Avaliação da qualidade de solos e águas de arrozais do Baixo Vouga Lagunar baseada em indicadores geoquímicos e ecotoxicológicos

Abstract

A prática do cultivo de arroz está associada a períodos de inundação dos solos que resultam no controlo da erosão e na sequestração de CO₂. Contudo, são também responsáveis por impactes ambientais associados ao uso de agroquímicos, à mobilização de metais e metaloides no solo e na sua bioacumulação nas plantas, assim como a formação e libertação de gases com efeito de estufa. Este estudo visou avaliar a qualidade de solos e águas de inundação de arrozais (sob cultivo e abandonados há várias décadas) do Baixo Vouga Lagunar (BVL), no sector de Canelas (Aveiro, Portugal). A caracterização dos solos e águas estudados envolveu: (a) análises granulométricas, texturais e mineralógicas; (b) determinação dos parâmetros físico-químicos; (c) análise química de elementos maiores, menores e vestigiais; (d) extração química seletiva sequencial (EQSS); (e) determinação de compostos orgânicos; e (f) ensaios ecotoxicológicos. Os resultados mostraram que todas as amostras de solos apresentam semelhanças ao nível da mineralogia e textura. Todos os solos são caracterizados por valores baixos de pH, condutividade elétrica alta e elevados teores em matéria orgânica, embora os campos em abandono apresentem valores destes parâmetros tendencialmente superiores. A análise química dos solos revelou a existência de teores elevados As, Pb, Cu e U, excedendo os limiares de concentração estabelecidos pela Agência Portuguesa do Ambiente para solos agrícolas. As concentrações mais elevadas de As, Pb e U foram encontradas nos solos abandonados, enquanto os solos em cultivo apresentaram maiores teores de Cu. Para os solos estudados, a EQSS demonstrou que o Pb e o U estão principalmente associados a fases de troca e/ou fases solúveis, ao passo que o As e o Cu estão preferencialmente retidos em óxi-hidróxidos de Fe amorfos. Nas águas do BVL, todos os elementos apresentaram concentrações abaixo dos limites máximos admissíveis para águas de rega. De entre os herbicidas analisados, apenas foram detetadas baixas concentrações de Bentazona e MCPA nos solos e águas estudados. Estes compostos orgânicos demostraram uma maior persistência nas águas, embora as suas concentrações tendam a diminuir ao longo do tempo. De acordo com os ensaios ecotoxicológicos realizados neste trabalho, os herbicidas identificados não potenciam a toxicidade nas amostras de solos e águas. Em vez disso, as características geoquímicas e físico-químicas dos solos e das águas parecem desempenhar um papel mais forte nos efeitos de toxicidade observados nos organismos utilizados nestes ensaios.

Rice cultivation practices are associated with periods of soil flooding that result in erosion control and CO₂ sequestration. However, these are also responsible for environmental impacts related to the use of agrochemicals, the mobilisation of metals and metalloids in the soil and their bioaccumulation in plants, as well as the generation and release of greenhouse gases. This study aimed at assessing the quality of soils and flood waters of rice paddies (actively cultivated and abandoned for several decades) of Baixo Vouga Lagunar (BVL), in the Canelas sector (Aveiro, Portugal). Characterisation of the studied soils and waters involved: (a) granulometric, textural and mineralogical analyses; (b) determination of physicochemical parameters; (c) determination of major, minor and trace element compositions; (d) sequential selective chemical extraction (SSCE); (e) analysis of organic compounds; and (f) ecotoxicological assays. Results showed that all soil samples exhibit similarities in mineralogy and texture. Overall, both the cultivated and the abandoned soils are characterised by low pHs, high electrical conductivity values and high organic matter contents. More elevated values for these parameters were generally obtained in the abandoned rice paddies. Chemical analysis results revealed elevated As, Pb, Cu and U contents, exceeding the concentration thresholds established by the Environmental Portuguese Agency for agricultural soils. The highest contents of As, Pb and U were found in the abandoned soils, whereas actively cultivated soils exhibited higher abundances of Cu. For the studied soils, SSCE demonstrated that Pb and U are primarily associated with exchangeable and / or soluble phases, whilst amorphous Fe-oxyhydroxides are the main support phases of As and Cu. Chemical data for the BVL waters revealed low elemental concentrations, below the maximum admissible levels for irrigation waters. Amongst the analysed herbicides, only low concentrations of Bentazone and MCPA were detected in the studied soils and waters. These organic compounds showed stronger persistence in rice paddy waters, although their concentrations tend to decrease over time. According to the ecotoxicological assays carried out in this work, the identified herbicides do not potentiate toxicity in the soil and water samples. Instead, soil and water geochemical and physicochemical characteristics seem to play a stronger role on the toxicity effects observed in the organisms used in these assays.