Mapeamento digital e valores de referência de qualidade de metais pesados em solos das regiões do Norte e Noroeste, RJ

Abstract

A demanda por informações acerca de contaminação por metais pesados em agroecossistemas tem aumentado nas últimas décadas, em decorrência do uso massivo de agroquímicos e resíduos da produção animal. Esses fatores têm causado o acúmulo e a transferência de metais tóxicos para os alimentos, oferecendo riscos à saúde humana. As regiões Norte e Noroeste do Estado do Rio de Janeiro, possuem características fisiográficas heterogêneas, demandando informações de suporte para o manejo e conservação de solos. Assim, em busca dos valores de referência de metais pesados, associado aos mecanismos e a distribuição espacial de atributos químicos e físicos em solos de ambientes heterogêneos. A presente pesquisa teve por objetivo estabelecer valores de referência para qualidade de solos para os metais pesados: As; Pb; Cd; Ni; Cu; Co; Ba; Cr; Zn; Mn, e Al, e espacializar os teores desses metais, nas regiões Norte e Noroeste Fluminense. Para os procedimentos metodológicos do capítulo I, adotou-se o uso da técnica de mapeamento digital de solos, com o auxílio dos softwares RStudio (3.6.1), SAGA-GIS (2.1.2) e Quantum GIS (v. 3.4). Para variáveis morfométricas de terreno, foram utilizados o Modelo Digital de Elevação Hidrologicamente Consistido (MDE-HC) e dados de sensor Landsat8, totalizando 23 covariáveis ambientais preditoras com resolução espacial de 90 m. Para o procedimento amostral, utilizou-se o método do Hipercubo Latino condicionado (cLHS), coletando-se amostras em áreas de baixa ou sem atividade antrópica. Foram utilizados dados da camada superficial (0-20 cm), em 95 pontos amostrais. Para a predição dos atributos químicos e físicos foi adotado o modelo Random Forest (RF), implementado via RStudio. Os resultados indicaram que para o parâmetro de erro quadrático médio (RMSE) obteve-se uma variação entre 2,76- 1402,95, assim o conjunto de dados também apresentou alterações significativas. Os resultados obtidos via ranking VarImport constataram que, em comparação com o índice de imagens Landsat-8, as covariáveis provenientes de MDE-HC obtiveram melhor desempenho para predizer os atributos do solo. O coeficiente de determinação (R²) dos modelos de metais pesados e textura do solo variou entre 0,21- 0,39, Ba (0,24), Ni (0,34), Co (0,39), Mn (0,31), Cu (0,26), Al (0,28), Zn (0,25) e As (0,24). Em relação à fração granulométrica, a variabilidade da argila (0,30), areia (0,31) e silte (0,28), demostraram padrões dessemelhantes de variabilidade e uso de covariáveis preditivas semelhantes. Para o capítulo 2, também foi utilizado a mesma malha amostral, considerando-se 2 profundidades (0-20 e 20-40 cm), totalizando 194 amostras de solos. Para determinação dos teores pseudototais de metais, empregou-se o método 3051A (USEPA), e as leituras dos extratos foram realizadas por ICP-OES. Para o tratamento estatístico, utilizou-se a técnica da estatística multivariada para fins de estabelecimento dos valores de referência de qualidade de solos. As amostras foram agrupadas em 3 grupos sendo as do grupo 1 (G1) as que apresentaram os maiores valores de referência e do grupo 3 (G3) os menores. Os resultados obtidos por meio da integração da geoquímica com a análise espacial podem contribuir para o preenchimento da lacuna científica acerca dos VRQS para as regiões Norte e Noroeste Fluminense - RJ. Estes resultados poderão ser usados como suporte para legislação ambiental do Estado do Rio de Janeiro, e, para conhecimento dos teores naturais de metais pesados associados a distribuição espacial das propriedades do solo.