Relação entre uso e ocupação do solo e características geoquímicas naturais e antrópicas da bacia hidrográfica do Rio Balsas-MA

Abstract

Resumo: A correlação entre atividades humanas e alterações nos recursos hídricos buscam, de diversas maneiras, relacionar aspectos naturais e as modificações que podem ser identificadas como não naturais. Estudos apontam que a retirada da cobertura vegetal altera características geomorfológicas, logo entender estas mudanças auxiliam no reconhecimento dos impactos de área urbanas e agrícolas na produção e transporte de sedimentos proveniente de processos erosivos. Nos últimos anos os marcadores geoquímicos têm sido amplamente utilizados na compreensão de como o material é depositado nos corpos hídricos e como são influenciados pelo meio. Nesse sentido, os sedimentos podem trazer informações quanto à origem do material e se estes estão associados a processos naturais ou antrópicos. O conhecimento da dinâmica geomorfológica de regiões adjacentes de um corpo hídrico pode auxiliar na determinação das possíveis fontes que deram origem ao material. O presente estudo tem como objetivo caracterizar a Bacia Hidrográfica do Rio das Balsas, através da definição das áreas de influência de impactos ambientais, tais como centros urbanos (despejo de esgoto não tratado e lixão) e áreas agrícolas. Para tanto foi realizada a caracterização morfométrica da área da bacia e foram elaborados mapas da bacia e sub-bacias e mapa do potencial erosivo. Com base nos mapas foi possível determinar os pontos de coleta dos testemunhos para caracterização do sedimento por granulometria e concentração de metais (As, Cu, Cr, Fe, Ni, Mn, Pb e Zn) para entender o processo de sedimentação o material foi datado por meio do 210Pb. Com base nas concentrações obtidas foram calculados os índices de Geoacumulação (Igeo), Fator de Enriquecimento (EF), Fator e Índice de Risco Ecológico (Eri e RI) e Potencial de Carga de Poluição (PLI). Foram avaliadas as interferências do uso e ocupação do solo com base nas informações de cobertura do solo entre os anos 1985 e 2018 e a relação com as concentrações de metais pesados. Com isto foi possível determinar e quantificar a influência dos processos antrópicos causados pelo lixão, pelas áreas de ocupação urbana e pela agricultura, além de suas respectivas capacidades de alterações geoquímicas nos sedimentos da área de estudo. Os resultados mostram que a área necessita de planejamento quanto ao uso do solo, uma vez que 74,76% da área foi classificada como Alta e Muito Alta suscetibilidade à erosão. A aplicação da metodologia de avaliação por meio dos Índices mostra que há impactos da área agrícola, no entanto, os valores do PLI aumentam, quanto mais próximos os pontos estão da área urbana, o mesmo acontece se considerados os resultados obtidos tanto para Eri quanto para RI, sendo os valores mais elevados, os referentes ao ponto de controle do lixão (L1). A Análise de Componente Principal (PCA) foi utilizada de duas maneiras, no primeiro caso para determinar as possíveis fontes e na segunda para identificar além da fonte a correlação com as datas e diferentes usos do solo. PCA possibilitou identificar as possíveis fontes e quais os anos e metais foram responsáveis pelas principais interferências nas concentrações de metais pesados. Palavras-Chave: Suscetibilidade à erosão. Metais pesados. Uso do solo. Mudanças geoquímicas. Impactos ambientais.

Abstract: The correlation of human activities and changes in water resources seeks, in several ways, to relate natural aspects and the changes that can be identified with unnatural ones. Studies show that the removal of vegetation cover changes geomorphological characteristics, so understanding these changes helps to recognize the impacts of urban and agricultural areas on the production and transportation of sediments from erosive processes. In recent years, geochemical markers have been widely used to understand how the material is deposited in water bodies and how they are influenced by the environment. In this sense, sediments can bring information about the origin of the material and whether they are associated with natural or anthropic processes. The knowledge of the geomorphological dynamics of adjacent regions of a water body can assist in determining the possible sources that gave rise to the material. This study aims to characterize the Rio das Balsas Hydrographic Basin, by defining the areas of influence of environmental impacts, such as urban centers (untreated sewage dumping and dump) and agricultural areas. For this purpose, the morphometric characterization of the basin area was carried out and maps of the basin and sub-basins and a map of the erosive potential were prepared. Based on the maps, it was possible to determine the collection points of the cores for characterization of the sediment by granulometry and metal concentration (As, Cu, Cr, Fe, Ni, Mn, Pb, and Zn) to understand the sedimentation process of the material was dated through 210Pb. Based on the obtained concentrations, the indexes of Geoaccumulation (Igeo), Enrichment Factor (EF), Factor and Ecological Risk Index (Eri and RI), and Pollution Load Potential (PLI) was calculated. The interferences of land use and occupation were evaluated based on information on the land cover between the years 1985 and 2018 and the relationship with heavy metal concentrations. With this, it was possible to determine and quantify the influence of the anthropic processes caused by the dump, by the areas of urban occupation, and by agriculture, in addition to their respective capacities of geochemical alterations in the sediments of the study area. The results show that the area needs planning in terms of land use since 74.76% of the area was classified as High and Very High susceptibility to erosion. The application of the evaluation methodology through the Indices shows that there are impacts from the agricultural area, however, the PLI values increase, the closer the points are to the urban area, the same happens if considering the results obtained for both Eri and RI, with the highest values being those referring to the dump control point (L1). Principal Component Analysis (PCA) was used in two ways, in the first case to determine possible sources and in the second to identify beyond the source the correlation with dates and different land uses. PCA made it possible to identify possible sources and which years and metals were responsible for the main interferences in heavy metal concentrations. Key-words: Erosion susceptibility. Heavy metals. Land-use. Geochemical changes. Environmental impacts.