Distribuição espacial de chumbo, zinco e propriedades de solos sob vegetação nativa em Minas Gerais

Abstract

Os elementos-traço, apesar de suas pequenas concentrações no ambiente, podem desempenhar importante papel biológico como micronutrientes, mas também como elementos tóxicos. A compreensão sobre as concentrações naturais de elementos-traço nos solos permite a identificação e monitoramento de áreas contaminadas e seu papel em processos pedogenéticos. Este trabalho objetivou determinar teores semi-totais e disponíveis de Pb e Zn na camada de 0-20 cm de 337 solos sob vegetação nativa em Minas Gerais, bem como buscar correlações com outras propriedades do solo e avaliar sua variabilidade espacial por meio de técnicas geoestatísticas. Os teores semi-totais e disponíveis foram determinados por digestão nítrica, conforme métodos SW- 846 3051A, USEPA, e Mehlich-1, respectivamente. Os teores de Pb semi-totais variaram entre 2 e 278 mg kg -1 , com percentis 75 e 90 de 14,1 e 17,8 mg kg -1 , respectivamente, enquanto os de Zn oscilaram entre 3 e 495 mg kg -1 , com percentis 75 e 90 de 12,6 e 21,1 mg kg -1 . Os teores de Pb-Mehlich tiveram amplitude de 0 a 7 mg kg -1 e média 1 ± 1 mg kg -1 . Os teores de Zn-Mehlich foram mais variáveis, com amplitude entre 0 e 78 mg kg -1 e média de 1 ± 4 mg kg -1 . Os maiores teores de Pb e Zn foram observados em Januária, no norte do território, provavelmente sobre rochas calcáreas do grupo Bambuí, com potencial para mineração. Com exceção do pH, as propriedades do solo não apresentaram distribuição normal e frequentemente apresentaram valores extremos. Assim, a variabilidade espacial foi modelada utilizando os estimadores de semivariância: clássico de Matheron, robusto de Cressie e Hawkins, e de medianas de Cressie, os dois últimos menos sensíveis a valores extremos. Isto permitiu a confecção de mapas digitais por krigagem de teores semi-totais de Pb e Zn, utilizando o estimador de medianas, e outras propriedades de solos, pelo estimador robusto, para o Estado de Minas Gerais. A análise de componentes principais mostrou que os teores de Pb e Zn semi-totais foram menos eficientes do que P-remanescente, teor de areia, Al trocável e carbono orgânico do solo, para explicar a distribuição das diferentes fitofisionomias em Minas Gerais.

Although trace elements occur only in small concentrations in the environment, they have a major biological role as nutrients or as toxic elements. A proper understanding of natural concentrations of trace elements in soils is critical to identify and remediate contaminated areas, and to describe related pedogenic processes. This work aimed to determine semi-total and available concentrations of Pb e Zn in the 0-20 cm depth of 337 soils under native vegetation in Minas Gerais, Brazil; to explore correlations with other soil properties, and to assess the spatial variability by means of geostatistics. Semi- total concentrations were determined by nitric acid digestion, following USEPA method SW-846 3051A, whereas Mehlich-1 was used for available Pb e Zn. Semi-total Pb concentrations varied between 2 and 278 mg kg -1 , with 75 th and 90 th percentiles of 14.1 and 17.8 mg kg -1 , respectively. Semi-total Zn ranged between 3 and 495 mg kg -1 , with 75 th and 90 th percentiles of 12.6 and 21.1 mg kg -1 . Mehlich-1 Pb ranged between 0 and 7 mg kg -1 with mean of 1 ± 1 mg kg -1 . Mehlich-1 Zn were more variable, ranging between 0 and 78 mg kg -1 with mean 1 ± 4 mg kg -1 . The highest Pb and Zn concentrations occurred in Januária, in the northernmost territory, most likely over Bambuí group calcareous rocks, mapped as potential mining sites. Except for pH, soils properties did not follow normal distributions and often show extreme values. Thus, spatial variability was modeled using the Matheron classical semivariance estimator, as well as the Cressie and Hawkins robust and Cressie median estimators, both less sensitive to extreme values. These procedures allowed us to develop digital maps by kriging of Pb and Zn concentrations with the median estimator, and other soil properties with the robust estimator, for the State of Minas Gerais. Principal component analysis showed that semi-total Pb and Zn concentrations were less effective than remnant P, sand, exchangeable aluminum and organic carbon concentrations to explain the distribution of plant physiognomies in Minas Gerais.