Lixiviação de contaminantes em solos ardidos utilizando testes em colunas

Mestrado em Engenharia do Ambiente

Os incêndios florestais, através da produção e mobilização de nutrientes e substâncias tóxicas, podem afetar a qualidade dos sistemas aquáticos. As cinzas depositadas após um incêndio florestal, bem como os elementos que lhe estão associados, podem ser transportadas e lixiviadas após regimes de precipitação, afetando quer águas superficiais quer águas subterrâneas. Não obstante o risco associado a esta problemática ambiental, o conhecimento científico sobre os impactos dos incêndios na qualidade da água tem-se centrado sobretudo nas águas superficiais, existindo uma lacuna sobre os processos e riscos para os sistemas aquáticos subterrâneos. Neste sentido, de modo a compreender o potencial impacto dos incêndios florestais como fonte difusa de nutrientes (N e P) e metais (V, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, As, Cd e Pb) para as águas subterrâneas através de processos de lixiviação, foram efetuados testes laboratoriais em colunas de solo. Ainda com o intuito de perceber o papel do tipo de solo e severidade dos incêndios na mobilização dos elementos estudados, foram utilizados dois solos distintos [granito (SG) vs xisto (SX)] e duas severidades de queima de solo distintas [baixa (150ºC) vs alta (500ºC)]. Os resultados gerados no presente trabalho evidenciam as elevadas concentrações de N e P nas cinzas, chegando a ser até 8 vezes superior em relação aos solos, assim como o seu elevado teor em metais comparativamente com os solos, com particular destaque para o Mn, Cu e Zn. A análise aos lixiviados resultantes dos vários tratamentos mostrou que, na sua generalidade, as características físico-químicas, assim como a concentração de nutrientes e metais difere de acordo com o tipo de solo e tratamento. Assim, os tratamentos com cinzas registaram maiores concentrações de N e P, sendo o primeiro mais facilmente lixiviado no SX, enquanto o P apresentou maior mobilidade no SG. Em relação aos metais, o Mn e o Zn foram os elementos que registaram as maiores concentrações nos lixiviados, enquanto o Cd e Pb foram os elementos mais vestigiais. De um modo geral, o SG mostrou ter um maior potencial de mobilização dos metais comparativamente ao SX. Já em termos de severidade de queima, na sua generalidade, o lixiviado resultante do tratamento de queima a baixa severidade com adição de cinzas mostrou ser o tratamento com maior concentração em metais. Em resumo, este trabalho vem enfatizar o papel dos incêndios florestais como fonte difusa de contaminantes (nutrientes e metais) maioritariamente associados às cinzas, e o risco de exportação via lixiviação com potenciais prejuízos para a qualidade das águas subterrâneas.

Wildfires represent a high environmental risk. The ash deposited after a forest fire and the toxic elements associated to it, can be transported and leached after precipitation regimes, affecting both surface waters and groundwater. Nevertheless, scientific knowledge about the impacts of fires on water quality has been focused mainly on surface water and there is a gap on the processes and risks to the groundwater systems. In this sense, in order to understand the potential impact of forest fires as diffuse source of nutrients (N, P) and metals (V, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, As, Cd and Pb) for groundwater by leaching processes tests with soil columns were carried out in laboratory. Also, in order to understand the role of the soil type and fire severity on the mobilization of investigated elements, two distinct soils [granite (SG) vs schist (SX)] and two different burning soils severities [low (150°C) vs high (500°C)] were used. The results obtained in this study highlight the high concentrations of N and P on the ashes, becoming up to 8 times higher than in soils, as well its higher metal content compared to the soil, with particular emphasis on the Mn, Cu and Zn. The physico-chemical characteristics of the leachates showed different behavior, especially dependent on the type of soil and treatment. Hence, treatments with ash layer recorded the highest concentrations of N and P, being the N more easily leached in SX, while the P showed greater mobility in SG. Regarding the metals, Mn and Zn recorded the highest concentrations in the leachate, while the Cd and Pb were the most trace elements. In general SG shown to have a potential higher mobilization of compounds than SX. Regarding the burnt severity, in general, the leachates resulting from the burning treatment at low severity with ashes was founded to be the treatment with higher metal concentrations. In summary, this study emphasize the role of forest fires as diffuse source of contaminants (nutrients and metals) and the potential export risk of exportation through leaching with potential impacts groundwater quality.