MERCÚRIO EM SOLOS DE RONDÔNIA: A GEOESTATÍSTICA COMO ... · 8 ÍNDICE DE TABELAS Tabela 1: Dados...

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE RONDÔNIA NÚCLEO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM

DESENVOLVIMENTO REGIONAL E MEIO AMBIENTE

João Carlos Herrmann

MERCÚRIO EM SOLOS DE RONDÔNIA:

A GEOESTATÍSTICA COMO FERRAMENTA DE ANÁLISE DA INFLUÊNCIA DA AÇÃO ANTRÓPICA

(UM ESTUDO DE CASO)

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Desenvolvimento Regional e Meio Ambiente.

Orientador: Prof. Dr. Ene Glória da Silveira

PORTO VELHO 2004

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE RONDÔNIA NÚCLEO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM

DESENVOLVIMENTO REGIONAL E MEIO AMBIENTE

João Carlos Herrmann

Mercúrio em solos de Rondônia: A geoestatística como ferramenta de análise da influência da ação antrópica.

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Desenvolvimento Regional e Meio Ambiente, área de concentração Diagnóstico

Ambiental e Biodiversidade

BANCA EXAMINADORA

_________________________________________________ Prof. Dr. Ene Glória da Silveira

Orientador

_________________________________________________ Prof. Dr. José Vicente Elias Bernardi

Examinador

_________________________________________________ Prof. Dr. Júlio Sancho Linhares Teixeira Militão

Examinador

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Copyright by João Carlos Herrmann todos os direitos reservados.

É permitida a reprodução total ou parcial desta obra, desde que citada a fonte, comunicar

a reprodução a Universidade Federal de Rondônia-UNIR – Centro de Estudos e Pesquisas

Interdisciplinar para o Desenvolvimento Sustentável de Populações Amazônicas -

CEDSA -. BR 364, km 9,5 Setor Rural – CEP 78900-500 Porto Velho-RO. Ou pelo

endereço eletrônico [email protected].

Ficha catalográfica

Herrmann, João Carlos

Mercúrio em solos de Rondônia: A geoestatística como ferramenta de análise da influência da ação antrópica (um estudo de caso)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Rondônia - UNIR. Núcleo de Ciência e Tecnologia. Porto Velho, 2004. Área de concentração: Diagnóstico Ambiental e Biodiversidade Orientador: Prof. Dr. Ene Glória da Silveira.

1. Mercúrio. 2. Geoestatística 3. Floresta 4. Pastagem.

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DEDICATÓRIA

Aos meus pais, pela vida, exemplo e aprendizado

que me proporcionaram, à minha esposa e filhas

pelo apoio e estímulo, aos professores e amigos

pelo incentivo.

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AGRADECIMENTOS

Ao Prof. Dr. Ene Glória da Silveira, pela orientação e estímulo;

Aos Profs. Wanderley Rodrigues Bastos e José Vicente Elias Bernardi pela ajuda, apoio

e colaboração, sem a qual não seria possível a realização deste trabalho;

Ao Prof. Dr. Josué Costa Silva, pela dedicação ao curso;

Aos colegas do Laboratório de Biogeoquímica Ambiental, pela recepção, amizade e

auxílio prestados;

A Secretaria de Estado da Segurança Defesa e Cidadania, pela autorização para participar

do curso;

A Fundação Universidade Federal de Rondônia, pela oportunidade propiciada;

Aos colegas do Instituto de Criminalística pelo incentivo e apoio;

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SUMÁRIO

INDICE v

ÍNDICE DE TABELAS vi

ÍNDICE DE FIGURAS vii

LISTA DE SIGLAS ix

RESUMO X

ABSTRACT xi

1 – INTRODUÇÃO 1

2 – MATERIAIS E MÉTODOS 11

3 – RESULTADOS E DISCUSSÃO 40

4 – CONCLUSÕES 58

6 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 59

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ÍNDICE

1. INTRODUÇÃO

1.1. Considerações gerais

1.2. Objetivos

1.3. Localização da área de estudo

1.4. Revisão bibliográfica

2. MATERIAIS E MÉTODOS

2.1. Caracterização da área de estudo

2.1.1. Clima

2.1.2. Vegetação

2.1.3. Solos

2.1.4. Geomorfologia

2.1.5. Geologia

2.1.6. Uso do solo

2.2. Metodologia de amostragem de campo

2.3. Metodologia de análise química

2.4. Metodologia de tratamento estatístico

2.4.1. Correlação linear simples

2.4.2. Superfície de tendência

2.4.3. Krigagem ordinária pontual

2.4.4. Semi-variograma

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

3.1. Controle de qualidade das análises químicas

3.2. Quantificação do mercúrio total presente

3.3. Matéria orgânica

3.4. Superfície de tendência

3.5. Modelo semi-variográfico

3.6. Krigagem ordinária pontual

3.7. Perfis

4. CONCLUSÕES

5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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1

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11

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ÍNDICE DE TABELAS

Tabela 1: Dados climatológicos médios mensais da estação de Porto Velho (8º 47’ 42” S

– 63º 50’ 43” W) referentes ao ano de 2002.

Tabela 2: Teores de mercúrio total obtidos, localização, posição em relação a área de

floresta e pastagem e teor de matéria orgânica.

Tabela 3: Resumo dos dados estatísticos.

Tabela 4: Valores de referência de mercúrio total das amostras certificadas com as

respectivas recuperações obtidas através do FIMS 400 da Perkin Elmer.

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ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1: Mapa de Localização.

Figura 2: Diagrama de predominância média do vento registrada nos municípios de Porto

Velho, Ariquemes, Cacoal, Guajará-Mirim, Ji-Paraná, Vilhena, Machadinho do

Oeste e Costa Marques durante o ano de 2002.

Figura 3: Diagrama do balanço hídrico mensal da estação de Porto velho, para uma

lâmina de 100 mm, durante o ano de 2002.

Figura 4: Mapa de solos.

Figura 5: Mapa geomorfológico.

Figura 6: Mapa geológico.

Figura 7: Carta imagem da área de estudo e adjacências, com localização da malha de

amostragem de solos.

Figura 8: Mapa de distribuição e localização das amostras.

Figura 9: Fotografia mostrando o buraco em forma de “V” cavado no solo, de cujo bordo

foi retirado uma fatia de solo.

Figura 10: Fotografia mostrando a parte central da fatia de solo, após dispensadas as duas

bordas.

Figura 11: Fotografia mostrando a amostra embalada e etiquetada, pronta para ser levada

ao laboratório.

Figura 12: Fluxograma do processo de abertura e análise das amostras de solo.

Figura 13: Fluxograma de análise das amostras.

Figura 14: Modelo de semi-variograma.

Figura 15: Mapa da superfície de tendência de 1º grau dos teores de Hg total.

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Figura 16: Mapa residual da superfície de tendência de 1º grau.

Figura 17: Modelo variográfico elaborado para a área estudada.

Figura 18: Mapa dos teores de Hg total elaborado utilizando-se como interpolador o

algoritmo de krigagem ordinária pontual.

Figura 19: Mapa de desvios do processo de krigagem.

Figura 19: Superfície de teores de Hg total obtida pelo processo de krigagem ordinária

pontual.

Figura 20: Perfil da linha 1.





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LISTA DE SIGLAS

APSL – Amapá Solo

DSG – Diretoria do Serviço Geográfico do Exército

EMBRAPA – Empresa Brasileira de Pesquisas Agropecuárias

FIAS – Flow Injection Automatic System

FIMS – Flow Injection Mercury System

GKSS – GKSS Research

GPS – Global Position Sistem

Hg - Mercúrio

IAEA – Internacional Atomic Energy Agency

IPEN-SP – Instituto de Pesquisas Nucleares de São Paulo

LANDSAT – Land Satellite

LDT – Limite de Detecção da Técnica

SAD 69 – South American Datum 69

UFRJ – Universidade Federal do Rio de Janeiro

UNIR – Fundação Universidade Federal de Rondônia

UTM – Universal Transversal de Mercator

ZEE – Zoneamento Socieconômico e Ecológico

µ - Micrograma

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RESUMO

O elevado nível de contaminação de algumas populações da região Amazônica

presumivelmente não contaminadas por mercúrio proveniente de garimpos, levou a busca

de fontes não antropogênicas para explicar tal fenômeno. Foi constatado então a

presença de concentrações elevadas em alguns solos da região, tendo a lixiviação e

erosão superficial que seguem ao processo de desmatamento, sido apontados como

fatores que contribuem para a liberação deste mercúrio, além da queima de biomassa, que

seria responsável pela liberação de mercúrio da própria biomassa e do solo, devido às

altas temperaturas que volatilizam este elemento e compostos. No presente estudo, ao se

estabelecer uma malha regular de amostragem de solos com posterior análise geoquímica

para mercúrio total em uma área de contato floresta/pastagem, obteve-se concentração

média de 149,20 µg.kg-1 ± 12,79 µg.kg-1 de mercúrio total. As amostras situadas na área

de floresta, em número de 25, apresentaram média de 149,14 µg.kg-1 ± 12,47 µg.kg-1 e as

amostras situadas na área de pastagem, em número de 30, apresentaram média de 149,24

µg.kg-1± 13,05 µg.kg-1. Através do tratamento de superfícies de tendência de 1º grau,

verificou-se que a dispersão de mercúrio varia espacialmente de E-W, enquanto a relação

floresta/pastagem se realiza na direção N-S. Utilizando-se da geoestatística e tendo como

ferramenta o modelo semi-variográfico esférico e a krigagem ordinária pontual, foram

elaborados mapas de teores de Hg total que demonstraram a dependência espacial entre

os teores de Hg total contido no solo, indicando contudo, a independência desta

distribuição em relação à utilização da área. Assim, as ferramentas geoestatísticas

aplicadas no caso estudado, indicam que a atuação antrópica através do estabelecimento

de pastagem, não contribuiu para a diferenciação da dispersão do mercúrio total contido

no solo, em relação a uma área de floresta contígua, tomada como padrão da dispersão

natural.

Palavras-chave: mercúrio, geoestatistica, floresta, pastagem,

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ABSTRACT

The high level contamination of some populations of the Amazon region not presumably

contaminated by mercury originating from gold mining activities, carried the search for

no anthropogenic sources to explain such phenomenon. It was verified then the presence

of high concentrations in some soils of region, having lixiviation and superficial erosion

that follow to deforestation process, been pointed as factors that contribute with the

liberation of this mercury, besides of this, the biomass burning would be responsible for

mercury liberation of the biomass and of the soil, due to the high temperatures, that

volatilizes this element and composts. In this study, when established a soils samples

regular grid for mercury in a contact forest/pasture areas, it was obtained an average

concentration of 149.20 ± 12.79 µg.kg-1 of total mercury. The samples situated in the

forest area, in number of 25, had presented average of 149.14 ± 12.47µg.kg-1 and the

samples situated in the pasture area, in number of 30 average of 149.24 ± 13.05µg.kg-1.

Through the trend surface treatment of 1st degree, was verified that mercury dispersion

varies spatially from E-W, while the relationship forest/pasture areas happens in N-S

direction. Doing geostatistical use, through the spherical semi-variogram model and of

kriging algorithm, were produced concentration maps of total Hg that showed the space

dependence between the Hg concentration in the soil, demonstrating however, the

independency of this distribution regarding to the utilization of the area. Thus, the

geostatistical tools applied in the studied case indicate that the human action through the

pasture establishment, didn't contribute for the dispersion differentiation of total mercury

contained in the soil, regarding a contiguous forest area, taken as a natural dispersion

standard.

Key words: mercury, geoestatistic, forest, pasture,

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1. INTRODUÇÃO

1.1. Considerações gerais

O estudo da presença de mercúrio (Hg) na Amazônia, sua concentração,

dispersão, metilação, contaminação ambiental e humana, têm sido objeto de inúmeros

estudos e fonte de pesquisa para cientistas de todo o mundo. O uso intensivo do mercúrio

metálico como agente amalgamador do ouro pelos garimpeiros na região amazônica é de

longa data e persiste até os dias atuais com grandes perdas diretamente para o ambiente, o

que, aliado ao alto potencial tóxico de seus derivados, a cumulatividade e magnificação

ao longo da cadeia trófica, o tornam de especial interesse como substância tóxica.

Incidentes como a da baia de Minamata e de Niigata, ambos no Japão,

descobertos respectivamente em 1956 e 1965 (Takeuchi & Eto, 1999) e causados por

poluição industrial, são exemplos constantemente citados na literatura científica para

ilustrar o potencial de dano que esta substância pode causar.

Até recentemente os estudos na região Amazônica sobre o mercúrio se

concentravam no proveniente de ação antrópica, principalmente o de atividade

garimpeira, o qual teria dispersado no ambiente entre 70 e 170 toneladas anualmente

segundo Meech, Veiga & Tromans (1997) ou 100 toneladas anuais durante os últimos 25

anos, segundo Malm (1995). Como biomonitores (Buss et al., 2003) do processo de

contaminação, os peixes, garimpeiros, populações ligadas ao comércio de ouro e

populações ribeirinhas eram as fontes de amostras nas quais as pesquisas se

concentravam.

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A partir da identificação de ambientes contaminados, sem qualquer ligação com

a atividade garimpeira ou outra atividade antrópica poluente, iniciaram-se estudos com

vistas a identificação de outras fontes de Hg na Amazônia. Os solos da região foram

então apontados como naturalmente enriquecidos neste elemento, sendo considerados

como depósitos naturais. O processo de desmatamento seguido de queimada, que

precede o estabelecimento da agropecuária na região, passou a ser apontado como um

fator que influenciava na liberação do mercúrio contido neste depósito natural. A

queimada, além de liberar para a atmosfera o mercúrio contido na biomassa, provocaria

evaporação do mercúrio contido no solo, assim como facilitaria o processo de lixiviação e

erosão superficial do solo desprotegido, todos estes processos favorecendo a chegada do

Hg ao ambiente aquático.

Desta sorte, seria de se esperar que o teor de mercúrio total contido no solo de

uma área submetido ao desmatamento, com posterior queimada e estabelecimento de

pastagem, em relação ao teor de mercúrio contido em uma área de floresta contígua, fosse

significativamente menor. Há hipótese inicial, em base aos estudos já realizados, era de

que a ação antrópica favoreceria a liberação do mercúrio contido no solo da área

desmatada, diferenciando-o da área de floresta contígua.

Assim, no presente trabalho, estabeleceu-se uma malha de amostragem de solo

para geoquímica sobre um ambiente de pastagem e um ambiente de floresta contíguo,

cuja história de ocupação era conhecida, tendo as amostras sido regularmente

distribuídas. Através da geoestatística e do semi-variograma, utilizados como ferramenta

de análise interpretação espacial da dispersão dos teores de mercúrio total encontrados,

foram obtidos resultados estatísticos e produzidos mapas ilustrativos destes dados.

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Os resultados obtidos neste trabalho, uma das primeiras incursões de

caracterização da presença de mercúrio nos solos do interior rondoniense, são mais um

passo na compreensão do ciclo local e regional do mercúrio e na própria evolução da

contaminação ambiental da bacia do rio Madeira. Cabe ressaltar também a utilização da

geoestatística como ferramenta de análise da dispersão do mercúrio, a qual, por ser

inédita na região Amazônica, valoriza o presente estudo e as conclusões a que se chegou.

1.2. Objetivos

1.2.1. Objetivo geral

• Avaliar se a atuação antrópica, através da conversão de uma área de floresta em

pastagem, está gerando diferenciação na dispersão do mercúrio total contido no

solo, em relação a uma área de floresta adjacente.

1.2.2. Objetivos específicos

• Identificar e quantificar a presença de mercúrio total no solo da área estudada;

• Aplicar a geoestatística, através da krigagem ordinária pontual e do semi-

variograma, como ferramenta de análise do comportamento da dispersão do

mercúrio total presente no solo.

1.3. Localização da área de estudo

A área de estudo se localiza no município de Candeias do Jamari, margem

direita do Rio Candeias, o qual é afluente do rio Jamari, que deságua no Rio Madeira. A

propriedade rural na qual se encontra inserida a área de estudo é denominada como Lote

17

138 do setor 05 da geba Baixo Candeias – Igarapé Três Casas, confluência da Linha 27

com a Linha 84. Localmente a propriedade é denominada de Fazenda Mata Verde.

Através do uso de GPS foram obtidas as coordenadas UTM da sede da fazenda,

sendo as seguintes: 417162 – 8976794. As coordenadas limites da área de estudo são:

8977177 – 415290 e 8977692 – 416256, sendo a mesma coberta pela imagem de satélite

LANDSAT cena 232066 e carta DSG SC.20-V-D-II (Figura 1).

1.4. Revisão bibliográfica

A extração de ouro na bacia amazônica é de longa data, tendo sido realizada

desde tempos imemoriais pelos povos andinos como os Incas, os quais utilizavam

processos gravimétricos ou de cata. Segundo Malm (1998), o processo de amalgamação

inicia a ser utilizado na América do Sul com a chegada dos colonizadores espanhóis e

portugueses. Na Amazônia, só se tem notícia de utilização de mercúrio em larga escala

com o incremento gradual dos preços do ouro no mercado internacional na década de 70

e a grande corrida para a região na década de 80.

Nesta mesma década, iniciam também as pesquisas sobre os problemas de

contaminação ambiental decorrentes da presença deste elemento em várias regiões da

Amazônia, principalmente àquelas afetadas pelas atividades garimpeiras, tendo sido

atribuído à esta última a contaminação então diagnosticada (Pfeiffer et al., 1989;

Branches et al., 1993).

No entanto, a partir de 1994, segundo Lebel (1999), pesquisadores da

Universidade Federal do Pará e da Universidade de Quebec e Montreal estudando o Rio

Tapajós, constataram que a atividade garimpeira não deveria ser a única fonte de Hg, uma

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vez que populações que se encontravam a centenas de quilômetros das zonas de

garimpagem e mesmo em locais sem qualquer contato com este tipo de atividade,

apresentavam altos níveis de contaminação. A partir desta constatação os estudos foram

também direcionados para a descoberta de novas fontes de Hg que pudessem estar

contribuindo para a contaminação do ambiente amazônico.

Veiga et al. (1994) estimou que a queima de biomassa florestal decorrente do

processo de desmatamento da região amazônica, introduzia na atmosfera cerca de 90

toneladas/ano de Hg, representando a maior fonte de Hg atmosférico e contribuindo

significativamente para a contaminação do ambiente aquático. Por sua vez, Roulet et

al.(1996) estudando os solos da região do rio Tapajós, encontrou teores de Hg variando

entre 90 – 210 µg kg-1, relativamente altos quando comparados com as médias obtidas em

outras partes do mundo, indicando ainda o possível controle deste elemento pelos óxidos

e hidróxidos de ferro e alumínio presentes no solo.

A atividade antrópica sobre estes solos passou então a ser apontada como um

fator de aceleração na liberação do Hg para o ambiente aquático e atmosfera, conforme

abordado por Meech et al. (1997), mostrando que o Hg também é introduzido no

ambiente pelo processo de deterioração dos solos orgânicos e húmus que segue à queima

da biomassa florestal, através de dois modos: volatização e lixiviação. É um processo

mais lento e a razão da perda depende de muitos fatores, tais como clima, latitude, tipo de

solo original, geologia e rocha subjacente, uso da terra, etc..

Roulet et al.(1998), ao caracterizar os processos biogeoquímicos de controle e

acumulação de Hg em solos de floresta, solos desmatados e solos cultivados no baixo

Tapajós, reafirmou o controle dos óxidos e hidróxidos de ferro e alumínio sobre a

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acumulação e liberação de Hg dos solos estudados, de acordo com sua evolução natural,

degradação e erosão que seguem ao processo de desmatamento. Tais solos foram

considerados naturalmente ricos e um reservatório de Hg.

Roulet et al.(1999), estudando os efeitos da colonização sobre a presença de Hg

na Amazônia e estimando a contribuição da queima de biomassa para liberação deste

elemento para o ambiente, chegou a mesma conclusão de Lacerda (1995), ou seja, de sua

importância relativa pequena. Da mesma forma, na bacia do Tapajós, a contribuição do

Hg atmosférico proveniente da queima em garimpos e transportado a longa distância, não

pode ser considerada como a origem dos altos valores encontrados. Alertou, no entanto,

para o fato de que a erosão dos solos em áreas desmatadas poderia estar gerando uma

perda de 500 a 3000µg Hg/m² por centímetro de solo erodido. Esta fonte

presumivelmente causaria significante contaminação dos rios amazônicos.

Lacerda (1999) estudando a distribuição do Hg em solos de floresta e lagos na

região de Alta Floresta (MT), relaciona os valores anômalos às emissões de Hg

provenientes das atividades garimpeiras, assim como aponta para a atuação dos solos

florestais como depósitos de Hg, enquanto os solos de pastagem atuariam como fontes

difusas deste elemento, com reemissões intermitentes, mostrando teores médios de Hg

significativamente menores que os encontrados nas áreas de floresta.

Roulet et al. (2000) ao estudar sedimentos de lagos da bacia do Tapajós,

encontrou evidências geoquímicas de que a origem da recente acumulação de Hg nestes

sedimentos está ligado a erosão superficial do solo em decorrência da colonização,

desmatamento e estabelecimento de agricultura em substituição à floresta nativa, sendo

responsável pela maior perturbação no ciclo do Hg em solos da Amazônia Central.

21

Roulet et al. (2001) avaliando a variação espaço-temporal do conteúdo das águas dos rios

Tapajós e Amazonas, especialmente no que se refere ao conteúdo de Hg, chegou às

mesma conclusões anteriores, ou seja, a erosão do solo como maior fonte deste elemento

para o meio aquático.

Artaxo et al.(2000), estudando o Hg atmosférico presente na região amazônica,

identificou que o mesmo está claramente associado à queima de biomassa e às atividades

garimpeiras, sendo que, na média, 63% da concentração de Hg está relacionada às

atividades garimpeiras, 31% relacionado à queima de biomassa, 4% a poeira do solo e

2,1% ao NaCl.

Fadini e Jardim (2001) investigando a presença de Hg total em solos da bacia

do Rio Negro, chegaram a valores médios de 172 µg kg-1, sendo amostrados seis

diferentes tipos de solos com representatividade regional. Estes mesmos solos mostraram

uma média de 164 µg kg-1 distribuídos ao longo de um perfil de 1 metro. Tais solos

mostraram-se naturalmente ricos em Hg, sendo que o conteúdo total da bacia sobrepuja

em muito as estimativas de introdução de Hg por atividade antropogênica ou pelo ciclo

global do mercúrio. A liberação de Hg do solo foi apontada como a maior causa de

contaminação da região.

Wasserman et al. (2001) ao analisar o ciclo do Hg no ambiente amazônico,

alerta para a pouca representatividade das amostras de Hg total em solo nos estudos até

então realizados, as quais teriam sido obtidas de forma pontual e cujas conclusões foram

estendidas para toda a região.

Cordeiro et al. (2002) estudando a região de Alta Floresta (MT), identificou a

deposição de mercúrio relacionado às atividades garimpeiras e a deposição associada ao

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carvão vegetal, derivado do desmatamento e queimadas na região, estabelecendo assim,

através do padrão de distribuição do Hg, as mudanças na economia regional e os

diferentes tipos de impacto sobre o ambiente.

Lacerda et al. (2004) ao estudar a distribuição do Hg em solos de Alta Floresta

(MT), diagnosticou significativa diferença entre os teores presentes em solos de floresta

(61,9 ± 50,6 ng.g-1) e em solos de pastagem (33,8 ± 13,9 ng.g-1), apontando a cobertura

do solo e o uso da terra como fatores aparentemente determinantes desta diferenciação.

A maior capacidade de retenção de Hg atmosférico dos solos de floresta, aliado a alta

exposição dos solos em áreas de pastagem às intempéries climáticas, bem como o

processo de queima da biomassa florestal, seriam responsáveis por esta diferenciação.

Sugeriu também que o Hg emitido por fontes antrópicas se deposita nos primeiros 40 km

de distância destes sítios, de acordo com a predominância dos ventos.

Em Rondônia, como em outras áreas da Amazônia, o estudo do Hg está

concentrado na calha do rio Madeira. Solos de floresta da planície do rio Madeira, em

áreas onde o rio foi objeto de intensa atividade garimpeira, foram analisados por Lacerda

et al. (1987) e mostraram concentrações de Hg variando de 35 a 300 µg kg-1. Estudos de

Pfeiffer e Lacerda (1988), Lacerda et al. !989 e Lacerda et al. (1990), todos realizados na

bacia do rio Madeira e concentrados na calha do rio, margens e lagos marginais, foram

voltados essencialmente para a avaliação da contaminação ambiental decorrente das

atividades garimpeiras da região.

Malm et al. (1991) ao também estudar solos de floresta na área do rio Madeira,

relativamente longe das áreas de garimpo, encontrou valores semelhantes, variando de 30

23

a 340 µg kg-1 de Hg. Os altos valores encontrados foram associados com a deposição de

Hg atmosférico, proveniente da queima de amálgama nas áreas de garimpo próximas.

Somente com a implantação do Laboratório de Geoquímica Ambiental da

UNIR, com equipamentos e metodologia para determinação de mercúrio em sedimentos e

rochas, as pesquisas em Rondônia passaram a ser desenvolvidas de maneira mais

sistemática e abrangente. Durante a implantação deste laboratório, Silveira (1998)

estudou um trecho do rio Madeira entre as cachoeiras de Santo Antônio e Teotônio, tendo

levantado valores médios da ordem de 0,0517 µg/g para sedimentos de fundo, 0,005 µg/g

para as rochas metamórficas da cachoeira do Teotônio e 0,004 µg/g para as rochas

intrusivas da cachoeira do Santo Antônio.

Desde a implantação deste laboratório, pesquisas são realizadas de forma

contínua, envolvendo água, sedimentos, peixes e ribeirinhos, principalmente com o

objetivo de monitorar a contaminação ambiental provocada pela perda de grande

quantidade de Hg para o ambiente, decorrente dos longos anos de atividade garimpeira

instalada no rio. Os solos do interior rondoniense, no entanto, continuam praticamente

inexplorados, constituindo-se em um campo aberto às pesquisas.

24

2. MATERIAIS E MÉTODOS

2.1. Caracterização da área de estudo

2.1.1. Clima

Segundo Rondônia (2002), o clima do estado pode ser resumidamente definido

como equatorial, com transição para tropical, úmido, com forte decréscimo de

precipitação no inverno, possuindo 3 meses ecologicamente secos (junho, julho e agosto)

e apresentando ocasionalmente fortes desvios pluviométricos estacionais. Apresenta-se

quente durante todo ano, com insignificante amplitude térmica anual e notável amplitude

térmica diária, especialmente no inverno. Atendendo aos traços predominantes, o clima

corresponde ao tipo Aw da classificação de KÖPPEN, com temperaturas médias mensais

superiores a 18 ºC e estação seca bem acentuada.

Em 2001, a temperatura média anual em Rondônia foi de 24,78 ºC, a umidade

relativa média foi de 86,75%, a velocidade média anual do vento foi de 1,56 m/s, com

uma precipitação anual de 2.290,22 mm para um total médio de 164 dias de chuva

(Rondônia, 2001). A estação meteorológica mais próxima da área de estudo se localiza

no município de Porto Velho, sendo apresentado abaixo os valores médios dos

parâmetros meteorológicos obtidos para esta estação e referentes ao ano de 2002.

Significativa importância para o presente estudo adquire a predominância dos

vetos regionais, uma vez que a área estudada encontra-se à distância aproximada de 60

Km a Sul de Porto Velho. Segundo Malm et al. (1995) o vento é um importante fator de

dispersão do mercúrio, inclusive do proveniente de atividade garimpeira, tendo em vista a

prática da sua queima diretamente em condições ambientais durante o processo de

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Tabela 1: Dados climatológicos médios mensais da estação de Porto Velho (8º 47’ 42” S

– 63º 50’ 43” W), referentes ao ano de 2002

Meses Temperatura (ºC) Umidade relativa (%)

Precipitação total (mm)

Velocidade do vento (m/s)

Predominância do vento.

Janeiro 26,02 86,70 198,09 1,57 N/NO Fevereiro 25,95 86,93 357,88 1,52 N Março 25,92 87,39 255,22 1,42 SE/NE Abril 26,04 87,00 233,17 1,32 SE Maio 25,69 87,64 156,45 1,25 SE Junho 24,78 85,51 25,91 1,33 S/SE Julho 25,36 75,17 31,49 1,44 SE/S Agosto 25,99 79,37 61,21 1,28 S/SE Setembro 26,07 80,42 233,66 1,37 S/SE Outubro 26,22 88,14 179,81 1,45 S/SE Novembro 26,06 85,16 192,76 1,39 SO/S Dezembro 25,91 - 571,25 1,48 NE/N Média 25,80 84,30 208,10 1,40

Fonte: Rondônia (2002) - no prelo

amalgamação e posteriormente nos estabelecimentos que comercializam o ouro, gerando

plumas que se prolongam de acordo com a direção predominante do vento.

Predominância Média do Vento

O0,0%

SO3,9%

S15,5%

SE7,8%

E2,3%

NE30,2%

N33,3%

NO7,0%

Figura. 2: Diagrama de predominância média do vento registrada nos municípios de

Porto Velho, Ariquemes, Cacoal, Guajará-Mirim, Ji-Paraná, Vilhena, Machadinho do

Oeste e Costa Marques durante o ano de 2002.

Fonte: Rondônia (2002) – no prelo

26

Também merece destaque o balanço hídrico regional, pois demonstra a

disponibilidade de água para os processos de erosão superficial e lixiviação, importantes

na mobilização do mercúrio, conforme exposto por Wassermann et al (2001). Segundo

Rondônia (2001), na região de Porto Velho e no ano de 2001, foi registrado um déficit

hídrico de 37,59 mm nos meses de julho e agosto, enquanto que foi registrado um

excedente de 1.457,23 mm no período de setembro a maio, havendo um superavit anual

de 1.419,64 mm.

No ano de 2002 (Rondônia, 2002), ocorreu déficit hídrico nos meses de junho,

julho e agosto, com excedente nos demais meses do ano, conforme figura 3.

Balanço Hídrico Mensal

-1000

100200300400500

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

mm

DEF(-1) EXC

2.1.2. Vegetação

Um dos primeiros estudos regionais de vegetação foi realizado pelo Projeto

RADAMBRASIL (Brasil, 1978), o qual inseriu a região Norte do Estado de Rondônia,

Figura 3: Diagrama do balanço hídrico mensal da estação de Porto Velho, para uma

lâmina de 100 mm, durante o ano de 2002.

Fonte: Rondônia (2002) – no prelo

27

inclusive o local em estudo, em área de domínio da Floresta Ombrófila Aberta, a qual

ocupa 55% da área territorial total do Estado. A Floresta Ombrófila Aberta, segundo o

mesmo estudo, ocupa a superfície dissecada do Rio Madeira e áreas de embasamento

com relevos dissecados, apresentando as sub-formações de floresta ombrófila aberta de

palmeiras, floresta ombrófila aberta de cipós e floresta ombrófila aberta de bambú.

Segundo Rondônia (2002), as florestas ombrófilas são caracterizadas como

florestas tropicais úmidas, pluviais e sempre verdes. Apresentam dossel bem distinto,

com indivíduos emergentes e sub-bosque estratificado, ocorrendo sobre latossolos, solos

podzólicos e lateritas. O substrato rochoso apresenta idades variando do quaternário

(aluviais), predominando no terciário, até o pré-cambriano. As florestas ombrófilas

abertas apresentam dossel descontínuo, permitindo ausência de área foliar entre 30 e 40

%. Podem estar associadas a palmeiras, cipós, bambus e sororocas.

O município de Candeias do Jamari apresenta 80,59% de sua área coberta pela

floresta ombrófila aberta, sendo o tipo florestal caracterizado na área estudada (Rondônia,

2002).

2.1.3. Solos

Segundo o Mapa Exploratório de Solos do Projeto RADAMBRASIL (Brasil,

1978) na escala 1:1.000.000, a área estudada apresenta solo denominado como Latossolo

Amarelo Álico, tendo como características textura variando de média (15 a 35% de

argila) à argilosa (35 a 60% de argila), ocupado por floresta aberta, com relevo plano a

suavemente ondulado. Apresenta como característica ser um solo do tipo mineral, muito

28

meteorizado, profundo, bem a excessivamente drenado, bastante permeável, muito

poroso, tendo pequena relação textural e pouca diferenciação entre os horizontes.

De interesse para o estudo é o alto grau de intemperismo e o intenso processo de

lixiviação a que estes solos foram submetidos. A capacidade de troca de cátions é baixa,

predominando a acidez trocável, o que os torna fortemente ácidos e com saturação de

alumínio muito elevada. O conteúdo de Fe2O3 está entre 2 a 4%, com a totalidade

inferior a 6% e a relação Al2O3 /Fe2O3 geralmente é superior a 7 (Brasil, op. Cit).

No Mapa de Levantamento de Reconhecimento de Média Intensidade dos Solos

do Estado de Rondônia (Brasil, 1983) na escala 1:500.000, a área estudada é incluída

dentro do domínio definido como LAa3, caracterizado pela associação de latossolo

amarelo com textura argilosa e latossolo amarelo com textura média, ambos álicos. São

caracterizados como solos porosos, profundos, bem a fortemente drenados e com

estrutura fraca desenvolvida. Apresentam alto grau de floculação, baixa dispersão de

argila natural, baixa fertilidade química e boas propriedades físicas. São solos com alta

saturação em alumínio, sendo denominados álicos por apresentarem relação Al2O3/Fe2O3

com valores geralmente superiores a 7, teores de ferro geralmente inferiores a 9 e valores

de silte baixos, em geral inferiores a 13.

Nos trabalhos referentes ao zoneamento socioeconômico e ecológico de

Rondônia (Rondônia, 2000), os solos da área estudada foram classificados como

pertencentes a unidade denominada de latossolo amarelo distrófico (Figura 4). São

descritos como solos bastante intemperizados, apresentando como principais minerais

argila, caolinita, gipisita, minerais amorfos e sesquióxidos de ferro e alumínio. Em razão

da forte lixiviação, sua capacidade de troca catiônica é baixa, assim como a quantidade

30

de cálcio, magnésio, potássio e sódio adsorvidos. Apresentam estrutura microgranular

bem desenvolvida, conferindo-lhes boas características físicas, dentro das quais se inclui

boa drenagem e, como conseqüência, boa aeração, propiciando um bom desenvolvimento

dos sistemas radiculares e resistência aos processos erosivos.

Em duas análises de solos realizadas no laboratório da EMBRAPA de Porto

Velho para elaboração do projeto de reflorestamento (Silva, 2000), cujas amostras foram

coletadas no interior da área englobada pela malha de amostragem de solo, obteve-se

como resultado um pH de 4,0, valores baixos para K (0,10 cmolc/dm³), Ca (1,0 e 0,4

cmolc/dm³), Mg (0,3 e 0,4 cmolc/dm³) e altos valores para o Al (2,0 cmolc/dm³).

2.1.4. Geomorfologia

Rondônia localiza-se em região sujeita a uma longa história evolutiva, revelando

uma topografia compartimentada em grandes unidades morfoestruturais. No Projeto

Noroeste de Rondônia (Brasil, 1975) a área estudada foi inserida dentro da unidade

denominada de Encosta Setentrional do Planalto Brasileiro, sendo constituída por rochas

do complexo basal em avançado estágio de aplainamento, topografia plana com morros e

colinas suaves esparsos, predominando altitudes inferiores a 200 metros.

No Projeto RADAMBRASIL (Brasil, 1978) a região onde se encontra a área

estudada foi classificada como pertencente a unidade geomorfológica denominada de

“Planalto Rebaixado da Amazônia”, sinteticamente definida como uma extensa área de

aplainamento, com trechos de dissecação muito suave gerando interflúvios tabulares, nos

quais os rios mais importantes apresentam leito encaixado.

31

Quando da realização do zoneamento do estado (Rondônia, 2000), foi proposta

uma nova subdivisão geomorfológica, onde a área de estudo foi inserida dentro da

unidade morfográfica e morfogenética denominada de unidade denudacional (D), tendo

como unidade geomorfológica superfície aplainada (2), subunidade geomorfológica nível

2, detalhes fisiográficos 1 (grau de dissecação baixo), densidade de inselbergs, tors e

cobertura ferruginosa 1 (nenhum ou esporádicos inselbergs e tors) (Figura 5).

Segundo esta classificação, a unidade apresenta como características interflúvios

tabulares com declividades inferiores a 1%, altitudes entre 150 e 185 metros, sendo

estabelecida sobre material areno-argiloso, os quais constituem latossolos e areias

quartzosas, em que predomina o escoamento superficial laminar e a infiltração.

2.1.5 Geologia

A geologia do Estado de Rondônia, no contexto regional macro, está inserida

no domínio do embasamento cratônico antigo pertencente à Província do Tapajós, Sub-

Província do Madeira, que localmente recebe a denominação de Complexo Jamari

(Brasil, 1990). Em base a estudos realizados por Escandolara et al. (1999), estes terrenos

antigos foram ser divididos em dois grupos principais de rochas, sendo o primeiro e mais

antigo representado por rochas predominantemente ortognaissicas e granodioríticas, com

deformações variáveis geradas em ambientes tectônicos compressivos. O segundo grupo

é constituído por um imbricamento tectônico de rochas (cunha de Ariquemes),

envolvendo gnaisses orto e para derivados de alto grau metamórfico, secundariamente

migmatitos e granulitos máficos.

33

Os litótipos do Complexo Jamari (primeiro grupo de rochas, mais antigo) são

caracterizados por uma evolução complexa, tipicamente policíclica, reunindo diferentes

protólitos e subunidades plutônicas e supracrustais, enquanto os litótipos do Complexo

Jarú (segundo grupo de rochas), representam uma cobertura de supracrustais sobreposta

ao Complexo Jamari, indicando processos tafrogênicos pós-estateriana que se sucederam

ao processo de aglutinação das massas continentais (Brasil, 1990).

A área onde foi estabelecida a malha de prospecção geoquímica se situa sobre

rochas de natureza granítica, cujos afloramentos ocorrem em vários pontos de suas

imediações, bem como no leito do Rio Candeias. Tais rochas, no Projeto Noroeste de

Rondônia (Brasil, 1975) foram mapeadas como pertencentes ao então Complexo Basal,

caracterizado morfologicamente como uma zona pediplanizada constituída por granitos

de anatexia, migmatitos, anfibolitos, gnaisses, leptitos, granulitos e charnoquitos.

Segundo o mesmo estudo, a região do alto Rio Candeias seria dominada pelos

granitos de anatexia, gerando uma topografia de colinas, às vezes desprovida de

vegetação ou formas arrasadas, de difícil distinção das demais unidades do Complexo

basal. Tais granitos, resultantes de fusão de rochas vulcano-sedimentares pré-existentes,

assumem em vários locais fortes semelhanças mesoscópicas com os granitos magmáticos

juvenis pós-orogênicos.

No Mapa Geológico do Projeto RADAMBRASIL (Brasil, 1978), estas rochas

estão inseridas dentro da unidade geológica denominada então de Complexo Xingu,

sendo constituídas por anfibolitos, dioritos, granodioritos, adamelitos e granitos,

gnaisses, migmatitos e granulitos ácidos a básicos; metavulcânicas e metabasitos;

granitos de anatexia e granulitos.

34

No zoneamento de Rondônia (Rondônia, 2000), a área de estudo foi inserida na

unidade geológica denominada de cobertura quaternária-neogênica (TQi), sendo

constituída por uma cobertura sedimentar indiferenciada, associada com leques e canais

fluviais, planícies de inundação e depósitos de lago. É composta de sedimentos de

tamanho variado, desde fragmentos de laterita a argila, com lateritização significativa,

areias finas e grossas, as vezes conglomeráticas. As rochas geralmente têm uma idade

Neogênica (Plioceno-Mioceno), embora possa incorporar quantidades menores de

materiais Quaternários (Figura 6).

As observações realizadas no local indicam que o substrato rochoso é

constituído por um granito de granulação média, equigranular de coloração rosada, o qual

aparece sob forma de blocos e matacões no leito do rio Candeias e sob forma de lajeados

em que apenas o topo arredondado aflora à superfície, dentro da mata. Sobre este

substrato rochoso e de forma discordante assenta sedimentação de natureza

predominantemente arenosa de natureza fluvial.

2.1.6. Uso do solo

A área da Fazenda Mata Verde sobre parte da qual se implantou a malha de

geoquímica, apresenta duas destinações de uso específicas, quais sejam: área de pastagem

em consórcio com reflorestamento e área de floresta, sendo esta última destinada à

extração madeireira através de projeto de manejo (ainda não executado quando do

estabelecimento da malha).

36

A derrubada da floresta nativa na área onde atualmente se encontra estabelecido

o consórcio reflorestamento / pastagem ocorreu no mês de setembro de 1997, com a

queima da biomassa florestal em outubro do mesmo ano. No mês de dezembro foi

executado o semeio de capim forrageiro, jogando-se as sementes através da utilização de

um avião. Nos anos que se seguiram, 1998, 1999 e 2.000, foi realizada a queimada da

pastagem estabelecida, como forma de controle das espécies arbustivas invasoras. Na

área de floresta não houve qualquer tipo de intervenção, tendo-se mantido suas

características originais.

No ano de 2001 foi iniciado o estabelecimento do consórcio

pastagem/reflorestamento, tendo sido procedida à mecanização da área com utilização de

trator de esteira, para amontoar a madeira que não foi consumida pelo fogo sob forma de

leiras. Em seguida foi executada a aragem da área com utilização de trator de pneus e

grade de arrasto, com plantio subseqüente de árvores da espécie conhecida como

bandarra (Parlcia paraensis). Estas práticas culturais se prolongaram até o ano de 2002,

a partir do qual não houve mais qualquer intervenção antrópica que alterasse as

características do solo. A área de floresta ainda mantinha suas características originais

quando da coleta das amostras.

2.2. Metodologia de amostragem de campo

Por se tratar de um estudo sobre a presença de mercúrio total no solo, buscando

ainda identificar se as atividades antrópicas estão ou não interferindo na sua dispersão,

37

optou-se por realizar as amostras no horizonte A entre 0 a 25 cm de profundidade do

solo, presumivelmente o mais afetado pelas atividades humanas, tais como a queimada e

a agricultura. A malha de amostragem foi estabelecida de tal forma que

aproximadamente metade de sua extensão abrangesse uma área de floresta e o restante

em área contígua a primeira, porém ocupada com pastagem, cuja implantação se deu em

1997, envolvendo uma área total de 85,76 ha (Figura 7).

Para a execução da malha de amostragem, foi inicialmente estabelecida uma

linha base na área de pastagem, paralela ao limite pastagem/floresta e distando desta

aproximadamente 30 metros, com direção aproximada Leste/Oeste. A partir desta linha e

a cada 200 metros, foram traçadas linhas com orientação Norte/Sul magnética. Nestas

linhas foi realizada a amostragem a cada 100 metros, tendo a malha as dimensões totais

aproximadas de 800 metros de largura por 1.000 metros de comprimento. Assim sendo,

foram coletadas 55 amostras de solo (Figura 8).

Em todos os pontos amostrados foram obtidas as coordenadas UTM com a

utilização de um aparelho GPS modelo XL 12, tendo sido anotadas ainda a altura e o erro

padrão e utilizado como datum SAD 69. A distância entre os pontos foi medida através

da utilização de uma corda de 100 metros com comprimento aferido e as direções foram

obtidas com utilização de uma bússola de geólogo marca BRUNTON.

39

Para a realização da amostragem de solo, foi inicialmente promovida a remoção

da camada superficial de matéria orgânica em decomposição, constituída por folhas,

ramos e capim (litter), de modo a aflorar o solo. As amostras foram então coletadas

utilizando-se uma pá de corte e realizando a escavação de um buraco com 25 cm de

profundidade em forma de “V”. A partir daí, foi retirada uma fatia de solo de uma das

faces do buraco com aproximadamente 5 cm de espessura e da largura da pá. Desta fatia

e com auxílio de uma espátula, foram desprezadas as duas porções laterais, restando uma

fatia central com aproximadamente 10 cm de largura, a qual foi coletada em saco

ÁREA DE FLORESTA

ÁREA DE PASTAGEM

Figura 8: Mapa de distribuição e localização das amostras.

40

plástico, amarrado com barbante e etiquetado, sendo anotada a linha e posição da amostra

(Figuras 9, 10, 11).

Após a amostragem, os equipamentos utilizados foram limpos com pano seco,

de modo a evitar o transporte e contaminação entre as amostras.

2.3. Metodologia de análise química

As amostras foram inicialmente homogeneizadas à úmido nos próprios sacos

plásticos utilizados em campo, através da aplicação de água deionizada, sendo

posteriormente peneiradas na fração 200 mesh (< 74 µm), considerada a mais ativa

fisicamente em processos de adsorção, por possuir maior área superficial (Bastos, 1997).

A fração que passou na peneira foi transferida para um gral de porcelana e seca em estufa

à temperatura de 50 ºC. Após seca, foi macerada no próprio gral com utilização de pistilo

de porcelana e armazenada em frascos plásticos rígidos.

Todos os materiais de laboratório utilizados nas análises passaram por um

processo de limpeza e descontaminação prévia, o qual consistiu em lavagem com

detergente neutro em água corrente, enxágüe em água deionizada, pernoite em solução

ácida de HNO3 a 5%, novo enxágüe em água deionizada e secagem em estufa a 50 ºC.

41

Fotografias do processo de coleta das amostras.

Figura 9: Foto mostrando o buraco em forma de “V” cavado no solo, de cuja bordo foi retirada uma fatia de solo. Fotografado por J.C. Herrmann, 2003

Figura 10: Foto mostrando a parte central da fatia de solo, após dispensadas as bordas. Fotografado por J.C. Herrmann, 2003

Figura 11: Foto mostrando a amostra embalada e etiquetada, pronta para ser levada ao laboratório. Fotografado por J.C. Herrmann, 2003

42

As amostras foram preparadas para analise de mercúrio total segundo o

fluxograma abaixo:

Pesa-se 0,5 gr de solo a ser analisado.

Adiciona-se 1 ml de água milli-q + 9 ml de água régia.

Aquece-se por 5 min. em banho-maria à 60 ºC.

Extração forte.

Adiciona-se 9 ml de permanganato de potássio – KMnO4 à 5%.

Aquece-se por 20 min. em banho-maria à 60 ºC e resfria-se à temperatura ambiente.

Filtragem em filtro de papel, adicionando-se ao filtrado água milli-q até o volume de 14 ml.

Leitura no espectrofotômetro de absorção atômica por geração de vapor a frio (FIMS 400).

Oxidação para fixação

do Hg+2.

Figura 12: Fluxograma do processo de abertura e análise das amostras de solo.

Obtém-se Hg+2 em solução ácida.

43

As amostras foram analisadas segundo metodologia proposta por Bastos et

al.(1998) no Laboratório de Biogeoquímica Ambiental da UNIR, através da utilização de

um Espectrofotômetro de Absorção Atômica específico para determinação de mercúrio,

marca Perkin Elmer, modelo FIMS-400 (Flow Injection Mercury System), com

amostrador automático (AS-90) e micro-computador com programa próprio acoplado

(Software Winlab-Perkin Elmer).

Este equipamento consiste de um espectrofotômetro especificamente desenhado

para medidas de absorção de radiação do comprimento de onda emitido pelo mercúrio.

Utiliza-se como fonte de radiação uma lâmpada de mercúrio e como receptor uma

fotocélula com sensibilidade máxima de 254 nm de comprimento de onda. Uma célula

cilíndrica de vidro fica posicionada entre a lâmpada de mercúrio e o detector. Acoplado

ao espectrofotômetro há um sistema de automático de injeção em fluxo (FIAS) de

amostras e reagentes, com duas bombas peristálticas e um amostrador automático de 108

posições. O sistema é comandado por um computador PC-433DX e controlado por

software próprio, exceto a regulagem de gás de arraste (argônio) e o controle dos fluxos

de reagentes e amostras (Bastos et al., 1998).

A técnica de injeção de fluxo do aparelho consiste de uma válvula que injeta um

volume de amostra conhecido e reprodutível, a qual é transportada pelas bombas

peristálticas, ocorrendo mistura com HCL a 3% que evita redução prematura do mercúrio

presente. Em seguida a amostra entra em contato com uma solução de NaBH4 em NaOH

0,05% para redução do mercúrio presente na amostra, sendo a mistura carreada pelo gás

de arraste para o compartimento de reação da amostra. Neste compartimento

hermeticamente fechado, ocorre a transformação do Hg+2 (forma iônica) para Hgº (forma

44

elementar), sendo o vapor de Hg da reação transportado pelo gás de arraste, passando por

uma membrana filtrante de 1,0 µm de porosidade e 25 mm de diâmetro, evitando a

entrada de líquido no sistema de detecção do aparelho (Bastos et al., 1998).

De cada ponto onde foram coletadas porções de solo, foram preparadas amostras

para realização de duas baterias de análise. Para cada bateria foram produzidos dois

frascos da mesma amostra, sendo que o aparelho analisa cada frasco por duas vezes e

fornece a média da absorvância de cada frasco. Como foram realizadas duas baterias de

análises, o valor final apresentado representa a média de 8 medidas de teores de mercúrio

total da mesma amostra, conforme fluxograma a seguir:

Amostra

1ª Análise

2ª Análise

Frasco

Frasco

Frasco

Frasco

Leitura

Leitura

Leitura

Leitura

Leitura

Leitura

Leitura

Leitura

Média Hg total

Média Hg total

Média Hg total

Média Hg total

Média do Hg total.

Preparação das amostras. Análise no FIMS 400. Resultado final.

Figura 13: Fluxograma de análise das amostras.

45

Foram realizadas também análises do teor de matéria orgânica, tendo sido

utilizado o método de calcinação. Neste processo foi separada uma alíquota de amostra

de peso aproximado de 1 grama, colocada em cadinho de porcelana, seca a 50 ºC por 24

horas e posteriormente submetida a calcinação por 24 horas a 450 graus centígrados em

forno mufla. Pesado o material, antes e depois do processo de calcinação e dividida a

perda pela massa, obteve-se o teor percentual de matéria orgânica.

A alíquota utilizada na determinação de matéria orgânica foi separada do mesmo

material utilizado para determinação do teor do Hg total, representando, portanto, a

matéria orgânica volátil contida e dispersa nos 25 cm de solo amostrados.

2.4. Metodologia de tratamento estatístico

No presente trabalho foram utilizadas como ferramenta de análise dos dados

obtidos a estatística tradicional e a geoestatística, sendo esta última um ramo da

estatística que trata das variáveis regionalizadas. A geoestatística diferencia-se da

estatística tradicional pela espacialidade da variável, ou seja, a variável em estudo é

considerada não só pela sua quantificação, mas também pelo posicionamento no espaço e

relações entre os pontos amostrados. Variável regionalizada, assim, é aquela que

apresenta uma aparente continuidade no espaço, demonstrada pela tendência de pontos

amostrais próximos apresentarem valores próximos, que se diferenciam cada vez mais à

medida que os pontos se distanciam (Landim, 1998).

Através do uso da geoestatística como ferramenta, objetivou-se analisar o

comportamento da dispersão espacial dos teores de mercúrio na área analisada, de tal

sorte a identificar se a atuação antrópica contribuiu ou não para a modificação deste

46

padrão de dispersão. O método utilizado foi o da krigagem ordinária pontual, a qual se

trata de um processo de estimação de médias móveis de valores de variáveis distribuídas

no espaço e consideradas como interdependentes por uma função denominada semi-

variograma (STURARO et al., 2000).

Além disto, a krigagem é um procedimento exato de interpolação que leva em

consideração todos os valores observados e que pode ser a base para a cartografia

automática por computador, quando se dispõe de valores de uma variável regionalizada

dispostos por uma determinada área (Landim, 1998).

2.4.1. Correlação linear simples

Esta ferramenta de análise e sua fórmula medem a relação entre dois conjuntos

de dados, estimando o comportamento de uma variável em relação a outra. Se y tende a

aumentar a cada acréscimo de x, a correlação é denominada positiva ou direta, caso

contrário, negativa ou inversa. Não ocorrendo correlação linear entre as variáveis, elas

serão então independentes entre si ou então e relação entre elas é não-linear (Landim,

1998).

O cálculo da correlação entre duas populações retorna a covariância de dois

conjuntos de dados dividida pelo produto de seus desvios padrões, segundo a seguinte

fórmula, constante do programa Microsoft Excel 2000.

ρx,y = cov (X,Y)

σX . σY

Onde:

47

σx

2 = 1 Σ (Xi - µx)

2

n

σy2 = 1 Σ (Yi - µy)

2

n

Sendo:

ρ – coeficiente de correlação

X, Y - variáveis

σ – desvio padrão

µ - média

2.4.2. Superfície de tendência

É o método pelo qual uma superfície contínua é ajustada, por critérios de

regressão por mínimos quadrados aos valores de Zi (variável dependente) como uma

função linear das coordenadas X – Y (latitude e longitude) dos pontos amostrados e

irregularmente distribuídos no espaço. A equação matemática utilizada para o ajuste da

superfície de tendência de primeira ordem baseia-se nos polinômios não ortogonais,

conforme a fórmula a seguir (Landim, 2000):

ZE = A + Bx + Cy, sendo

ZE = Valor estimado de Z para o nó da célula (variável dependente = teor de mercúrio)

X e Y = Coordenadas X e Y (variáveis independentes = latitude e longitude)

A, B, C...= Coeficientes que proporcionam o melhor ajuste aos dados amostrados.

48

O programa Surfer 8 (2002) utiliza esta mesma expressão matemática como

algoritmo para elaboração da superfície planar simples, a qual foi utilizada como

ferramenta neste trabalho.

Com a aplicação dessa análise, consegue-se separar dados mapeáveis em duas

componentes, sendo uma de natureza regional, representada pela própria superfície e

outra que revela as flutuações locais, representadas pelos valores residuais (Landim,

1998).

O mapa residual da superfície de tendência apresenta a diferença entre o valor da

variável no ponto amostrado e o valor interpolado para a elaboração da superfície.

Quando o valor do ponto amostrado é maior que o valor interpolado, a diferença aparece

com valor positivo, caso contrário, a diferença aparece precedido do sinal negativo. O

programa Surfer 8 (2002) utiliza a seguinte equação para elaboração do mapa residual:

Zres = Zdat - Zgrd

Onde:

Z = variável

Zres = valor residual calculado

Zdat = valor da variável obtido experimentalmente

Zgrd = valor da variável estimado por regressão na superfície de tendência

2.4.3. Krigagem ordinária pontual

A Krigagem Ordinária é a técnica mais comumente usada nas estimativas por

geoestatística, operando pela média ponderada dos pontos amostrais de uma determinada

vizinhança e calculados pela combinação linear desses produtos, onde:

49

∑=

=N

i

ii zz1

.ˆ λ , onde z é o ponto a ser predito, iz o valor do ponto amostral i na

vizinhança com N pontos e iλ o peso dessa amostra segundo a distância com o ponto a

ser predito e sob restrição de que a somatório dos pesos seja 1, assumindo

estacionariedade de segunda ordem.

É considerada como o melhor preditor linear não enviesado (BLUE – Best

Linear Unbiased Estimator), dado que o valor estimado é resultado de uma combinação

linear do produto do peso pelo valor amostral de cada ponto na vizinhança, segundo o

modelo variográfico definido, que busca um erro residual médio igual a zero, além da

minimização da variância da variável.

A partir de um conjunto de valores da variável de estudo Zi, com i=1...N, onde i

representa o ponto amostrado e onde Z0 é ponto desconhecido que se pretende estimar, tal

ponto é calculado como a combinação linear dos n valores somados ao produto da média

m pela diferença de 1, pela soma dos pesos:

mZZN

i

i

N

i

ii

−+= ∑∑

== 11

*0 1 λλ (Krigagem Simples)

onde λi é o peso da variável Z no ponto i e Zi é o valor dessa variável e m é a média da

variável.

Adota-se o produto mN

i

i

−∑

=1

1 λ como α.

A Krigagem Ordinária é um estimador não tendencioso, onde [ ] 0*00 =− ZZE ,

isto é, a média da diferença entre o valor real e o valor estimado de um mesmo ponto é

nula. Essa restrição impõe que as duas médias sejam iguais, portanto:

50

[ ] ∑∑==

+=⇒

+=

N

i

ii

N

i

ii ZmZEZE11

0 λαλα

O critério para o cálculo dos pesos na Krigagem Ordinária é de que a variância

dos pontos estimados seja mínima. Esta técnica de krigagem não requer que se conheça a

média a priori. Assim, é necessário que:

11

=∑=

N

i

iλ e, assim, α=0

Portanto, o estimador da Krigagem Ordinária é

∑=

=N

i

ii ZZ1

*0 λ , com 1

1

=∑=

N

i

iλ

2.4.4. Semi-variograma

Define-se a função semi-variograma de dois pontos [z(xi), z(xi+h)] pela seguinte

expressão matemática, conforme exposto por Ushizima et al. (2003):

onde:

- γ (h) é a semi-variância

- n(h) é o numero de pares de valores da variável considerada em uma

determinada direção

- z(xi), z(xi+h) são valores da variável em dois pontos distintos, separados por

uma distância preestabelecida e constante em uma direção.

- h é o intervalo de distância preestabelecida

γ(h)= __1_ Σ [ z (xi) – z (xi+h)]2

2n(h)

n(h)

i-1

51

- ½ é a metade da média das diferenças quadráticas e representa a distância

perpendicular dos dois pontos em relação à linha de 450 do diagrama da dispersão

espacial.

O semi-variograma, em termos práticos, é a ferramenta matemática que permite

estudar a dispersão natural da variável regionalizada (Guerra, 1988) ou conforme

definido por Landim (1998), a medida do grau de dependência entre amostras. O cálculo

de γ em função do intervalo (h) resulta no semi-variograma, normalmente denominado

variograma, sendo que o formato deste gráfico descreve o grau de autocorrelação

presente.

Onde tem-se:

- h: distância

- γh: semi-variância

- Amplitude: indica a distância a partir da qual as amostras passam a não possuir

correlação espacial e a relação entre elas torna-se aleatória;

C

C0

C + C0

γ (h)

h

Patamar

Amplitude

Modelo de curva.

Figura 14: Modelo de semi-variograma (Landim, 1998).

52

- Patamar (C + C0): indica o valor segundo o qual a função estabiliza no campo

aleatório, mostrando a variância máxima da variável em estudo e, conseqüentemente,

covariância nula, sendo:

C: É a variância de dispersão e representa as diferenças espaciais entre os

valores de uma variável tomada em dois pontos separados por distâncias cada vez

maiores;

C0: É o “efeito pepita” e representa as variações locais ou a pequena escala,

como erro de análises, amostragem, etc...

No modelo variográfico, são encontrados parâmetros relacionados à escala, à

extensão da continuidade, ao valor onde o variograma se estabiliza e à forma da

dependência espacial. Fornece as informações necessárias à execução da krigagem,

permitindo encontrar os pesos ótimos a serem associados às amostras com valores

conhecidos que irão estimar os pontos desconhecidos (Landim & Sturaro, 2002). Para a

elaboração do modelo variográfico utilizado no presente estudo, foi utilizado o software

Variowin (Pannatier, 1995).

53

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

As tabelas abaixo apresentam o resumo dos resultados obtidos nas análises

químicas realizadas, bem como o resumo dos dados estatísticos provenientes do

tratamento destes resultados.

Tabela 2: Teores de mercúrio total obtidos, localização e posição em relação a área de

floresta e pastagem e teor de matéria orgânica (M. O.).

Posição (coordenadas UTM)

Teor médio Posição (coordenadas UTM)

Teor médio Floresta (µg kg-1)

Pastagem (µg kg-1)

M. O (%)

Floresta (µg kg-1)

Pastagem (µg kg-1)

M. O. (%)

415290 - 8977677 149,51 13,91 415709 - 8977583 145,76 11,84 415280 - 8977773 132,74 14,66 415734 - 8977491 127,38 18,01 415262 - 8977875 158,42 6,42 415751 - 8977394 135,53 14,79 415249 - 8977978 143,94 14,29 415895 - 8977692 135,69 13,23 415233 - 8978079 165,93 17,11 415914 - 8977594 170,55 7,06 415221 - 8978173 156,90 14,70 415930 - 8977496 140,35 9,51 415307 - 8977578 151,43 6,58 415866 - 8977797 154,98 6,27 415319 - 8977474 182,79 10,82 415863 - 8977888 148,07 6,55 415334 - 8977379 149,16 15,14 415849 - 8977985 130,48 15,53 415341 - 8977275 143,42 5,31 415823 - 8978089 153,62 15,73 415362 - 8977177 177,35 5,81 415821 - 8978188 177,91 8,71 415487 - 8977681 145,87 13,75 415947 - 8977393 137,58 5,49 415468 - 8977780 143,09 14,60 415970 - 8977297 136,10 15,21 415460 - 8977885 142,00 14,79 415978 - 8977197 138,58 16,78 415429 - 8977979 136,93 13,94 415770 - 8977296 159,32 15,75 415415 - 8978086 165,65 7,04 415793 - 8977197 157,15 7,52 415390 - 8978180 146,38 12,85 416172 - 8977688 153,81 15,17 415512 - 8977573 137,74 13,29 416157 - 8977788 148,29 15,63 415523 - 8977481 134,89 5,58 416147 - 8977898 158,73 6,08 415542 - 8977383 144,10 10,73 416125 - 8977993 149,32 14,11 415557 - 8977280 168,98 10,07 416103 - 8978095 153,70 13,93 415574 - 8977188 161,35 6,78 416089 - 8978188 162,66 6,94 415691 - 8977688 136,18 7,35 416188 - 8977592 154,21 15,03 415677 - 8977789 122,10 7,45 416195 - 8977490 151,26 11,10 415658 - 8977887 152,65 15,93 416216 - 8977389 145,49 14,48 415642 - 8977983 135,48 14,17 416240 - 8977278 153,27 11,87 415624 - 8978111 152,84 6,71 416256 - 8977180 152,52 15,02 415612 - 8978183 135,70 15,38

54

Tabela 3: Resumo dos dados estatísticos.

Especificação Mercúrio Matéria orgânica

Área de floresta

Área de pastagem

Total Área de floresta

Área de pastagem

Total

Mínimo 122,11 127,38 122,11 6,08 5,31 5,31 Quartil 25% 142,00 137,74 137,74 7,04 7,35 7,06 Mediana 149,32 149,16 149,16 14,11 11,87 13,29 Quartil 75% 156,90 154,21 156,91 14,79 15,02 15,02 Máximo 177,91 182,79 182,79 17,11 18,01 18,01 Moda 150,00 155,08 152,45 11,59 11,66 11,60 Desvio absol. mediana 7,58 10,16 8,81 1,52 3,27 2,44 Média 149,14 149,24 149,20 11,95 11,43 11,67 Desvio padrão 12,47 13,05 12,79 3,93 3,82 3,88 Variância 155,72 170,30 163,66 15,45 14,62 15,07 Coeficiente de variação 0,083 0,087 0,085 0,328 0,334 0,332 Coeficiente de assimetria -0,0017 0,786 0,455 -0,482 -0,226 -0,340

3.1. Controle de qualidade das análises químicas

Para controle de qualidade do processo de análise, foram utilizadas amostras

coletadas em solos de floresta da Serra do Navio no Amapá (APSL: Amapá – solo),

denominadas de “amostras de referência interna” por Bastos (1997), cujo conteúdo de

mercúrio total foi determinado pelo IPEN-SP e Laboratório de Radioisótopos da UFRJ,

com intercomparação com o laboratório GKSS (Alemanha), tendo as determinações um

intervalo de confiança da ordem de 95%, ou seja, 95% das vezes o intervalo proposto

contém a média verdadeira. Estas amostras com conteúdo de mercúrio conhecido, foram

analisadas em conjunto com as amostras que se pretendia saber o teor de mercúrio,

servindo de referência para aferição da qualidade do processo de análise que fora

realizando.

55

Tabela 4: Valores referência de mercúrio total das amostras certificadas com as

respectivas recuperações obtidas através do FIMS 400 da Perkim Elmer.

Análise Amostra Valor certificado* Valor

encontrado* Recuperação

Intervalo* Média*

1ª Análise APSL 4290 0,123 - 0,159 0,141 0,147 104 %

APSL 4290*1 0,123 – 0,159 0,141 0,152 107 %

2ª Análise APSL 4290 0,123 - 0,159 0,141 0,145 103 %

APSL 4289 0,085 - 0,103 0,094 0,087 93 %

* Valores em µg.g-1 *1 2ª calibração durante a mesma bateria de análise

Para se avaliar o limite de detecção do método de análise utilizado, foram

tomados os valores médios dos brancos de controle (frascos com os reagentes químicos

utilizados, porém sem a amostra de solo), multiplicando-se pelo volume final (14 ml) e

dividindo-se pela média das massas de toda a bateria de amostras realizadas, conforme

proposto por Bastos et al. (1998) e segundo a seguinte fórmula:

LDT = Média dos brancos X volume final = 0,0002 µg.g-1 X 14 ml = 0,0050 µg.g-1

Média das massas 0,5494 g

Segundo Bastos (1998), o limite de detecção do FIMS-400 informado pelo

fabricante Perkin Elmer é de 0,01 µg.kg-1. O método de análise usado no presente

trabalho, considerado por Bastos (op. cit.) como tradicional, apresentou no Laboratório

de radioisótopos da Universidade Federal do Rio de Janeiro – UFRJ, limite de detecção

da ordem de 15,0 µg.kg-1. Bastos (1997) utilizando-se dos mesmos equipamentos usados

no presente trabalho para determinação de Hg total em solos e sedimentos obteve valores

56

de 4,0 µg.kg-1. Considerando-se que o limite de detecção obtido nas análises realizadas

foi de 5,0 µg.kg-1, pode-se afirmar que a precisão dos exames realizados está aquém da

capacidade do aparelho, porém significativamente melhor que os valores obtidos na

UFRJ e semelhante aos valores já obtidos no próprio laboratório.

3.2. Quantificação do mercúrio total presente

Através das 55 análises de solo realizadas, obteve-se uma concentração média

de geral 149,20 µg.kg-1 ± 12,79 µg.kg-1 (média ± desvio padrão) de mercúrio total

contido no solo, variando de 122,11 µg.kg-1 a 182,79 µg.kg-1. As amostras situadas na

área de floresta (n = 25), apresentaram média de 149,14 µg.kg-1 ± 12,47 µg.kg-1, variando

de 122,11 µg.kg-1 a 177,91 µg.kg-1 e as amostras situadas na área de pastagem (n = 30)

apresentaram média de 149,24 µg.kg-1 ± 13,05 µg.kg-1, variando de 127,38 µg.kg-1 a

182,79 µg.kg-1 (Tabela 2).

Os valores obtidos nas análises são similares para ambas as áreas, indicando que

a dispersão do teor de mercúrio total presente no solo apresenta certa homogeneidade e

constância. Cabe observar, no entanto, que tanto a média quanto a moda apresentam

valores maiores na área de pastagem, indicando que nesta área se encontram os maiores

teores de mercúrio total. Já a área de floresta apresenta maior homogeneidade no

conjunto amostral, uma vez que apresenta menor variância, menor desvio padrão e menor

coeficiente de assimetria (Tabela 3).

As concentrações encontradas na área estudada apresentam semelhanças com as

de outras regiões da Amazônia, tais como a bacia do baixo Tapajós 90 a 210 ng.g-1

57

(Roulet et al., 1998), bacia do rio Tocantins 80 a 120 ng.g-1 (Aula et al., 1994), bacia do

Rio Negro 172 µg.kg-1 em média (Fadini e Jardim, 2001) e Serra do Navio no Amapá 100

a 300 ng.g-1 (Fostier et al., 2000). Na bacia do Rio Madeira foram observadas

concentrações de 35 a 300 µg.k-1 (Lacerda et al., 1987), 30 a 340 µg.k-1 (Malm et al.,

1991a) e 232 a 439 ng.g-1 (Lechler et al., 2000), sendo estes últimos valores obtidos ao

longo da calha do rio e a jusante da área garimpeira. Vergotti (2001), ao estudar

sedimentos em três lagos do rio Jamari (Samuel, Brasileira e Paca), determinou

concentrações variando de 115,36 µg.k-1 a 157,17 µg.k-1.

As diferenças nos teores individuais obtidos entre os diversos pontos

amostrados, sendo na área de pastagem variável entre 127,38 µg.kg-1 a 182,79 µg.kg-1 e

na área de floresta variável entre 122,11 µg.kg-1 a 177,91µg.kg-1, indicam a existência de

uma variação lateral significativa no teor de mercúrio total presente entre os diversos

pontos. Tal variação pode, sem utilização da geoestatística e com amostras pontuais em

número reduzido, levar a conclusões diversas quanto a real situação da dispersão de

mercúrio.

Como exemplo, pode-se citar que, em caso de uma amostragem pontual na área,

os valores obtidos podem ter combinações de tal sorte a que os maiores apareçam na área

de floresta e os menores na área de pastagem, ou vice-versa, induzindo o pesquisador a

acreditar que esta ou aquela seja a real configuração da dispersão do mercúrio total

presente. Neste aspecto e para evitar possíveis equívocos, a geoestatística mostrou-se

uma ferramenta eficiente, uma vez que leva em conta um conjunto amostral e seu

comportamento espacial, não apenas amostras pontuais.

58

A presença de uma topografia plana (resultante de um relevo homogêneo e

arrasado), um mesmo substrato rochoso e o mesmo tipo de solo ao longo da malha de

amostragem, indicam a necessária constância de parâmetros que permitem a aplicação

adequada da análise estatística e avaliação do conjunto amostral como um todo.

Embora a área estudada se situe a Sul de Porto Velho, portanto sob influência

dos ventos provenientes do Norte (33,3% da predominância média dos ventos), Lacerda

et al (1999) observou que a maior influência da pluma de contaminação a partir das

fontes potenciais se verificam até um raio de no máximo 20 km da fonte. Marins et al.

(1991) e Rodrigues (1994) também apontam para a deposição rápida do mercúrio

proveniente de fontes em áreas urbanas com atividades relacionadas a comercialização de

ouro, ocorrendo concentrações máximas geralmente a menos de 1 km das fontes.

3.3. Matéria orgânica

Através das 55 análises realizadas, obteve-se um teor médio geral 11,67% de

matéria orgânica contida no solo, variando de 5,31% a 18,01%. As amostras situadas na

área de floresta (n = 25), apresentaram média de 11,95%, variando de 6,08% a 17,11% e

as amostras situadas na área de pastagem (n = 30) apresentaram média de 11,43%,

variando de 5,31% a 18,01% (Tabelas 2 e 3).

Ao se considerar os valores médios, tal qual os encontrados para o mercúrio

total, estes se mostraram similares para ambas as áreas. No entanto, os elevados desvios

padrões e variâncias indicam que o conjunto amostral não apresenta homogeneidade.

Ao se estabelecer o coeficiente de correlação linear simples entre o teor de

mercúrio total presente na área de floresta e o teor de matéria orgânica naquela mesma

59

área, obteve-se como resultado –0,3327 e na área de pastagem, o coeficiente de

correlação entre o Hg total e matéria orgânica foi de –0,2703. Ambos os valores

apresentam-se baixos e com sinal negativo (-), indicando que apesar da baixa correlação,

quando aumenta o teor de Hg total, diminui o teor de matéria orgânica.

Embora trabalhos como o de Moreira (1996) tenham demonstrado a afinidade

entre o Hg e a matéria orgânica, os resultados experimentais obtidos por diversos

pesquisadores têm sido contraditórios. Roulet et al.(1998), Lacerda et al. (1999) apontam

para a existência de uma relação entre a concentração de matéria orgânica no solo e a

concentração de mercúrio total presente, enquanto trabalhos como o de Malm et al.

(1995) e Fadini & Jardim (2001) não diagnosticaram ou diagnosticaram uma pobre

correlação entre os mesmos. Vergotti (2001) ao estudar a presença de mercúrio em lagos

da região do rio Madeira, também diagnosticou o baixo nível de correlação entre o Hg

total presente e a matéria orgânica volátil associada.

3.4. Superfície de tendência

A análise da configuração espacial da superfície de tendência (Figura 15)

permite verificar que esta demonstra variação dos teores de mercúrio aproximadamente

de Leste para Oeste, com teores crescentes neste mesmo sentido, enquanto a transição

floresta/pastagem se verifica de Norte para Sul. A superfície de tendência, assim, mostra

comportamento espacial independente da utilização do solo, o que indica, neste nível de

interpretação, que a atuação antrópica na área não provocou diferenciação no padrão de

dispersão do mercúrio total presente na área de floresta e na área de pastagem, que

60

determinasse o aparecimento de uma tendência à concentração ou perda deste elemento

em qualquer dos ambientes.

Neste trabalho utilizou-se como ferramenta de análise a superfície de tendência

de 1º grau, uma vez que interessa também a detecção de anomalias através do mapa de

resíduos, o qual adquire especial importância no estudo do comportamento local da

dispersão de mercúrio total. As superfícies de tendência de mais alto grau tendem a

suavizar os resíduos, podendo dificultar a detecção das variações locais.

O mapa de resíduos da superfície de tendência (Figura 16) mostra a presença de

anomalias positivas e negativas, tanto na área de floresta como na área de pastagem. A

análise visual da distribuição destas anomalias não permite creditar qualquer uma delas à

utilização da terra, tratando-se aparentemente da dispersão natural do mercúrio total

presente no solo, corroborando a significativa variabilidade lateral destes teores.

61

415300 415400 415500 415600 415700 415800 415900 416000 416100 416200

8977200

8977300

8977400

8977500

8977600

8977700

8977800

8977900

8978000

8978100

148.1148.2148.3148.4148.5148.6148.7148.8148.9149149.1149.2149.3149.4149.5149.6149.7149.8149.9150150.1150.2

Figura 15: Mapa da superfície de tendência de 1º grau dos teores de Hg total, obtido com

utilização do programa SURFER 8 (Golden Software, 2002). Escala: teor de Hg total em

µg.kg-1

ÁREA DE FLORESTA

ÁREA DE PASTAGEM

LIMITE APROXIMADO FLORESTA / PASTAGEM

62

415300 415400 415500 415600 415700 415800 415900 416000 416100 416200

8977200

8977300

8977400

8977500

8977600

8977700

8977800

8977900

8978000

8978100

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

Figura 16: Mapa residual da superfície de tendência de 1º grau, obtido com utilização do

programa SURFER 8 (Golden Software, 2002). Escala: teor de Hg total em µg.kg-1.


ÁREA DE FLORESTA

ÁREA DE PASTAGEM

63

3.5. Modelo semi-variográfico

O semi-variograma abaixo representa a dispersão da variável mercúrio na área

estudada e foi obtido através da utilização do programa Variowin (Pannatier,1995),

modelo esférico, fornecendo a estrutura da dispersão do mercúrio total presente no solo

estudado para o processo de krigagem.

Figura 17: Modelo semi-variográfico elaborado para a área estudada.

Este modelo foi obtido através da utilização da seguinte fórmula pelo programa:

Variável: Mercúrio | IGF: 2.3907e-02

Gamma(h):215 Sph.509.9967(h)

Dir.(1):44 | anis.(1):1

a

b

64

Segundo a Figura 17, na qual os pontos do gráfico representam o

posicionamento espacial dos pares de valores analisados e utilizados para elaboração do

gráfico, tem-se que:

- amplitude (a): 510 m - indica a distância a partir da qual as amostras passam a

não possuir correlação espacial e a relação entre elas torna-se aleatória;

- o patamar (b): 215 µg.kg-1 - indica o valor segundo o qual a função estabiliza

no campo aleatório, mostra variabilidade máxima entre os pares de valores, isto é, a

variância dos dados e, conseqüentemente, covariância nula;

- A forma da curva: Iniciando na origem o sob forma de tangente oblíqua, indica

que a variável possui continuidade “média” (Guerra, 1988);

- A dispersão dos teores de mercúrio total mostrou-se um fenômeno

anisotrópico, uma vez que o variável teor de mercúrio total contido no solo não mostra a

mesma continuidade em todas as direções.

O semi-variograma elaborado para o conjunto amostral e a área em estudo,

indica claramente que os teores de mercúrio total apresentam dependência espacial entre

si até a distância de 510 m, a partir da qual entram no campo aleatório, não apresentando

mais qualquer influência uns sobre os outros.

3.6. Krigagem ordinária pontual

Através da utilização do programa Surfer 8 (2002), foi possível a elaboração de

mapas que tornam possível a visualização do comportamento espacial do conjunto

amostral, traduzindo em mapas e superfícies os dados matemáticos obtidos através da

geoestatística.

A utilização da krigagem no presente trabalho, teve como um de seus objetivos

obter isolinhas dos teores de Hg total contido no solo, o mais fiéis possíveis aos teores

65

presentes nos pontos amostrados, de tal sorte a permitir a visualização do comportamento

espacial da sua dispersão. Esta visualização se reveste de importância, na medida que

permite estabelecer correlação entre o padrão da dispersão do Hg e o posicionamento

espacial da área de floresta e da área de pastagem.

Com o resultado obtido através da krigagem ordinária pontual, foi elaborado um

mapa (Figura 18), o qual apresenta linhas de isoteores contínuas e interpoladas, as quais

refletem o padrão de distribuição espacial do teor de Hg total no solo da área estudada. A

análise da configuração espacial desta dispersão, não permite identificar qualquer padrão

específico que pudesse ser claramente relacionado a utilização da área, ou seja, a

presença da floresta ou pastagem.

Tanto na área de floresta como na área de pastagem ocorrem anomalias positivas

(valores de Hg total altos) e anomalias negativas (valores de Hg total baixos),

aparentemente distribuídas de forma aleatória. Este padrão aleatório das anomalias,

aliado aos demais dados estatísticos, os quais mostram que o conjunto amostral de ambas

as áreas apresenta comportamento bastante semelhante, indica que o padrão de

distribuição do Hg total presente no solo aparentemente não mostra relação com a sua

utilização, ou seja, mostra comportamento independente do posicionamento espacial

floresta/pastagem.

Uma possível explicação para as anomalias constatadas na área estudada é a alta

variabilidade lateral dos teores de mercúrio total, já diagnosticado em outras áreas e por

outros pesquisadores, tal como Lacerda et al. (2004).

66

O mapa de desvios (Figura 19), foi elaborado para aferir a qualidade do processo

de estimação, pois quanto melhor o processo, menor os desvios observados. Os pontos

onde foram realizadas as amostras apresentam desvio igual a zero, os quais tendem a

aumentar a medida que a distância aumenta. O maior desvio obtido no processo de

interpolação foi de 8,5 µg.kg-1, o qual apresenta-se significativamente inferior ao desvio

padrão observado no conjunto amostral, que foi de 12,79 µg.kg-1 (Tabela 3). Tal fato

demonstra a adequação do modelo variográfico elaborado para representar o padrão de

dispersão dos teores de Hg total na área estudada.

Cabe ressaltar que os mapas apresentados incluem áreas brancas nos limites

externos, as quais constituem-se de um processo proporcionado pelo programa Surfer 8

(2002), denominado de “blank”, no qual são eliminadas as extrapolações ao conjunto

amostral. O processo utilizado foi de interpolação, portanto, a área representada no

mapa inclui única e exclusivamente a área amostrada, eliminando-se as extrapolações.

67

415300 415400 415500 415600 415700 415800 415900 416000 416100 416200

8977200

8977300

8977400

8977500

8977600

8977700

8977800

8977900

8978000

8978100

122

126

130

134

138

142

146

150

154

158

162

166

170

174

178

182

Figura 18: Mapa de teores de Hg total obtido utilizando-se como interpolador o

algoritmo de krigagem ordinária pontual e o programa SURFER 8 (Golden Software,

2002). Escala: teor de Hg total em µg.kg-1.


ÁREA DE FLORESTA

ÁREA DE PASTAGEM

68

415300 415400 415500 415600 415700 415800 415900 416000 416100 416200

8977200

8977300

8977400

8977500

8977600

8977700

8977800

8977900

8978000

8978100

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

6.5

7

7.5

8

8.5

9

9.5

Figura 19: Mapa de desvios do processo de krigagem, obtido com utilização do programa

SURFER 8 (Golden Software, 2002). Escala: teor de Hg total em µg.kg-1


ÁREA DE FLORESTA

ÁREA DE PASTAGEM

69

3.7. Perfis

Para cada linha de amostragem de solo e tendo como base o mapa de isolinhas

obtido através do processo de krigagem ordinária pontual, foi elaborado um perfil

demonstrativo do comportamento dos teores de mercúrio total. Contando-se de Oeste

para Leste a cada linha corresponde um perfil, numerado de 1 a 5, correspondendo às

linhas de amostragem de 1 a 5 respectivamente, com orientação Sul / Norte magnética.

8977200 8977300 8977400 8977500 8977600 8977700 8977800 8977900 8978000 8978100

LATITUDE

PERFIL DA LINHA 1

120

160

TEO

R D

E H

g

LIMITE APROXIMADO FLORESTA/PASTAGEM

ÁREA DE FLORESTAÁREA DE PASTAGEMNS


8977200 8977300 8977400 8977500 8977600 8977700 8977800 8977900 8978000 8978100

LATITUDE

PERFIL DA LINHA 2

120

160

TEO

R D

E H

g


ÁREA DE FLORESTAÁREA DE PASTAGEM

S N


70

8977200 8977300 8977400 8977500 8977600 8977700 8977800 8977900 8978000 8978100

LATITUDE

PERFIL DA LINHA 3

120

160

TE

OR

DE

Hg



S N


8977200 8977300 8977400 8977500 8977600 8977700 8977800 8977900 8978000 8978100

LATITUDE

PERFIL DA LINHA 4

120

160

TEO

R D

E H

g



S N


8977200 8977300 8977400 8977500 8977600 8977700 8977800 8977900 8978000 8978100

LATITUDE

PERFIL DA LINHA 5

120

160

TEO

R D

E H

g



S N


Da mesma forma que as demais ferramentas utilizadas, os perfis não permitem

identificar qualquer variação no comportamento dos teores de mercúrio total presente no

solo que possa ser creditado a utilização da área, seja como floresta, seja como pastagem.

Tal fato é demonstrado pela continuidade da linha demarcadora dos teores de Hg total no

limite floresta / pastagem, a qual não apresenta qualquer quebra que possa ser relacionada

a esta transição.

71

4. CONCLUSÕES

Através da realização do presente trabalho, utilizando-se a geoestatística como

ferramenta para interpretação da influência da ação antrópica na dispersão dos teores de

mercúrio total presentes no solo, e tomado-se como experimento uma área de pastagem e

uma de floresta, ambas contíguas, pode-se chegar as seguintes conclusões:

• O teor médio de mercúrio total encontrado no valor de 149,20 µg.kg-1

mostra-se elevado, corroborando as pesquisas já realizadas em solos de outros locais da

Amazônia, tais como as bacias dos rios Negro, Tapajós e Madeira e Serra do Navio;

• A média dos teores de mercúrio total contido nas amostras da área de

floresta foi de 149,14 µg.kg-1 , enquanto que a média encontrada na área de pastagem foi

de 149,24 µg.kg-1;

• A superfície de tendência da dispersão de mercúrio total, mostrou

comportamento diverso da relação espacial floresta/pastagem, indicando uma tendência

regional de variação dos teores aproximada de Leste para Oeste, enquanto que a relação

floresta/pastagem se verifica de Norte para Sul. Por outro lado, o mapa residual da

superfície de tendência, não revelou qualquer anomalia que pudesse ser creditada à

utilização da área;

• O mapa de isolinhas de teores de mercúrio total obtido através da

krigagem ordinária pontual, não apresenta qualquer padrão que possa ser relacionado à

utilização da área, mostrando anomalias tanto na área de floresta como na área de

pastagem, com aparente distribuição aleatória, possivelmente relacionada à larga

variabilidade lateral destes teores;

• As diferenças entre os teores unitários dos pontos amostrados na área de

floresta e na área de pastagem, indicam que amostras tomadas de forma pontual e em

pequeno número não são adequadas para avaliar a real situação da dispersão de mercúrio

total presente no solo;

• A geoestatística mostrou-se uma ferramenta útil e adequada para a

compreensão do comportamento da dispersão espacial do teor de mercúrio total presente

no solo, bem como de suas tendências;

72

5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS

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