efluentes líquidos (o chorume, um líquido preto que escorre do lixo), que penetram pelo solo levando substâncias contaminantes para o lençol freático.

REMEDIAÇÃO DOS SOLOS CONTAMINADOS

É possível recuperar um solo contaminado ? 

De acordo com Baird há tecnologias que permitem a recuperação ou remediação  de solos contaminados e/ ou degradados. Essas tecnologias se baseiam nas propriedades químicas das substâncias e / ou processos físicos que serão utilizados para a retenção, mobilização ou destruição de determinado contaminante presente no solo.

As técnicas de recuperação ou remediação de solos dependem das características do local, da concentração e dos tipos de poluentes a serem removidos, e do uso final do meio contaminado. Essas tecnologias podem ser aplicadas no lugar da contaminação ou removendo o material contaminado para outro lugar.

As técnicas de remediação de solos contaminados são baseadas em tratamentos térmicos, físico -químicos e biológicos, tais como:

• Biorremediação - é a utilização de organismos vivos, especialmente micro -organismos, para degradar poluentes ambientais, desde que esses resíduos sejam suscetíveis à degradação biológica.

• Fitorremediação - é o uso da vegetação para a descontaminação de solos e sedimentos eliminando mtais e poluentes orgânicos.

FITORREMEDIAÇÃO DE SOLOS

A fitorremediação pode ser classificada dependendo da técnica a ser empregada, da natureza química ou das propriedades do poluente.

As plantas podem remediar os solos contaminados pelos processos de:

• Fitoextração - quando ocorre absorção do metal contaminante pelas raízes de plantas hiperacumuladoras; aplicável para metais (Cd, Ni, Cu, Zn, Pb) e poluentes orgânicos.

• Fitoestabilização - uso de plantas terrestres que limitam a mobilidade e biodisponibilidade de metais nos solos, por reações de precipitação, complexação ou redução.

• Rizofiltração - uso de plantas terrestres para absorver, concentrar e ou precipitar os contaminantes de um meio aquoso através do seu sistema radicular; aplicável a metais pesados e elementos radioativos.

• Fitodegradação - é o processo pelo qual as plantas são capazes de degradar poluentes orgânicos transformando -os em moléculas simples aproveitáveis por elas, por meio de enzimas nitrorredutases (degradação de nitro aromáticos), desalogenasses (degradação de nitro aromáticos), desalogenasses (degradação de solventes clorados e pesticidas) lacasses (degradação de anilinas).

• Fitoestimulação - uso de raízes em crescimento que promovem a proliferação de micro -organismos degradadores na rizosfera; técnica limitada aos poluentes orgânicos.

• Fitovolatização - uso de plantas que volatilizam o mercúrio, o selênio, o arsênio e alguns compostos orgânicos, quando são absorvidos pelas raízes, são convertidos em formas não tóxicas e depois liberados na atmosfera.

• Cepas vegetais - são coberturas vegetais (gramíneas ou árvores) sobre aterros sanitário, utilizadas para minimizar a infiltração de água da chuva e conter a disseminação dos resíduos poluentes, além de aumentar a aeração do solo promovendo a biodegradação.

BIORREMEDIAÇÃO DE SOLOS

A biorremediação de solos é realizada em etapas que compreendem o estudo do ambiente a ser descontaminado (propriedades físico -químicas como pH, umidade, teor de oxigênio dissolvido, potencial redox do meio), o tipo de contaminante (características químicas), os riscos e a legislação pertinente.

A utilização de micro -organismos deve ser precedida da avaliação biológica, que compreende os testes de bioestilução (adição de nutrientes e ou surfactantes), e os testes de bioaumentação  (adição de culturas de micro -organismos biodegradores ou mediadores). Com base nesses dados obtidos é determinada a técnica de biorremediação mais adequada para a situação.