Autores
Azambuja, R.N. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE) ; Corrêa, A.C.B. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO) ; Campos, I.M. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE)
Resumo
Embora ainda seja uma técnica pouco utilizada para quantificações de perda por erosão no Brasil, a estimativa de 137Cs no solo tem se apresentado como uma boa alternativa para modelagem de redistribuição de sedimentos sobre condições diversas de uso e ocupação. Para tanto é necessário definir previamente áreas de referência, que estiveram nas últimas décadas, submetidas à condições estáveis de preservação. Esta pesquisa apresenta resultados comparativos a outras áreas, localizadas no Nordeste do Brasil, que obtiveram valores diversificados quanto a contagem de 137Cs no perfil de análise. Foram coletadas ao todo duas amostras para contagem de referência, em posições interfluviais de uma bacia semiárida. As atividades de 137Cs encontradas foram de 71 Bq m-2 em Ref.1 e 61 Bq m-2 em Ref.2. Comparativamente aos resultados obtidos para todo restante da bacia, como faixa erosiva, as medidas acompanharam resultados similares a outras áreas referenciais no estado de Pernambuco.
Palavras chaves
Atividade de 137Cs; Redistribuição de sedimentos; semiárido
Introdução
Em se tratando de estudos ambientais, tanto a problemática focada nas mudanças climáticas, quanto à erosão e degradação acelerada dos solos é considerada como representantes potenciais da perda de equilíbrio dos sistemas geomorfológicos. Na tentativa de obter dados e/ou produzir modelos de projeção de possíveis cenários futuros, o emprego de pesquisas voltadas para a medição de radionuclídeos ambientais, em particular o 137Cs pode fornecer importantes informações acerca da redistribuição de sedimentos em unidades da paisagem naturalmente vulneráveis a pequenas mudanças. Considerando as especificidades contidas na dinâmica geomorfológica semiárida brasileira, tais como a alta densidade demográfica, elevadas taxas de erosão/sedimentação além de crescente aumento pela demanda de produção de alimentos, calcula-se que anualmente tais ambientes estejam submetidos a uma extensa degradação dos solos. A utilização de radionuclídeos ambientais como marcadores do movimento de sedimentos tem sido empregada por inúmeros estudos na ultima década Lu e Higgitt (1990);Nouria et al.(2003); Simms et al. (2008) e Evrard et al. (2010). Alem de fornecer informações sobre a redistribuição de sedimentos dentro de uma bacia hidrográfica, por exemplo, os radionuclídeos podem funcionar como traços cronológicos de acumulação em rios efêmeros, caso do objeto deste estudo, bem como em lagos e reservatórios, como referido por Simms et al.(op. cit). No Brasil a aplicação da técnica do 137Cs tem sido pouco desenvolvida no que diz respeito a medição de erosão em parcelas de cultivo. Tais esforços, tem se concentrado nas porções centro/sul do país. O primeiro estudo realizado com este tipo de aplicação em parcelas de cultivo foi de Guimarães (1988) e teve como objetivo principal estimar a erosão e sedimentação de solos em uma bacia do município de Piracicaba. Andrello (1997, 2004) apresentou também grande contribuição para o desenvolvimento da técnica no país, aplicando dados empíricos sobre modelos equacionais, tais como o Modelo proporcional e Modelo de Balanço de Massa Simplificado em áreas de cultivo no Paraná. Camargo (2010) apresentou resultados referentes à aplicação de fallout de 137Cs e análises micromorfológicas. No Nordeste do Brasil, alguns esforços tem sido direcionado para construir um inventário de amostras referenciais, utilizadas na aplicação de Modelos matemáticos, como etapa importante no estabelecimento de parâmetros regionais de assimilação do 137Cs por solos diferentes dos encontrados no Centro-sul do país. Fraga e Salcedo (2004), Santos (2004) e Antunes et al. (2010), procuraram estabelecer o inventário médio para os estados da Paraíba e Pernambuco, respectivamente. Sendo verificado que, em latitudes baixas a médias, o inventario de referência normalmente é muito menor que os valores obtidos em latitudes médias e altas. Levando em consideração a importância da obtenção de dados referenciais para aplicação do método, os valores de referencia correspondem, via de regra, ao levantamento do estoque e da distribuição de 137Cs detectável em perfis de solos do semiárido nordestino sob condições de estabilidade, onde a perda ou ganho de solo tenham sido insignificante, desde o início da deposição de 137Cs por emissão de testes atômicos. Dentro desta perspectiva, verifica-se que estudos relacionados ao fallout de 137Cs e seu uso como instrumento de medida de erosão e deposição, ainda encontra-se em estagio incipiente de desenvolvimento, necessitando ainda de outros estudos neste âmbito, para que haja um maior consenso entre os resultados obtidos para diversas áreas em ambiente semiárido do Brasil.
Material e métodos
Área de estudo e amostragem As parcelas de análise estão situadas a sudoeste do estado de Pernambuco, na mesorregião do Sertão do São Francisco, tendo como foco a bacia do Riacho Salgado. Localizada a 510 Km da cidade do Recife, no município de Belém de São Francisco, a área em questão é delimitada pelos paralelos 8°32’00” S e 8°35’00” S e meridianos 38°48’00”W e 38°52’00”W. Em geral, as estruturas geológicas não comportam grandes elevações, predominando sobre a bacia analisada superfícies pedimentares com largos interflúvios e plainos aluviais atulhados de sedimentos. O sistema fluvial integra o vasto pediplano do Baixo São Francisco, com altitude média variando entre 300 e 400m. Em virtude da necessidade de escolher locais pouco perturbados pela atividade antrópica, foram selecionadas duas áreas sobre o interflúvio da bacia, próximo a sua nascente. Sendo assim, os solos amostrados pertencem à classe de Neossolos Litólicos segundo a EMBRAPA (2000). A cobertura vegetal apresenta-se na forma de caatinga hiperxerófila, com precipitação média de 426,4 mm e temperaturas de 24 ºC. Seguindo o protocolo de coleta apresentado por Walling e Quine (1993), o método escolhido baseou-se na utilização de um scraper plate, com moldura de aço medindo 40x40cm e uma placa presa a barras cilíndricas de metal ajustável para cada 1cm, com a finalidade de raspar ou remover camadas de sedimentos. Embora o instrumento fabricado tenha um alcance de até 40 cm de profundidade, impedimentos tais como, a alta densidade de fragmentos rochosos subsuperficiais, a presença de raízes, além da baixa contagem em profundidades superiores a 12 cm, induziram nossas coletas até estes primeiros centímetros, replicado em praticamente todos os outros pontos posteriormente amostrados na bacia. Análise das amostras Após coletadas e armazenadas em sacos plásticos, as amostras foram levadas Laboratório de Geomorfologia do Quaternário (LabGEQUA) da UFPE, com finalidade de analisar a granulometria, extração de matéria orgânica e densidade das amostras, descritos por Gale e Hoare (1991) e Embrapa (1997) respectivamente. Para análise de radionuclídeos seguiu-se a metodologia apresentada por Pennock e Appleby (2002), determinando a priori a densidade de solos e sedimentos como etapa necessária a conversão de concentração de radionuclídeos mensurados para o inventário total (relatado em Bq m-2). Análise da atividade do 137Cs Em uma segunda etapa, a medição de atividade de 137Cs nas amostras coletadas foi realizada no Laboratórios de Instrumentação Nuclear (LIN), do Departamento de Energia Nuclear (DEN) da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE). Para determinação da atividade do 137Cs nas amostras de solo, foi utilizada a espectrometria gama com detector de germânio hiperpuro (HPGe), Canberra, do tipo BeGe (Broad Energy Germanium), com 4,54 cm de diâmetro externo e volume ativo de 41,1 cm3, e software Genie-2000, Canberra. O 137Cs como um átomo instável, possui meia vida de 30,2 anos, que decai por emissão beta (β-) para o 137Ba, metaestável, com meia-vida de 2,55 min, tornando-se estável após a emissão de um raio gama de energia 661,6 keV. Esta emissão do 137Ba, formado a partir do 137Cs, é considerada característica da presença do 137Cs e usada para sua detecção. De posse do gráfico de correlação entre o número de contagem e a amplitude de pulso (energia), foi determinado o calculo da eficiência de contagem do detector Ge, afim de acurar a atividade global do radionuclídeo da amostra como proposto por Wallbrink et al (2002). Como resultado as atividades de 137Cs foram expressas em Bq Kg-1 e a eficiência da detecção foi definidada para estoques contidos a cada 3 cm de profundidade. Após a obtenção do cálculo de eficiência, medidas de distribuição espacial do 137Cs foram determinadas através do cálculo de atividade areal sobre os valores de referência e sua média de erro padrão, a partir dos critérios sugeridos por Loughran et al. (2002)
Resultado e discussão
Embora não tenha sido possível aplicar na área o procedimento padrão de
amostragem para obtenção do inventario de referência, com um mínimo de 10
amostragens como referido por Walling e Quine (1990), foi verificado através
de duas amostragens na bacia, uma estimativa da atividade areal de 66,9±0,2
(Bq m-2) para o 137Cs (Tabela 01). Este valor aproxima-se de outras
estimativas obtidas para áreas referenciais no estado de Pernambuco, como
encontrado por Antunes et al. (2010) em três diferentes locais. Araripina
obteve o menor índice, com atividade de 64,0 ±13,8, enquanto Goiana obteve
índice intermediário de 71,6±6,3 (Bq m-2) e máximo encontrado foi em
Sertânia, 95,5 ±9,8 (Bq m-2). Ainda que as amostras referenciais tenham sido
em número inferior para a bacia do riacho Salgado, ambos perfis de amostras
referenciais demostraram curvas descendentes compatíveis com os modelos
apresentados Haciyakupoglu et al (2005), Schuler et al (2007) e Jange et al.
(2010).
Tabela 01: Estoque de 137Cs em amostras de solos coletados para a bacia do
Riacho Salgado, convertida em atividade areal de Bq m-2
Nesta primeira aproximação compreende-se que a concentração do inventario de
137Cs em áreas teoricamente não perturbadas alcançam valores superiores aos
apresentados nos transectos de amostragem em toda a bacia. Tanto na primeira
amostra quanto na segunda, ocorreu um aumento na concentração nas primeiras
camadas.
A primeira coleta de amostra realizada superou os 18 cm de profundidade,
porém não foram encontrados inventario abaixo de 12 cm não acompanhando o
resultado esperado para tais profundidades. Ainda assim, o perfil Ref.1
obteve o maior número de contagem por atividade de 137Cs dentre todas as
coletas de amostras. Na amostra de Ref.2 a curva apresentou decréscimo na
concentração de 137Cs, em comparação com a primeira área de referência,
assemelhando-se a resultados obtidos para áreas de medida de erosão na
bacia. A figura 01 apresenta o gráfico de variação na concentração de 137Cs
em Bq Kg-1 para as amostras analisada e a obtenção da média de distribuição.
Figura 01: Perfil de distribuição da concentração de 137Cs nos horizontes,
em função da profundidade medidos a partir das amostras Ref.1 e Ref.2 e a
média obtida para bacia estudada.
Como o fluxo global de decaimento varia de acordo com a latitude é de se
esperar que em baixas latitudes ocorra uma gradativa diminuição no estoque
do radionuclideo 137Cs. Comparativamente, estes resultados corroboram com a
tendência descrita por Ritchie e McHenry (1990) e Shcuch et al. (1994).
Através de resultados preliminares, Antunes et al (2010) verificou que o
maior índice encontrado em Pernambuco, no município de Sertânia, possui
forte correlação com o tipo de argila (2:1), possibilitando uma maior
assimilação do 137Cs nestes solos. Neste caso, nem tanto o fator
pluviométrico determinou estoque mais elevado na área úmida de Goiana.
Andrello (2004) em trabalho realizado no estado do Paraná, região sul do
Brasil, encontrou para parcelas cultivadas, bem como para áreas de pastagem,
valores médios de 250 (Bq m-2), acompanhando resultados obtidos por Shcuch
et al. (1994) de estoque de 137Cs de 329, 159, 150 e 170 (Bq m-2) sobre as
latitudes de 28, 26, 22, e 13 °S (ANTUNES et al., 2010). Estes resultados
mostram que, de forma geral, os estoques podem diminuir simultaneamente com
a latitude, porem ha casos em que pode haver variação na mesma latitude como
verificado por Fraga e Salcedo (2004) na Paraíba. Estoques de 118 (Bq m-2)
foram encontrados a 8°S de latitude, valor este que se assemelha aos
encontrados em latitude de 13°S. Assim, tanto a amostra Ref.1 e Ref.2
obtiveram valores semelhantes e aceitáveis para o parâmetro referencial de
estudo da bacia do riacho Salgado.
Embora a área de estudo se assemelhe com as áreas referências de Araripina
e Sertânia, ambas localizadas na região semiárida do estado de Pernambuco,
as condições hidrodinâmicas encontradas de acordo com a classificação
textural, o grau de seleção, a assimetria e curtose direcionam para um
ambiente de forte atividade erosiva, favorecendo a realização de transporte
dos sedimentos mais finos e manutenção das areias nas faixas de cabeceira da
bacia.
De acordo com os resultados de classificação textural das amostras,
aplicados ao diagrama de Pejrup (1988), as áreas referenciais apresentaram
hidrodinâmica muito alta, com concentração de 68 a 80% de areia em todas as
camadas de solo coletadas. O caráter de assimetrias negativas e muito
negativas, explica-se pelo fato da atuação de fluxos difusos que removem as
partículas finas e redistribuem-nas para os baixos pedimentos e plaino
aluvial.
A amostra Ref.1 apresentou uma condição de maior concentração de sedimentos
finos, o que provavelmente favoreceu a uma maior assimilação de 137Cs nas
primeiras camadas de solo coletado. Já na amostra Ref.2 o decréscimo de
finos acompanhou uma diminuição igualmente de armazenamento do 137Cs. Este
resultado demonstrou que provavelmente essa segunda área, ainda que tenha
sido escolhida a partir das características fisionômicas preservadas,
possivelmente é afetada de forma semelhante ao restante da bacia, em termos
de movimento das partículas de solo. (tabela 03). Não foi possível analisar
a amostra Ref.2 de na primeira camada devido a sua perda após leitura da
contagem de 137Cs.
Tabela 02: Características física e dinâmica das classes texturais
encontradas em cada camada de análise.
Estoque de 137Cs em amostras de solos coletados para a bacia do Riacho Salgado, convertida em atividade areal de Bq m-2
Perfil de distribuição da concentração de 137Cs nos horizontes, em função da profundidade medidos a partir das amostras Ref.1 e Ref.2 e a média obtida para bacia estudada.
Características física e dinâmica das classes texturais encontradas em cada camada de análise.
Considerações Finais
De acordo com os resultados obtidos conclui-se que os valores encontrados para as duas áreas referenciais de 71 e 61 Bq m-2 reforça a tese de que o ambiente semiárido brasileiro em conjugação com as baixas latitudes apresentam menores concentrações de atividade de 137Cs. Perdas significativas de sedimentos argilosos sobre ambientes de forte hidrodinâmica também podem ser considerados como fator condicionante de uma menor atividade areal deste radionuclideo em solos de pouca profundidade. Como esperado as maiores concentrações ocorreram nas primeiras duas camadas de solo (6 cm), correspondendo a 75 e 53% das amostras Ref.1 e Ref.2 com decréscimo linear de acordo com a profundidade atingida e não apresentando leitura abaixo de 12 cm. Espera-se com isso contribuir para o crescimento de inventários relacionados a determinação de atividades referenciais dos ambientes semiáridos do Nordeste brasileiro.
Agradecimentos
Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), pela concessão de bolsa de Doutorado e ao Banco Nacional do Nordeste (BNB) pelo financiamento deste projeto de Pesquisa.
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