Monitorização da aplicação de lamas de ETAR em solos delgados
Introdução
As intervenções sobre sistemas de menor capacidade homeostática, como sejam os
solos de reduzida espessura, devem ser controladas de forma criteriosa para
evitar/mitigar desequilíbrios com consequências negativas para o solo e para o
ambiente.
Os solos da zona em estudo são em grande parte Leptossolos líticos (FAO, 2006),
derivados de xisto constituindo um grupo de solos que abrange cerca de 15% da
área do país, caraterizada por clima árido com baixas precipitações (inferior a
600-700 mm). Em termos gerais apresentam reação ácida, pouca espessura e baixa
capacidade de troca catiónica, efeito do seu baixo teor em carbono orgânico,
pelo que são considerados de inferior resiliência às ações físicas ou químicas
(Madeira, 1998; Lal, 1998).
A aplicação de matéria orgânica ao solo é uma forma muito importante de o
melhorar, pelos inúmeros benefícios diretos e indiretos (Brady e Weil, 2002),
sendo a aplicação de lamas de ETAR ao mesmo, uma potencial via para obtenção de
tal propósito. No entanto, este material apresenta na sua constituição uma
enorme diversidade de constituintes orgânicos, inorgânicos e microbiológicos,
dada a sua múltipla proveniência, pelo que a monitorização da sua aplicação,
através da análise química do solo, e de espécies vegetais instaladas, de
preferência para consumo (animal ou humano), é uma forma real de controlar os
efeitos. De entre os constituintes passíveis de provocar contaminação destacam-
se os metais pesados (Cu, Ni, Zn, Cd, Cr, Hg e Pb) em relação aos quais estão
estabelecidos limites máximos por lei (MAOTDR, 2009). Embora sejam cumpridas as
restrições impostas por lei aquando da sua aplicação ao solo, a validação para
situações concretas consideradas sensíveis, como é o caso em estudo, é uma
forma de obter confiança na intervenção sendo o doseamento total destes
elementos no solo e na planta usada como teste um critério adequado para
dimensionar a provável contaminação (Singh, 1998).
O presente trabalho, parte de um projeto com objetivos mais abrangentes,
pretende mostrar os efeitos da aplicação ao solo de lamas de ETAR no solo e em
duas culturas (trigo e aveia), em termos de metais pesados, numa extensa área
cerealífera integrada numa zona especial de proteção de aves (ZPE) de Castro
Verde, inclusa num conjunto de concelhos considerados como áreas rurais
desfavorecidas (Rural Value, 2011).
Material e Métodos
Delineamento experimental
Aplicou-se o delineamento experimental em blocos completos casualizados com 4
tratamentos [T1-Testemunha: adubação tradicional (AT); T2-Ripagem (R) +
adubação tradicional (AT); T3-Ripagem (R) + adubação tradicional (AT) + injeção
de lamas (IL) e T4 - Ripagem (R) + adubação recomendada (AR) + injeção de lamas
(IL)] e 4 repetições executadas em quatro explorações agrícolas da região (37o
40´ N, 8° 07´ W); Longos (L), Monte Paraíso (MP), São Marcos (SM) e Vale
Gonçalinho (VG). Em cada uma das explorações foram aplicados os tratamentos
(T1, T2, T3 e T4) concebidos para o estudo em causa, ocupando uma área útil
variável consoante a exploração, conforme o descrito no Quadro_1. Foram
aplicadas em todas as parcelas a quantidade de 40 m3 ha-1 de lamas, perfazendo
um total aproximado de 2200 m3 no conjunto das explorações. A ripagem (R) foi
executada com um trator de rastos à profundidade de 50 cm.
As diversas operações relativas ao trabalho em causa decorreram nos anos de
2009 (2º semestre) e 2010 (1º semestre). Na análise estatística dos dados
experimentais utilizou-se o programa informáticoStatgraphics,versão 5.1
plus,tendo-se recorrido à análise de variância (ANOVA tipo II) para avaliação
do efeito dos diferentes tratamentos experimentais sobre as diversas variáveis
controladas; ao teste múltiplo de comparação de médias Duncan (p=0,05) para
comparação a posterioridas médias correspondentes às modalidades experimentais.
A lama foi injetada no solo com o recurso a um equipamento específico (injetor
de lamas) até à profundidade de 0,30-0,50 m.
Enquanto a adubação realizada nas parcelas T1, T2 e T3 de cada exploração ficou
ao critério de cada agricultor (adubação tradicional), nas parcelas T4 a
adubação realizada foi concebida com base nos resultados analíticos obtidos nas
amostras de terra e cumprindo com o Manual de Fertilização das Culturas (LQARS,
2006) especificamente para cada um dos cereais (adubação recomendada) (Quadro
2).
Caracterização das lamas
Foi selecionada a ETAR de Castro Verde para fornecer as lamas necessárias ao
estudo, por possuir capacidade de aplicar o tratamento primário às águas
residuais, por ter maior dimensão permitindo o fornecimento da quantidade de
lamas necessárias e porque era a que apresentava maior proximidade às
explorações. A metodologia analítica utilizada na análise química das lamas
cumpriu o estabelecido no Anexo II do Decreto-Lei n.º 276/2009.
O teor elevado de humidade das lamas aplicadas ao solo resulta do facto de se
tratar de lamas originalmente líquidas e à necessidade de serem diluídas de
modo a facilitar a sua injeção ao solo. A lama aplicada apresentava níveis de
E. coli inferiores a 1000 células por g de amostra e ausência de Salmonella
spp. em 50 g de amostra. Os teores de metais pesadosapresentavam-se, também,
abaixo dos limites estabelecidos por lei (Quadro_3).
Caracterização dos solos
A análise pedológica indica que os solos da zona onde decorreu o estudo são, na
maioria dos casos (cerca de 80% da área em estudo), Leptossolos Líticos,
caraterizados pela sua reduzida espessura e com apreciável quantidade de
material grosseiro, formando crosta nos cabeços e encostas, e Cambissolos ou
Fluvissolos (por vezes Hidromórficos) junto às linhas de água (AGRO 140, 2005;
FAO, 2006; Rural Value, 2011).
No Quadro_4 apresentam-se algumas das características químicas médias dos solos
das explorações selecionadas obtidas por análise de amostras de terra
representativas colhidas à profundidade de 0-0,20 m. Estas análises iniciais
indicam que estes solos são pouco ácidos, com teores médios a baixos de fósforo
e de potássio, teores de matéria orgânica variando de baixos a médios,
apresentam capacidade de troca catiónica baixa a muito baixa, teores muito
altos de ferro e manganês, muito baixos a baixos de zinco, médios de cobre e
baixos de boro. Os teores totais dos metais, doseados de acordo com o
estabelecido pela legislação (extração por aqua regia), são os indicados nos
Quadros_5_a_8 e são inferiores aos limites estabelecidos no Decreto-Lei n.º
276/2009.
Caraterização das plantas
Em três das explorações, S. Marcos, Monte Paraíso e Longos, foi semeada a
cultura de trigo (Triticum aestivum L.). No Monte Paraíso foi semeada a cultura
de aveia (Avena sativaL.). As sementeiras realizadas nas quatro explorações
agrícolas foram feitas com a utilização de semeadores diretos, não podendo no
entanto ser considerada a operação como sementeira direta por ter sido feita
uma mobilização do solo prévia.
Para a avaliação da composição química do cereal procedeu-se ao doseamento dos
metais em causa em amostras de material vegetal, analisadas com base na
metodologia do LQARS (LQARS, 1977) e colhidas de acordo com o Manual já
referido (LQARS, 2006).
Resultados e discussão
Efeitos no solo
Comparando os teores iniciais dos elementos estudados com os atingidos nos
diferentes tratamentos após a colheita da cultura (Quadros_5_a_8) verificou-se
que à exceção do cádmio, ocorreu um acréscimo em valores absolutos nos teores
de todos os metais em estudo no solo, com a aplicação de lama e adubação
tradicional (T3) no Vale Gonçalinho e no Monte Paraíso.
Em Longos, a aplicação de lama com adubação tradicional (T3) e com adubação
recomendada (T4) só deu origem a um ligeiro acréscimo nos teores de crómio.
Apesar dos ligeiros acréscimos detetados, os diferentes tratamentos não
atingiram níveis considerados poluentes do solo em cádmio (Cd) cobre (Cu)
níquel (Ni) chumbo (Pb) zinco (Zn) e mercúrio (Hg) em todas as explorações, uma
vez que os teores encontrados foram inferiores aos valores limite de
concentração desses metais no solo referidos no Decreto-Lei n.º 276/2009, e em
Pais e Jones (1997).
Em Vale Gonçalinho verificou-se não haver diferença entre tratamentos sobre o
teor de Cd; a ripagem com adubação tradicional fez decrescer especialmente os
teores de Zn mas também os de Cu, Ni, Pb e aumentar os de Hg e Cr. A aplicação
de lamas associado à ripagem e à adubação tradicional fez crescer os teores Cu,
Ni, Hg e Cr, e decrescer os de Pb não afetando o valor do Zn. A adubação
recomendada com ripagem mais lama fez aumentar apenas os teores de Hg e
provocou decréscimos no Cu, Ni, Pb, Zn e Cr.
Na exploração de Longos verificou-se também que não houve diferença entre
tratamentos para o teor de Cd, nesta exploração observaram-se ligeiros
acréscimos dos teores de Cu, Ni e Zn no tratamento ripagem com adubação
tradicional (T1 e T2) não sendo afetados os teores de Pb e Cr. A aplicação de
lamas com ripagem e adubação tradicional fez decrescer os teores de todos os
elementos. O tratamento com ripagem e lama mas com adubação recomendada (T4)
deu origem a um aumento do teor de Zn.
Na exploração de S. Marcos e como já se tinha observado nas explorações
anteriores também não houve diferenças entre os tratamentos para os teores de
Cd. Todos os tratamentos elevaram o teor Cu e Ni. A aplicação de lamas com
ripagem e adubação tradicional (T2 e T3) fizeram decrescer o teor de Pb, Hg e
Cr e aumentar o teor dos outros elementos especialmente do Zn. Já a aplicação
de lamas com ripagem mas com a adubação recomendada teve um efeito contrário
sobre o Pb, Hg, Cr e Zn provocando aumentos nos três primeiros e um ligeiro
decréscimo no Zn.
Na exploração de Monte Paraíso também não houve diferença entre os tratamentos
para o teor de Cd. A aplicação de lamas com ripagem e adubação tradicional foi
o único tratamento que fez aumentar a concentração de todos os elementos.
Submeteram-se os resultados obtidos nos quatro tratamentos nas quatro
explorações (repetições) a uma análise de variância (ANOVA) e apresentam-se, no
Quadro_9 os valores médios e no Quadro_10 os valores calculados da distribuição
de F de Snedecor (95% de significância), para os metais pesados (Cu, Ni, Pb,
Zn, Hg e Cr) do solo após a colheita das culturas.
Pelos valores obtidos pode-se observar que não houve efeito significativo (p>
0,05) dos tratamentos sobre os teores destes metais. Entre as explorações
registaram-se diferenças significativas nos teores de Pb, Zn e Cr. Em Vale
Gonçalinho registaram-se valores significativamente (p = 0,05) mais elevados de
Zn e Pb, não diferindo de São Marcos relativamente ao Zn. São Marcos, em
relação às outras explorações, revelou valores significativamente superiores de
Cr.
Efeitos na cultura
Para a avaliação da composição química do cereal procedeu-se à colheita de
material vegetal para análise, ao longo do ciclo das culturas instaladas (trigo
e aveia). Cada amostra foi constituída por 30 a 40 plantas representativas de
cada parcela. Na fase de afilhamento colheu-se toda a parte aérea, na fase de
emborrachamento colheram-se as duas primeiras folhas a contar do topo da
planta, e na fase final (à colheita) analisou-se separadamente o grão e a
palha.
Nos Quadros_11_a_14 apresentam-se os teores de metais pesados observados no
trigo nas três explorações: Vale Gonçalinho (VG), São Marcos (SM) e Longos (L);
e na aveia no Monte Paraíso (MP), nas fases de afilhamento (Fase I) e de
emborrachamento (Fase II).
Os resultados obtidos, ao afilhamento e ao emborrachamento, nos quatro
tratamentos e nas três explorações com trigo foram sujeitos a uma análise de
variância (ANOVA) apresentando-se nos Quadros_15 e 16 os valores calculados da
distribuição de F de Snedecor (95% de significância) para os metais pesados
(Cd, Cr, Ni, Pb Zn e Cu).
Pelos valores obtidos pode-se observar que não houve efeito significativo
(p>0,05) dos tratamentos sobre os teores de nenhum dos metais pesados em
qualquer das duas fases de desenvolvimento. Entre explorações, o Ni doseado na
planta no afilhamento e o Cu e o Cd no emborrachamento, apresentaram diferenças
significativas (p£0,05 e p=0,01 no caso do Cd) com valores mais elevados em
Longos (Ni), Vale Gonçalinho (Cu) e São Marcos (Cd).
Analisando os Quadros_11_a_14 pode-se constatar que os teores de Zn, Cu, Cd,
Cr, Ni e Pb encontrados no trigo nas três explorações: Vale Gonçalinho, São
Marcos e Longos; e na aveia no Monte Paraíso, nas fases de afilhamento (Fase I)
e de emborrachamento (Fase II) são, em todos os casos muito inferiores às
concentrações acima das quais são consideradas tóxicas para a maioria das
plantas (Kabata-Pendias, 2001).
As concentrações de Cu e de Zn, analisados como nutrientes, apresentam-se
dentro dos limites estabelecidos como normais em relação às duas culturas
(Jones et al., 1991; LQARS, 2006), mostrando a inexistente biodisponibilidade
dos metais aplicados como foi observado por Shober et al. (2007) em relação a
diferentes culturas, à aplicação de maiores quantidades de lamas ao solo.
O grão produzido é normalmente utilizado para alimentação animal, quer
diretamente para o gado dos próprios agricultores, ou é vendido para rações.
Raramente o cereal produzido nesta região tem qualidade suficiente para a
indústria alimentar (humana), pelo que se analisou o material colhido na
perspetiva de alimentação animal.
Embora para os animais os valores de tolerância aos vários minerais variem com
a idade, a condição fisiológica do animal e a relação com outros elementos, o
NRC (2005) citada por Weiss (2008), propõe, não um intervalo de valores, mas
sim um único valor crítico para cada espécie animal (Bovina, Ovina, Equina,
Suína, Aves e Coelhos). Weiss (2008) cita valores máximos de concentração em mg
kg-1 de Cu (40), Zn (500), Cd (10), Cr (100), Ni (100) e Hg (2), tolerados pelo
gado vacum.
Assim, e reportando-nos, para cada mineral, ao valor atribuído à espécie mais
sensível, pode verificar-se que os teores encontrados nas duas culturas, tanto
no grão como na palha, são muito inferiores aos considerados tóxicos (Quadros
17_a_20).
Realizou-se a análise de variância dos teores obtidos no grão e na palha nos
quatro tratamentos e nas três explorações onde se semeou trigo, apresentando-se
os valores de F calculados nos Quadros_21 e 22.
Analisando esses quadros, verificámos que não houve, quer para o grão, quer
para a palha, diferenças significativas em resposta aos tratamentos, nas
concentrações médias dos vários metais pesados. Observaram-se, contudo,
diferenças significativas entre explorações nas concentrações de todos os
metais no grão, à exceção do Cd. Na palha observaram-se diferenças
significativas em relação ao Zn, Cu e Hg.
Conclusões
Os resultados obtidos e a análise crítica desenvolvida permitiram estabelecer
algumas conclusões necessariamente indissociáveis das condições reais que as
fundamentaram (estruturais, ambientais e metodológicas) e, como tal, de
generalização limitada.
Saliente-se que, a elevada dimensão dos talhões utilizados no estudo e o facto
de o estudo ter sido desenvolvido em explorações de diferentes produtores não
permitiu o controlo rigoroso das diversas operações culturais (sementeira,
adubação, aplicação de lamas, colheita de material) como seria desejável num
estudo desta índole, dificultando ou mesmo impossibilitando a realização de
determinadas comparações entre modalidades.
Os resultados revelam que os valores de Cd, Cu, Ni, Pb, Zn e Hg no solo nas
modalidades em que se aplicaram lamas foram em todas as explorações inferiores
ao limite de concentração desses metais no solo referidos na legislação vigente
(DL 276/2009). Entre explorações encontraram-se diferenças significativas no
que diz respeito aos teores de Pb, Zn e Cr.
Do mesmo modo não se observou efeito significativo (p> 0,05) dos tratamentos em
estudo sobre os teores dos metais pesados nas plantas na fase de afilhamento,
na fase do emborrachamento e nos produtos finais (grão e palha). Durante todo o
ciclo das culturas, a análise dos tecidos vegetais revelou, em todas as
explorações e em todos os tratamentos, teores de Zn, Cu, Cd, Cr, Ni e Pb muito
abaixo dos que são considerados tóxicos para a maioria das plantas.
