Reference values of quality and anthropic influence for heavy metals in soils of the Rio das Velhas Basin

O Estado de Minas Gerais ocupa posição de destaque na exploração de recursos minerais e em práticas agrícolas. Tais atividades causam uma série de impactos ao meio ambiente, incluindo a contaminação do solo com metais pesados. Por abrigar centros urbanos como a região metropolitana de Belo Horizonte, atividades mineradoras e possuir diversidade pedológica considerável, a Bacia Hidrográfica do Rio das Velhas requer estudos no sentido de estabelecer critérios e valores orientadores de qualidade do solo, bem como avaliar o nível de contaminação em áreas antropizadas. Em decorrência disto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar os teores de metais pesados em solos de áreas minimamente antropizadas e de áreas antropizadas. Também foram observadas as alterações dos teores de metais pesados de diferentes classes de solo em áreas minimamente antropizadas com base nos horizontes superfíciais e subsuperfíciais. As coletas foram realizadas com técnicas de orientação por reamostragem geoestatística, considerando amostras já existentes no Banco de Solos de Minas Gerais (BSMG). Foram coletadas amostras superficiais (0-20 cm) e subsuperfíciais (20-40 cm ou 40- 60 cm, dependendo do tipo de solo), em pontos georreferenciados, num total de 29 perfis e compiladas mais 82 amostras disponibilizadas pelo BSMG. Seguindo o critério de proximidade à áreas de mineração, rodovias e indústrias também foram coletadas amostras superficiais (0- 10 e 10-20 cm) em 18 áreas antropizadas. As amostras foram preparadas e secas em estufa a 40ºC e, em seguida, tamisadas em peneira inox de 2 mm. Foram realizadas análises químicas e físicas de rotina conforme métodos convencionais para solos tropicais. Os teores dos metais foram determinados após digestão ácida das amostras trituradas em almofariz de ágata e tamisadas em peneira de 200 mesh, de acordo com o método EPA 3051A. Foram analisados os elementos: Al, Ag, B, Ba, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mo, Na, Ni, Pb, Ti, Th, V, Zn e Zr por ICP- OES. Para As e Se o gerador de hidretos será acoplado ao ICP. Com os resultados obtidos foram calculadas a estatística descritiva e a correlação de Pearson para as duas profundidades, divididas por classe de solo ou litologia. Também foram calculados o índice de Geoacumulação (Igeo) e o enriquecimento relativo por profundidade (RP) para cada elemento. Os resultados obtidos revelaram solos ácidos a muito ácidos, de baixa fertilidade, com exceção dos Argissolos Vermelhos. As correlações foram baixas entre propriedades do solo e metais, porém elevadas entre os metais, para Cambissolos Háplicos, Neossolos Regolíticos e Litólicos, o que se atribuiu ao desenvolvimento pedogenético incipiente desses solos. Em Argissolos Vermelhos e Latossolos os teores de metais podem ser relacionados processos pedogenéticos, diferentemente de solos menos desenvolvidos pedogenéticamente. De acordo com o RP, solos mais desenvolvidos não apresentaram enriquecimento de metais em subsuperfície, exceto Argissolos Vermelho Amarelos. Classes de solos menos desenvolvidos apresentaram enriquecimento em superfície. O material parental é um bom indicador dos teores de metais e metaloides mas pode ser influenciado por processos pedogenéticos, principalmente em solos desenvolvidos. Solos encontrados na região do Quadrilátero Ferrífero apresentam características particulares e teores mais elevados se comparados ao restante da Bacia do Rio das Velhas, por isto foi sugerido a criação de pelo menos dois VRQ´s. Nas amostras antropizadas o Igeo indicou que existe maior enriquecimento na camada superficial do solo (0 a 10 cm). Os sítios com maior número de metais enriquecidos são encontrados próximos a áreas de mineração e a região metropolitana de Belo Horizonte. O enriquecimento de As, B, Cr, Ni, Mn, Pb e Zn pode estar associado a proximidade de regiões industriais, autoestradas e a deposição área. A ACP dividiu as amostras antropizadas em quatro grupos distintos e não indicou diferença entre os teores em profundidade. Assim, o enriquecimento de metais e metaloides na camada superficial dos solos urbanos da Bacia do Rio das Velhas está relacionado a áreas específicas com interferência humana, como cidades com histórico antigo de ocupação ou com elevada expansão da malha urbana. Além disso, o material de origem demonstrou influencia mesmo em amostras de solos antropizados. Apenas 2 sítios dos 18 analisados apresentaram resultados acima do VRQ para o estado de Minas Gerais para pelo menos 4 elementos, enquanto, 9 sítios não apresentaram nenhum valor acima.The State of Minas Gerais occupies a prominent position in the exploitation of mineral resources and in agricultural practices. Such activities cause a number of impacts to the environment, including soil contamination with heavy metals. Because of its urban centers such as the Belo Horizonte metropolitan region, mining activities and considerable pedological diversity, the Rio das Velhas Basin requires studies to establish criteria and guiding values for soil quality, as well as to assess the level of contamination in areas. As a result of this, the present work had as objective to evaluate the contents of heavy metals in soils of minimally anthropized areas and of anthropized areas. The changes of the heavy metal contents of different soil classes in minimally anthropic areas based on the surface horizons were also observed. The collections were performed using geostatistical resampling techniques, considering already existing in the Soil Bank of Minas Gerais (BSMG). Surface samples (0-20 cm) and subsurfaces (20-40 cm or 40-60 cm, depending on the soil type) were collected at geo- referenced points, in a total of 29 profiles, and a further 82 samples made available by BSMG were collected. Mon uindo proximity criterion for mining, industrial and road surface samples were also collected (0-10 and 10-20 cm) in 18 disturbed areas. Samples were prepared and oven dried at 40 ° C and then sieved in a 2 mm stainless steel sieve . Routine chemical and physical analyzes were performed according to conventional methods for tropical soils . The metal contents were determined after acid digestion of the samples crushed in agate mortar and sieved in a 200 mesh sieve according to EPA method 3051A. It was analyzed the elements: Al, Ag, B, Ba, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mo, Na, Ni, Pb, Ti, Th, V, Zn and Zr by ICP-OES. For As and if the hydride generator will be coupled to the ICP. With the results obtained, Pearson's descriptive statistics and correlation were calculated for the two depths, divided by soil class or lithology. The Geoacumulation Index (Igeo) andthe relative enrichment by depth (RP) for each element were also calculated . The results obtained revealed acidic soils with very low acidity, with the exception of the Red Argisols. The correlations were low between soil properties and metals, but high among the metals, for Cambisols Haplops, Regolithic and Litolic Neosols, which was attributed to the incipient pedogenetic development of these soils. In Red Argisols and Oxisols the contents of metals can be related to pedogenetic processes, unlike soils less developed pedogenetically. According to RP, more developed soils did not present subsurface metal enrichment except Red Yellow Argisols. Classes of less developed soils presented surface enrichment. Parental material is a good indicator of metal and metalloid contents but may be influenced by pedogenetic processes, especially in developed soils. Soils found in the region of the Iron Quadrangle have particular characteristics and higher levels when compared to the rest of the Rio das Velhas Basin, for this reason it was suggested the creation of at least two VRQs. In the anthropic samples Igeo indicated that there is greater enrichment in the superficial layer of the soil (0 to 10 cm). The sites with the highest number of enriched metals are found near mining areas and the metropolitan area of Belo Horizonte. The enrichment of As, B, Cr, Ni, Mn, Pb and Zn can be associated with the proximity of industrial regions, freeways and area deposition . The PCA divided the anthropic samples into four distinct groups and did not indicate a difference between the levels in depth. Thus, the enrichment of metals and metalloids in the surface layer of the urban soils of the Rio das Velhas Basin is related to specific areas with human interference, such as cities with an old history of occupation or with a high expansion of the urban network. In addition, the source material showed influence even in samples of anthropic soils. Only 2 sites of the 18 analyzed presented results above the VRQ for the state of Minas Gerais for at least 4 elements, whereas, 9 sites presented no value above.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio