Disciplina: Monitoramento e Controle Ambiental Prof. Dr.: Oscar Luiz Monteiro de Farias

1. Universidade do Estado do Rio de Janeiro Programa de Pós-Graduação em Meio Ambiente Doutorado Multidisciplinar Apresentação cap. 7 (EnvironmentalMonitoring and Characterization): Amostragem da zona vadosa e solo Disciplina: Monitoramento e Controle Ambiental Prof. Dr.: Oscar Luiz Monteiro de Farias Doutoranda: Maria Luiza Félix Marques Kede

2. Introdução • Zona vadosa, zona de aeração ou zona insaturada: zona superficial do solo. • Composição: material insaturado, incluindo minerais intemperizados e não intemperizados e depósitos geológicos. Karmann, 2000.

3. Solo: corpo de material inconsolidado, que recobre a superfície terrestre emersa, entre a litosfera e a atmosfera, constituídos de três fases: sólida, líquida e gasosa. É produto do intemperismo sobre um material de origem, cuja transformação se desenvolve em um determinado relevo, clima, bioma e ao longo de um tempo. Muitas vezes, as atividades antropogênicas aumentam a complexidade do ambiente de solo, mascarando a verdadeira natureza do ambiente. Por exemplo, atividades agrícolas.

4. ‘Unidade ' de solo ou pedon: definido como 'o menor volume que pode ser chamado de solo (Brady e Weil, 1996). Pode variar a partir de 1 a 10 m2 de área de superfície e a partir de 1 a 3 m de profundidade. Estratégia de amostragem do solo Wilson, 2004.

5. Perfil de um solo • Cores escuras: indicam presença de matéria orgânica e estão relacionadas com o horizonte A. • Cores amarelas: podem indicar condições de boa drenagem, mas com regime mais úmido. Estão relacionadas com a presença de goethita. Lorenzo, 2010

6. Variedades de perfis de solo Solo raso com pedregosidade. Latossolo Vermelho-Amarelo. Solo de mangue Medeiros, 2006. Valente, 2009. Araujo, 2010.

7. Amostragem clássica de solo Wilson, 2004. a) Pontos de amostragem mais custoso e ignora a topografia. b) Amostragem transversal fazendo o uso da informação da topografia para encontrar limites, redução do custo de amostragem.

8. Equipamentos necessários para amostragem da zona vadosa/solo Trado manual e mecânico, pá Tabelas, gráficos: morfologia e classificação do solo, carta de Munsell, classificação mineral e textura Garrafas: solução de ácido hidroclorídrico, água deionizada Registros:caderno de anotações, câmera, caneta Mapas: solo, topográfico e geológico Bússola, GPS (Global Positioning System) Papel ou sacos plástico para coletar as amostras, luvas, etiquetas Recipiente para armazenar as amostras

9. Amostragem de solo na agricultura Ambientes agrícolas são sistemas de solo intensamente gerenciado, definidos e modificados por seres humanos para sustentar a produção de alimentos. Monitoramento do estado dos solos agrícolas é realizado principalmente para avaliar a fertilidade do solo. Em geral é coletada uma amostra simples ou composta para cada 4 hectares, do topo até 30 cm de profundidade.

10. Amostragem da zona vadosa para caracterização da poluição A coleta de amostras de solo requer uma combinação de amostragem sistemática e aleatória e conhecimento das características do site, bem como sua história. Em alguns casos, a origem do poluente é conhecida, e o objetivo é caracterizar a extensão da contaminação. Em tais casos, a densidade de amostragem é normalmente maior na origem da contaminação e diminui radialmente para fora.

11. Caracterização da extensão da poluição • Amostragem sistemática pode ser realizada ao longo de vias da possível migração, definidas por padrões de topografia e vento. Wilson, 2004.

12. Amostragem do solo Os amostradores de solo são agrupados em amostradores operados manual e mecanicamente. Fatores que afetam a seleção dos amostradores incluem amostragem necessária em profundidade, condições do solo (ex.presença de caliche, camadas de cascalho), tamanho da amostra, condições de umidade, acessibilidade do local, os custos e disponibilidade de pessoal.

13. Amostragem de solo e trados Ferramentas simples para obter amostras de solo: colheres de aço inoxidável, conchas de amostragem, pás, colheres de pedreiro e espátulas. Amostragem por trado não evita a contaminação do perfis de solo para análises químicas de rastreamento. Além disso, integridade do núcleo não pode ser mantida.

14. Equipamentos portáteis de amostragem (Operação manual) Wilson, 2004. A - Esquerda: trado básico. Direita: detalhes.

15. Bases disponíveis de acordo com o tipo de textura do solo e umidade • B – Solos arenosos extremamente secos. • C – Solos argilosos e solos úmidos. • D – Regular: solos em condições normais. • E – Plaina: limpa e nivela o fundo da amostras. • F – Holandês: solos excessivamente úmido e pantanoso. • G – Parafuso: usado para amostragem pequena. Wilson, 2004.

16. Trado parafuso, balde ou barril são anexados em hastes. Extensões de hastes são adicionadas caso haja necessidade. Forros para preservar a amostra podem ser instalados prevenindo a perda de amostras muito secas ou soltas. Tubo Veihmeyer Método alternativo que limita a contaminação e mantém a integridade da amostra. Wilson, 2004.

17. Tubo Shelby e amostradorsplit-spoon Wilson, 2004. Tubo Shelby compreende uma peça simples.

18. Vantagens do uso de amostradores manuais • Mobilização e desmobilização fáceis. • A coleta pode ser realizada em locais de difíceis acessos. • Pode ser mais seguro do que o operado mecanicamente. • Não geram muito calor na fricção quando comparado com os operados mecanicamente. • O custo da coleta de amostras é geralmente muito menor do que o operado mecanicamente.

19. Desvantagens do uso de amostradores manuais As amostras são geralmente limitadas a pequenas profundidades. Coletar amostras intactas ou completas pode ser dificultado ou impossibilitado em solos com grãos grosseiros ou onde as condições de perfuração são desfavoráveis. As coletas de amostras obtidas com trados tipo parafuso ou barril são deformadas e não adequadas para análises geotécnicas.

20. Tipos de amostradores especiais para coleta de amostras inderformadas • Na análise de infra-estrutura às vezes se faz necessário a obtenção de dados sobre o maciço o que não será possível pelo uso de sondagens de simples reconhecimento, devido ao fato de este tipo de sondagem destruir a estrutura do solo amostrado. Sondagens, 2009. a) Amostrador de Pistão b) Amostrador Sueco c) Amostrador denison d) Amostrador integral

21. Equipamento mecânico de amostragem Métodos preferidos para perfuração de poços de abastecimento de água. Perfuração em grandes profundidades. Conforme o trado avança no perfil o solo é trazido para superfície. Problemas - as amostras são deformadas e os constituintes voláteis são perdidos.

22. Exemplo de trados mecânicos Trado handheld power Trado haste sólida: Trado haste oca Perfuração sônica Trado de haste oca, Wilson, 2004.

23. Preservação e armazenamento das amostras de solo As amostras de solo coletadas, relacionadas com a contaminação, saúde pública, risco e avaliação de segurança geralmente requer procedimentos especiais. As amostras não serão secas e são recolhidas e preservadas “como estão em campo”. As amostras, geralmente, são coletadas em frascos de vidro ou de plástico, lacrado, e acondicionadas em local fresco (4° C). Resfriamento das amostras para perto de zero é também necessária para reduzir a atividade biológica.

24. O congelamento das amostras do solo não é recomendado porque alterará a natureza biológica e mesmo a natureza física do solo. • Nenhum produto conservante é adicionado. • Amostras de solo intactas recolhidas usando os tubos de amostragem, devem também ser rapidamente tampados e selados. • O uso de frascos ou ampolas com septos reduz as perdas de voláteis químicos orgânicos, porque as amostras de solo não precisa de ser exposta à atmosfera antes da análise. • A emersão Metanol eficazmente preserva os componentes voláteis da amostra no momento da utilização.

25. Recipientes de armazenamento e tempos de retenção das amostras a) Todas as amostras devem ser armazenadas a 4º C. b) Armazenamento preferencial em plástico (polietileno). Wilson, 2004.

26. Amostragem de solo X amostragem de água nos poros do solo Escolher entre amostragem do solo e amostras da água dos poros do solo de depende dos objetivos do programa de amostragem. Se é caracterizar a distribuição dos constituintes líquidos dos poros em toda a zona vadosa em uma única vez, amostragem de solo é apropriada. Amostras da água dos poros do solo permite a coleta de várias amostras ao longo do tempo, proporcionando assim um meio para avaliar localizações específicas na zona vadosa.

27. O dispositivo frequentemente usado para coletar amostras de água dos poros do solo é o lisímetro de sucção. • Dispositivos com segmentos porosos que facilitam a extração de amostras de líquidos a partir de poros variável regiões. • Utilizados para detectar movimento de poluentes na zona vadosa, acompanhamento e monitoramento pós-encerramento de aterros e em projetos de pesquisa.

28. Lisímetro de sucção Componentes básicos: um segmento poroso ou taça ligada a um tubo de mesmo diâmetro. Dois tubos de pequeno diâmetro são inseridos, um para a aplicação de pressão/vácuo, e o segundo para a transmissão de líquido recolhido do poro para a superfície. Lisímetro pressão a vácuo. Wilson, 2004.

29. Princípios da operação • Uso do lisímetro de sucção: quando os poros do solo não estão saturados. • Lisímetros de sucção são geralmente posicionada em intervalos maiores que amostragem de solo e não pode estar localizado no mesmo perfil vertical. • Quanto menores os poros maior deve ser a energia. • Tipos básicos: câmara única (a vácuo e pressão a vácuo) e câmara dupla. • Seleção entre esses três tipos de lisímetro depende muito das profundidades exigidas.

30. Profundidade máxima de amostragem de lísimetros de sucção (metros) Wilson, 2004. O tamanho dos poros dos materiais são diferenciados.

31. Amostradores de drenagem livre ou percolação Diagrama de um lisímetro de câmara dupla a vácuo em aço inoxidável utilizado para coletar amostras de água dos poros do solo. São usados trados para a escavação do solo para instalar o lisímetro. Wilson, 2004.

32. Amostragem de drenagem livre (permeabilidade) É uma câmara de coleta colocada no solo para interceptar o líquido de sobrejacente macroporos na zona não saturada, que são intermitentemente saturado por infiltração de água de superfície. Estes amostradores são passivos, coletando água por gravidade, em vez de por meio de vácuo. Amostrador de drenagem livre intercepta o fluxo saturado e lisímetros de sucção o fluxo não saturado.

33. Controle de qualidade • Cuidado com equipamentos • Todos os equipamentos utilizados na amostragem do solo deve ser mantido emordem de trabalho, ser limpo imediatamente, e armazenado corretamente. • Comuns de manutenção deste equipamentoinclui afiação e ponta de substituição. • Limpeza do trado e tubo deve ocorrer depois de cada amostragem, quando amostras de solo são coletadas para rastreamento de contaminantes.

34. Registro das amostras • A maioria das amostras de solo, água e gás são depois analisadas no laboratório e para evitar despesas com reamostragem, todos os dados devem ser registrados e todas as amostras marcadas para identificação. • Todos os recipientes devem ser rotulados com etiquetas impermeáveis. • Além disso, os selos de custódia deve também ser utilizado em cada refrigerador recipiente utilizado para o armazenamento e o transporte das amostras.

35. Resolução do CONAMA 420/2009 Art. 1º Esta resolução dispõe sobre critérios e valores orientadores de qualidade do solo quanto à presença de substâncias químicas e estabelece diretrizes para o gerenciamento ambiental de áreas contaminadas por essas substâncias em decorrência de atividades antrópicas.

36. Parágrafo único Na ocorrência comprovada de concentrações naturais de substâncias químicas que possam causar risco à saúde humana, os órgãos competentes deverão desenvolver ações específicas para a proteção da população exposta.

37. Art. 6º Para efeito desta Resolução são adotados os seguintes termos e definições: V - Contaminação: presença de substância(s) química(s) no ar, água ou solo, decorrentes de atividades antrópicas, em concentrações tais que restrinjam a utilização desse recurso ambiental para os usos atual ou pretendido, definidas com base em avaliação de risco à saúde humana, assim como aos bens a proteger, em cenário de exposição padronizado ou específico.

38. XIII - Monitoramento: medição ou verificação, que pode ser contínua ou periódica, para acompanhamento da condição de qualidade de um meio ou das suas características; • XVI - Perigo: Situação em que estejam ameaçadas a vida humana, o meio ambiente ou o patrimônio público e privado, em razão da presença de agentes tóxicos, patogênicos, reativos, corrosivos ou inflamáveis no solo ou em águas subterrâneas ou em instalações, equipamentos e construções abandonadas, em desuso ou não controladas;

39. XVII - Remediação: uma das ações de intervenção para reabilitação de área contaminada, que consiste em aplicação de técnicas, visando a remoção, contenção ou redução das concentrações de contaminantes; • XVIII - Reabilitação: ações de intervenção realizadas em uma área contaminada visando atingir um risco tolerável, para o uso declarado ou futuro da área;

40. Capítulo II: dos critérios e valores orientadores de qualidade do solo Art. 8º Os VRQs do solo para substâncias químicas naturalmente presentes serão estabelecidos pelos órgãos ambientais competentes dos Estados e do Distrito Federal, em até 04 anos após a publicação desta Resolução, de acordo com o procedimento estabelecido no Anexo I.

41. Procedimento para o estabelecimento de valores de referência de qualidade Os VRQs para as substâncias inorgânicas de ocorrência natural no solo são estabelecidos a partir de interpretação estatística dos resultados analíticos obtidos em amostras coletadas nos principais tipos de solo do Estado, conforme as etapas descritas abaixo. 1 - Seleção dos tipos de solo: identificar os tipos de solo em cada estado. 2- Seleção de parâmetros para caracterização do solo: carbono orgânico, pH em água, capacidade de troca catiônica (CTC) e teores de argila, silte, areia e de óxidos de alumínio, ferro e manganês.

42. 3 – Metodologiasanalíticas:utilizar a fração de solo < que 2mm. USEPA 3050 ou USEPA 3051 ousuasatualizações. As determinações do pH emágua, CTC e dos teores de carbonoorgânico, argila, silte, areia, óxidos de Fe, Al, manganês e silíciodevemseguir as metodologiasanalíticasdefinidaspela EMBRAPA. • 4 – Interpretação dos dados e obtenção dos VRQs:cadaestadopoderáestabelecer, porsubstância, um único VRQ ou um VRQ paracadatipo de solo. • 5 – Base de dados:os dados obtidospelosestadosnaamostragem, determinaçõesanalíticas e os VRQs, deverãocompor a base de dados sobrequalidade de solos.

43. Alguns valores orientadores

44. Referências Bibliográficas ARAUJO, Q.R.; KRAUSE, R.L.O.; SANTANA, S.O; ARAUJO, T.G.; MENDONÇA, J.R.; TRINDADE, A.V.. Caracterização de Solo de Manguezal na Bacia Hidrográfica do Rio Graciosa, Valença/Bahia, Brasil. Disponível em http://www.ateffaba.org.br/?p=6930 Acesso: maio de 2012. Brasil. Resolução CONAMA no 420, de 28 de dezembro de 2009. KARMANN, I. Capítulo 7: Ciclo da água. TEIXEIRA, W.; TOLEDO, M. C. M. de; FAIRCHILD, T. R.; TAIOLI, F. (Orgs.) Decifrando a Terra. São Paulo: Oficina de Textos, 2000. p. 120. LORENZO M. Pedologia – Perfil e camadas/horizontes do solo, 2010. Disponível em http://marianaplorenzo.com/page/12/ Acesso: maio de 2012. MEDEIROS, J.C.; CARVALHO, M.C.S.; FERREIRA, G.B Cultivo de Algodão Irrigado. Embrapa Algodão: Sistemas de Produção,  3 - 2a. Edição, Versão Eletrônica, Set/2006. http://sistemasdeproducao.cnptia.embrapa.br/FontesHTML/Algodao/AlgodaoIrrigado_2ed/solos.html Acesso: maio de 2012.

45. Sondagens Especiais de Reconhecimento. Disponível em http://www.arq.ufsc.br/arq5661/trabalhos_2004-1/sondagens/tipos.htm Acesso: maio de 2012. • VALENTE, E.L. Relações solo-vegetação no Parque Nacional da Serra do Cipó, Espinhaço Meridional, Minas Gerais. Viçosa: UFV, 2009, 138p.: il. Tese (Doutorado em Solos e Nutrição de Plantas). Postado por Fernando Brasil, disponível em http://tateandoamarras.blogspot.com.br/2009/07/solos-da-serra-do-cipo-e-suas_23.html Acesso: maio de 2012. • WILSON, L.G. and ARTIOLA, J.F. Chapter 7: Soil and Vadose Zone Sampling. ARTIOLA, J.F.; PEPPER, I.L.; BRUSSEAU, M.L. (Orgs.) Environmental Monitoring and Characterization. Elsevier Science & Technology Books , 2004. p. 103-119.

46. Obrigada.