Comportamento de Cistus Ladanifer L. e Cistus Monspeliensis L. face aos
elementos vestigiais em solos na área mineira do Chança
Comportamento de Cistus Ladanifer L. e Cistus Monspeliensis L. face aos
elementos vestigiais em solos na área mineira do Chança
INTRODUÇÃO
A Faixa Piritosa Ibérica (FPI) é uma vasta área geográfica localizada na região
SW da Península Ibérica, inserida na Zona Sul Portuguesa (ZSP), uma das
unidades geotectónicas principais do Orógeno Varisco (Matos e Martins, 2006).
Esta área tem sido intensamente explorada desde o Calcolítico, devido à sua
enorme riqueza em minério, principalmente para cobre, ouro e prata. Após
intensa actividade extractiva, a céu aberto e/ou em lavra subterrânea, desde os
finais do século XIX até aos anos 70-80 do séc. XX, a maioria das minas da FPI
foram fechadas, sem que tivesse sido planeado ou implementado qualquer programa
de recuperação ambiental. A actividade mineira e seu abandono determinaram a
existência de infra-estruturas degradadas e de escombreiras, por vezes de
grande volumetria, e muitas delas geradoras de drenagem ácida (Abreu et al.,
2010). Muitas destas escombreiras não se encontram vegetalizadas ou então
apresentam uma vegetação esparsa. As características químicas e mineralógicas
dos materiais de escombreiras, dão origem à contaminação dos solos, sedimentos
e águas da sua envolvente, com os inerentes efeitos na fauna e flora podendo
ainda, em alguns casos, originar graves problemas de saúde pública. De facto, a
maioria das minas da FPI encontra-se em situação de abandono não possuindo
estruturas apropriadas que diminuam o seu impacto ambiental (Matos e Rosa,
2001; Matos e Martins, 2006).
A área mineira do Chança, situada no concelho de Mértola, no Baixo Alentejo,
enquadra-se neste panorama. A sua exploração decorreu durante cerca de 50 anos
e cessou no início do séc. XX. A extracção do minério era efectuada através de
galerias e poços que actualmente se encontram abandonados e desprovidos de
protecção. Esta pequena jazida era constituída por pirite, acompanhada de rara
calcopirite e blenda, e possuía à superfície um gossan constituído por óxidos
de ferro, sílica e possível cuprite (Matos e Rosa, 2001).
De um modo geral, nas áreas mineiras a cobertura vegetal é afectada por vários
factores de stresse inerentes a esses meios, como elevadas concentrações de
elementos vestigiais nos solos, baixos valores de pH, fertilidade e água
disponível. Contudo, algumas espécies vegetais, nomeadamente espécies do género
Cistus, colonizam e desenvolvem-se espontaneamente em solos de zonas degradadas
e contaminadas por metais e metalóides apresentando elevada plasticidade e
mecanismos de tolerância aos vários factores de stresse existentes no meio
(Alvarenga et al., 2004; Freitas et al., 2004; Chopin e Alloway, 2007;
Fernandes et al., 2009; Santos et al., 2009; Abreu et al., 2011). Estas plantas
podem contribuir para acelerar as condições de pedogénese e melhorar as
características biológicas e físico-químicas dos solos incipientes das áreas
mineiras (Tordoff et al., 2000; Abreu e Magalhães, 2009). Além disso, podem
também minimizar a dispersão dos elementos contaminantes e ainda, porque são
pioneiras, contribuir para a instalação de outras espécies vegetais (Abreu e
Magalhães, 2009).
A área mineira do Chança foi muito pouco estudada, provavelmente devido à sua
pequena extensão. Os estudos publicados referem-se fundamentalmente às águas
superficiais (Alvarenga et al., 2002). Contudo, os impactos sobre o meio, e
particularmente nos solos poderão ser significativos, embora em função da
dimensão da mina possam restringir-se a uma área relativamente pequena.
O objectivo deste trabalho foi avaliar o impacto determinado pela actividade
mineira em três zonas espacialmente diferentes na área mineira do Chança, e
particularmente o comportamento, relativamente aos elementos vestigiais, de
duas espécies espontâneas do género Cistus, C. ladanifer L. e C. monspeliensis
L. que crescem em solos desenvolvidos sobre escombreiras de natureza diferente.
MATERIAIS E MÉTODOS
Seleccionaram-se três zonas representativas da área mineira do Chança cujos
solos se desenvolveram sobre materiais de escombreira de diferentes naturezas:
z1 e z2 - mistura de rocha encaixante e britados de pirite; z3 - gossan. A zona
de colheita z3, contrariamente a z1 e z2, encontrava-se muito vegetalizada. A
selecção das zonas de amostragem baseou-se na existência/predominância de duas
espécies espontâneas e autóctones do género Cistus: na z1 predominava o Cistus
monspeliensis L.; na z2 ocorria apenas o Cistus ladanifer L.; na z3 coexistiam
as duas espécies de Cistus. Em cada zona de amostragem colheram-se três
amostras compósitas de raiz e de parte aérea, provenientes de três a cinco
indivíduos de cada espécie, e de solo da respectiva zona da rizosfera. O solo
foi colhido até a uma profundidade de 20 cm. As respectivas amostras compósitas
de plantas e solos foram devidamente homogeneizadas. Os solos foram secos ao ar
e crivados para obtenção da fracção <2 mm. As amostras de plantas foram lavadas
várias vezes com água corrente, seguida de água destilada, secas em estufa (40
ºC) e moídas finamente.
As amostras de solo (fracção <2 mm) foram caracterizadas relativamente à
textura (análise granulométrica), pH em água (1:2,5; m:v), carbono orgânico
(Corg) pelo método de combustão por via húmida, capacidade de troca catiónica
(CTC) e catiões de troca pelo método do acetato de amónio a pH 7 (Póvoas e
Barral, 1992). Determinou-se também a concentração de ferro nos oxi-hidróxidos
de ferro; fracção total (De Endredy, 1963) e fracção não cristalina
(Schwertmann, 1964).
A análise química multielementar dos solos (fracção <2 mm) foi realizada nos
laboratórios Actlabs, por Espectrometria de Emissão Atómica com Plasma Acoplado
Indutivamente (ICP-OES) e Análise Instrumental por Activação de Neutrões
(INAA), após digestão ácida com uma mistura de quatro ácidos
(HClO4+HNO3+HCl+HF) (ActLabs, 2010a). Tal como nos solos, a análise química
multielementar das plantas foi também realizada nos laboratórios Actlabs, por
Espectrometria de Massa com Plasma Acoplado Indutivamente (ICP-MS) (ActLabs,
2010b), após digestão com ácido nítrico. A fracção disponível dos elementos
químicos nos solos foi extraída com a solução aquosa de DTPA (0,005 mol L-
1 DTPA + 0,1 mol L-1 TEA + 0,01 mol L-1 CaCl2) a pH 7,3 (Lindsay e Norvell,
1978) e a concentração dos elementos químicos foi determinada por
Espectrometria de Massa com Plasma Acoplado Indutivamente (ICP-MS).
O comportamento das plantas face a alguns elementos químicos no solo, foi
avaliado através do coeficiente de transferência (CT = [elemento na parte aérea
da planta]/[total do elemento no solo]), coeficiente de translocação (Ctrl =
[elemento na parte aérea da planta]/[elemento na raiz da planta]) (McGrath e
Zhao, 2003; Bu-Olayan e Thomas, 2009) e coeficiente de bioconcentração (CB =
[elemento na parte aérea da planta]/[elemento na fracção disponível no solo])
(Abreu et al., 2008). Uma espécie é considerada acumuladora de um elemento
químico quando apresenta um coeficiente de transferência >1 (McGrath e Zhao,
2003; Bu-Olayan e Thomas, 2009). O coeficiente de translocação raiz-folha
reflecte a mobilidade do elemento entre os dois órgãos sendo que plantas que
concentram os elementos vestigiais na parte aérea não são aconselháveis para
recuperação ambiental em termos de fitoestabilização, pois constituem uma
possível fonte para transferência e provável bioconcentração dos mesmos
elementos na cadeia trófica (Mendez e Mayer, 2008). O CB traduz a capacidade de
absorção da planta a partir do solo quando o elemento químico se encontra na
forma disponível. Uma planta é tolerante a um elemento potencialmente tóxico
quando CB >1 (Abreu et al., 2008).
A análise estatística dos dados foi realizada no programa SPSS 15.0 para o
Windows. A comparação das médias dos dados obtidos nas plantas foi efectuada
através da análise de variância ANOVA, teste de Duncan (p < 0,05).
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Solos
Os solos apresentam textura franco-arenosa, são ácidos a moderadamente ácidos
(3,73 ' 6,12). Os solos das áreas onde cresce o C. monspeliensis apresentam os
valores de pH mais elevados (Quadro 1). Os valores de pH dos solos
desenvolvidos sobre gossan (z3) são significativamente diferentes. A
concentração da matéria orgânica nos solos, avaliada através do produto do
carbono orgânico pelo factor 1,724, é considerada média a muito alta (23,6-89,3
g kg-1; Varennes, 2003), não sendo significativamente diferente nas quatro
áreas amostradas. A capacidade de troca catiónica dos solos é média a baixa com
valores compreendidos entre 7,15 ' 19,22 cmolc kg-1. Os valores de CTC são
semelhantes nas várias amostras de solos, independentemente da espécie e do
local. No complexo de troca dominam os catiões cálcio e magnésio.
Quadro 1 ' Características químicas dos solos colhidos na área da rizosfera das
espécies C. monspeliensis e C. ladanifer (média±desvio padrão, n=3).
O ferro nos óxidos de ferro está maioritariamente associado à fracção
cristalina (93 - 99 % do total), variando a concentração de ferro na fracção
total entre 14,9 e 46,5 g kg-1. Os valores de ferro nos óxidos de ferro
(fracção total) variam significativamente entre as populações da mesma espécie,
observando-se os valores mais elevados nos solos das áreas de colheita nos
materiais de gossan (z3). Não se verificaram diferenças entre os solos das duas
espécies na z3.
A análise química multielementar dos solos (Quadro 2) indica que alguns dos
elementos vestigiais atingem valores totais elevados que excedem os valores
máximos admitidos pela Legislação Portuguesa (Decreto-lei nº 276/2009) ou,
relativamente ao arsénio e ao vanádio pela Legislação Canadiana (CCME, 2007).
Os resultados obtidos confirmam os trabalhos de diagnóstico preliminares de
minas abandonadas efectuados pelo Laboratório Nacional de Energia e Geologia
(ex. IGM) em 2001, que indicam a existência de quantidades significativas de
arsénio, crómio e cobre nas escombreiras da área mineira do Chança (Matos e
Rosa, 2001; Oliveira et al., 2002). Estes relatórios referem ainda o zinco,
contudo nos solos analisados este elemento apresenta concentrações abaixo dos
valores de referência na legislação Portuguesa (Zn <300 mg kg-1). Por sua vez,
numa mesma área (z3 - área de solos desenvolvidos sobre gossan), o C. ladanifer
cresce em solos com concentrações mais altas de arsénio, enquanto que o C.
monspeliensis ocupa solos onde os valores da fracção total de manganês são mais
elevados. Quanto aos outros elementos estudados não há diferenças
significativas entre os solos.
Quadro_2
' Concentração (mg kg-1) total e fracção disponível de alguns elementos
vestigiais presentes no solo da rizosfera das plantas de C. monspeliensis, e C.
ladanifer (média±desvio padrão, n=3).
Para a mesma espécie (C. monspeliensis) os solos das duas áreas (z1 e z3), onde
as plantas se desenvolvem, apresentam concentrações totais significativamente
diferentes de crómio, vanádio e zinco; os solos desenvolvidos sobre materiais
de pirite (z1) são mais ricos em crómio e vanádio, enquanto que os solos
desenvolvidos sobre gossan (z3) têm maior concentração de zinco. Porém, os
solos onde as plantas de C. ladanifer foram colhidas apresentam apenas
concentrações estatisticamente diferentes para o arsénio e o cobre, sendo a
concentração do primeiro elemento mais alta nos solos da área z3. Estas
diferenças estão associadas aos materiais originais dos solos mas também, muito
provavelmente, às especificidades de cada uma das espécies, pois que, em regra,
estas não ocupam exactamente as mesmas áreas dentro da zona z3.
No entanto, para se avaliar mais correctamente o comportamento das duas
espécies de plantas face aos elementos químicos potencialmente tóxicos
existentes no solo, deverá ser analisada a fracção disponível do elemento, isto
é, a fracção que potencialmente a planta terá possibilidade de absorver. Tal
como para a fracção total, também a fracção disponível de manganês é diferente
nos solos onde crescem as duas espécies (z3), apresentando igualmente valores
superiores nos solos de C. monspeliensis (cinco vezes superior). Relativamente
ao arsénio, que na fracção total apresenta diferenças entre os solos das duas
espécies, a concentração da fracção disponível deste elemento químico foi, em
todas as amostras, inferior ao limite de detecção do método instrumental (0,2
mg kg-1).
A comparação da fracção disponível dos elementos estudados entre as zonas de
colheita de C. monspeliensis, z1 e z3, indica que existem diferenças
significativas na concentração de cobre, manganês e zinco. Com excepção do
manganês, os solos de C. monspeliensis apresentaram sempre valores mais
elevados na escombreira de britados de pirite e rocha encaixante (z1). Por sua
vez, na comparação entre as zonas de amostragem de C. ladanifer apenas ocorrem
diferenças na concentração da fracção disponível de cobre; em z2, as
concentrações deste elemento são 16 vezes superiores às de z3. Nos solos da
zona z3 a fracção disponível dos elementos químicos é semelhante, com excepção
do manganês.
De uma maneira geral, a fracção disponível dos vários elementos químicos é
baixa (<11 % das concentrações totais) não representando, aparentemente, risco
ambiental.
Plantas
A concentração em elementos vestigiais é diferente na parte aérea das duas
espécies colhidas na z3, apresentando o C. monspeliensis, com excepção do
crómio, valores mais altos para os mesmos elementos (Figura 1). Com excepção do
zinco na z1 e do manganês nas três áreas, a concentração dos elementos químicos
analisados está abaixo do valor considerado tóxico para as plantas (Kabata-
Pendias e Pendias, 2001).
Figura 1 ' Concentração total (mg kg-1) de alguns elementos vestigiais
presentes na raiz e na parte aérea das plantas de C. monspeliensis (1; 2; 3) e
C. ladanifer (4; 5; 6) (média±desvio padrão, n=3) e na raiz e parte aérea de
ambas as espécies na área de colheita z3 (7; 8; 9). (Letras diferentes entre
zonas ou espécies indicam valores de concentração com diferenças significativas
(p < 0,05)).
Quando se compara a concentração dos elementos químicos na raiz e na parte
aérea das plantas da mesma espécie colhidas nas duas zonas de amostragem,
observa-se um comportamento diferente do C. monspeliensis para as duas áreas:
em z1 as plantas apresentam maior concentração de todos os elementos químicos
analisados na parte aérea, com excepção do cobre, porém em z3 este elemento tem
comportamento completamente inverso, e o arsénio e o vanádio apresentam maior
concentração na raiz.
O C. ladanifer colhido na zona dos solos desenvolvidos sobre britados de pirite
e rocha encaixante (z2) tem um comportamento semelhante ao C. monspeliensis
colhido no mesmo tipo de solos (z1). Também nos solos do local z3 as duas
espécies têm comportamentos semelhantes. Os elementos químicos têm como
principais mecanismos de entrada nas plantas, a absorção pelas raízes e folhas,
porém a generalidade das plantas apresenta maior concentração nas raízes do que
na parte aérea, principalmente dos elementos não essenciais e considerados
tóxicos (Varennes, 2003). Porém, no caso das plantas em estudo a maioria dos
elementos químicos potencialmente tóxicos para a planta são translocados para a
parte aérea (exceptuam-se o arsénio e o vanádio nos solos da área z3). O cobre
é, em regra, translocado para a parte aérea (Srivastava e Gupta, 1996; Mengel e
Kirkby, 2001), no entanto nas áreas z1 e z2 as duas espécies de plantas
apresentam concentração semelhante em cobre na raiz e na parte aérea. Este
comportamento poderá estar relacionado com os valores muito elevados não só da
fracção total mas também da fracção disponível deste elemento nos solos quando
comparados com os solos de z3 (Quadro_2). De facto, Kabata-Pendias e Pendias
(2001) referem que em condições de excesso de cobre no solo os tecidos das
raízes podem demonstrar uma elevada capacidade para acumular este elemento em
vez de o translocar para a parte aérea.
De um modo geral, para a maioria dos elementos vestigiais, o C. monspeliensis
possui maior capacidade de translocação (raiz-parte aérea) do que o C.
ladanifer (Quadro 3). Os coeficientes de translocação de crómio, manganês,
níquel e zinco são superiores a 1,5 em ambas as espécies. Na área mineira de
Aljustrel (Alvarenga et al., 2004) e na região de Trás-os-Montes em solos
desenvolvidos sobre rochas ultra-básicas (Lázaro et al., 2006) o manganês e o
níquel eram também translocados para a parte aérea das plantas de C. ladanifer.
A translocação do crómio foi superior nas plantas de C. ladanifer, contudo não
parece estar associada a uma maior concentração (total e disponível) do
elemento nos solos da espécie em questão (Quadro_2). Os coeficientes de
translocação mais elevados de arsénio e vanádio foram obtidos nas plantas,
independentemente da espécie, que crescem nos solos desenvolvidos sobre
britados de pirite e rocha encaixante, porém no caso do cobre os valores mais
altos foram obtidos nas plantas colhidas na área de gossan.
Quadro 3 ' Coeficientes de transferência (CT), bioconcentração (CB) e
translocação (Ctrl) de alguns elementos vestigiais presentes no solo da
rizosfera e em plantas de C. monspeliensis, e C. ladanifer (média, n=3).
A capacidade de acumulação dos elementos nas plantas, avaliada através do
coeficiente de transferência, varia consoante a zona de amostragem (Quadro 3).
O C. monspeliensis comporta-se como acumuladora de manganês apenas na zona 1.
Porém, já o C. ladanifer tem comportamento de planta acumuladora de manganês em
ambas as áreas de colheita (zonas 2 e 3) e de zinco apenas na zona 3, onde a
fracção disponível do elemento é maior. Estas espécies não são acumuladoras dos
outros elementos químicos analisados. O comportamento de planta acumuladora de
zinco (Alvarenga et al., 2004 Chopin e Alloway, 2007; Santos, 2007) e de
manganês (Alvarenga et al., 2004) também foi observado em C. ladanifer colhido
em outras áreas mineiras da FPI.
O comportamento observado em relação às espécies em estudo, não acumuladoras de
arsénio, cobre, crómio, níquel e vanádio, é uma característica comum à
generalidade das plantas, o que indicia a existência de um mecanismo de defesa
face às concentrações totais elevadas de alguns elementos químicos nos solos.
As duas espécies do género Cistus têm elevada capacidade de absorção, avaliada
através do coeficiente de bioconcentração, de crómio, manganês, níquel e zinco
em todos os locais de amostragem (excepto o C. monspeliensis em z3 para o
crómio). Na área de gossan (z3), as duas espécies também apresentam elevada
capacidade de absorção de cobre. De facto, nas áreas z1 e z2 este elemento,
como já referido anteriormente, é acumulado na raiz das plantas que crescem
nessas áreas, provavelmente como um mecanismo de defesa por existir em
concentrações elevadas nos solos (Quadro_2) (Kabata-Pendias e Pendias, 2001).
As populações de C. monspeliensis apresentam maior capacidade de absorção de
zinco na área de gossan, no entanto esta área apresenta menor concentração
(total e disponível) daquele elemento do que a área de britados de pirite.
CONCLUSÕES
Em todos os locais de amostragem as espécies de Cistus ladanifer e Cistus
monspeliensis mostraram boa capacidade de adaptação aos solos, embora alguns
dos solos apresentassem concentração em elementos vestigiais (arsénio, crómio,
cobre, manganês, vanádio e zinco) superiores aos valores limite da legislação
Portuguesa e Canadiana. A capacidade de acumulação e translocação dos elementos
químicos varia com o local de colheita mas, de um modo geral, o C.
monspeliensis apresentou valores mais altos dos respectivos coeficientes do que
o C. ladanifer. As populações de C. ladanifer parecem apresentar maior
tolerância aos elementos químicos estudados comparativamente à outra espécie.
