ESPÉCIES ARBÓREAS NATIVAS DA MATA ATLÂNTICA ... · como sítio do patrimônio natural em 1999,...

FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO

Projeto de PesquisaProjeto de PesquisaProjeto de PesquisaProjeto de Pesquisa

ESPÉCIES ARBÓREAS NATIVAS DA MATA ATLÂNTICA

BIOACUMULADORAS DE ELEMENTOS QUÍMICOS

Candidato: Elvis Joacir de França

Orientadora: Profa Dra Elisabete A. De Nadai Fernandes

Mestrado

PIRACICABA SP

Novembro - 2000

SUMÁRIO

RESUMO ...................................................................................................................... 01

1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 02

1.1 Unidades de conservação .................................................................................... 02

1.2 Ciclo bioquímico ou ciclagem de elementos químicos ....................................... 03

1.3 Técnicas analíticas em estudos ambientais ......................................................... 06

2 OBJETIVOS .............................................................................................................. 06

3 JUSTIFICATIVA ....................................................................................................... 07

4 MATERIAL E MÉTODOS ....................................................................................... 07

4.1 Descrição da área de estudo ................................................................................ 08

4.2 Amostragem e preparação de amostras .............................................................. 09

4.2.1 Compartimentos folha e serrapilheira ...................................................... 09

4.2.2 Compartimento solo .................................................................................. 10

4.3 Análise por ativação neutrônica instrumental .................................................... 10

5 INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS ............................................................... 11

5.1 Contaminação superficial ................................................................................... 11

5.2 Ciclagem de elementos químicos ....................................................................... 12

5.3 Influência das espécies sobre o solo .................................................................. 13

5.4 Obtenção do “background” ................................................................................ 14

6 PLANO DE TRABALHO E CRONOGRAMA ........................................................ 15

7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ....................................................................... 15

1



RESUMO

No Estado de São Paulo, a biodiversidade está concentrada em unidades de conservação

constituídas por diversas formações florestais, incluindo um dos ecossistemas mais complexos e

diversificados, a Mata Atlântica. O Parque Estadual Carlos Botelho (PECB), com cerca de

38.000 ha de área, constitui um dos principais fragmentos florestais da Reserva de Mata

Atlântica do Sudeste.

O Programa de Pesquisas em Conservação Sustentável da Biodiversidade do Estado de

São Paulo, BIOTA/FAPESP, tem como um dos principais objetivos conhecer os mecanismos

responsáveis pela manutenção de ambientes naturais. Dentre os mecanismos ecológicos, é

essencial a ciclagem de elementos químicos para garantir a sustentabilidade dos indivíduos de

um ecossistema. Todavia, há poucos estudos de caracterização da ciclagem em ecossistemas

tropicais brasileiros, nos quais são desenvolvidos somente aspectos da distribuição de elementos

químicos denominados essenciais.

O presente trabalho, no contexto do Projeto BIOTA “Diversidade, dinâmica e

conservação em florestas do Estado de São Paulo: 40 ha de parcelas permanentes”, contribuirá

para a caracterização ambiental detalhada do PECB. A caracterização química dos

compartimentos solo superficial, folha e serrapilheira das espécies arbóreas predominantes na

área de estudo será realizada pela determinação de As, Ba, Br, Ca, Ce, Co, Cr, Cs, Eu, Fe, Hf, K,

La, Na, Nd, Rb, Sb, Sc, Sm, Sr, Ta, Tb, Th, Yb e Zn pela análise por ativação neutrônica

instrumental (INAA). A proposta deste projeto consiste na identificação de espécies arbóreas

nativas bioindicadoras da acumulação de elementos químicos nos compartimentos do

ecossistema pelas razões de concentração folha/solo e folha/serrapilheira. O “background” das

concentrações químicas elementares neste fragmento florestal será estimado de modo a

estabelecer padrões de referência para estudo de impacto ambiental e possibilitar a avaliação do

PECB e de ambientes semelhantes quanto à poluição por elementos químicos.

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1. INTRODUÇÃO

1.1 Unidades de conservação

A Mata Atlântica é caracterizada como uma das mais complexas e diversificadas florestas

tropicais e sua manutenção depende da implementação de unidades de conservação.

Mundialmente, as unidades de conservação constituem significativa estratégia para a preservação

da biodiversidade, pois sua principal função é a proteção legal e a conservação da fauna e flora

(Sá & Ferreira, 1999).

Na América Latina, em torno de 6% da extensão territorial são unidades de conservação

com nível razoável de implementação, ou seja, com plano de manejo estabelecido, uso

compatível com a finalidade prevista na lei, demarcação territorial e infra-estrutura adequada.

Aproximadamente 3% do território brasileiro constituem-se em unidades de conservação federais

representadas por 91 áreas de responsabilidade do Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos

Recursos Naturais Renováveis (IBAMA), que também coordena as unidades de conservação

estaduais e municipais. Cabe ressaltar que esse número é relativamente pequeno considerando a

extensão territorial brasileira e o fato de o Brasil ser o país da megabiodiversidade, possuindo

cerca de 10 a 20% das espécies mundiais de flora e fauna (McNeely, 1997; Sá & Ferreira, 1999).

No estado de São Paulo, região intensamente modificada, a fragmentação de paisagens é fato

consumado. Os remanescentes florestais estão restritos às 85 unidades de conservação, que

correspondem a 3,4% do território paulista ou cerca de 8.500 km2 (Instituto Florestal, 2000). O

Instituto Florestal, subordinado à Secretaria Estadual do Meio Ambiente, é responsável pela

administração destas unidades.

Existem três grandes Sítios do Patrimônio Mundial Natural da Mata Atlântica, ou seja, o

Parque Nacional do Iguaçu, as Reservas Florestais da Mata Atlântica da Costa do Descobrimento

e as Reservas Florestais do Sudeste Atlântico. Compreendendo 25 unidades de conservação nos

estados de São Paulo e Paraná, as Reservas Florestais do Sudeste Atlântico foram reconhecidas

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como sítio do patrimônio natural em 1999, totalizando 468.193 hectares ou 63% da Reserva

Nacional da Mata Atlântica (MMA, 2001). As áreas protegidas do Estado de São Paulo

correspondem a cerca de 60% das Reservas Florestais do Sudeste Atlântico, sendo o Parque

Estadual Carlos Botelho (PECB) um dos principais fragmentos da Mata Atlântica.

A conservação da biodiversidade é crucial à manutenção das condições ambientais no

planeta e sua maior parte está concentrada em fragmentos florestais (Viana & Pinheiro, 1997). A

demanda por atividades recreativas, educacionais e científicas em ambientes naturais vêm

crescendo progressivamente, tornando imprescindível o direcionamento de recursos humanos e

econômicos para a caracterização e a conservação desses ambientes.

A compreensão dos processos reguladores da dinâmica florestal de unidades de

conservação, inclusive do PECB, e dos mecanismos promotores e mantenedores da

biodiversidade são objetos de estudo do Projeto “Diversidade, dinâmica e conservação em

florestas do Estado de São Paulo: 40 ha de parcelas permanentes”, sob coordenação do

Prof. Dr. Ricardo Ribeiro Rodrigues (Professor Associado do Departamento de Ciências

Biológicas/ESALQ/USP), no âmbito do Programa BIOTA - FAPESP (Pesquisa em Conservação

Sustentável da Biodiversidade). Enfatiza-se a caracterização ambiental detalhada, com

reavaliações periódicas, das quatro principais formações florestais ocorrentes no Estado de São

Paulo, pelo estudo da comunidade arbórea em parcelas permanentes de grande dimensão. Neste

contexto, a investigação química proporcionada pelo presente projeto de pesquisa estará

complementando a caracterização do PECB sob o aspecto do ciclo bioquímico ou ciclagem de

elementos químicos.

1.2 Ciclo bioquímico ou ciclagem de elementos químicos

Clima, estresse hídrico, disponibilidade de elementos químicos, poluição e manejo são

fatores fundamentais, em uma análise holística, para a manutenção de ecossistemas (Hovmand &

Riis-Nielsen, 1999). A ciclagem mineral é resultado da interação desses fatores, o que a torna

essencial ao funcionamento e conservação dos indivíduos de um ecossistema (Putman, 1994).

Estudos de ciclagem englobam a distribuição e o comportamento de elementos químicos no

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ecossistema e são desenvolvidos por meio da determinação elementar nos seus compartimentos,

tais como folha, serrapilheira e solo.

Os ecossistemas naturais estão sujeitos a impactos antrópicos de caráter direto ou

indireto. De maneira direta, os fatores econômicos (invasões territoriais, extrativismo ilegal e as

pressões do crescimento urbano, por exemplo) afetam significativamente as áreas protegidas.

Indiretamente, a poluição interfere na conservação de ecossistemas naturais, pois altera a

disponibilidade de elementos químicos. Neste caso, é necessário distinguir entre elementos

nutrientes, que causam significativas mudanças nos ecossistemas se presentes em altas

concentrações, e outros elementos que têm efeito tóxico sobre organismos mesmo em baixas

concentrações (Markert et al., 2000).

Algumas classificações biológicas de elementos químicos têm sido sugeridas em

complementação à classificação periódica, construídas a partir de semelhanças físico-químicas

(Markert et al., 2000). A Tabela 1 mostra a classificação de elementos químicos quanto às

características fisiológicas. Proposto por Fränzle & Markert (2000), o Sistema Biológico dos

Elementos (BSE) demonstra a evolução na utilização de elementos químicos por seres vivos

(Figura 1). É interessante ressaltar que alguns elementos não possuem confirmação de sua

essencialidade, enquanto outros, como As, Br, Cd, Cr, Hg, Sb e Zn, são considerados poluidores

(Aidid, 1988).

Os componentes biológicos de um ecossistema podem acumular elementos químicos,

especialmente metais pesados, devido à característica de adaptabilidade às variações químicas do

ambiente (Kabata-Pendias & Pendias, 1984; Koyama et al., 1987). Assim, podem ser utilizados

como bioindicadores para informar a qualidade do ambiente ou, ainda, quantificar esta qualidade

pela utilização de biomonitores (Markert, 1991). Empregam-se como bioindicadores ou

biomonitores musgos, plantas superiores e animais (Markert, 1993; Bruns et al., 1999;

Wappelhorst et al., 2000; Pichtel et al., 2000; Murray & Hendershot, 2000; Burton et al., 2000).

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Tabela 1. Classificação dos elementos químicos de acordo com suas características fisiológicasa

Elementos estruturais C, H, O, N, P, S, Si, Ca

Elementos eletrolíticos K, Na, Ca, Cl, Mg

Elementos enzimáticos Vb, Cr, Mo, Mn, Fe, Co, Nib, Cu, Zn, Bc, Snb, Seb, Fb, Ib, Mg

Essencialidade ainda não confirmada

1o grupo principal Li, Rb, Cs, (Fr) 2o grupo principal Be, Sr, Ba, Ra

3o grupo principal Al, Ca, In, Tl 4o grupo principal Ge, Pb

5o grupo principal As, Sb, Bi 6o grupo principal Te, Po

7o grupo principal Br, (At) 8o grupo principal He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn

1o sub-grupo Sc, Y 2o sub-grupo Be, Sr, Ba, Ra

3o sub-grupo Nb, Ta 4o sub-grupo W

5o sub-grupo (Tc), Re 6o sub-grupo Ru, Os

7o sub-grupo Rh, Ir 8o sub-grupo Pd, Pt

9o sub-grupo Ag, Au 10o sub-grupo Cd, Hg

Lantanídeos La, Ce, Pr, Nd, (Pm), Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu

Actinídeos Ac, Th, Pa, U, (Np), (Pu), (Am), (Cm), (Bk), (Cf), (Es), (Fm), (Md), (No), (Lr) a

elementos entre parênteses não ocorrem naturalmente

b essencialidade confirmada para animais somente

c essencialidade confirmada para plantas somente

Fonte: Adaptado de Markert et al., 2000

Figura 1. Sistema Biológico dos Elementos construído a partir da correlação de dados, função fisiológica doselementos individuais em organismos vivos, desenvolvimento evolutivo do ambiente inorgânico e comrespeito às suas absorções pela planta como uma molécula simples ou troca de íons. Os elementos H eNa exercem várias funções no sistema biológico, por isso não são fixos no sistema. Adaptado de Fränzle

& Markert, 2000.

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No Brasil, o uso de bioindicadores (Oliveira et al., 1997; Saiki et al., 1997;

França et al., 2000; Coccaro et al., 2000; Maria et al., 2000) vem se tornando cada vez maior pela

necessidade de conhecer a influência antrópica sobre os ecossistemas e de estabelecer padrões de

referência para estudos de impacto ambiental.

1.3 Técnicas analíticas em estudos ambientais

Observando-se o histórico da determinação elementar em plantas, percebe-se a evolução

das técnicas quanto à sensibilidade da determinação (ppm e ppb) e à qualidade do procedimento

analítico. A diversidade de elementos químicos, a faixa de concentração e as matrizes a serem

analisadas são fatores decisivos na escolha do método a ser aplicado. A comparabilidade dos

resultados também deve ser considerada, pois problemas ambientais na maioria dos casos não se

restringem à escala local e facilmente alcançam níveis globais.

Técnicas analíticas multielementares são importantes ferramentas para a avaliação de

ecossistemas naturais, principalmente pelo fato de ampliar a gama de elementos químicos a

serem estudados. Atualmente, as características dos processos analíticos já são bem conhecidas,

permitindo assegurar a comparabilidade dos resultados. Contudo, a técnica analítica ainda pode

ser uma fonte considerável de erros (2 a 20%) em estudo de matrizes biológicas (Markert, 2000),

sendo essencial o emprego de materiais de referência certificados como instrumentos de garantia

da qualidade (Namiésnik & Zygmunt, 1999).

2. OBJETIVO

A proposta deste projeto de pesquisa consiste na identificação de espécies arbóreas

nativas da Mata Atlântica bioindicadoras da acumulação de elementos químicos, por meio da

determinação de As, Ba, Br, Ca, Ce, Co, Cr, Cs, Eu, Fe, Hf, K, La, Na, Nd, Rb, Sb, Sc, Sm, Sr,

Ta, Tb, Th, Yb e Zn pela análise por ativação neutrônica instrumental (INAA). Isso será possível

pelo conhecimento do ciclo bioquímico, obtido pelas razões de concentração folha/solo e

folha/serrapilheira das espécies arbóreas mais importantes no Parque Estadual Carlos

Botelho (PECB).

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3. JUSTIFICATIVA

O Estado de São Paulo continua passando por mudanças que afetam a biodiversidade,

principalmente relacionadas com a utilização irracional dos recursos naturais e ambientais. Em

vista desta realidade, a FAPESP implementou o Programa BIOTA que tem como um de seus

objetivos a definição de padrões de referência como garantia da conservação da biodiversidade.

Neste contexto, é fundamental a ciclagem de elementos químicos para a sustentabilidade do

ecossistema. Estudos envolvendo ciclagem ficam muitas vezes limitados quanto ao número de

elementos químicos, sendo mais explorados os elementos nutrientes N, Ca, K, Mg, S, P, Fe, Mn,

B, Cl, Cu, Mo, Zn, Na e Co. Porém, existem outros elementos químicos na vegetação de

importância científica e prática, tais como elementos tóxicos e lantanídeos, cuja distribuição na

vegetação merece ser investigada. Cabe ressaltar que determinações multielementares nos

compartimentos do ecossistema permitem estabelecer o “background” e conseqüentemente

desenvolver padrões de referência para estudos de impacto ambiental que, se bem estabelecidos,

favorecem grandemente a monitorização de ambientes naturais quanto ao nível de poluição.

Com a identificação de espécies nativas bioindicadoras da acumulação de elementos

químicos, a monitorização da unidade de conservação quanto à entrada destes elementos é

facilitada, pois as avaliações periódicas podem ser realizadas com estas plantas bioacumuladoras.

Importante banco de amostras será criado, que será disponibilizado para outras técnicas

analíticas como ICP-MS, XRF e AAS, também recomendadas para a determinação de elementos

químicos em plantas. Assim, complementar-se-á o número de elementos químicos determinados,

auxiliando ainda mais na conservação deste e de ecossistemas tropicais correlatos.

4. MATERIAL E MÉTODOS

O trabalho será desenvolvido em parcela permanente de 10 ha instalada no Parque

Estadual Carlos Botelho (PECB), núcleo Sete Barras, implementada a partir do Projeto

"Diversidade, dinâmica e conservação em florestas do Estado de São Paulo: 40 ha de parcelas

permanentes", do Programa BIOTA/FAPESP.

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4.1. Descrição da área de estudo

O PECB encontra-se na região sul do Estado de São Paulo, sob coordenadas 24o00’00” a

24o15’00”S e 47o45’00” a 48o10’00”W. Abrange parte dos municípios de São Miguel Arcanjo,

Capão Bonito e Sete Barras. Possui área total aproximada de 38.000 ha, com altitudes que

variam de 30 a 1003 m (Domingues & Silva 1988).

O relevo altamente acidentado define dois tipos climáticos, segundo a classificação de

Köppen: clima quente úmido sem estiagem (Cfa) para altitudes menores que 800 m e clima

temperado úmido sem estiagem (Cfb) nas elevações da serra, ambos com total pluviométrico do

mês mais seco superior a 30 mm. As temperaturas médias são inferiores a 18oC no mês mais frio

e apenas para Cfb ocorrem temperaturas médias superiores a 22oC no mês mais quente.

Predominam solos hidromórficos e podzólicos vermelho-amarelo “intergrade” latossolo

vermelho-amarelo, caracterizados por teores elevados de matéria orgânica e alumínio, baixo teor

de bases trocáveis e acidez elevada.

No núcleo localizado em Sete Barras, levantamentos fitossociológicos indicam que

Euterpe edulis Mart. (palmito) é a espécie de maior destaque (Tabela 2), com Índices de Valores

de Importância (IVI) muito superiores aos das demais espécies florestais (Negreiros et al., 1995).

Tabela 2. Relação das 10 espécies arbóreas mais importantes no PECB segundo o IVI, sendo

considerados parâmetros como densidade, dominância e freqüência

Espécie Família

Euterpe edulis Arecaceae

Bathysa meridionalis Rubiaceae

Hyeronima alchorneioides Euphorbiaceae

Alchornea triplinervia Euphorbiaceae

Tetrastylidium sp. Olacaceae

Cryptocarya sp. Lauraceae

Sloanea monosperma Elaeocarpaceae

Cabralea canjerana Meliaceae

Gomidesia flagelaris Myrtaceae

Gomidesia spectabilis Myrtaceae

Fonte: Adaptado de Negreiros et al., 1995

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4.2. Amostragem e preparação de amostras

As 10 espécies arbóreas relacionadas na Tabela 2 serão amostradas. Para cada espécie,

serão escolhidas aleatoriamente 10 unidades amostrais para a coleta dos compartimentos folha,

serrapilheira e solo superficial, totalizando 100 unidades. O número de unidades amostrais foi

estipulado a partir da metodologia de Cochran (1977) para população infinita de amostras

(Tagliaferro et al., 2000). De acordo com Albert & Horwitz (1997), quanto menor a concentração

de um analito, maior é a variabilidade esperada no resultado de sua determinação, podendo o

desvio padrão ser estimado a partir da concentração. Desse modo, baseando-se nas concentrações

elementares determinadas por França et al. (2000) em árvores nativas de um fragmento florestal

do Estado de São Paulo, ambiente similar ao do presente estudo, estimou-se o desvio padrão para

cada elemento. Obteve-se o tamanho amostral de 10 unidades, que atende, em nível de 95% de

confiança e 10% de erro admissível, a maioria dos elementos químicos para as espécies

analisadas. Após a obtenção dos primeiros resultados das determinações elementares em

novembro de 2001, aplicar-se-á novamente o dimensionamento amostral para a reavaliação do

número ideal de unidades amostrais para cada elemento químico.

4.2.1. Compartimentos folha e serrapilheira

Para o compartimento folha, é recomendada a coleta no final da estação de crescimento,

quando os elementos já estiverem no máximo de acumulação (Ernst, 1995). Entrentanto, este

período não é identificado convenientemente para espécies tropicais. Desse modo, 3 coletas, com

intervalos aproximados de 2 meses, serão efetuadas a fim de identificar variações sazonais na

concentração de elementos químicos nas folhas. O compartimento serrapilheira será composto

por folhas recém-derrubadas coletadas com auxílio de redes devidamente instaladas sob a copa

das árvores. Em se tratando de espécies da família das palmáceas, que derrubam folhas com

menor freqüência, folhas mortas ainda nas árvores ou folhas já depositadas sobre o solo serão

consideradas na amostragem.

O material vegetal será lavado seguindo dois procedimentos, ou seja, com a utilização de

água bidestilada e com solução de EDTA 0,01 M (Markert, 1995), permitindo estimar a

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contribuição atmosférica para as concentrações elementares. Todas as folhas serão submetidas a

secagem em estufa a 60ºC até peso constante, seguida da redução da granulometria em moinho

de disco orbital de alumina para evitar a contaminação metálica das amostras.

4.2.2. Compartimento solo

Serão coletadas amostras de solo na área abrangida pela projeção da copa das unidades

amostrais, nas profundidades correspondentes a 0-10 cm e 10-30 cm, de modo a representar o

compartimento de solo superficial (Golley et al., 1978) e possibilitar o estudo da influência da

serrapilheira sobre o solo.

As amostras de solo serão submetidas a secagem a 85ºC e posterior redução em moinho

de disco orbital para a obtenção de granulometria apropriada à análise.

4.3. Análise por ativação neutrônica instrumental

A análise por ativação neutrônica instrumental (INAA) constitui técnica de alta qualidade

metrológica com exatidão adequada a análises ambientais, favorecendo a comparabilidade de

resultados (Bode et al., 2000; Bacchi et al., 2000). Além disso, prescinde de tratamento químico

de amostras e possui aplicabilidade comprovada em estudos que envolvem matrizes biológicas

complexas (Oliveira et al., 1997; Saiki et al., 1997; Naidu et al., 1999; Coccaro et al., 2000;

Furukawa et al., 2000). Esta técnica baseia-se na irradiação de amostras em fluxo de nêutrons, os

quais interagem com os nuclídeos que as compõem, formando radionuclídeos pela reação

conhecida como ativação. O número de átomos ativados é proporcional ao número de átomos do

nuclídeo, dependendo, também, de fatores como o fluxo de nêutrons incidente, a seção de

choque e a abundância isotópica do nuclídeo alvo.

No Laboratório de Radioisótopos (LRi) do Centro de Energia Nuclear na

Agricultura (CENA), cerca de 30 elementos são passíveis de determinação, dependendo da

concentração e do tipo de matriz. França et al. (2000) demonstraram que os elementos As, Ba,

Br, Ca, Ce, Co, Cr, Cs, Eu, Fe, Hf, K, La, Na, Nd, Rb, Sb, Sc, Sm, Sr, Ta, Tb, Th, Yb e Zn

podem ser determinados nos compartimentos de espécies arbóreas.

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Todas as amostras serão destinadas à INAA que proporcionará a determinação

multielementar nos compartimentos. Porções das amostras com aproximadamente 200 mg serão

pesadas diretamente em cápsulas de polietileno de elevada pureza, específicas para a irradiação e

fabricadas pela Vrije Universiteit, Amsterdam, Holanda. Serão empregados fragmentos de uma

liga de Ni-Cr de concentração química demonstrada (França et al., 1999) para a monitorização

do fluxo de nêutrons.

A irradiação sob um fluxo de nêutrons da ordem de 1013 n cm-2 s-1 será realizada no

reator nuclear de pesquisa IEA-R1m do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN),

em São Paulo. As amostras serão liberadas do IPEN e trazidas ao LRi, Piracicaba, quando

atingirem um nível de radioatividade seguro para manipulação, normalmente 3-4 dias após o

término da irradiação. Este é um fator que limita o número de elementos determináveis no LRi,

como os radionuclídeos de meia-vida curta. A radioatividade induzida será detectada por

espectrometria gama de alta resolução, utilizando-se de detectores de germânio hiperpuro. Após

a análise dos espectros de radiação gama, serão calculadas as concentrações dos elementos por

método paramétrico k0 conforme Bacchi et al. (2000).

Para assegurar a qualidade do procedimento analítico, irradiar-se-ão concomitantemente

às amostras materiais de referência certificados de matrizes vegetais e geológicas, produzidos

pelo National Institute of Standards and Technology (NIST), Gaithersburg, USA, e Agência

Internacional de Energia Atômica (IAEA), Viena, Áustria.

5. INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS

5.1 Contaminação superficial

A contaminação superficial de matrizes vegetais é um fato conhecido e bastante

preocupante na análise de plantas. O material exógeno incrementa a concentração aparente dos

elementos químicos sobre seus valores endógenos (Wyttenbach & Tobler, 1998). Este problema

pode ser resolvido pela lavagem com solventes apropriados que, mesmo retirando o material

depositado nas folhas, não promovem a lixiviação de elementos químicos endógenos

(Markert, 1995). Além disso, a determinação de alguns elementos, como Ti e Al (Ernst, 1995;

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Fernandes et al., 1995) e Sc (Fernandes, 1993; Hinton et al., 1995; Fernandes, 1997) pode

auxiliar na estimativa da contaminação superficial.

Com a lavagem de folhas por dois procedimentos distintos, poder-se-á avaliar a influência

da contaminação superficial, tanto pela diferença observada entre as concentrações químicas

elementares das folhas lavadas com solvente e água destilada, quanto pela razão de concentração

folha/solo de elementos traçadores de solo, parâmetro este bastante utilizado para estudos dessa

categoria (Markert, 1995; Wyttenbach & Tobler, 1998).

5.2. Ciclagem de elementos químicos

Para o estudo da ciclagem de elementos químicos, razões de concentração

folha/serrapilheira e folha/solo serão utilizadas. As razões de concentração folha/solo (CR)

relatadas para ecossistemas de clima temperado (Wyttenbach et al., 1995; Wyttenbach &

Tobler, 1998) parecem ser diferenciadas daquelas obtidas para a floresta semidecidual do Estado

de São Paulo (França et al., 2000), dada a grande variação existente nos valores de CR,

proporcionada, em muitos casos, pela complexa relação solo-planta (Wyttenbach &

Tobler, 1998). Neste trabalho, as razões de concentração serão obtidas a partir das concentrações

totais dos elementos químicos do solo, que fornecem informações preliminares sobre a

disponibilidade de elementos químicos às plantas (Wyttenbach et al., 1995; Wyttenbach &

Tobler, 1998). As razões de concentração serão empregadas na identificação de espécies

bioacumuladoras de elementos químicos. Por exemplo, espécies acumuladoras de Co podem

atingir a concentração de até 30 ppm deste elemento em suas folhas (Breulmann et al., 1999;

França et al., 2000), sendo a concentração média em plantas em torno de 0,02 a 0,5 ppm

(Markert, 1998).

Para a verificação da estratégia de resgate de elementos químicos, as razões de

concentração folha/serrapilheira serão primordiais. O resgate é típico de ecossistemas

oligotróficos como na Mata Atlântica (Moraes & Domingos, 1997), nos quais nutrientes são

continuamente reciclados na biomassa. Entretanto, alguns fenômenos foram observados quanto

ao comportamento de elementos químicos considerados não essenciais. Em floresta tropical,

verificou-se o resgate de Br pela planta em quantidades semelhantes às do K

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(França et al., 2000), embora este elemento não possua funções fisiológicas conhecidas para

organismos terrestres (Kabata & Pendias, 1987; Markert, 1998).

Estudos compreendendo a distribuição de lantanídeos em ecossistemas tropicais vêm

sendo cada vez mais requisitados (Maria et al., 2000), assim o modelo de distribuição destes

elementos será testado e as concentrações elementares comparadas aos valores de referência em

plantas de clima temperado, ambos propostos por Markert & De Li (1991a).

Além disso, técnicas multivariadas de análise da variância (MANOVA) serão aplicadas

para o conhecimento de relações quantitativas entre a composição multielementar e as espécies

arbóreas coletadas (Brown, 1998). Dentre as ferramentas estatísticas disponíveis, a análise de

componentes principais (PCA) e a análise de agrupamento (“cluster”) serão empregadas pelo

fato de mostrarem-se eficazes na identificação de características peculiares da distribuição de

elementos químicos de matrizes ambientais (Fernandes et al., 2000; Martín et al., 1998;

Markert, 1993).

5.3. Influência das espécies sobre o solo

Espécies vegetais bioacumuladoras de elementos químicos podem interferir na

concentração química elementar do solo. A concentração química na superfície pode ser

significativamente maior (0-10 cm) que a concentração em sub-superfície (10-30 cm),

demonstrando, muitas vezes, o incremento proporcionado pela deposição de material vegetal.

Para verificar a influência dos compartimentos vegetais sobre a concentração química superficial

do solo, propõe-se o delineamento experimental descrito a seguir.

Serão admitidos dois fatores de tratamento, ou seja, espécie arbórea (espécie) e

profundidade do solo (profundidade). As espécies de árvores terão 10 níveis do fator de

tratamento, enquanto para o tratamento profundidade apenas dois níveis (0-10 cm; 10-30 cm)

serão considerados, resultando em 20 combinações. Com isso, será estudado o efeito isolado de

cada fator e a interação entre eles.

Considerando os fatores espécie e profundidade com 10 e 2 níveis respectivamente, tem-

se o fatorial 10 x 2, com 20 combinações. Admite-se que esses tratamentos foram distribuídos

14

em unidades amostrais segundo o delineamento em blocos casualizados, em 100 blocos. O

modelo matemático adotado é o que se segue

( ) ijkkijjiijky εγαββαµ +++++=

com i= 1,2,3,...,10; j=1,2; k=1,2,...,100

ijky é o valor observado do nível i do fator espécie combinado com o nível j do fator

profundidade no bloco k

µ é a média populacional geral

iα é o efeito do nível i do fator espécie

jβ é o efeito do nível j do fator profundidade

( )

ijαβ

é o efeito da interação entre o nível i do fator espécie e o nível j do fator

profundidade

kγ é o efeito do bloco k

ijkε é o erro ao acaso associado à cada observação

Basicamente, aplicar-se-ão os seguintes testes estatísticos utilizando-se do programa SAS

(SAS Institute Inc., 1996):

- teste de Harley (Fmáx) para verificar a homogeneidade de variâncias

- teste de F-Snedecor ou teste “t” para selecionar a transformação estabilizadora da

variância, caso não seja detectada a homogeneidade de variâncias

- teste F para a análise da variância e verificação da interação entre os fatores de

tratamento

5.4. Obtenção do “background”

Pela composição química elementar dos compartimentos vegetais, obter-se-á a estimativa

do “background” do PECB. Desse modo, em estudos posteriores, será possível avaliar alterações

na unidade de conservação quanto à poluição por elementos químicos. É provável que algumas

espécies arbóreas proporcionem maior sensibilidade na detecção de impactos, quando avaliadas

em referência ao processo de bioacumulação de elementos químicos nos compartimentos.

15

6. PLANO DE TRABALHO E CRONOGRAMA

O plano de trabalho está dividido em três etapas principais, sumarizadas na Tabela 3. A

primeira etapa consiste no reconhecimento da área de estudo, período em que será implantada a

parcela permanente, bem como no cumprimento dos créditos em disciplinas. É bem provável que

neste período já seja realizado o inventário das espécies do PECB. Estas atividades serão

cumpridas no escopo do Projeto sob coordenação do Prof. Dr. Ricardo Ribeiro Rodrigues.

Na etapa seguinte, amostras dos compartimentos solo, serrapilheira e folha nas unidades

amostrais serão coletadas. A amostragem será efetuada em três épocas distintas a intervalos de

3 meses. Em cada uma das épocas, duas coletas serão realizadas, em meses subseqüentes,

trabalhando-se com 5 espécies de cada vez. Esta divisão é necessária, pois a massa de amostras

será relativamente grande (aproximadamente 100 kg) e com alto teor de umidade, requerendo

secagem imediata, pois alterações por decomposição microbiológica podem ocorrer.

Para a determinação multielementar, são previstos 4 lotes de amostras de vegetais e solo a

serem irradiadas para cada época de coleta, totalizando 12 lotes. Após a irradiação, as amostras

terão a radioatividade induzida detectada em quatro ocasiões, com tempos de decaimento

aproximados de 3, 7, 15 e 30 dias. A radiação gama dos monitores de fluxo será detectada aos 20

e 40 dias de decaimento. A análise espectral e o cálculo de concentrações pelo método k0

demandarão um tempo expressivo, considerando-se a análise de 75 amostras por lote, incluindo-

se os materiais de referência certificados.

A etapa 3 consiste na análise e interpretação dos resultados, na preparação da monografia

para exame de qualificação e na redação da dissertação.

7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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1

Tabela 3. Cronograma de execução do plano de trabalho

2001 2002 2003 Atividade

F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J F

1.1 Cumprimento dos créditos em disciplinas ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦

1.2 Reconhecimento da área ♦ ♦

1.3 Implantação das parcelas ♦ ♦ ♦

1.4 Identificação das espécies mais importantes ♦ ♦ ♦

2.1 Amostragem dos compartimentos – 5 espécies ♦ ♦


2.3 INAA ♦ ♦ ♦



2.6 INAA ♦ ♦ ♦



2.9 INAA ♦ ♦ ♦

3.1 Análise estatística e interpretação ♦ ♦ ♦ ♦

3.2 Atualização da revisão de literatura ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦

3.3 Monografia para exame de qualificação ♦ ♦ ♦

3.4 Redação da Dissertação ♦ ♦ ♦ ♦

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