Autores
Fontes L. P., R. (UFRJ) ; Passos, T. (UFRJ) ; Fernandes F., N. (UFRJ) ; Godoy, J.M.O. (PUC-RIO) ; Bhering, S.B. (EMBRAPA SOLOS)
Resumo
Diversos são os métodos para a medição do processo erosivo. O uso do chumbo- 210 em excesso é um método alternativo que permite a medição em escalas de longo prazo, ultrapassando limitações de técnicas tradicionais. O Noroeste do Estado do Rio de Janeiro passou pelo uso intenso do solo nos últimos três séculos e apresenta problemas decorrentes da erosão hídrica e diminuição da produtividade, resultado da utilização de métodos convencionais e declividades acentuadas. A amostragem da área foi realizada ao longo de um transecto representativo e apresenta topo plano com vegetação preservada como área de referência (P1), alta (P2), média (P4) e baixa encosta (P6) que são áreas destinadas à pastagem. Os inventários totais comparados com a área de referência (P1), mostram a alta encosta (P2) sendo 40,36% menor, o da média encosta (P4) 25,44% menor e o da baixa encosta sendo 36,36% maior, confirmando um processo erosivo mais intenso no P2, diminuindo no P4 e um processo de deposição no P6.
Palavras chaves
erosão/deposição; distribuição dos sedimentos; radionuclídeo 210Pbex
Introdução
Há uma crescente consciência de que a erosão acelerada do solo e a sua degradação representam um dos maiores problemas para a intensificação sustentável da produção agrícola. A erosão hídrica do solo e a deposição de sedimentos associada são processos naturais que podem ser acelerados pela intervenção humana através do desflorestamento, da agricultura tradicional intensiva e outras práticas de manejo agrícolas não sustentáveis. Elas causam não somente degradação de um recurso natural (o solo) no próprio sítio, mas geram alguns problemas fora do sítio erodido como: assoreamento de canais fluviais, diminuição da vida útil de reservatórios e perda de produtividade. Os dados de erosão são difíceis de serem obtidos utilizando técnicas tradicionais de monitoramento, como por exemplo, parcelas de erosão. Por problemas de representatividade, uma vez que o campo de abrangência de uma parcela se refere a uma parte de determinada encosta, principalmente quando se tenta extrapolar o estudo da parcela para a escala de uma bacia hidrográfica (ROELS, 1985). Ainda há problemas adicionais associados à cobertura espacial limitada desses estudos, já que, segundo Walling & Quine (1991), as taxas de erosão neles mensurados representam um dado relacionado à parcela, fornecendo pouca informação em relação à variabilidade das taxas de erosão e à redistribuição dos solos ao longo da topografia. De acordo com Zapata (2003), além de problemas de ordem espacial, os estudos baseados nas técnicas tradicionais apresentam limitada abrangência temporal, já que o tempo de monitoramento nunca é suficientemente longo para produzir valores confiáveis, criando a necessidade de se obter medidas de taxas de erosão de médios (décadas) e longos (século) períodos. Por causa das inúmeras limitações de outros métodos de medição de taxas de erosão, o emprego de traçadores radiogênicos, tais como o radionuclídeo 137Cs e 210Pb, na determinação de taxas de erosão do solo e redistribuição de sedimentos na paisagem tem atraído bastante atenção, pelo menos, nos últimos 40 anos (MORGAN, 1995; WALLING & HE, 1999; WALLING et al., 2003). A utilização dos radionuclídeos ultrapassa muitas limitações associadas às abordagens tradicionais e vem mostrando-se uma maneira mais efetiva de estudar erosão e deposição dentro da paisagem (WALLING & QUINE, 1991). No Brasil, o 210Pb tem sido utilizado somente na obtenção de taxas de sedimentação em estuários, lagunas e lagos (PATCHINEELAM & SMOAK, 1997; GODOY et al., 1998; SAITO et al., 2001; TESSLER et al., 2004). Há poucos estudos empregando o 210Pb na determinação de taxas de erosão e de redistribuição de solo (SANTOS, 2012 e FONTES, 2014). No estado do Rio de Janeiro, a região noroeste fluminense destaca-se pelo profundo quadro de degradação ambiental marcado pela incidência de erosão do tipo laminar, em sulcos e voçorocas. Segundo Carvalho et al (2000), a utilização de áreas declivosas para práticas intensivas de agricultura e pastagem e a reduzida cobertura vegetal, associadas a elevada suscetibilidade dos solos a erosão e a chuvas concentradas em um período de tempo, tem acelerado a degradação dos solos da região. O tipo climático predominante na região segundo a classificação de Köppen (1948) é Aw, clima tropical com inverno seco, caracterizado por duas estações bem definidas: inverno seco, de maio a outubro, e verão chuvoso de novembro a abril, com uma média de precipitação de 1.000mm (GONÇALVES, 2006). A região é constituída por áreas planas com elevações em torno dos 100 m e áreas íngremes que alcançam quase 1000 m de altitude (CHAGAS, 2006). De acordo com Lumbreras (2008), há uma variedade de solos na região noroeste fluminense. Porém, a classe de maior frequência são os Argissolos, entre os quais predominam os Argissolos vermelhos e Vermelho-amarelos. Dessa forma, o objetivo desse trabalho é mensurar os processos de erosão e deposição no Noroeste Fluminense utilizando a técnica do chumbo-210.
Material e métodos
O chumbo-210 é um radionuclídeo natural de meia-vida 22,6 anos. A atividade total deste elemento no solo possui dois componentes: o suportado e o em excesso (ZAPATA & NGUYEN, 2010). O primeiro é gerado in situ a partir do decaimento do 222Rn existente em rochas e solos. Uma parte do 222Rn liberado para a atmosfera decai para o 210Pb, que retorna a superfície por precipitação radioativa, havendo, então, uma adição desse elemento no solo, denominado de chumbo 210 em excesso (210Pbex). O chumbo-210 é fortemente adsorvido pelas partículas finas do solo e sua redistribuição ao longo paisagem ocorre principalmente por processos físicos como erosão, transporte e deposição (WALLING et al., 2003). Desse modo, a técnica do 210Pbex baseia- se na obtenção das concentrações desse elemento em um sítio de referência onde não tenha ocorrido erosão ou deposição das partículas do solos. Se as concentrações de 210Pbex encontradas forem menores em relação à área de referência, há evidências da ocorrência de processos de erosão do solo. Porém, o aumento dessa concentração em relação ao sítio de referência indica a ocorrência da deposição dos sedimentos. Para a aplicação do método do 210Pbex foi escolhida a Bacia Hidrográfica do Barro Branco (área total de aproximadamente 5,5 km²), que localiza-se no município de São José de Ubá, na região noroeste fluminense do Estado do Rio de Janeiro. A Bacia do Barro Branco está inserida na Bacia Hidrográfica do Rio São Domingos (de área total 280 km²), que por sua vez é uma sub-bacia do Rio Muriaé, afluente do Rio Paraíba do Sul. A amostragem em campo foi feita a partir de um transecto ao longo de uma encosta, que fosse representativa das principais características da Bacia e que, além disso, possuísse um topo plano com vegetação por décadas, proporcionando o sítio de referência para as análises das concentrações do 210Pbex. A encosta é côncava na parte alta e convexa na parte média, possui uma altitude que varia entre 135 a 190m e um ângulo médio de 20º. O transecto foi dividido em P1 (área de referência), P2 (alta encosta), P4 (média encosta) e P6 (baixa encosta). Foram coletadas amostras indeformadas em anel de Kopecky com uma profundidade de 50 cm e intervalo de 5 cm, separados por 22 m em média. Com exceção da área de referência (P1), houve duas repetições de cada amostra, totalizando 100. A análise das concentrações de 210Pbex no solo foi realizada de acordo com o método proposto por Godoy et al. (1998). Através desse método é possível determinar a concentração total do chumbo-210 no solo: um valor constante da concentração de 210Pb em profundidade representa o elemento produzido in situ. Quando esse valor é obtido, diminui-se das camadas localizadas acima desse ponto, resultando na concentração do 210Pbex.
Resultado e discussão
Na área de referência foi possível identificar o perfil clássico de
decaimento exponencial em profundidade da concentração de 210Pbex,
corroborando com os relatados nos trabalhos de Walling e He (1999), Matisoff
et al. (2005), Walling et al. (2003) e Gaspar et al. (2011). Os valores
variaram de 110,9 a 9,7 Bq • Kg-1, no topo e na profundidade de 20-25 cm,
respectivamente. Percebem-se claramente as características típicas de um
sítio não perturbado, como a máxima atividade do radionuclídeo ocorrendo na
superfície do solo (110,9 Bq • Kg-1), devido à contínua entrada de 210Pbex
da atmosfera, e menores concentrações desse elemento nas profundidades
abaixo da superfície, mostrando que não houve revolvimento do solo (Figura
1). Na alta encosta (P2), nota-se que as concentrações de 210Pbex atingem
até 35 cm, apesar de ser uma área de perda de sedimentos. Os primeiros
centímetros (0-10) possuem a maior concentração com valores de 79,74 e 60,12
Bq • Kg-1, pois são as áreas que recebem em maior quantidade o 210Pb
precipitado, porém a partir dos 10 cm há uma diminuição grande nos valores
(28,14% de 0-5 cm para 10-15 cm). Uma explicação para os valores baixos, mas
existentes até 35 cm, pode estar na aração utilizada durante a época do
cultivo do tomate nessa parte da encosta (Figura 1). Bhering (2007) explica
que o sistema de produção predominante na região é o chamado plantio em
“covões”, que consiste em bacias de 20 cm de diâmetro e 15 cm de
profundidade, no interior da qual são transplantadas as mudas de tomate e o
sistema de irrigação, realizado através de mangueiras, sem qualquer tipo de
monitoramento. Ainda segundo o autor, o sistema de preparo do solo consiste
de duas operações de aração e de duas operações de gradagem. Sendo assim,
percebe-se que grande parte do revolvimento do solo não ocorre apenas nos
primeiros centímetros do solo, fazendo com que o 210Pbex se distribua mais
profundamente. Na média encosta (P4) é possível observar a tendência de
decaimento exponencial em profundidade, com valores de 103,23 a 10,0 Bq •
Kg-1, o que pode indicar que esse sítio não foi revolvido pelo cultivo,
sendo utilizado apenas para a pastagem. Autores como He e Walling (1997) e
Walling et al. (2003) afirmam que esse é o comportamento típico do 210Pbex
em profundidade para áreas de pastagem (Figura 1). A baixa encosta (P6)
possui as características de uma área de deposição, com características de
um sítio com concentrações “homogêneas” e uma diminuição abrupta do valor em
20-25 cm, para depois aumentar novamente. Esse comportamento poderia nos
sugerir dois perfis de solo, em que um foi soterrado pelos sedimentos que
são transportados até o sopé da encosta. Os valores vão de 76,04 a 35,20 Bq
• Kg-1, com a diferença do valor de 21,58 Bq • Kg-1 na profundidade de 20-25
cm (Figura 1). A partir desses dados já podemos ter uma ideia de como está
ocorrendo a redistribuição do solo nessa encosta. Quando comparamos as somas
das concentrações de 210Pbex com o da área de referência, o da alta encosta
(P2) é 40,36% menor, o da média encosta é 25,44% menor e o da baixa encosta
é 36,36% maior. Sugerindo erosão intensa na alta e média encosta e deposição
na baixa encosta, nos últimos 100 anos. Assim como a soma das concentrações,
o inventário total de 210Pbex também é um indicador desse comportamento,
como podemos observar na Figura 2. A análises da atividade de 210Pbex nas
amostras coletadas na área de referência indicam que o valor do inventário
desse radionuclídeo, ou seja, a concentração total desse elemento é de 19693
Bq • m-2 (Figura 2). Devido às características de relevo estável e vegetação
densa e preservada que essa parte do transecto apresenta, esse valor foi
tomado como o inventário de referência da bacia hidrográfica em estudo.
Acima dos valores de inventário de referência mostrados por Zhang et al.
(2006) para uma região na China que estão entre os maiores registros, de
12860 Bq • m-2, e são os mais próximos do valor encontrado para este
trabalho, e foi explicado pelos autores através do elevado fluxo anual de
deposição atmosférica de 210Pbex nos solos encontrado na área. Até o
momento, além dos dados de Santos (2012) e FONTES (2014) sobre o inventário
de 210Pbex em solos, tanto em áreas preservadas como em áreas cultivadas,
não foram relatados para o Brasil.
Valores de concentração de 210Pbex no P1 de 110,9 a 9,7; no P2 de 79,54 a 3,67; no P4 de 103,23 a 10,0 e no P6 de 76,04 a 21,58 Bq • Kg- 1.
Valores do Inventário Total de 210Pbex no P1 de 19693 Bq • m-2, no P2 de 13331 Bq • m-2, no P4 de 16435 Bq • m-2 e no P6 de 32897 Bq • m-2.
Considerações Finais
As concentrações de 210Pbex registradas no transecto estudado apresentaram níveis de detecção aceitáveis e os valores mensurados, desse radionuclídeo, para a área de referência foram compatíveis com o comportamento relatado pela literatura para diversas áreas no mundo. O comportamento demonstrado, onde ocorre erosão na área mais alta e deposição na área mais baixa, é o esperado, e a maior perda na média encosta pode estar relacionada com os ravinamentos e fluxos mais intensos nessa área. Porém, o inventário total encontrado foi elevado em relação aos demais, mas se correlaciona com o elevado valor encontrado para os fluxos anuais de deposição atmosférica.
Agradecimentos
Gostaria de agradecer aos técnicos do LABAGUAS da PUC-RIO que auxiliaram e foram muito prestativos no que diz respeito a confecção das análises laboratoriais.
Referências
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