Mineralogia dos solos de Lisboa e sua influência na fixação de elementos tóxicos

Abstract

O objectivo do presente estudo é a caracterização textural e mineralógica dos solos urbanos de Lisboa, e a sua relação com a dispersão de elementos potencialmente tóxicos em meio ambiental superficial. Para tal, determinou-se a textura dos solos, a composição mineralógica da amostra total, bem como a dos minerais de argila, e a concentração de 42 elementos químicos. A amostragem foi efectuada em 51 locais de Lisboa, seleccionados essencialmente sob o critério de serem espaços habitualmente frequentados por crianças (parques infantis, escolas, jardins, canteiros perto de estradas e aeroporto). Foi determinada a textura das 51 amostras de solo de acordo com a classificação ds USDA usando o software Talwin 42®. Foram ainda determinadas as concentrações dos 42 elementos químicos para um subconjunto de 26 amostras. A determinação da concentração dos 42 elementos químicos nas amostras foi realizada no Canadá, num laboratório certificado (ActLabs, LTD). A análise foi efectuada por ICP-MS/ICP-OES (Finnegan Mat ELEMENT 2) após digestão de 0,5g de amostra (fracção <2mm) em Água-Régia. A determinação da composição mineralógica foi realizada por Difracção de Raios-X, para as fracções <2μm e <62μm. Os solos de Lisboa são maioritariamente arenosos, constituídos por quartzo, feldspato potássico, plagioclase e calcite. Em termos de minerais de argila predominam a esmectite, ilite e caulinite. Esmectite e ilite apresentam uma distribuição dicotómica, sendo a esmectite predominante no complexo vulcânico de Lisboa e a ilite nos restantes solos. A esmectite parece exercer um controle importante na fixação de alguns metais no solo do complexo vulcânico. A caracterização geoquímica dos solos mostrou que a maioria dos elementos potencialmente tóxicos apresenta concentrações relativamente baixas. Existem algumas correlações entre os minerais e os metais nestes solos urbanos, mas a única fase mineralógica que parece exercer algum controle na fixação de alguns metais no solo são os carbonatos (calcite), nomeadamente na fixação do B, do Bi e do S.

The main purposes of this study are the textural, chemical and mineralogical characterization of the urban soils of Lisbon city and seeking probable relations between the several soil properties and its influence in the superficial dispersion of potential harmful elements for human health. In order to achieve such goals it was determined the soil texture, the soil mineralogy (including clay minerals) and the soil geochemistry (42 chemical elements). Sampling was done in 51 selected sites all through the city, under the criterion that such sites should be spaces usually frequented by children (playgrounds, schools, public gardens, public parks and the international airport of Lisbon). The soil texture was determined according to the USDA classification, using the Talwin 42® software. The concentrations of 42 elements in the > 2 mm soil size fraction were determined at a commercial laboratory in Canada (ActLabs, LTD), by ICP-MS/ICP-OES (Finnegan Mat ELEMENT 2) after a acid digestion with aqua regia. The soil mineralogy was determined by X-Ray Difraction in the <2μm e <62μm size fractions. The results indicate that the urban soils of Lisbon city are have mainly a sandy texture and a main mineralogical assemblage of quartz, K-feldspar, plagioclase and calcite. In terms of clay minerals, smectite, illite and kaolinite are the main clays in the soil. Smectite and illite show a dichotomy in their distribution, with the smectites prevailing in the soils of the volcanic complex of Lisbon, which are classified as being residual and illite prevailing in the remaining soils, which are considered mainly as man-made soils. Smectite seems to exert an important role in the fixation of some metals in the urban soils, especially in the residual ones. The results of the geochemical study show that most of the potentially harmful elements occur in average concentrations and don’t seem to represent any immediate risk to human health. Some correlations were found between some minerals and some metals, but only carbonates (calcite) seem to exert some control in the fixation of a few metals, namely B, Bi and S.