Heavy metal concentrations in soils from a remote oceanic island, Fernando de Noronha, Brazil

ABSTRACT

This paper examines the role of parent rock, pedogenetic processes and airborne pollution in heavy metal accumulation in soils from a remote oceanic island, Fernando de Noronha, Brazil. We studied five soil profiles developed from different volcanic rocks. Mineralogical composition and total concentrations of major and trace elements were determined in 43 samples. The obtained concentrations range for heavy metals were: Co: 26-261 ppm; Cu: 35-97 ppm; Cr: 350-1446 ppm; Ni: 114-691 ppm; Zn: 101-374 ppm; Hg: 2-150 ppb. The composition of soils is strongly affected by the geochemical character of the parent rock. Pedogenesis appears to be responsible for the accumulation of Zn, Co, and, to a lesser extent, of Ni and Cu, in the upper, Mn- and organic carbon-enriched horizons of the soil profiles. Pedogenic influence may also explain the relationship observed between Cr and the Fe. Hg is likely to have been added to the soil profile by long-range atmospheric transport. Its accumulation in the topsoil was further favoured by the formation of stable complexes with organic matter. Clay minerals do not appear to play an important role in the fixation of heavy metals.

RESUMO

Este trabalho examina o papel da rocha parental, dos processos pedogenéticos e da poluição aerotransportada na acumulação dos metais pesados nos solos de uma ilha oceânica remota, Fernando de Noronha, Brasil. Foram estudados cinco perfis de solo desenvolvidos a partir de diferentes rochas vulcânicas. A composição mineralógica e as concentrações totais de elementos maiores e traços foram determinadas em 43 amostras. Os intervalos de concentração obtidos para os metais pesados foram: Co: 26-261 ppm; Cu: 35-97 ppm; Cr: 350-1446 ppm; Ni: 114-691 ppm; Zn: 101-374 ppm; Hg: 2- 150 ppb. A composição dos solos é fortemente afetada pelo caráter geoquímico da rocha parental. A pedogênese parece ser responsável pela acumulação de Zn, Co e, em menor grau, de Ni e Cu, nos horizontes superiores dos perfis de solo, enriquecidos em Mn e em carbono orgânico. A influência pedogenética pode também explicar a relação observada entre Cr e Fe. Hg foi provavelmente adicionado ao solo por transporte atmosférico de longa distância. Sua acumulação no horizonte do topo do perfil de solo foi adicionalmente favorecida pela formação de complexos estáveis com a matéria orgânica. Os minerais de argila não parecem ter tido papel importante na fixação dos metais pesados.