GAMAESPECTROMETRIA (K, eTh, eU) EM ÁREA ... - Geologia Ufpr

X Congresso Brasileiro de Geoquímica e II Simpósio de Geoquímica dos Países do MercosulPorto de Galinhas, Pernambuco, Brasil, 2005GAMAESPECTROMETRIA (K, eTh, eU) EM ÁREA AGRÍCOLA CULTIVADA COM SOJA ETRIGO NO NOROESTE DO ESTADO DO PARANÁBecegato, V.A 1,2 , Ferreira, F.J.F. 21 Universidade do Estado de Santa Catarina,, Av. Luiz de Camões, 2090, Conta Dinheiro, C.P. 281, Lages-SC,88520-000,becegato@cav.udesc.br2 Laboratório de Pesquisas em Geofísica Aplicada-LPGA, Departamento de Geologia, UFPR, Centro Politécnico, Jardim dasAméricas, C.P. 19045, Curitba, PR, 81531-980, francisco.ferreira@ufpr.brPalavras-chave: Gamaespectrometria, Solos, Agricultura, Fertilizantes, Contaminação AmbientalINTRODUÇÃOA agricultura moderna usa de alta tecnologia,objetivando aumentar a produtividade. Culturas como asoja e o trigo empregam cultivares com grande potencialgenético, que aliado a insumos como os adubos, seexteriorizam na forma de altas produtividades. Aagricultura brasileira se notabilizou nos últimos 20 anospelo uso de grandes volumes de adubos. A presença deradionuclídeos em fertilizantes fosfatados (San Miguel etal. 2003; Yamazaki & Geraldo, 2003) traz interferênciasno meio ambiente, cujas conseqüências ainda são poucoconhecidas. Especificamente quanto aos adubosfosfatados, muitas são as fórmulas e marcas encontradasno mercado, com teores variados de nitrogênio, fósforo epotássio.Recentemente tem-se utilizado o gesso, que é umsubproduto da fabricação dos adubos acidulados. O gessoagrícola (sulfato de cálcio di-hidratado), derivado doácido fosfórico, contém em sua composição cálcio,enxofre e água em diferentes concentrações. O uso desteproduto tem por objetivo suprir os solos com cálcio eenxofre nos horizontes mais profundos, propiciando àsplantas o desenvolvimento do sistema radicular,explorando maior volume de solos na busca pornutrientes e água.Os solos diferem na sua capacidade de retenção decátions. A capacidade de troca de cátions (CTC) dependeda textura e do conteúdo de matéria orgânica, a qual podeaumentar a CTC significativamente. Solos mais argilososretêm mais cátions ao contrário dos arenosos, onde apercolação de água é mais rápida, promovendo alixiviação de elementos químicos que se encontram nasolução do solo.Em função do grande aporte de fertilizantes utilizadosno Brasil, trabalhos pioneiros como os Ferreira et al.(1997), Souza et al. (1997) e Souza (1998), procuraraminvestigar as relações de anomalias aerogamaespectrométricasde K, eU e eTh com fertilizantes fosfatadosoriundos da atividade agrícola, em correspondência comoutras variáveis (processos pedogenéticos, solos,formações superficiais, geologia, susceptibilidademagnética e relevo). Neste sentido, as pesquisasgeofísicas de radionuclídeos em solos agrícolas ainda sãomuito incipientes no Brasil. Assim sendo, agamaespectrometria constitui ferramenta importante nacaracterização de solos, cultivados ou não, constituindo oprincipal objetivo do presente trabalho.CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDOA área de estudo está localizada próxima a cidade deMaringá (Fig. 1), considerada pólo regional agrícola, aqual vem sendo utilizada com o cultivo de soja no verão etrigo no inverno. Situada no terceiro planalto paranaense,a área envolve o Grupo Caiuá em domínios da FormaçãoGoio Erê (Fernandes & Coimbra, 2000) e apresentacontato transicional com a Formação Serra Geral(basaltos). Ainda segundo estes autores, a Formação GoioErê é constituída por arenitos quartzosos, marromavermelhadose cinza arroxeados, finos a muito finos,mineralogicamente maturos e texturalmente submaturos.Nas partes mais planas predominam materiaisretrabalhados das formações Goio Erê e Serra Geral,originando solos de textura mista entre arenosos eargilosos. Na medida em que o relevo fica maisacidentado predominam solos de textura argilosa,oriundos da Formação Serra Geral, cujas rochas afloramem algumas drenagens.MÉTODOSUtilizou-se o gamaespectrômetro GS-512 fabricadopela Geofyzika (República Tcheca) e comercializado pelaScintrex (Canadá), pertencente ao Laboratório dePesquisas em Geofísica Aplicada – LPGA/UFPR, para acoleta dos dados das radiações gama em contagens porsegundo (cps), oriundas de K, eU e eTh, as quais foramtransformadas automaticamente pelo instrumento em %de K e ppm de eU e eTh. Posteriormente, para efeitos decomparação com a literatura internacional, os dadosforam transformados para Bq Kg -1 . O instrumento foicalibrado no Instituto de Radioproteção e Dosimetria(IRD) da Comissão Nacional de Energia Nuclear(CNEN), em 23 de fevereiro de 2003, segundoprocedimentos descritos em Ferreira et al. (2003).

X Congresso Brasileiro de Geoquímica e II Simpósio de Geoquímica dos Países do MercosulPorto de Galinhas, Pernambuco, Brasil, 2005NB R A S I L54 o 49oÁreao23IIIPARANÁIIIIVo23I - Bacia BauruII - Formação Serra geralIII - Cobertura sedimentarPaleozóicaIV - Escudo Pré-cambrianoo26o26o54o49Figura 1 – Localização da área e compartimentos geológicos do estado do Paraná.Os dados gamaespectrométricos foram tomados emsolos, com tempo de 3 minutos por leitura, de acordo comos pontos indicados na figura 2, bem como em solos sobfloresta nativa (sem contaminação por atividadeantrópica) e em amostras de adubos e gesso.Foram coletadas amostras de solos em 78 pontos (Fig.74318522), para quantificar os teores de argila e matéria orgânicanas profundidades de 0–20 e 20-40 cm, totalizando 156amostras. Em laboratório foram determinados os teoresde argila e matéria orgânica. A maior profundidade dascoletas foi de 20- 40 cm, considerando que 90% dos raiosgama é oriundo da camada subsuperficial (30-45 cm), deacordo com Wilford et al. (1997).M a t o74305077429179Escala gráficametros0 500 1000C ó r r e g oMato7427864416735 417851 419181Figura 2 – Malha de pontos gamaespectrométricos.420380

X Congresso Brasileiro de Geoquímica e II Simpósio de Geoquímica dos Países do MercosulPorto de Galinhas, Pernambuco, Brasil, 2005RESULTADOS E DISCUSSÃONa área investigada foram identificados e mapeadostrês tipos de solos (Fig. 3), são eles: (i) Lúvissolo Húmicode textura argilosa (antiga Terra Roxa estruturada),derivado de rochas basálticas, cuja inserção espacial se dámais próxima aos canais de drenagens, com relevo maisacidentado; (ii) Latossolo Vermelho Férrico (antigoLatossolo Roxo) é um solo mais velho comparativamenteao anterior, de textura argilosa, mais profundo, tambémoriginado de rochas basálticas e situado em relevo suaveondulado a praticamente plano e (iii) Latassolo Vermelho(antigo Latossolo Vermelho distrófico), oriundo doretrabalhamento das Formações Serra Geral e Goio Erê,cujo teor de argila está entre 16 e 35%, consideradopedologicamente de textura média, espacialmentedistribuído em relevo praticamente plano.Para o plantio de soja e trigo na área (340 hectares),são utilizadas aproximadamente 100 toneladas defertilizantes ao ano para as duas culturas, objetivandoaltas produtividades.7431846Legenda7430602Latossolo VermelhoLatossolo Vermelho férricoLuvissolo Crômico7429307Escala gráficametros0 500 1000C ó r r e g o7427856417152 418255 419635 420973Figura 3 – Mapa de solos da área de estudo.Os valores médios para os 78 pontos foram de 54,75Bq Kg -1 de K, 10,22 Bq Kg -1 de U e 7,25 Bq Kg -1 de Th.Souza (1998), encontrou valores de 86,1 Bq Kg -1 de Uem solos argilosos no município de Araras-SP; enquantoKannan et al., (2002) pesquisando radionuclídeos emsolos da Índia, determinaram valores de U que vão desde16 até 359,65 Bq Kg -1 . Kumru & Bakaç (2003) obtiveramvalores médios de 135 Bq Kg -1 de U e 17,05 Bq Kg -1 deTh. Para as áreas testemunhas, cujos solos se encontramsob vegetação nativa, sem atividade agrícola, os teoresmédios de K, eU e eTh, foram respectivamente de: 41,9 e26,4 Bq Kg -1 ;1,97 e 1,41 Bq Kg -1 8,91 e 1,81 Bq Kg - ,para os solos areno/argiloso e argilosos. Já na áreacultivada, os valores obtidos foram: 54,75 Bq Kg -1 deK;10,22 Bq Kg -1 de eU e 7,25 Bq Kg -1 de eTh), portantomaiores que nas áreas testemunhas. Tais diferenças, tãoacentuadas, podem ser explicadas pelo aporte defertilizantes agrícolas. A textura dos solos influencia omovimento dos radionuclídeos, o qual é semelhante aosdos cátions divalentes Ca 2+ e Mg 2+ . As correlações paraas duas profundidades, respectivamente 0-20 e 20-40 cm,entre argila e urânio foram de 0,50 e 0,56, enquanto queentre urânio e matéria orgânica obteve-se um único índicede 0,92. Todas as correlações foram positivas; isto é, namedida que aumentam os teores de matéria orgânica eargila, também há incrementos das concentrações deurânio para as duas profundidades. Isto está aliado acapacidade dos solos em reter radionuclídeos e outrosíons, por apresentarem cargas negativas geradas pelosminerais de argila e matéria orgânica. Comparando-se osteores de argila entre as profundidades de 0-20 e 20-40cm, nota-se que os mesmos aumentam com aprofundidade, como pode ser constatado nas figuras 4 e 5.Isto reflete a influência da litologia na formação dos solosmais argilosos, derivados da Formação Serra Geral.Os teores médios de radionuclídeos encontrados nasamostras de gesso foram de 51,1 Bq Kg -1 de K, 607,3 BqKg -1 de U e 170,3 Bq Kg -1 de Th. Comparativamente,Bolivar et al., (1995) obtiveram 600 Bq Kg -1 de U emdepósitos de gesso produzidos por indústrias defertilizantes e Aguirre et al., (1995) relataram intervalosde 4,3 a 502 Bq Kg -1 de U e 2,4 a 156 Bq Kg -1 de Th emsedimentos aluvionares próximos a fábrica de adubos.As distribuições espaciais de K, eU e eTh podem serobservadas nas figuras 6, 7 e 8. O mapa do potássio (Fig.6), mostra que a maior concentração se dá na porção mais

X Congresso Brasileiro de Geoquímica e II Simpósio de Geoquímica dos Países do MercosulPorto de Galinhas, Pernambuco, Brasil, 2005arenosa, embora teores mais elevados de urânio seapresentem em trato argiloso. Isto pode ser explicado emparte pela possível presença de minerais de argila como ailita, que possui potássio em sua constituição. O mapa dourânio (Fig. 7), apresenta uma área de baixaradioatividade coincidente com o Latossolo Vermelho,textura arenosa, e os demais tratos com maiorradioatividade se posicionam, justamente, ondepredominam os solos mais argilosos (Lúvissolo Húmico eLatossolo Vermelho Férrico), cujos teores médios deargila estão acima de 70% (Figs. 4 e 5).417500 418000 418500 419000 419500 420000 4205007431500417500 418000 418500 419000 419500 420000 42050074315007431000878074310009073807430500665952743050070607430000457430000503840742950031241774295003020742900010Argila (%)(0 - 20 cm)742900010Argila (%)(20 - 40 cm)7428500742850074280007428000metros0 500 1000Figura 4 – Distribuição espacial da argila (0-20 cm).Figura 5 – Distribuição espacial da argila (20-40 cm).417500 418000 418500 419000 419500 420000 4205007431500417500 418000 418500 419000 419500 420000 420500743150074310001207431000201057430500907430500177514743000060457430000113087429500157429500574290000Potássio-40(Bq/Kg)74290002Urânio (Bq/Kg)74285007428500metrosmetros74280000 500 100074280000 500 1000Figura 6 – Distribuição espacial do potássio (K).Figura 7 – Distribuição espacial do urânio (eU).