Contribuição de Cistus Ladanifer L. e Cistus Salviifolius L. na recuperação de
áreas mineiras da faixa piritosa ibérica
Contribuição de Cistus Ladanifer L. e Cistus Salviifolius L. na recuperação de
áreas mineiras da faixa piritosa ibérica
INTRODUÇÃO
A ocorrência de grande quantidade de minério de natureza variada (Cu, Sn, Au,
Ag, etc.) na Faixa Piritosa Ibérica (FPI), nomeadamente associada a sulfuretos,
permitiu a sua exploração desde a época pré-romana até ao século XX.
Actualmente, a maioria das minas da FPI estão abandonadas devido a factores
vários, como a sua exaustão, baixa rentabilidade, ou preço do minério, e por
consequência, as áreas mineiras apresentam elevados níveis de perigosidade
ambiental (Oliveira et al., 2002; Matos e Martins, 2006). A maioria destas
minas não possui qualquer tipo de estruturas ou programas que minimizem o
impacto ambiental e de saúde pública gerado pela actividade mineira passada.
O risco ambiental e de saúde pública depende da mobilidade e disponibilidade
dos elementos químicos no meio. No solo, a disponibilidade dos elementos
químicos é controlada pelas suas características físicas, químicas,
mineralógicas e biológicas (Adriano et al., 2004; Kabata-Pendias, 2004).
Das técnicas in situ que podem ser usadas para a recuperação ambiental de áreas
mineiras abandonadas, a vegetalização (fitoestabilização) com espécies
autóctones é a mais sustentável a longo prazo (Tordoff et al., 2000; Mendez e
Maier, 2008; Abreu e Magalhães, 2009). O aumento da matéria orgânica e da
capacidade de retenção de água, a melhoria da estrutura do solo, a imobilização
dos elementos químicos, o desenvolvimento de microrganismos determinantes nos
processos biológicos do solo e ainda a redução dos processos erosivos são
algumas das vantagens desta técnica (Abreu e Magalhães, 2009). Por outro lado,
o estabelecimento de uma comunidade de plantas pioneiras pode permitir a
modificação do ambiente degradado e, consequentemente, a evolução dos estádios
de sucessão ecológica.
A grande quantidade de escórias e outros materiais, resultantes da extracção e
do processamento do minério, acumulados em escombreiras apresentam geralmente
condições desfavoráveis para o desenvolvimento das plantas devido ao facto de
apresentarem baixo valor de pH e conteúdo de nutrientes bem como, elevadas
concentrações de elementos potencialmente tóxicos, além de serem, em regra,
instáveis (Wong, 2003). Por outro lado, o clima de características semi-áridas
que se faz sentir na Faixa Piritosa intensifica a indisponibilidade da água
para as plantas.
Embora a degradação ambiental afecte as características e qualidade do solo e
da água e ainda a diminuição da vegetação observa-se que diversas espécies
arbustivas, por exemplo espécies do género Cistus, conseguem desenvolver-se
nestas áreas. A tolerância das plantas, no geral, às condições existentes nas
áreas mineiras está dependente de várias adaptações biológicas, químicas e/ou
fisiológicas (Levitt, 1980; Baker, 1981; Pang et al., 2003).
O Cistus salviifolius é uma espécie que cresce, em forma de pequenas moitas que
podem atingir 1 m de altura, em quase toda a área Mediterrânica estando muitas
vezes associada a locais degradados e de baixa fertilidade (Borges et al.,
2002; Simões et al., 2004). Esta espécie não tem sido muito estudada do ponto
de vista ambiental, sobretudo nas áreas mineiras, ao contrário do Cistus
ladanifer que tem sido alvo de alguns estudos (Alvarenga et al., 2004; Batista
et al., 2007; Chopin e Alloway, 2007).
O Cistus ladanifer é uma espécie que apresenta também pequeno porte, embora
alguns indivíduos atinjam até 2,5 m de altura (Correia, 2002). Ocorre em
diferentes condições ambientais e de stresse ligadas à deficiência de água,
nutrientes e níveis elevados de contaminação do solo em elementos vestigiais
(Kidd et al., 2004; Santos et al., 2009). Esta planta cresce espontaneamente em
várias áreas mineiras da FPI, nomeadamente, São Domingos, Neves Corvo,
Aljustrel, Rio Tinto e Tharsis, estando aparentemente bem adaptada a estas
condições (Alvarenga et al., 2004; Freitas et al., 2004; Batista et al., 2007;
Chopin e Alloway, 2007; Santos et al., 2009). Deste modo, refere-se a sua
potencial utilização para a fitoestabilização de áreas contaminadas por metais
pesados e metalóides.
Embora os dados sobre o teor total de elementos químicos no solo sejam
abundantes, estes reflectem uma informação escassa sobre o risco de
contaminação do ambiente e da sua toxicidade para as plantas, pois são raras as
vezes que se correlacionam com a sua concentração nos tecidos das plantas. O
comportamento dos metais nos solos e nas plantas depende da natureza dos
elementos químicos, das características físico-químicas dos solos e da espécie
de planta (Kidd et al., 2007). Assim, a composição química das plantas pode
reflectir a disponibilidade de um elemento na proximidade do sistema radicular
e a sua capacidade para absorverem, translocarem e acumularem o elemento
(Kabata-Pendias e Pendias, 2001; Nagaraju e Karimulla, 2002).
Este estudo teve como objectivo avaliar o potencial de utilização conjunta de
Cistus ladanifer e Cistus salviifolius na recuperação ambiental de áreas que
foram sujeitas a actividade mineira na FPI.
MATERIAIS E MÉTODOS
Área de Amostragem e Materiais
A mina de São Domingos situa-se na Faixa Piritosa Ibérica (FPI), no Sudeste de
Portugal, no concelho de Mértola (Figura 1). Nesta área, a exploração mineira
iniciou-se nos tempos pré-romanos e romanos com a extracção de Au, Cu e Ag a
partir do gossan cessando, posteriormente nos anos 60 do século XX. Nos séculos
XIX e XX, a exploração teve maior incidência nos sulfuretos maciços de Cu com
concentrações elevadas de As, Zn e Pb, tendo ocorrido em lavra subterrânea
(Quental et al., 2002).
Figura 1 ' Localização geográfica da área mineira de São Domingos.
Devido à grande quantidade de escombreiras, com elevadas concentrações de
elementos químicos potencialmente tóxicos, e à presença de extensas áreas com
depósitos mineiros de natureza variada a mina de São Domingos é considerada
como tendo um elevado grau de perigosidade ambiental (Oliveira et al., 2002;
Matos e Martins, 2006). Actualmente, tanto nas zonas onde ocorreu exploração e
processamento do minério como nas áreas envolventes podem ser observadas
inúmeras escombreiras de idade e natureza variada; escórias de granulometria
diversa; britado de pirite, gossan e rochas encaixantes da mineralização
(Álvarez-Valero et al., 2008). Além disso, a linha de drenagem ácida que
atravessa toda a área, desde a corta até à barragem do rio Chança, continua a
dispersar os contaminantes (Quental et al., 2002).
O clima nesta área é tipicamente mediterrâneo, caracterizando-se por verões
longos, quentes e secos com temperaturas que variam entre 15 e 35 ºC e por
Invernos moderadamente frios (4 ºC a 20 ºC) e húmidos. A precipitação média
anual é de 456 mm e ocorre maioritariamente no Inverno porém, de uma forma
irregular (INMG, 1990).
Devido à variabilidade relativa dos materiais de escombreira seleccionaram-se
duas áreas de amostragem na mina de São Domingos, as quais foram, cada uma
delas, divididas em três parcelas com as mesmas dimensões (≈150 m2). Uma das
áreas (parcelas SD1, SD2 e SD3) situa-se a NNE da corta da mina e faz parte de
uma grande escombreira constituída, fundamentalmente, por materiais de gossan
aos quais se associam também materiais das rochas encaixantes. Os solos
colhidos (amostras compósitas) são incipientes, desenvolveram-se sobre os
materiais desta escombreira e neles cresciam plantas de Cistus ladanifer, das
quais foram amostradas, no Verão, amostras compósitas de folhas (15 plantas em
cada parcela). A outra área (parcelas SD4, SD5, SD6) localiza-se a SSE da corta
da mina. Nestas parcelas foram colhidas, no Outono, amostras compósitas de solo
e da parte aérea (folhas e raminhos) de Cistus salviifolius (cinco plantas por
parcela). Os solos colhidos nesta área são também incipientes e desenvolveram-
se sobre materiais bastante heterogéneos compostos por escórias, cinzas de
pirite e ainda materiais de gossan.
Métodos
A metodologia usada para a caracterização dos solos (fracção <2 mm) foi a
seguinte: pH em água na proporção 1:2,5 (p/v); C orgânico por oxidação 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); Fe dos óxidos de ferro pelo
método de De Endredy (1963); Mn dos óxidos de manganês (Chao, 1972); N total
pelo método de Kjeldahl (Póvoas e Barral, 1992); P e K extraíveis pelo método
de Egner-Riehm (Póvoas e Barral, 1992).
A análise química total de As, Cu, Pb e Zn nos solos (fracção <2 mm) foi
realizada por análise instrumental por activação de neutrões (INAA) ou
espectrofotometria de emissão atómica com plasma acoplado indutivamente (ICP-
EAS), após digestão ácida com HF, HClO4, HNO3 e HCl (ActLabs, 2010a). A fracção
disponível (solúvel em água e fracção associada ao complexo de troca do solo),
das amostras SD1, SD2 e SD3, destes mesmos elementos foi extraída com Ca(NO3)2
a 0,5 mol/L (Berti et al., 1997) sendo posteriormente analisados os metais por
espectrofotometria de absorção atómica em câmara de grafite (GF-AAS) e o As por
geração de hidretos (GH-AAS). A fracção disponível das amostras SD4, SD5 e SD6,
em relação aos mesmos elementos, foi também extraída com Ca(NO3)2 a 0,5 mol/L e
posteriormente analisada por ICP-MS (espectrofotometria de massa com plasma
induzido).
A concentração dos elementos químicos nas folhas de C. ladanifer foi
determinada pelas mesmas técnicas que a fracção disponível (GF-AAS e GH-AAS)
após extracção através de digestão ácida com HNO3 concentrado sob pressão. A
parte aérea do C. salviifolius foi reduzida a cinzas (475 ºC) e posteriormente
sujeita a digestão ácida (ActLabs, 2010b), sendo depois quantificados os
elementos por análise instrumental por activação de neutrões (INAA) ou
espectrofotometria de emissão atómica com plasma acoplado indutivamente (ICP-
EAS).
Para cada uma das parcelas calculou-se o coeficiente de transferência solo-
planta (CT = [elemento na parte aérea na planta]/[elemento total no solo]).
Para cada uma das variáveis estudadas realizaram-se três réplicas. A análise
estatística dos resultados foi realizada no programa SPSS 15.0 para o Windows.
Para verificar a possível influência das fracções disponíveis no solo nas
concentrações dos mesmos elementos nas plantas realizaram-se correlações
bivariadas de Pearson. O nível de significância usado neste estudo foi de p
<0,05.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
As características físico-químicas dos solos das diferentes parcelas amostradas
na área mineira de São Domingos constam do Quadro 1.
Quadro_1
' Caracterização dos solos de cada parcela de amostragem na área mineira de
São Domingos.
Os solos amostrados em São Domingos apresentaram uma grande heterogeneidade
devido à diversidade de materiais originários dos solos. Relativamente ao pH,
observaram-se maioritariamente valores baixos (pH <5) devido a serem solos
desenvolvidos sobre materiais que resultaram da oxidação da mineralização
(gossan) ou de britados de pirite, contudo o solo da parcela SD4 apresenta pH
neutro (pH= 6,9). Este facto está associado à existência de cinzas nesta
parcela. A capacidade de troca catiónica é relativamente baixa (8,5-17,0 cmolc
kg-1) sendo novamente excepção os solos da parcela SD4 com um valor de CTC de
47,4 cmolc kg-1. Em todos os solos estudados o Ca foi o catião de troca
maioritário.
Os solos apresentaram baixa fertilidade, com excepção dos da parcela SD4
relativamente ao P e ao K extraíveis, no entanto as plantas de Cistus mostram
um bom desenvolvimento não evidenciando sinais de stresse nutricional. Os solos
de São Domingos apresentaram concentrações elevadas de ferro, na forma de
óxidos, em particular os desenvolvidos sobre materiais de gossan (SD1, SD2 e
SD3). Os óxidos de manganês ocorrem em concentrações relativamente baixas, no
entanto os solos SD4, SD5 e SD6 apresentam concentrações mais elevadas (Quadro
1). De uma maneira geral, as diferenças existentes entre os solos das
diferentes parcelas são resultantes dos materiais que lhes deram origem.
No Quadro 2 indicam-se as concentrações totais e da fracção disponível dos
elementos químicos estudados nos solos e os totais, respectivamente, nas folhas
de C. ladanifer e folhas e raminhos de C. salviifolius. As concentrações totais
de Cu e Pb nos solos de todas as parcelas bem como, as de Zn nos solos das
parcelas SD4, SD5 e SD6 ultra-passam largamente os valores máximos admissíveis
pela legislação portuguesa (50-300 mg Cu kg-1, 50-100 mg Pb kg-1 e 150-300 mg
Zn kg-1 consoante o pH; Decreto Lei 276/09).
Quadro_2
' Concentrações em As, Cu, Pb e Zn nos solos (total e fracção disponível), nas
folhas de Cistus ladanifer e folhas e raminhos de Cistus salviifolius para cada
parcela de amostragem na área mineira de São Domingos.
A concentração da fracção disponível dos elementos químicos estudados variou
consoante a parcela de amostragem e, consequentemente, as características dos
próprios solos, porém de uma maneira geral foi baixa (<3 % da concentração
total de As, Cu ou Pb). Só as parcelas onde foi amostrado o C. ladanifer
apresentaram a fracção disponível de Zn relativamente mais alta (10-13 % da
concentração total). A variação do pH (3,5 a 6,9) e da capacidade de troca
catiónica (8,5-47,4 cmolc kg-1) dos solos pode ter contribuído para as
diferenças observadas na disponibilidade dos elementos químicos para as
plantas. A avaliação da fracção disponível dos elementos para as plantas, e
particularmente para os Cistus, é o primeiro passo para a implementação de uma
eficiente recuperação ambiental (Adriano et al., 2004).
As concentrações dos elementos químicos nas plantas variaram consoante a
espécie de Cistus excedendo, por vezes, os valores referenciados como
fitotóxicos para a maioria das plantas por Kabata-Pendias e Pendias (2001).
Assim, as plantas de C. salviifolius translocaram para a parte aérea, de uma
maneira geral, maior quantidade de As, Cu e Zn do que as plantas de C.
ladanifer. Este facto, parece não estar correlacionado com a fracção disponível
dos elementos no solo (r<-0,63) mas, está eventualmente, com as características
biológicas da própria espécie (Quadro_2).
Quanto ao Pb, o seu comportamento foi contrário ao dos outros elementos
químicos sendo que, as folhas de C. ladanifer apresentaram maiores
concentrações deste elemento. Este facto, pode estar relacionado com a
existência de uma maior fracção disponível do elemento nas parcelas onde estas
plantas se desenvolveram (r=0,80) ou ainda com as características da espécie
(Quadro_2). O diferente comportamento das plantas, em função da estação do ano,
em termos de acumulação de alguns metais e As em C. ladanifer (Santos et al.,
2009) e para alguns nutrientes em outras espécies do género Cistus (C. albidus
e C. salviifolius; Correia, 2002; Simões et al., 2004), pode influenciar a
avaliação da concentração dos mesmos elementos químicos entre espécies. Embora
não se disponham dos mesmos dados para o C. salviifolius, esta espécie pode
apresentar o mesmo comportamento diferenciado e sazonal que o C. ladanifer para
os elementos químicos estudados. Como os dados ambientais relativos ao C.
salviifolius são escassos, este estudo deverá ser continuado com colheitas de
material vegetal em outras estações do ano. Embora os valores de As no C.
salviifolius, os de Pb no C. ladanifer e os de Zn em ambas as plantas do género
Cistus tenham excedido o referenciado por Kabata-Pendias e Pendias (2001) como
fitotóxico (5-20 mg As kg-1, 30-300 mg Pb kg-1, 100-400 mg Zn kg-1) não se
observaram sinais visíveis de toxicidade nas plantas.
No Quadro 3 apresentam-se os coeficientes de transferência solo-planta dos
vários elementos nas duas espécies de Cistus.
Quadro 3 ' Coeficientes de transferência solo-planta do As, Cu, Pb e Zn nas
plantas de Cistus ladanifer e Cistus salviifolius para cada parcela de
amostragem na área mineira de São Domingos.
As duas espécies colhidas na área mineira de São Domingos apresentaram-se como
não acumuladoras de As, Cu e Pb pois, o coeficiente de transferência solo-
planta calculado foi menor que um. Comportamento semelhante, de plantas não
acumuladoras de Cu e Pb, também foi observado em plantas da mesma espécie na
mina de Aljustrel por Alvarenga et al. (2004).
O comportamento, em termos de acumulação de Zn, variou consoante a espécie
sendo que o C. ladanifer se comporta como uma planta acumuladora e o C.
salviifolius como não acumuladora. Apesar de Alvarenga et al. (2004)
considerarem, de uma maneira geral, as plantas de C. ladanifer colhidas na mina
de Aljustrel como não acumuladoras de Zn, em solos com concentrações totais
deste elemento superiores a 200 mg kg-1 o coeficiente de acumulação calculado
atingiu valores próximos de um ou mesmo superiores. As variações observadas
podem sugerir que as plantas do género Cistus possuem comportamentos
adaptativos que variam consoante o nível de contaminação e concentração da
fracção disponível dos elementos no local onde as plantas se desenvolvem.
CONCLUSÕES
A área mineira de São Domingos apresenta elevadas concentrações totais de
elementos químicos gravosos para o ambiente, como o As, Cu, Pb e Zn, o que
indica, numa primeira análise, a necessidade urgente da sua recuperação
ambiental. Contudo, a fracção disponível destes elementos é, na maioria dos
solos analisados, relativamente baixa e variou consoante as características dos
próprios solos. As concentrações de As e Zn nas plantas de C. salviifolius são
mais elevados do que nas plantas de C. ladanifer enquanto que, para o Pb foi
observado o inverso. Ao contrário do Pb, a concentração de As, Cu e Zn nas
plantas não está correlacionada com a fracção disponível dos mesmos elementos
nos solos. Assim, o comportamento das plantas face aos elementos químicos nos
solos parece estar relacionado com a própria biologia das espécies.
As plantas do género Cistus, em particular as espécies C. ladanifer e C.
salviifolius, estão aptas a sobreviver em locais altamente contaminados em
elementos químicos vestigiais sem, no entanto, apresentarem sinais negativos no
seu desenvolvimento. Por outro lado, estas espécies comportam-se como plantas
não acumuladoras de As, Cu e Pb embora, em alguns caso, apresentem
concentrações consideradas fitotóxicas destes elementos. Para o Zn apenas o C.
ladanifer mostrou comportamento de acumuladora deste elemento.
Sendo estas espécies pioneiras e possuindo baixa exigência nutricional podem
colonizar áreas degradadas contribuindo para a recuperação das características
dos solos incipientes e evolução da sucessão ecológica. Por outro lado, o uso
destas espécies de plantas pode beneficiar a economia local através da produção
de ládano (C. ladanifer) caso este não seja influenciado pela presença dos
elementos contaminantes.
