Os elementos potencialmente tóxicos (EPTs) estão presentes nos solos em concentrações dependentes do material de origem e das ações antrópicas. A adição de EPTs ao solo pelas atividades antrópicas pode ocasionar risco à saúde humana, já que estes elementos podem ser acumulados no organismo por meio do contato dérmico com o solo, da inalação de partículas em suspensão, de ingestão de solo e de alimentos contaminados. A contaminação dos alimentos ocorre pelo cultivo em áreas com alta biodisponibilidade de EPTs, e nessa condição ocorre absorção e translocação para a parte aérea, com possível acúmulo dos metais nas porções comestíveis, como raízes, frutos e grãos. A biodisponibilidade dos EPTs é regulada pelas características químicas dos elementos e por atributos do solo, como a CTC, o pH e a matéria orgânica (MO). Sintomas de toxicidade e alterações morfológicas e fisiológicas podem aparecer dependendo da absorção e da movimentação dos EPTs nas plantas. Objetivou-se neste trabalho avaliar o efeito da adição de bário (Ba), de cádmio (Cd), de cobre (Cu), de níquel (Ni) e de zinco (Zn) em amostras de um Neossolo Quartzarênico e um Latossolo Vermelho distrófico, sob duas condições de saturação por bases (30% e 50 ou 70%, dependendo da cultura), no cultivo de arroz (Oryza sativa), alface (Lactuca sativa), girassol (Helianthus annuus) e tomate (Solanum lycopersicum). Os EPTs nos solos foram extraídos com EPA 3051a, Água Régia, DTPA, Mehlich 1, Mehlich 3, HNO3 (0,43 mol L-1) e CaCl2 (0,01 mol L-1), e seus teores correlacionados com os presentes nas raízes, na parte aérea, nos frutos e com a quantidade acumulada pelas plantas. Os fatores de bioconcentração (FBC) e de transferência (FT) foram calculados para as culturas. O índice SPAD (Soil Plant Analysis Development - Chlorophyll Meter) foi determinado na fase vegetativa da alface, do arroz e do girassol, enquanto a atividade fotossintética foi determinada pelo IRGA (Infrared gas analyzer). Os maiores teores de EPTs foram observados nas plantas cultivadas no Neossolo. As quantidades de Cu, Ni e Zn acumuladas nas plantas apresentaram correlação positiva com os teores extraídos pelo EPA 3051a e pela Água Régia. Os teores extraídos com HNO3 (0,43 mol L-1) apresentaram elevada correlação positiva com os teores reativos extraídos com DTPA e com Mehlich 3, e também com as quantidades de EPTs acumuladas pelas plantas. Os FBCs foram mais altos nos solos com baixa CTC, baixos teores de MO e baixos valores de pH. O arroz apresentou a menor translocação de Cd do sistema radicular para os grãos. O Cu, o Ni e o Zn causaram alterações no desenvolvimento da alface e do girassol, e diminuíram a transpiração e a condutância estomática da alface. O arroz apresentou a menor absorção de EPTs e a maior tolerância ao Ba, ao Cd, ao Ni e ao Zn, no entanto, as plantas apresentaram maiores condutividade estomática e transpiração. / The concentration of potentially toxic elements (PTEs) in the soil depends on the parent material and human actions. The addition of PTEs to the soil through human activities may pose a risk to human health, as these metals can accumulate in the body when the skin is exposed to contact with soil, or particulate matter is inhaled; or soil and contaminated food are ingested. Food contamination occurs in areas where there is high bioavailability of PTEs, which can be absorbed by plants and translocated to the shoot, with possible metal accumulation in edible portions, such as roots, fruits and grains. The bioavailability of PTEs is governed by the chemical characteristics of the elements and by certain soil attributes, such as CEC, pH and organic matter (OM). Symptoms of toxicity and morphological and physiological changes may appear depending on the absorption and movement of PTEs in plants. The aim of this study was to evaluate the effect of barium (Ba), cadmium (Cd), copper (Cu), nickel (Ni) and zinc (Zn) in samples of an Entisol and an Oxisol under two conditions of base saturation (30% and 50% or 70%, depending on the culture) in the cultivation of rice (Oryza sativa), lettuce (Lactuca sativa), sunflower (Helianthus annuus) and tomato (Solanum lycopersicum). Contents of PTEs in soils were extracted with EPA 3051a, Aqua Regia, DTPA, Mehlich 1, Mehlich 3, 0.43 M HNO3 and 0.01 M CaCl2, and their levels were correlated with the PTEs levels in roots, in shoots, in fruits and with the amount accumulated by plants. The bioconcentration factor (BCF) and the transfer factor (TF) were calculated for the cultures. The SPAD index (Soil Plant Analysis Development - Chlorophyll Meter) was determined at the vegetative stage of lettuce, rice and sunflower, while photosynthetic activity was determined by IRGA (Infrared gas analyzer). The highest PTEs contents were observed in plants grown in the Entisol. Amounts of Cu, Ni and Zn accumulated in plants were positively correlated with the contents extracted by EPA 3051a and the Aqua Regia. The contents extracted with 0.43 M HNO3 had high positive correlation with the concentration extracted with DTPA and Mehlich 3, and with the amount of PTEs accumulated by plants. The BCFs were highest in soils with low CEC, low OM content and low pH values. Rice had the least translocation of Cd from the root to the grain. Cu, Ni and Zn caused changes in the development of lettuce and sunflower, and decreased transpiration and stomatal conductance of lettuce. Rice had the lowest PTEs absorption and the highest tolerance to Ba, Cd, Ni and Zn, however, the plants had greater stomatal conductance and transpiration.

A contaminação do solo é crescente no mundo. Há grandes extensões de áreas contaminadas com elementos traço, compostos orgânicos, organometálicos e elementos radioativos, que ocorrem em concentrações que podem representar perigo ambiental. O comportamento dos elementos traço em solos e sua fitodisponibilidade com conseqüente passagem para a cadeia alimentar tem sido extensivo objeto de estudos mundialmente. Com o objetivo de avaliar o comportamento dos elementos traço, essenciais e não essenciais, num solo contaminado avaliou-se a absorção pelas plantas, a fitodisponibilidade por extratores e a fração do solo na qual os elementos encontram-se ligados em maior quantidade. O presente trabalho constou de dois experimentos, ambos realizados em casa de vegetação do Departamento de Ciência do Solo da ESALQ/USP com delineamento inteiramente casualizados, nos quais se utilizaram amostras de solo contaminado acidentalmente com elementos traço e espécies de plantas de interesse econômico. Os experimentos foram conduzidos de Novembro de 2004 a Abril de 2005, utilizando 7 níveis de contaminação por elementos traço e duas culturas, arroz e soja. Foi realizada adubação NPK de modo a atender as necessidades básicas de cada cultura. As plantas foram conduzidas até maturação. As variáveis avaliadas foram: desenvolvimento e produção vegetal; quantidade absorvida e acumulada de Cd, Cu, Fe, Mn, Pb e Zn; teores totais (água régia) e teores disponível dos elementos traço pelo uso das soluções Mehlich-1, HCl 0,1 mol L-1, DTPA e Ácidos Orgânicos no solo e a disponibilidade desses elementos através da correlação dos teores disponível no solo com os teores em folha diagnóstico, folha em final de ciclo e sementes de arroz e soja; e os teores de elementos traço nas frações do solo. A soja e o arroz foram sensíveis aos níveis de contaminação por elementos traço disponíveis no solo, exibindo sintomas de fitotoxidez, principalmente pelo Zn, manifestados por clorose e inibição do crescimento das plantas, sendo que o arroz mostrou-se mais sensível do que a soja à presença desses elementos. Para a soja, os quatro extratores foram eficientes para Cd, Cu, Pb e Zn, tanto ao correlacioná-los com teor na folha diagnóstico quanto na folha no final do ciclo enquanto que para o arroz, os mais eficientes foram o Mehlich-1, HCl 0,1 mol L-1 e o DTPA para o Cd, Cu, Fe e Zn. Para o Mn apenas o DTPA foi eficiente. Para o Fe, os extratores se mostraram pouco eficientes. O extrator Ácidos Orgânicos foi mais eficiente na avaliação da fitodisponibilidade de Cd, Cu, Pb e Zn para soja. Os maiores teores de Cd, Cu, Mn e Zn no solo encontram-se nas frações com ligações químicas mais estáveis (ligados a óxidos e residual) sendo as frações trocável + solúvel e orgânica de menor representatividade em relação ao total encontrado. O Pb, apesar de predominar nas frações ligadas a óxidos e residual, oferece grande potencial de contaminação ambiental por também apresentar-se nas frações trocável + solúvel e orgânica em teores consideráveis. O mesmo ocorre com o Zn, para o qual os teores totais foram mais elevados. / The contamination of the soil is growing in the world. There are great expanses of soil polluted with trace elements, organic compounds, organometals and radioactive elements that appear in concentrations that can endanger the environment. The behavior of trace elements in soils and its phytoavailability with subsequent transport to the alimentary chain has been quite intensive object of studies worldwide. With the objective of evaluating the behavior of essentials and non essential trace elements in a polluted soil, it was evaluated the absorption of trace elements by plants, its phytoavailability by extractors and in which fraction of the soil the elements are present in larger amount. The present work consisted of two experiments, both done entirely in a greenhouse of the Department of Soil Science of ESALQ/USP, with experimental design entirely randomized, in which samples of soil accidentally contaminated with trace elements and species of plants of economical interest were used. The experiments were conducted from November, 2004 to April, 2005, using seven levels of contamination for each trace elements and two cultures, rice and soybean. Fertilization with NPK was done in order to assist the basic needs of each culture. The plants were grown until maturation. The variables evaluated were: development and vegetable production; absorbed and accumulated amount of Cd, Cu, Fe, Mn, Pb and Zn; In the soil were determined total concentrations (HNO3/ HCl 1:3) and concentrations available of the trace elements by the use of the solutions Mehlich-1, HCl 0,1 mol L-1, DTPA and Organic Acids and the availability of those elements through the correlation of the available concentrations in the soil with the concentrations in diagnostic leaf, leafs in end of the cycle and seeds of rice and soybean; and the concentrations of trace elements in fractions of soil. The soybean and the rice were sensitive to the levels of trace elements available in the soil, exhibiting phytotoxicity symptoms, mainly for Zn, manifested as chlorosis and inhibition of growth. The rice was more sensitive than the soybean to the presence those elements. For soybean, the four extractors were efficient for Cd, Cu, Pb and Zn, both for the correlation with concentrations in the leaf diagnosis and in the leaf in the end of the cycle, while for rice, the most efficient were Mehlich-1, HCl 0,1 mol L-1 and DTPA for the Cd, Cu, Fe and Zn. For Mn, only DTPA was efficient. For Fe, the extractors were not efficient. The extractor Organic Acids was more efficient in the evaluation of the phytoavailability of Cd, Cu, Pb and Zn for soybean. The largest concentrations of Cd, Cu, Mn and Zn in the soil are found in the fractions with stable chemical bounds (attached to oxides and residue) being the exchangeable fractions + soluble and organic of smaller representativeness in relation to the total found. The Pb, in spite of prevailing in the fractions liked to oxides and residue, offers great potential of environmental contamination since it is also present in the exchangeable + soluble and organic fractions in considerable concentrations. The same happens for Zn, for which the total concentration was higher.

Os impactos ambientais relacionados ao uso de agrotóxicos em áreas agrícolas vêm sendo considerados como preocupantes nas últimas décadas, verificando-se efeitos adversos em diferentes níveis de organização biológica nos ecossistemas terrestres e aquáticos e, consequentemente, com elevados riscos à saúde humana. No municipio de Bom Repouso, MG, com economia baseada na produção de batata e morango, a situação é similar, evidenciando-se a utilização intensiva e inadequada de agrotóxicos (mais de 80 produtos), muitos com alta periculosidade ambiental e toxicológica, entre eles o Vertimec® 18 EC. No sentido de verificar os impactos do uso deste agrotóxico, estudos experimentais foram conduzidos para avaliação de efeitos agudo, crônico (reprodução) e comportamental (rejeição) com Eisenia andrei (Annelida, Oligochaeta), além da realização de ensaio multi-espécies, com populações da fauna edáfica extraidas de área do CRHEA/SHS/EESC/USP, Itirapina, SP. Por meio dos resultados obtidos, verifica-se que para E. andrei a CL50, 14dias foi de 7,64 mg/kg, sendo que a sobrevivência dos organismos nos ensaios crônicos (28 dias) só diferiu significativamente (p<0,05) do controle na maior concentração (10,5 mg/kg). Os sobreviventes apresentaram alterações morfológicas (afilamento e descoloração da parte posterior; estrangulamentos em diferentes regiões do corpo; fragmentação e perda de segmentos, principalmente posteriores), comportamentais (letargia ou lentidão na resposta a estímulos mecânicos) e diminuição do peso corporal, correlacionadas ao aumento das concentrações do agrotóxico. Em relação à reprodução, o número médio de juvenis (n = 4) passou de 33 (Controle) para 3 (0,875 mg de abamectina/kg SAT), não ocorrendo reprodução nos demais tratamentos. Nos ensaios de comportamento, houve rejeição, com diferença significativa (p<0,05) em relação ao controle, a partir de 1,75 mg abamectina/kg. Nos ensaios com multi-espécies verificou-se efeito significativo na densidade (p<0,05), sendo maior no controle, no qual também foram registrados os maiores índices de diversidade e riqueza para fauna edáfica, e menor índice de dominância, em relação à dose recomendada (DR). / Environmental impacts of pesticides use in agricultural areas have been a matter of worry in the last decades, with adverse effects on different levels of biological organization of terrestrial and aquatic ecosystems and, consequently, denoting high risks to human health. At Bom Repouso, MG, Brazil, where economy is based on potato and strawberry production, the situation is similar, with intensive and inappropriate pesticide use (more than 80 products), many very dangerous and toxic to the environment and humans, such as Vertimec® 18 EC. Aiming to verify the impacts of the use of this pesticide, experimental studies were conducted to evaluate the acute, chronic (reproduction) and behavioral (avoidance) effects on Eisenia andrei (Annelida, Oligochaeta), in addition to an multi-species assay, with edaphic fauna populations extracted from an area at CRHEA/SHS/EESC/USP, Itirapina, SP. The LC50, 14d for E. andrei was 7.64 mg/kg and the survival of earthworms on chronic test (28 days) differed significantly (p<0.05) from control only at the highest concentration (10.5 mg abamectin/kg soil). Survivors showed morphological (threadlike and colorless posterior region; constrictions on different body regions; fragmentation and loss of segments) and behavioral (lethargy or slowness o respond to mechanical stimuli) alterations and weight loss correlated to increasing pesticide concentrations. Respecting to reproduction, average (n = 4) number of juvenile was 33 (Control); 3 (0.875 mg de abamectin/kg soil) and 0 (other treatments). Earthworms avoided contaminated soils, with significant difference (p<0.05) from control, from 1.75 mg abamectin/kg soil. Multi-species tests showed significant effect (p<0.05) on density, higher on control, which showed higher diversity and richness indexes for edafic fauna, and small dominance index, compared to recommended dose (DR).

Devido ao aumento populacional e industrial nos grandes centros urbanos aumentou também a quantidade de lodo de esgoto gerada, a qual constitui, hoje, um dos grandes problemas da sociedade moderna. A alternativa mais viável, atualmente, é a disposição do lodo no solo, por se tratar de uma fonte de nutrientes como N, P, Ca, matéria orgânica (MO) etc. Porém, o uso indiscriminado pode causar danos ao meio ambiente, como a eutrofização dos corpos d´água, causada pelo acúmulo de fósforo no solo. Pesquisas envolvendo o comportamento de P no solo são diversas, porém são escassas as que utilizam lodo de esgoto como fonte de P e quantificam adsorção, biodisponibilidade, espécies na solução e perdas no meio ambiente. O presente estudo foi conduzido em amostras de um Latossolo Vermelho distroférrico (LVdf) coletadas em experimento da Embrapa Meio-Ambiente, localizado em Jaguariúna (SP), no qual foi adicionado lodo de esgoto desde 1999. A coleta foi realizada no ano de 2003, após a aplicação do lodo de esgoto, nas profundidades de 0-0,1; 0,1-0,2 e 0,2-0,4m. Os tratamentos foram: T1 = Testemunha absoluta; T2 = Lodo de esgoto com base na sua concentração de nitrogênio; T3 = Duas vezes a quantidade de lodo de esgoto aplicada no T2, e T4 = Quatro vezes a quantidade de lodo de esgoto aplicada no T2. Os objetivos desse estudo foram avaliar a especiação iônica do fósforo da solução do solo e o risco de perdas de P do LVdf por meio do Grau de Saturação de Fósforo (GSP) do solo. Foram também comparados os valores de P disponível extraído com Mehlich 1, resina trocadora de íons e tiras impregnadas com ferro. A adsorção do fósforo foi menor na camada mais superficial (0-0,1 m), devido ao maior teor de MO do que o das amostras subsuperficiais. A seqüência de predominância das espécies de fósforo foi: P livre >>P-Al > P-Fe = P-Ca. Os valores de P extraídos com as tiras impregnadas com óxidos de Fe tiveram correlação positiva e significativa com o P extraído com Mehlich-1 e com a resina. O GSP expressou bem a capacidade de adsorção de P do LVdf tratado com o lodo de esgoto industrial e teve correlação positiva com os três extratores utilizados. / Because of the population and industrial increase in the great urban centers, the amount of generated sewage sludge (SS) has also increased, and it constitutes, today, one of the great problems of modern society. The most viable alternative seems to be the land disposal of the sludge, since it is a source of nutrients as N, P, Ca, organic matter (OM) etc. However, the indiscriminate use can cause damages to the environment, as the eutrophication of aquifers, caused by phosphorus accumulation in the soil. Research regarding the behavior of P in soil is of common occurrence. However, the ones that quantify the adsorption, bioavailability, speciation of soil solution and losses of nutrients in areas amended with SS are scarce. The present study was carried out with samples of a Rhodic Hapludox, (RH) collected in a field experiment of the Embrapa Meio-Ambiente, located in Jaguariúna (SP), in which SS was added since 1999. Samples were collected in 2003, at the depths of 0-0.1, 0.1-0.2, and 0.2-0.4m, after five years of SS application. Treatments were: T1 = absolute control; T2 = Amount of SS calculated on basis of N concentration; T3 = Twice of SS amount applied in the T2, and T4 = Four times the SS amount in the T2. The objectives of this study were to evaluate the ionic speciation of P in soil solution and the risk of P losses in the RH by means of the degree of phosphorus saturation (DPS). The values of available P extracted by Melhlich 1, ionic exchangeable resin, and strips impregnated with iron were also compared. Soil P adsorption was lower in upper layer (0-0.1 m) than in the subsurface ones, probably to its larger OM content. The sequence of predominance of P species in soil solution was: Free P >> P-Al > P-Fe = P-Ca. Values of P extracted by the Festrips had positive and significant correlation with the P extracted with Mehlich-1 and the resin. The DPS expressed well the capacity of P adsorption by the RH amended with SS and had positive correlation with the P extracted by the three studied extractors.

Soil pollution by heavy metals caused by anthropogenic activities is a problem in many countries. Cadmium (Cd) is one of the most hazardous elements due to its relatively high mobility in soils and transfer to plants. The main human exposure pathway to Cd is through the vegetable consumption and depends on the exposure scenario. Thus, defining a critical limit of Cd in soil is necessary. Barium is an earth alkaline element that can be toxic to humans and plants when it is present in the free form (Ba2+). However, only few studies have focused on Ba in soil. Soil characteristics influence Cd and Ba availability for plant uptake. Both metals may affect plant growth and metabolism and cause oxidative stress. The aims of this study were: (i) to compare tropical and temperate datasets to establish critical soil Cd concentrations for the State of São Paulo, Brazil; (ii) to evaluate the influence of liming on Cd availability and accumulation in lettuce in order to calculate site specific critical soil Cd concentrations for two typical tropical soils from the State of São Paulo; (iii) to evaluate the effects of Cd and Ba concentrations on plant growth, lipid peroxidation and activities of antioxidant enzymes in leaves of soybean, grown in tropical soils with contrasting properties. The Cd uptake from the tropical dataset was higher as compared to the temperate dataset. Critical soil Cd concentrations were from 1.7 to 3.2- fold lower when tropical soil data were used. It is suggested that only literature data, regarding Cd in soils and vegetables, from tropical regions should be used for the State of São Paulo to derive critical soil Cd concentrations. Cadmium accumulated linearly in lettuce at soil concentrations up to 12 mg kg-1. In both soils, a slight reduction on Cd uptake was observed as a response to liming. The calculated critical soil Cd concentrations were lower in the Ultisol because of the differences in soil characteristics. Besides, there was a positive correlation with the vegetable consumption rates. Cadmium strongly reduced soybean growth at concentrations from 5.2 mg kg-1, while Ba only slightly reduced at 600 mg kg-1 in the sandy Entisol. The activities of superoxide dismutase, catalase and glutathione reductase were dependent mainly on the soil type: soybean plants grown in the Entisol suffered higher oxidative stress than those grown in the clayey Oxisol and, consequently, responded less to the increase of metal concentrations. / A poluição do solo por metais pesados causada principalmente por atividades antrópicas é um problema em muitos países. Cádmio (Cd) é um dos elementos mais perigosos devido à sua mobilidade relativamente alta em solos e transferência para as plantas. A principal via de exposição humana ao Cd é por meio do consumo de vegetais e depende do cenário de exposição. Assim, a definição de um limite crítico de Cd no solo é necessária. O bário (Ba) é um elemento alcalino-terroso que pode ser tóxico aos seres humanos e às plantas, quando absorvido na sua forma livre (Ba2+). No entanto, há poucos estudos sobre Ba em solos. As características do solo influenciam na disponibilidade de Cd e Ba para absorção pelas plantas. Ambos os metais podem afetar o crescimento e metabolismo das plantas e causar estresse oxidativo. Os objetivos deste estudo foram: (i) comparar resultados oriundos de regiões tropicais e temperadas para determinar concentrações críticas de Cd em solos para o Estado de São Paulo; (ii) avaliar a influência da calagem na disponibilidade e no acúmulo de Cd em plantas de alface, a fim de calcular as concentrações críticas de Cd específicas para solos do Estado de São Paulo; e (iii) avaliar os efeitos das concentrações de Cd e Ba no crescimento das plantas, na peroxidação lipídica e na atividade de enzimas antioxidantes em folhas de soja, cultivada em solos tropicais com propriedades contrastantes. A absorção de Cd a partir do conjunto de dados de solos tropicais foi maior em relação ao de dados de clima temperado. As concentrações críticas de Cd no solo foram de 1,7 a 3,2 vezes menores quando os dados de solos tropicais foram utilizados. Sugere-se que apenas resultados de literatura de regiões tropicais, em relação a Cd em solos e vegetais, sejam utilizados para o Estado de São Paulo para derivação de concentrações críticas de Cd em solo. O Cd acumulou linearmente em alface em concentrações de até 12 mg kg-1 no solo. Apenas uma leve redução na absorção de Cd em resposta à calagem foi observada tanto no Latossolo quanto no Argissolo. As concentrações críticas de Cd foram menores no Argissolo do que no Latossolo, devido às diferenças nas características dos mesmos. Tais concentrações críticas tiveram correlação positiva com o consumo de hortaliças. O Cd reduziu fortemente o crescimento da soja em concentrações a partir de 5,2 mg kg-1, enquanto Ba causou apenas ligeira redução na dose de 600 mg kg-1 no Neossolo Quartzarênico. As atividades das enzimas superóxido dismutase, catalase e glutationa redutase dependeram, principalmente, do tipo de solo. Assim, as plantas de soja cultivadas no Neossolo sofreram mais estresse oxidativo do que as cultivadas no Latossolo. Conseqüentemente, a resposta das enzimas ao aumento das concentrações de metais foi pequena.

A contaminação dos solos por elementos potencialmente tóxicos provoca alterações na estrutura e no funcionamento dos ecossistemas, além de oferecer riscos à saúde pública. Embora os metais pesados ocorram naturalmente, fontes antropogênicas contribuem para o aumento das taxas de redistribuição desses elementos entre os compartimentos do ambiente. O coeficiente de distribuição ou partição sólido-solução (Kd) permite observar a afinidade entre os metais e os colóides do solo. O Kd é peça-chave em muitos modelos para definição de valores orientadores e para previsão de riscos ambientais, e seu valor é dependente das condições edafoclimáticas das regiões onde se assentam os solos. Os valores de Kd de metais pesados ainda não foram determinados para solos da região Amazônica. Nesse estudo objetivou-se determinar os valores de Kd de metais pesados em solos do Estado do Pará. Para tanto foram conduzidos experimentos de adsorção, tipo batch, nos quais foram adicionados 0,5; 1,0; 2,5; 5,0 mg L-1 de Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, e Zn em amostras de 21 solos paraenses. As menores variações nos valores absolutos de Kd foram registradas para o Pb (uma ordem de magnitude - 196,4 a 5.572,5 L kg-1) e para o Cu, Hg e Ni (duas ordens de magnitude 50,5 a 7.368,7; 24,9 a 4.191,6; 4,7 a 524,2 L kg- 1, respectivamente). Variações de três ordens de magnitude foram observadas para: Cd (6,0 a 2.471,9 L kg-1), Co (2,7 a 4.604,1 L kg-1), Cr (2,5 a 1.811,6 L kg-1) e Zn (1,4 a 7.933,0 L kg-1). Obteve-se a seguinte ordem de afinidade: Pb > Cu > Hg > Cr > Cd Co > Ni > Zn. O pH, os teores dos óxidos de Fe e de Mn e a CTC foram os atributos dos solos que mais se correlacionaram com os valores de Kd, que foram inferiores aos estabelecidos por Agências Internacionais e para o Estado de São Paulo. / Soil contamination by potentially toxic elements affects the structure and the functioning of the ecosystems and pose risks to public health. Although heavy metals occur naturally, anthropogenic sources contribute to increased rates of redistribution of these elements between the compartments of the environment. The solid-solution coefficient of distribution or partition (Kd) shows the affinity between metals and soil colloids. Kd is a key componentt in many models for defining and guiding values for prediction of environmental hazards, and its value is dependent on environmental conditions in the regions where they settle the soil. Kd values for heavy metals have not been determined for soils in the Amazon region. In this study, these values were obtained for 21 soils of the State of Pará, Brazil. Adsorption experiments were conducted, type \"batch \", by means of the adition of 0.5, 1.0, 2.5, 5.0 mg L-1 of Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, and Zn to the soils. The small variations in the absolute values of Kd were recorded for Pb (an order of magnitude 196.4 to 5,572.5 L kg-1) and for Cu, Hg and Ni (two orders of magnitude 50.5 to 7,368.7; 24.9 to 4,191.6; 4.7 to 524.2 L kg-1, respectively). Variations of three orders of magnitude were observed for: Cd (6.0 to 2,471.9 L kg-1), Co (2.7 to 4,604.1 L kg-1), Cr (2.5 to 1,811.6 L kg-1), and Zn (1.4 to 7,933.0 L kg-1). We obtained the following order of affinity: Pb > Cu > Hg > Cr > Cd Co > Ni > Zn. The pH, the contents of Fe and Mn oxides, and CEC were the soil attributes that correlated significantly with the values of Kd, which were lower than those set by international and the State of São Paulo, Brazil, agencies.

Os órgãos de monitoramento ambiental necessitam de indicadores de referência para a avaliação continuada dos impactos ambientais. Indicadores são obtidos por meio da comparação dos teores totais de elementos tóxicos de um solo com valores determinados em condições naturais (não poluídos) ou com valores de referência. No Brasil, com a crescente demanda social pela melhoria e manutenção da qualidade ambiental, alguns estudos foram realizados com o objetivo de estabelecer valores orientadores para metais pesados em solos. Estes são valores préestabelecidos quanto à presença de substâncias químicas que possibilitam a verificação de possível contaminação. A legislação brasileira estabelece três valores orientadores: Valores de Referência de Qualidade (VRQs), de Prevenção (VP) e de Investigação (VI). O VRQ indica o limite de qualidade para um solo considerado limpo a ser utilizado em ações de prevenção da poluição do solo e no controle de áreas contaminadas. Foram coletadas amostras de solo dos estados de Mato Grosso e Rondônia, nas profundidades de 0-5, 5-10, 10-20 e 20-30 cm, em áreas de vegetação nativa (sem ou mínima intervenção antrópica). Objetivou-se com essa dissertação: (i) determinar os valores de referência de metais pesados em solos de Mato Grosso e Rondônia; (ii) avaliar métodos de extração de teores pseudototais de metais pesados (EPA 3051 e Água Régia); (iii) correlacionar estes valores com atributos físicos e químicos dos solos; (iv) correlacionar os resultados desse estudo com valores já estabelecidos para solos de outros estados brasileiros. Partiu-se das hipóteses: i) não ocorrerão diferenças entre os teores naturais de metais pesados nos solos de Mato Grosso e Rondônia pelos dois métodos de extração de teores pseudototais de metais; ii) os VRQ de metais pesados para os solos de Mato Grosso e Rondônia são diferentes dos VRQ obtidos para solos de outros estados brasileiros; e iii) haverá correlação significativa entre os teores naturais de metais pesados e os atributos físicos e químicos dos solos. Houve diferença entre os métodos da água régia e EPA 3051 para recuperação dos metais Co, Ni, Pb e Zn, sendo a água régia o método que mais extraiu esses elementos, enquanto os teores de Cr e de Cu não diferiram entre os métodos. A água régia, em geral, apresentou maiores recuperações dos teores pseudototais de metais pesados nos solos. Os teores dos óxidos de Fe e Mn foram as variáveis que, de forma geral, mais correlacionaram com os metais pesados. O teor de carbono orgânico não contribuiu para avaliação da variação geral dos teores de metais por não correlacionar significativamente com nenhuma variável. As variações encontradas entre os teores de metais pesados dos solos do mundo e de outros estados brasileiros reafirma a necessidade da obtenção de valores de referência para cada estado ou para cada tipo de solo, dependendo da variação das características geomorfológicas, pedológicas e geológicas do estado. / Environmental monitoring institutions need benchmarks for continuous assessment of environmental impacts. Indicators are obtained by comparing the total levels of toxic elements in soils with values determined in natural conditions (unpolluted) or with reference values. Because of the growing social demand for improvement and maintenance of environmental quality in Brazil, some studies have been carried out to establish guideline values for heavy metals in soils. These are pre-set values for the presence of chemicals that enable the verification of possible contamination. The Brazilian National Environmental Agency establishes three guideline values: Reference Value (RV); Prevention Value and Intervention Value. The RV indicates the quality threshold for a considered clean soil to be used in actions to prevent pollution of soil and control of contaminated areas. Soil samples were collected from the states of Mato Grosso and Rondônia, Brazil, at 0-5, 5-10, 10-20 and 20-30 cm layers, in areas of native vegetation (no or minimal human intervention). The objectives of this thesis were: (i) to determine the reference values of heavy metals in soils of Mato Grosso and Rondonia, (ii) to evaluate extraction methods for pseudototais levels of heavy metals (EPA 3051 and aqua regia), (iii) to correlate these values with physical and chemical soils attributes, and (iv) to correlate the results of this study with values established for soils from other Brazilian states. It started from following assumptions: i) no differences will be observed between the natural contents of heavy metals in soils of Mato Grosso and Rondônia by the two extraction methods, ii) the RV of heavy metals for Mato Grosso and Rondônia soils are different from RV obtained for soils from other Brazilian states, and iii) there are significant correlations between natural levels of heavy metals and the physical and chemical attributes of soils. Differences between aqua regia and EPA 3051 were found for Co, Ni, Pb and Zn, the aqua regia method extracting a higher amount of these elements, while the levels of Cr and Cu did not differ between the methods. The aqua regia, in general, had a better recovery of the pseudototal levels of heavy metals in the soils. Contents of Fe and Mn oxides were the variables that, in general, more correlated with the contents of heavy metals in the soils. The organic carbon content did not contribute to assessment of the overall variation of the metal levels because it did not correlate significantly for any variable. Differences between the levels of heavy metals in soils of the world and from other Brazilian states reaffirm the necessity of obtaining reference values for each state or each type of soil, depending on the variation of geomorphological, pedological and geological features of the state.

Potentially harmful elements (PHE) are found naturally in soils, usually in low concentrations. However, due to the intensity of the anthropic activities, the concentrations of these elements may increase and have negative effects on the environment and human health. Methods for risk assessment may predict or indicate the level of exposure to contamination of an area. In addition to the total or pseudo-total concentration of PHE, generally extracted with acidic solutions, it is possible to determine the reactive, bioavailable and bioaccessible levels of these elements in order to evaluate the degree of soil contamination. Urban soil samples located in residential areas were collected in Piracicaba, State of São Paulo (SP) and in Santo Amaro, State of Bahia, including soils collected near a primary lead smelter area (COBRAC/Plumbum), where researchers detected elevated levels of PHE. Soils samples in an old lead metallurgy plant (Usina do Calabouço / IPT), which today belongs to the Centro Integrado de Ensino Multidisciplinar (CIEM/ Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais (CPRM) - Geological Survey of Brazil) in Apiaí, located in the Upper Ribeira Valley (SP) were also collected. In vitro methods have been used in several countries to assess the bioaccessibility of PHE in humans. In this study, procedures based on ingestion and inhalation of soils using the Unified BARGE Method (UBM) and Artificial Lysosomal Fluid (ALF) methods were used to obtain the bioaccessible concentration in the gastrointestinal and pulmonary tract, respectively. As the bioaccessible fraction does not estimate the concentration absorbed and transported into the bloodstream, the in vitro method using Caco-2 cells, which are derived from human colon adenocarcinoma, was used to assess the amount of PHE that intestinal cells can absorb. The mineralogical data was obtained, and the sequential extraction of As, Cd, Cu, Mn, Pb and Zn was carried out to evaluate their interaction with lung fluid and gastric/gastrointestinal fluids. As expected, mine tailing samples had the highest pseudo-total concentrations of PHE in comparison to soil and sediment samples, both in the bulk soil (2 mm) and in the 250 &mu;m and 10 &mu;m sizes. Both respiratory and oral bioaccessibility of PHE varied widely among matrices, indicating that they were influenced by matrices´ chemistry, physical and mineralogical characteristics. The respiratory bioaccessible fraction, calculated as a percentage of the PHE pseudo-total concentrations, ranged from 13 - 109% for As; 14 - 98% for Cd; 21 - 89% for Cu; 46 - 140% for Pb, 35 - 88% for Mn and; 21 - 154% for Zn. Gastric bioaccessibility was greater than gastrointestinal bioaccessibility, ranging from 0-33% and 0-26% for As; 0-69% and 0-40% for Cd; 18-75% and 12-89% for Cu; 24-83% and 7-50% for Pb; 43-105% and 27-97% for Mn; 14-88% and 6-46% for Zn. Pseudo-total concentration provided a good estimate of respiratory and oral bioaccessibility, but the in-vitro methods provided more accurate results. Caco-2 cell line (in vitro test) was a good model for evaluating the effect of PHE exposure, but further studies on the transport and bioavailability of PHE in intestinal cells are needed. / Elementos potencialmente nocivos (EPN), dentre eles os metais pesados, são encontrados naturalmente nos solos, geralmente em baixas concentrações. Porém, devido à intensidade das atividades antrópicas, as concentrações destes elementos podem aumentar e ocasionar efeitos negativos ao meio ambiente e à saúde humana. Métodos para a avaliação de risco podem prever ou indicar o nível da exposição de uma área à contaminação. Além do teor total ou pseudototal de EPN, geralmente extraídos com soluções ácidas, pode-se determinar os teores nas frações reativa, biodisponível, bioacessível destes elementos para avaliação do grau de contaminação do solo. Por sua vez, métodos in vitro têm sido utilizados em vários países para avaliar a bioacessibilidade de PHE em seres humanos. Neste trabalho foram utilizadas amostras de solo urbano coletadas em Piracicaba e solos coletados em áreas de uma antiga usina de metalurgia de chumbo (Usina do Calabouço/IPT) na cidade de Apiaí, ambas localizadas no Estado de São Paulo; e na cidade de Santo Amaro, Bahia, onde foram coletadas amostras de solos urbanos localizados em áreas residenciais, principalmente próximas a uma antiga área de refino de chumbo, onde foram detectados níveis elevados de EPN. Foram avaliados procedimentos baseados na ingestão e na inalação de solos coletados por meio dos métodos Unified BARGE Method (UBM) e do Artificial Lysosomal Fluid (ALF) para obtenção do teor bioacessível nos fluidos gastrointestinais e nos fluidos pulmonares, respectivamente. Como a fração bioacessível não estima a concentração absorvida e transportada para a corrente sanguínea, o método in vitro, utilizando células Caco-2, que são extraídas de adenocarcinoma do cólon humano, foi usado para avaliar a quantidade de EPN que as células intestinais podem absorver. As características mineralógicas das amostras e a extração sequencial de As, Cd, Cu, Mn, Pb e Zn foram obtidas para avaliar a interação com fluido pulmonar e do o suco gástrico e gastrointestinal. Como esperado, as amostras de rejeito de mineração apresentaram as maiores concentrações pseudototais de EPN em comparação com as amostras de solo e sedimento, tanto nas amostras < 2mm, como nas amostras de tamanho < 250 &mu;m e < 10 &mu;m. A bioacessibilidade respiratória e oral dos EPN variou amplamente entre as matrizes, indicando que foram influenciadas por características químicas, físicas e mineralógicas das matrizes. A fração bioacessível respiratória, calculada como porcentagem das concentrações de EPN pseudototal, variou de 13 a 109% para As; 14 - 98% para Cd; 21 - 89% para Cu; 46 - 140% para Pb, 35 - 88% para Mn e; 21 - 154% para Zn. A bioacessibilidade gástrica foi maior que a bioacessibilidade gastrointestinal, variando de 0 a 33% e 0 a 26% para As; 0-69% e 0-40% para Cd; 18-75% e 12-89% para Cu; 24-83% e 7-50% para Pb; 43-105% e 27-97% para o Mn; 14-88% e 6-46% para Zn. A concentração pseudototal forneceu uma boa estimativa para bioacessibilidade respiratória e oral, mas os métodos in vitro fornecem resultados mais precisos. A linhagem celular Caco-2 foi um bom modelo para avaliar o efeito da exposição ao PHE, mas são necessários mais estudos sobre o transporte e biodisponibilidade de PHE em células intestinais.

Os elementos potencialmente tóxicos (EPTs) estão presentes nos solos em concentrações dependentes do material de origem e das ações antrópicas. A adição de EPTs ao solo pelas atividades antrópicas pode ocasionar risco à saúde humana, já que estes elementos podem ser acumulados no organismo por meio do contato dérmico com o solo, da inalação de partículas em suspensão, de ingestão de solo e de alimentos contaminados. A contaminação dos alimentos ocorre pelo cultivo em áreas com alta biodisponibilidade de EPTs, e nessa condição ocorre absorção e translocação para a parte aérea, com possível acúmulo dos metais nas porções comestíveis, como raízes, frutos e grãos. A biodisponibilidade dos EPTs é regulada pelas características químicas dos elementos e por atributos do solo, como a CTC, o pH e a matéria orgânica (MO). Sintomas de toxicidade e alterações morfológicas e fisiológicas podem aparecer dependendo da absorção e da movimentação dos EPTs nas plantas. Objetivou-se neste trabalho avaliar o efeito da adição de bário (Ba), de cádmio (Cd), de cobre (Cu), de níquel (Ni) e de zinco (Zn) em amostras de um Neossolo Quartzarênico e um Latossolo Vermelho distrófico, sob duas condições de saturação por bases (30% e 50 ou 70%, dependendo da cultura), no cultivo de arroz (Oryza sativa), alface (Lactuca sativa), girassol (Helianthus annuus) e tomate (Solanum lycopersicum). Os EPTs nos solos foram extraídos com EPA 3051a, Água Régia, DTPA, Mehlich 1, Mehlich 3, HNO3 (0,43 mol L-1) e CaCl2 (0,01 mol L-1), e seus teores correlacionados com os presentes nas raízes, na parte aérea, nos frutos e com a quantidade acumulada pelas plantas. Os fatores de bioconcentração (FBC) e de transferência (FT) foram calculados para as culturas. O índice SPAD (Soil Plant Analysis Development - Chlorophyll Meter) foi determinado na fase vegetativa da alface, do arroz e do girassol, enquanto a atividade fotossintética foi determinada pelo IRGA (Infrared gas analyzer). Os maiores teores de EPTs foram observados nas plantas cultivadas no Neossolo. As quantidades de Cu, Ni e Zn acumuladas nas plantas apresentaram correlação positiva com os teores extraídos pelo EPA 3051a e pela Água Régia. Os teores extraídos com HNO3 (0,43 mol L-1) apresentaram elevada correlação positiva com os teores reativos extraídos com DTPA e com Mehlich 3, e também com as quantidades de EPTs acumuladas pelas plantas. Os FBCs foram mais altos nos solos com baixa CTC, baixos teores de MO e baixos valores de pH. O arroz apresentou a menor translocação de Cd do sistema radicular para os grãos. O Cu, o Ni e o Zn causaram alterações no desenvolvimento da alface e do girassol, e diminuíram a transpiração e a condutância estomática da alface. O arroz apresentou a menor absorção de EPTs e a maior tolerância ao Ba, ao Cd, ao Ni e ao Zn, no entanto, as plantas apresentaram maiores condutividade estomática e transpiração. / The concentration of potentially toxic elements (PTEs) in the soil depends on the parent material and human actions. The addition of PTEs to the soil through human activities may pose a risk to human health, as these metals can accumulate in the body when the skin is exposed to contact with soil, or particulate matter is inhaled; or soil and contaminated food are ingested. Food contamination occurs in areas where there is high bioavailability of PTEs, which can be absorbed by plants and translocated to the shoot, with possible metal accumulation in edible portions, such as roots, fruits and grains. The bioavailability of PTEs is governed by the chemical characteristics of the elements and by certain soil attributes, such as CEC, pH and organic matter (OM). Symptoms of toxicity and morphological and physiological changes may appear depending on the absorption and movement of PTEs in plants. The aim of this study was to evaluate the effect of barium (Ba), cadmium (Cd), copper (Cu), nickel (Ni) and zinc (Zn) in samples of an Entisol and an Oxisol under two conditions of base saturation (30% and 50% or 70%, depending on the culture) in the cultivation of rice (Oryza sativa), lettuce (Lactuca sativa), sunflower (Helianthus annuus) and tomato (Solanum lycopersicum). Contents of PTEs in soils were extracted with EPA 3051a, Aqua Regia, DTPA, Mehlich 1, Mehlich 3, 0.43 M HNO3 and 0.01 M CaCl2, and their levels were correlated with the PTEs levels in roots, in shoots, in fruits and with the amount accumulated by plants. The bioconcentration factor (BCF) and the transfer factor (TF) were calculated for the cultures. The SPAD index (Soil Plant Analysis Development - Chlorophyll Meter) was determined at the vegetative stage of lettuce, rice and sunflower, while photosynthetic activity was determined by IRGA (Infrared gas analyzer). The highest PTEs contents were observed in plants grown in the Entisol. Amounts of Cu, Ni and Zn accumulated in plants were positively correlated with the contents extracted by EPA 3051a and the Aqua Regia. The contents extracted with 0.43 M HNO3 had high positive correlation with the concentration extracted with DTPA and Mehlich 3, and with the amount of PTEs accumulated by plants. The BCFs were highest in soils with low CEC, low OM content and low pH values. Rice had the least translocation of Cd from the root to the grain. Cu, Ni and Zn caused changes in the development of lettuce and sunflower, and decreased transpiration and stomatal conductance of lettuce. Rice had the lowest PTEs absorption and the highest tolerance to Ba, Cd, Ni and Zn, however, the plants had greater stomatal conductance and transpiration.

Ainda atualmente a preocupação com áreas contaminadas não atingiu o nível necessário que resultasse em efetiva proteção ao cidadão, a falta de legislação específica é um problema não solucionado. A estrutura atual dos dispositivos regulamentadores das atividades potencialmente poluidoras não está estabelecida de forma adequada. A par disso, não existe um levantamento completo do número de áreas contaminadas. Estas dificuldades redundam em risco para o investidor, que em função disso prefere ocupar uma área virgem, ao invés de arcar com a responsabilidade desconhecida de utilizar um local anteriormente ocupado por atividade potencialmente poluidora. Nesta dissertação apresentam-se uma metodologia para estabelecimento de possíveis uso e ocupação do solo em áreas contaminadas e alguns tópicos mínimos, para uma legislação moderna, de proteção à reutilização de áreas industriais, respeitadas as condições de segurança à saúde, tanto dos ocupantes da área, como dos que ao redor dela vivem ou trabalham. Para isto é proposta a utilização de análise de risco à saúde como um fator para balizamento da decisão de reocupação da área e ao tipo de uso a ser dado a ela. O modelo de análise de risco à saúde é indicado como a ferramenta para orientar quais as necessárias restrições a serem impostas à reutilização da área remediada. É apresentado um estudo de caso no qual foram estabelecidos os riscos de câncer de 10-6 e de 10-5, os resultados são e comparados com os obtidos com o risco de 10-4. O quociente de perigo, cujo limite foi considerado como unitário, foi igualmente calculado e analisado. Neste estudo de caso estabeleceram-se como cenários, o industrial, para adultos e o residencial para adultos e crianças. Ao final são apresentadas as conclusões e recomendações sobre tópicos importantes a acrescentar à legislação atual a fim de torná-la mais moderna e ambientalmente mais segura, ao mesmo tempo em que protege o investidor de riscos financeiros ao reutilizar áreas recuperadas, anteriormente degradadas ou contaminadas. / Even nowadays the concern about brownfield did not reach the necessary level to result in effective citizen protection; the lack of specific legislation is an unsolved problem. The present structure of the environmental regulatory acts for potentially harmful activities is not adequately established. Besides that the brownfield inventory is still incomplete. These difficulties result in risk for the investor who prefers in these circumstances to establish his industry in a green area instead of supporting the unknown burden of using a piece of land previously occupied by a potentially harmful activity. A methodology is presented in this dissertation for the establishment of the allowed use and occupation of a contaminated soil, also presented are some minimum topics to compose a more modern legislation to protect the investor when reutilizing brownfields, provided human health safety conditions are guaranteed for both the land user and the population living or working in the neighborhood. In order to meet these requirements it is being proposed that the human health risk analysis be a factor to be assessed to make the decision of reusing the land and for a specific type of use. The health risk analysis model is indicated as a tool to establish the necessary use restrictions to be imposed to the reutilization of the remediate area. A case study is presented in which the risks of 10-6 and 10-5 have been established, the results obtained were compared to those obtained by using the risk of 10-4, after all the analysis of these values has been shown. The hazard index whose limit had been considered as the unit had been calculated and analyzed. The scenarios used in this case study were: industrial for adult receptors and residential for adults and children receptors. At the end both the conclusions and the recommendations about important topics to be added to current legislation in order to become a modern and environmentally safe legislation and at the same time to protect the investor from financial burdens when utilizing areas previously used and submitted to pollution or contamination are presented.