Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.41.2001.tde-13062002-143703
Documento
Autor
Nome completo
Márcia Inês Martin Silveira Lopes
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2001
Orientador
Banca examinadora
Delitti, Welington Braz Carvalho (Presidente)
Meguro, Marico
Pfeifer, Rui Marconi
Poggiani, Fabio
Pompéia, Sérgio Luis
Título em português
Fluxo de Água, Balanço Químico e Alterações no Solo da Floresta Atlântica Atingida pela Poluição Aérea de Cubatão, SP, Brasil.
Palavras-chave em português
precipitacao
Acidificacao
Brasil
Ciclagem de
elementos
Ciclos Biogeoquímicos
Cubatao
floresta atlantica
poluicao aerea
poluicao do solo
Serra do Mar
Resumo em português
Estudaram-se neste trabalho os efeitos da deposição atmosférica sobre o
balanço de elementos químicos, analisando-se as entradas e saídas dos
elementos através do ciclo hidrológico durante quatro anos (setembro de 1991
a agosto de 1995) na Floresta Atlântica, situada nas vizinhanças do pólo
industrial de Cubatão, São Paulo. Por meio de amostragens quinzenais e de
determinação da concentração iônica, avaliaram-se, em três florestas
diferentemente atingidas pela impacto da poluição aérea Pilões-menos
poluída, área de referência; Moji-fortemente poluída e Paranapiacabamoderadamente
poluída os seguintes aspectos: entrada de elementos pela
água de chuva; transferência pela água que atravessa a cobertura vegetal e
pela solução do solo a 10cm, 60cm e 100cm de profundidade; saída e
neutralização pela água de nascentes e de pequenos córregos, bem como as
alterações químicas no solo induzidas pela deposição atmosférica.
Na área mais poluída (Moji), as concentrações iônicas médias encontradas na
precipitação que atinge a floresta e na precipitação que atinge o solo foram,
respectivamente: 5 e 10 mg.L-1 para o sulfato-S, 0,5 e 0,7 mg.L-1 para o
nitrato, 0,63 e 1,14 mg.L-1 para o fluoreto, 2,2 e 2,8 mg.L-1 para o amônio-N,
0,69 e 2,15 mg.L-1 para o magnésio, 3,1 e 7,7 mg.L-1 para o cálcio. Na floresta
de referência, menos poluída (Pilões), as concentrações iônicas foram em
média, 1/3 a 1/9 inferior a esses valores, refletindo claramente as diferenças
nas cargas poluidoras que atingem cada floresta.
Verificou-se que a composição química da solução do solo muda completamente com a infiltração da água. As concentrações de nitrato
aumentaram de 3 a 22 vezes com a infiltração da água nos primeiros 10cm de
solo do Pilões e Moji, respectivamente, valores estes bastante expressivos.
Em menor proporção, isso também foi observado para o sulfato e cloreto.
As mudanças nas concentrações dos elementos durante a passagem da água
pelo ecossistema são explicadas pelas reações químicas que ocorrem nos
diferentes compartimentos. Assim, nas florestas mais poluídas (Moji e
Paranapiacaba) elas são caracterizadas pela retenção praticamente total do
amônio, e parcial do sulfato, nas camadas superficiais do solo, pela liberação
do alumínio dos minerais do solo e pela lixiviação extremamente alta de
nitrato em conseqüência do processo de nitrificação da matéria orgânica.
A deposição atmosférica nas florestas investigadas é bastante elevada e
variável. Entram anualmente no solo, pela precipitação: de 122 a 255 kg.ha-1
de enxofre na forma de sulfato; de 7 a 70 kg.ha-1 de nitrogênio,
principalmente na forma de amônio; e de 4 a 28 kg.ha-1 de fluoreto. Com a
entrada de amônio e de nitrogênio orgânico no sistema, reações de nitrificação
ocorrem na camada superficial do solo, principalmente das áreas mais
atingidas pela poluição. Na floresta mais poluída (Moji), a saída de nitrato
pela água do solo a 100cm de profundidade chega anualmente a 271 kg de N
por hectare, enquanto a saída de enxofre alcança o valor de 386 kg de S por
hectare, anualmente. A acidificação do solo em decorrência da entrada e
transferência de nitrogênio e enxofre provoca a liberação de alumínio dos
minerais do solo e a lixiviação de formas iônicas (mais de 240 kg de Al por ha
anualmente). A transferência de íons alumínio para o lençol freático e para
águas de nascentes e córregos acarreta um problema ecológico sério, pois
esses íons consomem a alcalinidade e a água fica sujeita a acidificação.
Título em inglês
WATER FLUX, CHEMICAL BALANCE AND SOIL CHANGES IN THE ATLANTIC FOREST REACHED BY AIR POLLUTION FROM CUBATÃO, SÃO PAULO, SP, BRAZIL
Palavras-chave em inglês
soil polution
acidification
air polution
Atlantic Forest
Brazil
element budgets
element fluxes
precipitation
Resumo em inglês
The effects of atmospheric deposition upon element balance (input and
output) and turnover through the hydrological cycle have been investigated
from September 1991 to August 1995 (four years), in the vicinity of the
industrial complex of Cubatão, State of São Paulo, Brazil. The aim was to
assess atmospheric deposition and fluxes through precipitation, soil water at
10cm, 60cm and 100cm depths, and surface water as well as to investigate
possible soil changes induced by atmospheric deposition. Three sites were
chosen which differed significantly with respect to pollution impact: Pilões
(reference site, less polluted), Moji (most polluted) and Paranapiacaba (mildly
polluted).
Annual averages of ionic concentrations in precipitation found in open field
and below the tree canopy amounted to 5 and 10 mg.L-1, respectively, for
sulfate-S, 0.5 and 0.7 mg.L-1 for nitrate, 0.63 and 1.14 mg.L-1 for fluoride, 2.2
and 2.8 mg.L-1 for ammonium-N, 0.69 and 2.15 mg.L-1for Mg, and 3.1 and
7.7 mg.L-1 for Ca at the most polluted site (Moji). The relatively "clean"
reference site (Pilões) attained 1/3 to 1/9 of these averages, thus clearly
reflecting the difference in air pollution load.
Chemical composition in the liquid phase is completely changed when
precipitation infiltrates the soil profile. Nitrate concentration increases by the
factor 3 to 22. A clear increase is also found for sulfate and chloride.
Concentration changes during ecosystem passage of seepage are interpreted in
relation to chemical reactions taking place in different compartments. They
are characterized by an almost complete retention of ammonium and some
retention of sulfate in the upper soil layers, and at the most polluted site by
mobilization of Al from soil minerals and very high leaching of nitrate as a
consequence of nitrification of organic matter.
The forests under investigation are characterized by a very high input from
the atmosphere. Between 122 and 255 kg S per hectare are annually carried
into soil by precipitation in the form of sulfate, 7 to 70 kg of nitrogen mainly
in the form of ammonium, 4 to 28 kg of fluoride. Input of ammonium and
organic bound nitrogen is followed by nitrification in the topsoil. At the most
polluted site (Moji), nitrate output with seepage amounts to 271 kg N per ha
and year, sulfate output to more than 386 kg S. Soil acidification associated
with turnover of sulfur and nitrogen is followed by the release of aluminum
from soil minerals, and leaching of ionic forms of Al (up to 240 kg Al per
hectare annually). Transfer of aluminum ions to groundwater and surface
water can have serious ecological effects. Alkalinity is consumed, and the
water is subject to acidification.
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Data de Publicação
2005-01-21