Prevenção e Recuperação da Degradação Química de Solos
Prevenção da degradação química de solos
Essencial no entendimento da degradação química de solo é o conhecimento que solos variam consideravelmente na sua habilidade de suportar impactos químicos. A capacidade tampão da maioria dos solos é grande, mas finito é pode ser sobressaturado. A diversidade e atividade da macro e microfauna do solo são também elementos importantes na saúde química dos solos. A prevenção da degradação química requere que o impacto químico não exceda a capacidade do solo para tamponar a mudança química.
Como discutido anteriormente, vários processos químicos do solo são importantes no processo de tamponamento químico. Estes incluem poder tampão ácido-base, precipitação e dissolução, adsorção e dessorção, e complexação.
Poder tampão ácido-base
A capacidade do solo em tamponar adições de ácidos ou bases é função da sua capacidade de troca de cátions (CTC) e da saturação por bases (V%). Ao mesmo tempo, isto é função da mineralogia e do conteúdo de matéria orgânica do solo assim como o status da base do solo. No longo prazo, ou onde as adições ácidas são massivas, o conteúdo de minerais residuais contendo elementos básicos vai determinar a capacidade do solo em neutralizar a acidez. O intemperismo destes minerais do solo, no entanto, altera drasticamente o caráter químico do solo. No caso de grandes adições de base forte, um efeito inicial seria a solubilização da matéria orgânica e dos minerais do solo.
Os efeitos a longo prazo da adição de ácidos ou bases vão ser determinados pelo grau de lixiviação associado com o impacto químico. Se a lixiviação é restrita, a adição de ácido ou base estará localizado na superfície e o impacto será grande. Íons liberados na solução do solo vão recombinar para formar novos minerais. Se o solo é suficientemente permeável para permitir uma rápida lixiviação, o impacto geral será menor devido a que a adição de ácido ou base ocupará um maior volume do solo. Se os efeitos extrínsecos como contaminação do lençol freático são de menor importância que o impacto sobre o solo, um meio de remediar a contaminação química é por aração profunda. O contaminante é diretamente diluído pelo maior volume de solo no qual está misturado, e também ele entre em contato com uma massa maior de solo que tamponará o impacto do poluente.
Precipitação-dissolução
Solos com altos conteúdos de cátions reativos são capazes de tamponar grandes adições de compostos como fosfatos, arsenatos, e selenita por precipitação, enquanto que metais podem precipitar com sufídeos sob condições de redução e como co-precipitados com compostos de Fe, Al, Mn, Ca e Mg. Os minerais de Fe e Al precipitam a pHs baixos (<5) e aqueles de Ca e Mg a pH>6.
A precipitação é favorecida pela alta atividade das argilas do solo, aqueles com altos conteúdos de minerais intemperizáveis, e normalmente a pH quase neutros ou altos.
Adsorção-dessorção
Metais e compostos são rapidamente removidos pela adsorção aos minerais de argila, óxidos, e CaCO3, e a dessorção é normalmente mais lenta que a adsorção (existe um processo de histerese na curva de adsorção e dessorção). Adsorção de metais é favorecido a pH>6, devido ao fato de que o limite de adsorção (pH no qual a máxima adsorção ocorre) da maioria dos metais são encontrados acima deste valor. Compostos são também fortemente adsorvidos na superfície dos óxidos, mas a adsorção geralmente diminui com aumento do pH devido a que a carga do composto e do óxido se torna mais negativo a medida que o pH aumenta.
Complexação
Metais polivalentes, incluindo os metais pesados, são fortemente complexados com materiais húmicos do solo. O conteúdo de matéria orgânica do solo é normalmente altamente correlacionado com a capacidade de ligação com metais, é a ligação aumenta com o aumento do pH como resultado da dissociação dos grupos funcionais ácidos dos ácidos húmicos.
Enquanto que parâmetros como a CTC e o conteúdo de matéria orgânica podem ser utilizados para avaliar solos para resistência a impactos químicos, uma questão igualmente importante é como os princípios da química podem ser utilizados para remediar casos de degradação química.
Princípios de recuperação da degradação química de solos
Como sugerido anteriormente, a degradação química do solo é menos irreversível que o processo de degradação física. Isto é resultado do poder tampão dos solos, o papel dos processos microbiológicos nas reações químicas, e uma velocidade alta das reações químicas. Algumas aproximações gerais podem ser utilizadas para reverter ou melhorar a degradação química.
Modificação do pH do solo
Aumentos ou diminuições do pH tem efeitos profundos no sistema químico do solo. Se a mudança química desejada é de curto prazo (ex. favorecendo a degradação de pesticidas), o controle de pH pode ser efetivo e facilmente atingido. Se um controle do pH a longo prazo é necessário (para reduzir a biodisponibilidade de metais, por exemplo), a capacidade natural ácido-tampão do solo deve ser considerado. A aplicação de lodo de esgoto a solos agrícolas requere que o pH seja mantido a 6,5 sempre quando culturas de consumo direto são plantados.
Regulação das condições redox do solo
Condições oxidantes podem favorecer a degradação microbiana de alguns poluentes, enquanto que condições redutoras pode favorecer a precipitação de metais pesados pelo sulfídeo, produzir a desnitrificação de altos níveis de nitratos, ou reduzir a produção de ácido a partir da oxidação da pirita. A produção de arroz irrigado em solos ácidos com altos conteúdos de enxofre é um bom exemplo do controle redox da degradação química do solo, enquanto que resíduos de minério contendo pirita é enterrado o mais rápido possível para reduzir a oxidação.
Manutenção ou incremento da matéria orgânica do solo
A matéria orgânica estimula a atividade biológica e inativa metais e compostos orgânicos. Adiciona também CTC, aumenta o tamponamento do pH, e imobiliza nutrientes contra lixiviação excessiva. Um solo saudável é um solo que apresenta um bom estoque ativo de matéria orgânica, e os solos devem ser manejados para manter os níveis existentes de matéria orgânica através da reciclagem de resíduos orgânicos. Solos, ou materiais residuais como resíduos de minas ou sedimentos de dragas com pouca ou nenhuma matéria orgânica, devem ser tratadas com materiais orgânicos (lodo, esterco, composto) e uma cobertura permanente deve ser estabelecida.
Manutenção da fração lixiviada
Alguns problemas da degradação química do solo podem ser aliviados pela lixiviação se eles envolvem poluentes solúveis que são adsorvidos fracamente pelo solo e são facilmente liberados. Por exemplo, sais solúveis totais (salinidade), Na trocável (sodicidade), e toxicidade de boro. O destino do lixiviado deve ser considerado na determinação do impacto ambiental global.
Promover a volatilização
Contaminantes do solo voláteis, como uma quantidade excessiva de NH3, alguns pesticidas e orgânicos sintéticos tóxicos, solventes, e gases radioativos, podem ser retirados da superfície do solo pela promoção da volatilização. A volatilização pode ser promovida por mudanças no pH (como no caso do NH3), pelo secamento do solo, e por aração profunda para expor mais o solo à atmosfera. Enquanto esta técnica pode ser utilizada para corrigir a contaminação do solo localizada, a poluição atmosférica pode limitar o amplo uso desta técnica.
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