A avaliação da poluição do solo por metais pesados ​​e do risco ecológico associado à agricultura dominou meados

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 11104 (2023) Citar este artigo

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As elevadas concentrações de metais pesados ​​no solo ameaçam consideravelmente a saúde ecológica e humana. Para este fim, o presente estudo avalia a poluição por metais e sua ameaça à ecologia do solo agrícola da barra intermediária (char) na bacia do rio Damodar, na Índia. Para isso, foram medidos o fator de contaminação (FC), fator de enriquecimento (EF), índice de geoacumulação (Igeo), índice de poluição e índice de risco ecológico (IR) em 60 amostras de solo em 30 estações (2 de cada estação, ou seja, superfície e subsuperfície) em diferentes partes da barra intermediária do canal. O CF e o EF indicam que ambos os níveis de solo carbonizado apresentam baixa contaminação e, portanto, retratam um maior potencial para futuro enriquecimento por metais pesados. Além disso, Igeo retrata que as amostras de solo estão incontaminadas a moderadamente contaminadas. Além disso, os índices de poluição indicam que todas as amostras (ambos os níveis) estão não poluídas, com uma média de 0,062 para solos superficiais e 0,048 para solos subterrâneos. Ambos os níveis do carvão apresentam baixa potencialidade de risco ecológico com um IR médio de 0,20 para os solos superficiais e 0,19 para os solos subsuperficiais. Além disso, a Técnica de preferência de ordem por similaridade com a solução ideal (TOPSIS) indica que os solos subterrâneos apresentam menor poluição do que os solos superficiais. A modelagem geoestatística revela que a técnica de krigagem simples foi estimada como o modelo de interpolação mais adequado. A presente investigação mostra que a redução da poluição por metais pesados ​​se deve à natureza arenosa dos solos e às inundações frequentes. No entanto, a poluição limitada é revelada devido às práticas agrícolas intensivas em carvão ribeirinho. Portanto, isto seria útil para os planeadores regionais, engenheiros agrícolas e partes interessadas numa área da bacia.

A contaminação do solo por metais pesados ​​(LH) é um grave problema ambiental e de saúde humana em vários países não industrializados e industrializados1 por serem considerados os poluentes mais graves2. Devido ao aumento das atividades geológicas e humanas, e ao desenvolvimento económico global, a poluição do solo induzida por HM é um problema comum em todo o mundo3,4,5. A poluição do solo ou problemas relacionados ao solo surgiram como uma grande ameaça à sociedade humana, pois numerosos LH como arsênico (As), cobre (Cu), cádmio (Cd), chumbo (Pb), cromo (Cr), níquel (Ni), mercúrio (Hg) e zinco (Zn) acumulam-se e ameaçam o meio ambiente e a saúde pública6. O HM e os metalóides contaminam cerca de 5 milhões de locais de solo em todo o mundo, com as suas concentrações excedendo os limites permitidos7. A sua elevada concentração acarreta muitos riscos para os ecossistemas e para os seres humanos através dos danos à cadeia alimentar, à qualidade dos alimentos e à produção agrícola. A concentração de LH no solo tem um papel vital na fertilidade do solo e no estado nutricional8. Alguns metais como Cu, Zn e Se são elementos cruciais que desempenham um papel fundamental no crescimento regular das plantas e dos organismos vivos, mas concentrações elevadas podem ser tóxicas8. As fontes naturais desses LH no meio ambiente são mantidas através de diferentes processos do seu ciclo natural, como intemperismo de rochas e erupções vulcânicas9,10. A concentração natural de LH no solo tende a permanecer baixa (não tóxica). No entanto, as atividades antrópicas alteram as características básicas do solo (por exemplo, textura, capacidade de troca catiônica ou CTC, pH e densidade aparente), causando a deposição de LH no solo, levando a uma poluição elevada . As principais actividades antropogénicas de poluição por HM incluem mineração, fundição, refinação de petróleo, produção de pesticidas, produção petroquímica, utilização de pesticidas e fertilizantes e lamas de esgoto não tratadas, etc.4,12,13,14. Assim, a elevada concentração de parâmetros pedoquímicos (PC) induzida pelo homem no solo merece uma avaliação científica para a restauração da saúde do solo.

Hoje em dia, as avaliações da poluição por HM são cruciais porque as pessoas estão preocupadas com o risco de HM em todo o mundo2. A poluição por LH no solo afeta as culturas e a saúde humana e ecológica, direta ou indiretamente, devido à sua acumulação nos ecossistemas terrestres e aquáticos através da cadeia alimentar8. Uma concentração mais elevada de HM no domínio agrícola conduz à poluição do solo e da água, uma vez que a sua concentração excede o nível limite que afecta directamente a saúde e a produção agrícola devido ao efeito do desequilíbrio microbiológico do solo e à diminuição da fertilidade do solo13. Também afecta indirectamente a biota aquática porque os efluentes agrícolas são descarregados nos ecossistemas aquáticos. Nas últimas décadas, a poluição por HM tem sido uma grande preocupação em todo o mundo, uma vez que os humanos estão muito mais conscientes da sua saúde, bem como da sua saúde ecológica. A poluição por LH leva a diversas doenças como blackfoot, distúrbios gástricos, vômitos, irritação de pele, mucosas, problemas cardíacos, leucemia, anemia, hipertensão, distúrbios cardiovasculares, asma, bronquite/enfisema e outras doenças respiratórias e até câncer15,16. Abaixo do limite permitido de LH, alguns metais como Cu, Fe, Zn e até Cr (III) são cruciais para a saúde da biota humana e aquática9. Porém, alguns metais como Hg, As, Pb e Cd não são biologicamente essenciais e são muito tóxicos para o organismo vivo15. Além disso, a saúde ecológica ribeirinha não depende apenas da quantidade, qualidade e timing do fluxo de água (isto é, fluxo ambiental), mas também da garantia de concentrações controladas do LH nos perfis do solo17.