Potentially toxic metals of vegetable gardens of urban schools in Lages, Santa Catarina, Brazil / Metais potencialmentetóxicos em hortas escolares na região urbana de Lages, Santa Catarina, Brasil

ABSTRACT: Urban environments are contaminated in many ways with persistent organic and inorganic pollutants as a result of anthropogenic activities, endangering human health and natural resources. The objective of the present study was to evaluate the soil contamination by cobalt (Co), chromium (Cr), copper (Cu), manganese (Mn), nickel (Ni), lead (Pb), and zinc (Zn) in 10 vegetable gardens of urban schools located near or on Botucatu sandstone outcrops of Guarani Aquifer in the urban areas of Lages, Santa Catarina, Brazil. In each garden, three soil samples at each position (in the soil immediately outside and the soil in the garden) were collected at a depth of 0-20 cm. The ISO 11466 method was used to extract the metals. Inductively coupled plasma optical emission spectrometry was used to quantify the elements and certified materials to evaluate the quantities (SRM 2709a - San Joaquin Soil - NIST). To evaluate the data, principal component analyses and cluster analyses were performed. The cluster analysis for the evaluated metals showed that the highest contents of elements were reported in three gardens. Values above the prevention value defined by resolution no. 420/2005 of the National Council for the Environment -Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) - were reported for cobalt in one garden and copper in three gardens; thus, these areas were categorized as Class III areas. Principal component analysis explained 74.7% of the data and showed the enrichment of some elements within gardens.

RESUMO: Ambientes urbanos são contaminados de muitas maneiras com poluentes orgânicos e inorgânicos persistentes como resultado de atividades antrópicas, colocando em risco a saúde humana e os recursos naturais. O objetivo do presente estudo foi avaliar a contaminação do solo por cobalto (Co), cromo (Cr), cobre (Cu), manganês (Mn), níquel (Ni), chumbo (Pb) e zinco (Zn) em 10 hortas de escolas urbanas situadas próximo ou sobre áreas de afloramento de arenito Botucatu do Aquífero Guarani, no município de Lages, Santa Catarina. Em cada horta, três amostras de solo foram coletadas (dentro e fora da horta) na profundidade de 0-20 cm. O método ISO 11466 foi usado para extrair os metais. Utilizou-se espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP OES) para quantificar os elementos e materiais certificados (SRM 2709a - San Joaquin Soil - NIST). Para avaliar os dados foi feita a análise dos componentes principais e análise de agrupamento. Pela análise de agrupamento para os metais avaliados observou-se que as maiores concentrações de elementos foram encontradas em três hortas. Valores acima do valor de prevenção (PV) definido pela resolução no. 420/2005 do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) foram encontrados para Co em uma horta e Cu em três hortas, classificando essas áreas como classe III. A análise de componentes principais explicou 74,7% dos dados e mostrou o enriquecimento de alguns elementos dentro das hortas.

Monitoramento de água e sedimento no Rio Palmeiras, Bacia Hidrográfica do Tubarão (SC), Brasil / Water and sediment monitoring in a coal mining area of the Palmeiras River, Tubarão Watershed (SC), Brazil

RESUMO A mineração de carvão na Bacia Carbonífera Catarinense causa poluição dos recursos hídricos. O objetivo do estudo foi caracterizar a água e o sedimento do Rio Palmeiras, na Bacia Hidrográfica do Tubarão, pela quantificação de metais na água em espectrômetro de massa com fonte de plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) e no sedimento em espectrometria de absorção atômica de alta resolução com fonte contínua (HR-CS AAS), e outras variáveis, relacionadas à mineração de carvão. Na água, ocorreu aumento das concentrações de Ca, Mg, Fe, Al, Mn, Zn, e Pb, e no sedimento, ocorreu a diminuição das concentrações de Al, Mn, Zn, Cu e Pb em função da mineração de carvão, propiciada pela solubilização devida ao baixo pH da água. Observaram-se correlações entre as concentrações dos metais na água, no sedimento e cruzadas entre os teores na água e no sedimento.

ABSTRACT The mining of coal in the Santa Catarina Carboniferous Basin cause pollution of water resources. The objective of this study was to characterize the water and sediment of the Palmeiras River, located in the Tubarão Watershed, through quantification of metals in the water in inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) and sediment in high resolution continuum source atomic absorption spectrometry (HR-CS AAS), and other variables related to coal mining. The water had an increase in Ca, Mg, Fe, Al, Mn, Zn, and Pb concentrations, and the sediment had a reduction in Al, Mn, Zn, Cu and Pb concentrations because the coal mining, through solubilization due to the low pH of the water. Correlations between concentrations of metals in the water and between concentrations of metals in the sediment were found, as well as cross correlations between metal levels in the water and sediment.

Teor de arsênio e adsorção competitiva arsênio/fosfato e arsênio/sulfato em solos de Minas Gerais, Brasil / Arsenate content, and arsenate/phosphate and arsenate/sulphate competitive adsorption in soils from Minas Gerais, Brazil

A alta toxicidade de As para homens e animais gera a necessidade de estudos do comportamento químico do arsenato nos solos que possam auxiliar na mitigação de áreas contaminadas com arsênio. Este trabalho teve por objetivo avaliar o teor total e a adsorção de As na ausência e presença dos ânions fosfato e sulfato em seis diferentes classes de solos do estado de Minas Gerais, Brasil. Os solos alvo deste estudo são: o Neossolo Flúvico (RU), Gleissolo Háplico (GX), Gleissolo Melânico (GM), Latossolo Vermelho Distrófico (LVd), coletados em Lavras; Neossolo Quartzarênico (RQ), coletado em Itutinga e o Latossolo Amarelo Distrófico (LAd), coletado em Rosário, no estado de Minas Gerais. As amostras de solo foram secas, moídas e peneiradas em peneira de 2,0mm para execução do teste de adsorção e peneiradas em peneira plástica com malha de 1,5mm para determinação do teor de As, o qual foi determinado pelo método 3051A. A adsorção de As foi avaliada na dose de1500µmol L-1 de As, 1500µmol L-1 de As + 1500µmol L-1 de P e 1500µmol L-1 de As + 750µmolL-1 de S, em relação solo:solução final de 1:100, a pH 5,5 e força iônica de 15mmol L-1. Os seis solos apresentaram teor médio de As entre 0,14 e 9,3mgkg-1. A porcentagem adsorvida de arsênio na ausência dos outros ânions seguiu a sequência GM>LVd=RU=LAd=GX=RQ. A adição de fosfato e sulfato reduziu a porcentagem de arsênio adsorvido e, por consequência, houve um aumentou na concentração de arsênio disponível na solução do solo.

The high toxicity of arsenic to humans and animals creates the need to study the chemical behavior of arsenate in soils that can help in the mitigation of areas contaminated with arsenic. This work aimed to evaluate the total content and adsorption in the absence and presence of phosphate and sulfate anions in six different soil classes in the state of Minas Gerais, Brazil. Soils aim of this study are: Fluvic Neosol (RU), Haplic Gleysol (GX), Melanic Gleysol (GM) and Typical Distrophic Red Latosol (LVd) collected in Lavras, MG; Quartzenic Neosol (RQ) collected in Itutinga, MG, and Typical Distrophic Yellow Latosol (Lad) collected in Rosário, MG. Soil samples were dried, ground and sieved through a sieve of 2mm for the test run of adsorption and sieved through a sieve with a mesh of plastic 1.5mm for the As determination. The As content was determined by the method 3051A. The rate 1500µmolL-1As, 1500µmol L-1 As + 1500µmol L-1 P, 1500µmol L-1 As + 750µmol L-1 As were used to evaluate As adsorption, soil solution rate of 1:100, pH 5,5 and ionic force of 15mmol.L-1. The mean As content in the six soils was between 0,14 and 9,3mgkg-1. The adsorpted percentage of As in absence of other anions followed the sequence GM>LVd=RU=LAd=GX=RQ. Phosphate and sulphate addition reduced the percentage of adsorpted arsenic, consequently there was an increase of disponible arsenic in the soil solution.

Fitorremediação de solos contaminados com arsênio (As) utilizando braquiária / Phytoremediation of arsenic-contaminated soils using Brachiaria grass

Conduziu-se este trabalho, com o objetivo de avaliar o potencial fitoextrator de arsênio (As) da Brachiaria decumbens Stapf., cultivada em casa de vegetação, utilizando-se seis solos: Latossolo Amarelo Distrófico (LAd), Latossolo Vermelho Distrófico (LVd), Neossolo Flúvico (RU), Neossolo Quartzarênico (RQ), Gleissolo Háplico (GX) e Gleissolo Melânico (GM). O As foi adicionado aos solos na forma de arsenato de sódio heptahidratado nas doses 0, 25, 50, 200 e 800 mg kg-1. As plantas foram coletadas 55 dias após a semeadura, separadas em parte aérea e raiz e, após secagem do material em estufa, o mesmo foi digerido segundo o método 3051 da USEPA, sendo o teor de As determinado por espectrofotometria de absorção atômica (EEA) com forno de grafite. Observou-se redução no desenvolvimento da braquiária de forma diferenciada nas seis classes de solo. Houve baixa translocação do As, da raiz para a parte aérea, sendo essa espécie considerada tolerante ao elemento e não hiperacumuladora, podendo ser utilizada em programas de revegetação de áreas contaminadas pelo elemento.

This work evaluated the phytoextraction potential of arsenic (As) by Brachiaria decumbens growing under greenhouse conditions in six soils: a Dystrophic Yellow Latosol (LAd), a Dystrophic Red Latosol (LVd), a Fluvic Neosol (RU), a Quartzenic Neosol (RQ), a Haplic Gleysol (GX), and a Melanic Gleysol (GM). Arsenic was added to the soils as sodium arsenate heptahydrate (Na2HAsO4.7H2O) at the following doses: 0, 25, 50, 200, and 800 mg kg-1. The plants were collected 55 days after planting for determination of shoot and root dry matter production. Arsenic shoot and root contents were evaluated after digestion according to the USEPA 3051A method, following analysis by graphite furnace atomic absorption spectroscopy. Plant development was differently affected by As in the six different soil classes. There was low translocation of As and consequently most of the As was detected in the roots of Brachiaria decumbens. Therefore, this species could be considered tolerant but not an accumulator of arsenic, thus being indicated for revegetation programs in As-polluted soils and sediments.