Cádmio -(Cd)

Raramente paramos para pensar nas consequências que causamos ao jogarmos um equipamento eletrônico, por menor que seja, no lixo.

• O cádmio é um subproduto da mineração do zinco, é um metal raro que é mais facilmente encontrado em ambientes aquáticos (águas de superfícies subterrâneas), e possui a propriedade de ser insolúvel, por isso se acumula nas gramíneas, em aves, gado, cavalos e na vida selvagem.

Já foi usado como amálgama por dentistas, atualmente tem aplicação em baterias (cádmio-níquel) de celulares e em pilhas recarregáveis.

• O cádmio foi considerado metal pesado através de estudos que avaliaram a sua concentração em verduras plantadas, utilizando adubo proveniente da compostagem de lixo orgânico. Os resultados revelaram que as hortaliças continham níveis de cádmio que representavam riscos à saúde. O organismo humano acumula cádmio e aos 50 anos o homem pode estar com uma carga de 20 a 30 mg, concentrando-se nos rins e paredes das artérias.

A acumulação de cádmio no organismo acarreta vários problemas de saúde como a doença “Itai-Itai”. Essa doença produz problemas no metabolismo, gerando complicações: descalcificações, reumatismos. Efeitos mais graves são decorrentes da alta concentração de cádmio, que destrói o tecido testicular e as hemácias sanguíneas.

• O cádmio foi considerado carcinogênico e seu acúmulo no organismo ainda é responsável pelo desenvolvimento de hipertensão e doenças do coração, ele está em mariscos, ostras e peixes de água salgada, alguns tipos de chá e na fumaça do cigarro. Ultimamente, a grande preocupação com relação à poluição ambiental é resultante do descarte de baterias de telefones celulares e pilhas elétricas que contém os metais tóxicos níquel e cádmio.

O cádmio é um elemento químico de símbolo Cd de número atômico 48 (48 prótons e 48 elétrons) e de massa atômica igual a 112,4 u. À temperatura ambiente, o cádmio encontra-se no estado sólido. Está situado no grupo 12 (2 B) da classificação periódica dos elementos. É um metal branco azulado, relativamente pouco abundante. 

• É um dos metais mais tóxicos, apesar de ser um elemento químico essencial, necessário em quantidades muito pequenas, entretanto, sua função biológica não é muito clara. Normalmente é encontrado em minas de zinco, sendo empregado principalmente na fabricação de pilhas. Foi descoberto em 1817 por Friedrich Strohmeyer.

Características principais:

• O cádmio é um metal branco azulado, dúctil e maleável. Pode-se cortá-lo facilmente com uma faca. Em alguns aspectos é similar ao zinco.

A toxicidade que apresenta é similar a do mercúrio; possivelmente se liga a resíduos de cisteína. A metalotioneina, que apresenta resíduos de cisteína, se liga seletivamente com o cádmio. Seu estado de oxidação mais comum é o +2. Pode apresentar o estado de oxidação +1, mas que é muito instável.

Aplicações:

Uso Industrial:
Uso Comercial:

• Aproximadamente 75% do cádmio produzido é empregado na fabricação de baterias, especialmente nas baterias de níquel-cádmio.
• 25% é empregado em galvanoplastia (como revestimento).
• Alguns sais são utilizados como pigmentos. Por exemplo, o sulfato de cádmio é empregado como pigmento amarelo.
• É usado em algumas ligas metálicas de baixo ponto de fusão (ligas de Newton e Wood, principalmente).
• Devido ao seu baixo coeficiente de fricção é muito resistente a fadiga, sendo utilizado em ligas para almofadas.
• Muitos tipos de solda contém este metal.
• Em barras de controle em fissão nuclear.
• Alguns compostos fosforescentes de cádmio são empregados em televisores.
• É empregado em alguns semicondutores.
• Alguns compostos de cádmio são empregados como estabilizantes de plásticos como, por exemplo, no PVC.

História:

• O cádmio (do latim, cadmia, e do grego kadmeia, que significa "calamina", o nome que recebia antigamente o carbonato de zinco) foi descoberto na Alemanha em 1817 por Friedrich Strohmeyer, observando que algumas amostras de calamina com impurezas mudavam de cor quando aquecidos, o que não ocorria com a calamina pura. O novo elemento, cádmio, foi encontrado como impureza neste composto de zinco. Durante uns cem anos a Alemanha foi o principal produtor deste metal.

Em 1888, Van Gogh utilizou os compostos com o cádmio como o corante em parte da obra artística Doze girassóis numa jarra. Na Conferência Internacional de Pesos e Medidas ocorrida em 1927 se redefiniu o metro segundo uma linha espectral do cádmio. Entretanto, esta definição foi mudada posteriormente.

Impactos ambientais:

• O cádmio apesar das inúmeras aplicações industriais e na vida do ser-humano, a sua elevada quantidade pode provocar diversos problemas ambientais, uma vez que é um elemento do grupo dos metais pesados tóxicos é organocumulativo. A sua contaminação pode ser dada pela poluição da água e do solo, e assim, nas minas ou nas indústrias de fundição.

O cádmio é um metal que possui uma propriedade de bioacumulação em organismos vivos, sendo também muito persistente no ambiente (principalmente em solos e águas subterrâneas), tendo assim um grande potencial de destruição ambiental, pois ele não se degrada com o passar do tempo, permanecendo nos ecossistemas com os quais ele tem contato. 

• Os animais são grandemente afetados quando expostos a esse metal, dentre os efeitos sobre eles podem-se citar o aparecimento de câncer de pulmão, uma aumento da pressão arterial, e também efeitos negativos em sua reprodução e desenvolvimento. 

Quando do contato com esse metal, as pessoas podem apresentar sérias irritações no epitélio gastrintestinal (provocando náuseas, vômitos, salivação e dores abdominais), danos nos rins, severos danos aos pulmões (como por exemplo, o enfisema pulmonar), maior chance de adquirir um câncer pulmonar (quando da inalação desse composto), tendo também outros tecidos afetados (exemplo: fígado e testículos).

• Em um estudo do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) foi observado a presença de metais pesados representada pela porcentagem de 1% de todo o lixo urbano (uma quantia significativa), representando um grande perigo ao meio ambiente e aos ecossistemas lá presentes, já que se tratam de metais altamente tóxicos. 

Dentre estes metais citados na pesquisa apresenta-se como um dos de maior risco à saúde o cádmio, sendo grande parte dele presente em pilhas e baterias descartadas de forma inadequada. Uma alternativa para diminuir esse nível seria a substituição do uso de produtos antigos por novos que possuem um maior tempo de vida útil, como por exemplo, pilhas alcalinas ou também baterias recarregáveis no lugar de pilhas comuns.

• Para exemplificar os danos causados pelo cádmio ao meio ambiente e aos seres humanos serão citados alguns casos de contaminações por essa substância. Como um exemplo clássico pode-se citar o acidente ocorrido nas margens do rio Jintsu (localizado no Japão), quando da ocorrência de dores reumáticas e mialgias em plantadores de arroz e pescadores. 

A causa disto foi o despejo, de forma inadequada, de dejetos industriais das minas que continham metais pesados, dentre eles o cádmio. A doença decorrente do contato com o cádmio passou a se chamar “Itai-Itai” – que significa em Japonês “ai, ai”, sendo chamada assim pelo fato dos indivíduos contaminados gemerem muito – e seus sintomas são de dores súbitas na área lombar, nas costas, nas articulações e também um enfraquecimento dos ossos. 

• A doença foi reconhecia mundialmente no ano de 1968. As pessoas contaminadas foram indenizadas pela empresa de mineração que desencadeou esse episódio e a área contaminada pelo cádmio continua sendo monitorada pelo governo local. Contudo, mesmo com o registro histórico de tal desastre ecológico – sendo afetados muitos ecossistemas da região – e humano – com inúmeras vítimas dessa doença chamada “Itail-Itail” – atualmente encontramos uma persistente emissão inadequada desse metal no meio ambiente, mesmo com uma pequena redução desses índices quando da ocorrência desse episódio.

Algo relevante de ser citado que vem ocorrendo em Santo Amaro (Bahia) é a presença de altas taxas de cádmio no sangue de crianças que vivem nessa região, sendo originadas principalmente da indústria metalúrgica que opera na área.

• Para citar um acidente grave que deu origem a um grande dano ambiental deve-se tratar do ocorrido na Baía de Sepetiba (Rio de Janeiro) em 1996, em que uma fábrica de zinco eletrolítico – localizada em Itaguaí, distante 70 km do Rio de Janeiro – despejou mais de 50 milhões de litros de água e lama, contendo metais pesados – principalmente zinco e cádmio. 

Esse vazamento atingiu muitos manguezais, nos quais habitam mexilhões, caranguejos, siris e ostras (sendo produtos de consumo de populações da região e da cidade do Rio de Janeiro), mesmo com esse fator de contaminação desses animais os prejuízos só poderão ser efetivamente medidos daqui a mais algum tempo, quando esta situação se estabilizar.

Abundância e obtenção:

• O cádmio é um elemento escasso na crosta terrestre. As reservas são difíceis de serem encontradas e existem em pequenas quantidades. Nos minerais normalmente é substituído pelo zinco devido à semelhança química. 

O cádmio é geralmente obtido como subproduto da obtenção do zinco. É separado do zinco pela precipitação com sulfatos ou mediante destilação. Geralmente o zinco e o cádmio estão nos minerais na forma de sulfetos que queimados originam uma mistura de óxidos e sulfatos, e o cádmio é separado aproveitando-se a maior facilidade que apresenta para sofrer redução.

• O mineral mais importante de zinco é a esfalerita, (Zn, Fe)S, semelhante ao mineral de cádmio denominado greenockita ou grinoquita, CdS. O cádmio, além de ser obtido da mineração e metalurgia do sulfeto de zinco, também é obtido, em menor quantidade, das de chumbo e cobre. 

Existem outras fontes secundárias de obtenção do cádmio, uma delas é a partir de sucatas recicladas de ferro e aço, donde se obtém aproximadamente 10% do cádmio consumido.

• O cádmio é um elemento encontrado de forma natural na crosta terrestre. É um metal macio com um brilho muito semelhante ao da prata, porém dificilmente encontrado na forma elementar. Em geral, este metal é encontrado ligado a outros elementos, tais como oxigênio, cloro ou enxofre, formando compostos. Todos estes compostos são sólidos estáveis que não se evaporam. Somente o óxido de cádmio é encontrado na atmosfera na forma de pequenas partículas.

Uma grande parte do cádmio utilizado com fins industriais é obtido como produto da fundição de rochas que contêm zinco, cobre ou chumbo. O cádmio apresenta várias aplicações industriais, porém é frequentemente usado para a produção de pigmentos, pilhas elétricas e plásticos.

• Pequenas quantidades de cádmio são encontradas naturalmente no ar, na água, no solo e nos alimentos. Para a maioria das pessoas, a comida é a principal fonte de exposição ao cádmio porque muitos alimentos tendem a absorve-lo e retê-lo. As plantas absorvem este elemento principalmente do solo e da água.

Toxicidade do cádmio:

• O cádmio é um metal pesado que produz efeitos tóxicos nos organismos vivos, mesmo em concentrações muito pequenas.

A exposição ao cádmio nos humanos ocorre geralmente através de duas fontes principais: a primeira é por via oral (por água e ingestão de alimentos contaminados), e a segunda por inalação. Os fumantes são os mais expostos ao cádmio porque os cigarros contêm este elemento.

• Alguns órgãos vitais são alvos da toxicidade do cádmio. Em organismos intensamente expostos, o cádmio ocasiona graves enfermidades ao atuar sobre estes órgãos. Existem atualmente algumas descrições de possíveis mecanismos de toxicidade do cádmio, entretanto, o modo real pelo qual este elemento age como agente tóxico tem sido pouco estudado.

A aplicação de certos fertilizantes ou de excrementos de animais no solo destinado ao cultivo de alimentos pode aumentar o nível de cádmio que, por sua vez, causa um aumento no nível deste elemento nos produtos cultivados. O cádmio não é encontrado em quantidades preocupantes na água, entretanto pode ser contaminada quando flui através de encanamentos soldados com materiais que contêm este metal ou quando entra em contato com lixos químicos.

• A fonte mais importante de descarga do cádmio para o meio ambiente é através da queima de combustíveis fósseis (como carvão e petróleo) e pela incineração de lixo doméstico. O cádmio também contamina o ar quando se fundem rochas para extrair zinco, cobre ou chumbo. Trabalhar ou viver à proximidade de uma destas fontes contaminantes pode resultar numa exposição significativa ao cádmio.

Fumar é outra importante fonte de exposição ao cádmio. Como as demais plantas, o tabaco contém cádmio que é inalado pelo fumante. Muitos fumadores contêm o dobro de cádmio em seus organismos comparado aos não fumadores.

• O cádmio entra na corrente sanguínea por absorção no estômago ou nos intestinos logo após a ingestão do alimento ou da água, ou por absorção nos pulmões após a inalação. Muito pouco cádmio entra no corpo através da pele. Usualmente só é absorvido pelo sangue aproximadamente 1 a 5% do cádmio ingerido por via oral, entretanto é absorvido de 30 a 50% quando inalado. Um fumante que consome um maço de cigarros por dia pode absorver, durante esse tempo, quase o dobro de cádmio absorvido por um não fumante.

De qualquer forma, uma vez que o cádmio é absorvido é fortemente retido, inclusive baixas doses deste metal podem constituir um nível significativo no organismo se a exposição se prolonga durante um longo período de tempo.

• Um vez absorvido, o cádmio é transportado pela corrente sanguínea até o fígado, onde se une a uma proteína de baixo peso molecular. Pequenas quantidades desse complexo proteína-cádmio passam continuamente do fígado para a corrente sanguínea, para ser transportado até os rins e filtrado através dos glomérulos, para posteriormente ser reabsorvido e armazenado nas células tubulares dos rins. Este último órgão excreta de 1 a 2% do cádmio obtido diretamente das fontes ambientais. 

A concentração do metal nos rins é aproximadamente 10 mil vezes mais alta que a da corrente sanguínea. A excreção fecal do metal representa uma mínima quantidade do cádmio não absorvido no sistema gastrointestinal. Por outro lado, se estima que a vida biológica do cádmio nos humanos varia de 13 a 40 anos.

• Não se sabe que o cádmio tenha algum efeito benéfico, porém pode causar alguns efeitos adversos para a saúde. Embora as exposições prolongadas sejam extremamente raras atualmente, a ingestão de altas doses é causa de severas irritações no estômago provocando vômitos e diarreias, e sua inalação causa graves irritações nos pulmões.

Causam maior preocupação os efeitos a baixas exposições durante muito tempo. Alguns efeitos de vários níveis e durações de exposição são os seguintes:

• Em pessoas que têm sido expostas a um excesso de cádmio através da dieta ou pelo ar se têm observado danos nos rins. Esta enfermidade renal normalmente não é mortal, porém pode ocasionar a formação de cálculos e seus efeitos no sistema ósseo se manifestam através de dor e debilidade.
• Em trabalhadores de fábricas, onde o nível de concentração de cádmio no ar é alta, têm sido observados severos danos aos pulmões, tais como enfisema pulmonar.
• Em animais expostos durante muito tempo ao cádmio por inalação, se tem observado o aparecimento de câncer de pulmão. Estudos em seres humanos também sugerem que uma inalação prolongada de cádmio pode resultar num aumento do risco de contrair câncer pulmonar, como no caso dos fumantes. Não há evidências de que a ingestão de cádmio por via oral possa causar câncer.
• Também tem sido observada uma alta pressão arterial em animais expostos ao cádmio, embora se desconheça a importância da exposição a este metal na hipertensão humana.
• Outros tecidos também são danificados por exposição ao cádmio em animais ou humanos, incluindo o fígado, os testículos, o sistema imunológico, o sistema nervoso e o sangue. Efeitos na reprodução e no desenvolvimento têm sido observados em animais expostos ao cádmio, porém não foram verificados ainda nos seres humanos.

É importante tomar medidas preventivas para regular as descargas de cádmio ao ambiente. Assim mesmo, devem-se proteger as pessoas que por outros motivos estejam expostas a este metal. Também deve-se considerar aumentar a informação acerca do cádmio para a população em geral.

• Apesar de serem claras as evidências da toxicidade do cádmio, não foram realizados estudos formais acerca das consequências reais que tem a ação deste metal sobre os organismos vivos, especialmente no humano. É possível que alguns dos nossos males, tais como câncer, enfermidades renais, hepáticas, pulmonares e outras, estejam ligados com a exposição prolongada ao cádmio. 

A pesquisa ajudaria a aprofundar o conhecimento sobre os mecanismos básicos que determinam os danos causados por este metal, permitindo um maior conhecimento da sua toxicidade e o possível tratamento.

• Segundo as informações divulgadas, 2012, pelo Comando de Reação de Emergência à contaminação por cádmio no rio Longjiang, na província chinesa de Guangxi, no sul do país, os trabalhos de controle realizados na região conseguiram alcançar algum sucesso, com a redução dos poluentes de 80 vezes acima dos valores normais (registrados durante o auge do acidente), para 25 vezes.

Contaminação por cadmio uma Metal Pesado

Os Sistemas de Irrigação

Os Sistemas de Irrigação

• O interesse pela irrigação, no Brasil, emerge nas mais variadas condições de clima, solo, cultura e socioeconomia. Não existe um sistema de irrigação ideal, capaz de atender satisfatoriamente todas essas condições e interesses envolvidos. 

Em conseqüência, deve-se selecionar o sistema de irrigação mais adequado para uma certa condição e para atender os objetivos desejados. O processo de seleção requer a análise detalhada das condições apresentadas, em função das exigências de cada sistema de irrigação, de forma a permitir a identificação das melhores alternativas.

• Com a rápida expansão da agricultura irrigada, no Brasil, muitos problemas têm surgido, em conseqüência do desconhecimento das diversas alternativas de sistemas de irrigação, conduzindo a uma seleção inadequada do melhor sistema para uma determinada condição. Esse problema tem causado o insucesso de muitos empreendimentos, ocasionando a frustração de agricultores com a irrigação e, muitas vezes, a degradação dos recursos naturais. 

Um ponto importante que vale ressaltar é que, antes de começar o processo de seleção de algum método de irrigação, deve-se primeiro determinar se há necessidade de irrigação e se é possível irrigar.

• Muitos agricultores, motivados pelo modismo ou impulsionados pela pressão comercial e facilidade de crédito, adquirem sistemas de irrigação sem mesmo verificar se a cultura que querem explorar necessita ou responde à irrigação ou se a fonte de água de que dispõem é suficiente para atender a necessidade hídrica da cultura. 

O objetivo deste trabalho é apresentar os critérios básicos para a seleção dos sistemas de irrigação mais adequados às diversas culturas e às condições edafoclimáticas e socioeconômicas.

Decisão de Irrigar:

• A decisão de irrigar ou não deve levar em consideração diversos fatores, entre os quais a quantidade e distribuição da chuva, o efeito da irrigação na produção das culturas, a necessidade de água das culturas e a qualidade e disponibilidade de água da fonte. O fator mais importante que determina a necessidade de irrigação de uma certa cultura em uma região é a quantidade e distribuição das chuvas. 

Outras razões para se utilizar irrigação são o aumento da produtividade, a melhoria da qualidade do produto, a produção na entressafra, o uso mais intensivo da terra e a redução do risco do investimento feito na atividade agrícola.

Quantidade e Distribuição de Chuvas:

• A necessidade de irrigação diminui na medida em que se move das regiões áridas e semi-áridas para as regiões mais úmidas. 

Geralmente, nas regiões úmidas, a quantidade de chuvas ao longo do ano é suficiente para a maioria das culturas; entretanto, devido à má distribuição, muitas culturas sofrem com a falta de água. 

• É comum, na região dos Cerrados, a ocorrência de veranicos (períodos secos no meio do período chuvoso), que causam quebra na produtividade e na qualidade de muitas culturas. Além do mais, algumas espécies, como as hortaliças, requerem irrigações freqüentes ao longo de todo o ciclo. A análise de dados históricos de chuvas ao longo do ano é, portanto, fundamental na tomada de decisão de irrigar. 

A precipitação dependente indica a probabilidade de um certo valor de precipitação ser igualado ou superado. Nota-se que a precipitação média é significativamente maior que a precipitação esperada, com 75% e 91,7% de probabilidade. 

• Para a produção de culturas de menor valor comercial, como grãos e pastagem, pode-se adotar um nível de probabilidade de 75%, enquanto, para culturas de maior retorno econômico, deve-se trabalhar com probabilidades maiores. 

Necessidade de Água das Culturas:

• A quantidade de água que uma cultura utiliza durante o ciclo é chamada demanda sazonal de água e, para um mesma cultura, varia com as condições climáticas da região. Diferentes culturas apresentam diferentes demandas sazonais de água. Em regiões semi-áridas, em geral, as plantas requerem maior quantidade de água por ciclo.

Há um período durante o ciclo das culturas em que mais água é consumida. A quantidade de água usada pela cultura por dia nesse período é chamada demanda de pico. Existem várias publicações que indicam o requerimento de água das principais culturas. Entretanto, para culturas tropicais, essa informação nem sempre está prontamente disponível. 

• O requerimento de água das culturas pode ser estimado a partir do consumo de água de uma planta de referência (Eto) - para o Brasil, é a grama -,que, por sua vez, é determinado com os dados de clima do local. Determinações diretas do consumo de água das culturas (Etc) podem também ser feitas empregando-se lisímetros. Diferentemente da precipitação, o gráfico mostra a probabilidade de ocorrência de um valor igual ou menor que o indicado.

Por essa razão, os valores médios de Eto são menores que os valores associados a uma certa probabilidade de ocorrência. Quanto maior o valor econômico da cultura, maior deve ser a probabilidade e maiores serão os valores da Eto e, conseqüentemente, maior deverá ser a capacidade do sistema de irrigação. Vale lembrar que a evapotranspiração de muitas culturas é maior que a evapotranspiração de referência nos períodos de pico de consumo. Os valores do coeficiente de cultura (Kc) devem ser multiplicados pelos valores de Eto, para obter a curva de Etc. 

• Dois picos de consumo mensal são observados para o exemplo em questão, um em outubro e outro em janeiro. O sistema de irrigação deve ser capaz de fornecer a quantidade sazonal de água às culturas, bem como suprir a demanda de pico. 

Além do mais, a quantidade sazonal de água requerida pela cultura deve ser comparada com a quantidade de água disponível na fonte durante o ciclo.

Comparação:

Entre Curvas de Precipitação e de Evapotranspiração:

• Quando se plotam as curvas de precipitação mensal junto com as de evapotranspiração de referência mensal é que se tem uma visão melhor da necessidade ou não de irrigar.

O primeiro ponto que chama a atenção no exemplo é que, dada a grande variabilidade inter anual da precipitação, dados médios devem ser evitados em favor de dados probabilísticos. O mesmo não ocorre com a evapotranspiração, que é mais uniforme.

• Considerando uma probabilidade de 75%, nota-se que, exceto para o período de novembro a fevereiro, nos demais meses, há necessidade de irrigação, mesmo que complementar às chuvas. Um agravante para a situação é a possibilidade de ocorrência de veranicos.

Nota-se que veranicos de até 15 dias podem ocorrer, como é o caso do período de 13 a 31 de janeiro de 1996, o qual, na ausência de irrigação, poderia causar quebra na produtividade ou danos irreversíveis às culturas.

Efeito da Irrigação na Produtividade das Culturas:

• Além do efeito direto da disponibilidade de água para as plantas, outros fatores que contribuem para que a irrigação proporcione um aumento na produtividade das culturas são o uso mais eficiente de fertilizantes, a possibilidade de emprego de uma maior densidade de plantio e a possibilidade de uso de variedades que respondem melhor à irrigação.

O efeito da irrigação na produtividade das culturas é variado. Muitas culturas apresentam boa resposta à irrigação, outras, como a soja, apresentam pequena resposta e não são tradicionalmente irrigadas. Espécies frutíferas e hortaliças, via de regra, respondem bem à irrigação. A produtividade de algumas culturas, em condições de irrigação. 

• Todavia, como a produtividade das culturas é afetada por condições de clima, solo e variedade, informações locais devem ser empregadas.

A análise de dados de produtividade potencial das culturas, juntamente com dados de custo de produção e preços, auxilia a tomada de decisão de irrigar ou não uma certa cultura.

Fonte de Água:

• Determinada a necessidade de se irrigar uma certa cultura, há que se analisar as fontes de água, para verificar se são capazes de suprir as necessidades hídricas da cultura com água de boa qualidade.

As principais fontes de água para irrigação são rios, lagos ou reservatórios, canais ou tubulações comunitárias e poços profundos.

• Vários fatores devem ser considerados na análise da adaptabilidade da fonte para irrigação, entre os quais a distância da fonte ao campo, a altura em que a água deve ser bombeada, o volume de água disponível (no caso de lago ou reservatório), a vazão da fonte no período de demanda de pico da cultura e a qualidade da água.

O volume de água disponível deve atender a necessidade sazonal de água da cultura (no caso de lago ou reservatório) e a vazão da fonte deve suprir a demanda durante todo o ciclo, principalmente durante o período de pico de consumo.

• A qualidade da água, em termos de sais, poluentes e materiais sólidos, deve ser analisada. Muitas culturas não toleram sal na água. Poluentes podem contaminar os alimentos e os materiais sólidos podem causar problemas em bombas, filtros e emissores.

Atenção especial deve ser dada às leis de uso da água em vigor no País. Os usuários de água são obrigados a requerer outorga para uso da água junto às agências de controle estaduais. Além do mais, como o recurso água está cada dia mais escasso, há tendência de aumentar os conflitos entre os usuários. O direito de uso da água de um usuário localizado a jusante do ponto onde se tenciona captar a água para a irrigação deve ser preservado em termos de volume, vazão e qualidade da água.

• Se a decisão baseada nas informações descritas nos tópicos anteriores é favorável à irrigação, então o próximo passo é a seleção do método e do sistema de irrigação. Inicialmente, é preciso conhecer os diversos métodos e sistemas de irrigação disponíveis atualmente.

Principais Métodos e Sistemas de Irrigação:

Método de irrigação é a forma pela qual a água pode ser aplicada às culturas.

• Basicamente, são quatro os métodos de irrigação: superfície, aspersão, localizada e sub-irrigação. Para cada método, há dois ou mais sistemas de irrigação que podem ser empregados. 

A razão pela qual há muitos tipos de sistemas de irrigação é devido à grande variação de solo, clima, culturas, disponibilidade de energia e condições socioeconômicas para as quais o sistema de irrigação deve ser adaptado.

Irrigação por Superfície:

• No método de irrigação por superfície, a distribuição da água se dá por gravidade, através da superfície do solo. É o método com a maior área irrigada no mundo e no Brasil. 

As principais vantagens do método de superfície são:

• Geralmente apresenta o menor custo fixo e operacional;
• Requer equipamentos simples e é simples de operar;
• Sofre pouco efeito de ventos;
• É adaptável à grande diversidade de solos e culturas;
• Possui elevado potencial para redução do consumo de energia;
• Não interfere nos tratamentos fitossanitários;
• Permite a utilização de águas com sólidos em suspensão.

As limitações mais importantes são:

• Depende das condições topográficas, geralmente requerendo sistematização;
• É inadequado para solos excessivamente permeáveis;
• Seu dimensionamento envolve ensaios de campo e o calendário das irrigações é difícil de ser aplicado cientificamente;
• Seus parâmetros de dimensionamento apresentam grande variabilidade espacial;
• Requer freqüentes reavaliações, para assegurar desempenho satisfatório;
• Os sistemas devem ser instalados antes da cultura, a menos que esta tenha sido planejada para ser irrigada por superfície;
• Requer medidas efetivas de controle da erosão;
• Possui baixa eficiência de distribuição de água se mal planejado e manejado;
• Desperta pequeno interesse comercial.

O método de superfície pode ser dividido em Sistemas em Nível e Sistemas em Declive.

Sistemas em Nível:

Nesse sistema, a área é plana ou quase plana (menos de 0,1% de declive) em todas as direções. São três os tipos de sistemas em nível:

• Tabuleiro em nível: - também chamado de bacia, consiste numa área plana, geralmente de formato retangular ou quadrado, protegida por camalhões. Empregado para o cultivo do arroz.
• Faixa em contorno: - são tabuleiros planos ou faixas com declive muito pequeno na direção longitudinal.

São construídos acompanhando o contorno do terreno. Geralmente produzem tabuleiros estreitos e longos.

• Sulcos em contorno: - Similar às bacias em contorno, exceto pela presença de sulcos entre as linhas de cultivo. Os sulcos são em nível ou com declividade muito pequena.

Sistemas em Declive:

São sistemas com declividade em uma das direções, variando de 0,1% até no máximo, 15%. São cinco os sistemas em declive:

• Faixas em declive:- similar à bacia em contorno, exceto pela declividade na direção do fluxo.

Uma pequena declividade é tolerada na direção transversal.

• Canais em contorno: - canais (drenos) são abertos em contorno, em áreas já plantadas, geralmente com pastagem ou grama. A água é bloqueada no canal principal e no final do dreno superior da área, forçando o transbordamento da água sobre a superfície cultivada.
• Sulcos em declive: - Os sulcos são abertos entre fileiras de plantas. A maior declividade é aplicada na direção do fluxo de água. 

Há pequena ou nenhuma declividade na transversal. São utilizados em áreas planas e retangulares.

• Corrugação: - São sulcos pequenos com declividade na direção do fluxo de água, empregados em culturas semeadas a lanço ou com pequeno espaçamento.
• Sulcos em contorno: - Similares aos sulcos em declive, exceto que os sulcos acompanham o contorno do terreno. 

A declividade transversal à direção do fluxo de água geralmente é maior que no sistema de sulco em declive.

Irrigação por Aspersão:

No método da aspersão, jatos de água aplicados no ar caem sobre a cultura na forma de chuva. As principais vantagens do sistema de irrigação por aspersão são:

• É facilmente adaptável às diversas condições de solo, culturas e topografia;
• Possui maior eficiência potencial que o método da irrigação por superfície;
• Pode ser totalmente automatizado;
• Alguns sistemas podem ser transportados para outra área;
• As tubulações podem ser desmontadas e removidas da área, o que facilita o preparo do solo e evita “áreas mortas”.

As principais limitações são:

• Os custos de instalação e operação são mais elevados que os do método por superfície;
• Pode sofrer influência das condições climáticas, como vento e umidade relativa;
• A irrigação com água salina pode reduzir a vida útil do equipamento e causar danos a algumas culturas;
• Pode favorecer o aparecimento de doenças em algumas culturas e interferir com tratamentos fitossanitários.

Aspersão Convencional:

Podem ser fixos, semi-fixos ou portáteis.

• Nos sistemas fixos, tanto as linhas principais quanto as laterais permanecem na mesma posição durante a irrigação de toda a área. Em alguns sistemas fixos, as tubulações são permanentemente enterradas.

Nos sistemas semi-fixos, as linhas principais são fixas (geralmente enterradas) e as linhas laterais são movidas de posição em posição ao longo das linhas principais.Têm sido utilizados também no Brasil sistemas semi-fixos, nos quais tanto a linha principal quanto as laterais são enterradas e movem-se apenas os aspersores. 

• As laterais têm diâmetro menor que o usual, pois apenas um aspersor opera em cada lateral de cada vez. Nos sistemas portáteis, tanto as linhas principais quanto as laterais são móveis.

Os sistemas semi-fixos e portáteis requerem mão-de-obra para mudança das linhas laterais. São recomendados para áreas pequenas, geralmente com disponibilidade de mão-de-obra familiar. Todavia, é possível utilizar mini-canhões no lugar dos aspersores, o que permite a irrigação de áreas maiores, sobretudo com culturas que protegem mais o solo, em condições de pouco vento e com culturas que não sentem muito a desuniformidade da irrigação. 

• Um sistema utilizado em cana-de-açúcar e pastagens é o chamado “montagem direta”, no qual um canhão é montado numa carretinha, que pode ser rebocada por trator para outra posição. O mesmo trator pode ser empregado para acionar a bomba.

Autopropelido:

Rolamento Lateral ou Ramal Rolante (Rolão):

• As linhas laterais são montadas sobre rodas de metal. Os tubos funcionam como eixos.Não se movem durante a irrigação.

Um pequeno motor de combustão interna é empregado para deslocar toda a linha lateral para uma nova posição. Uma pequena mangueira (ou tubo) é empregada para conectar a lateral aos hidrantes da linha principal. É utilizado em culturas de pequeno porte e em áreas planas, de formato retangular.

• Um único canhão ou mini-canhão é montado num carrinho, que se desloca longitudinalmente ao longo da área a ser irrigada. A conexão do carrinho aos hidrantes da linha principal é feita por mangueira flexível. A propulsão do carrinho é proporcionada pela própria água. 

É o sistema que mais consome energia e apresentava no passado problemas com a durabilidade da mangueira. É bastante afetado por vento e produz gotas de água grandes, que podem prejudicar algumas culturas. Presta-se para a irrigação de áreas retangulares de até 70 ha, com culturas como cana-de-açúcar e pastagem.

Pivô Central

Consiste de uma única lateral, que gira em torno do centro de um círculo (pivô).

• Segmentos da linha lateral metálica são sustentados por torres em formato de “A” e conectados entre si por juntas flexíveis. Um pequeno motor elétrico, colocado em cada torre, permite o acionamento independente destas. 

A velocidade de deslocamento do pivô é ditada pela velocidade da última torre, que também determina a lâmina a ser aplicada. O suprimento de água é feito através do ponto pivô, requerendo que um poço profundo seja perfurado no centro da área ou que a água seja conduzida até o centro por adutora enterrada. 

• Pivôs podem ser empregados para irrigar áreas de até 117 ha. O ideal, todavia, é que a área não ultrapasse 50 a 70 ha. Quanto a limitações de topografia, alguns autores afirmam que, para vãos entre torres de até 30 metros, declividades de até 30% na direção radial podem ser toleradas, enquanto outros autores indicam que essa declividade máxima só pode ser tolerada na direção tangencial (ao longo dos círculos).
• Pivôs centrais com laterais muito longas, quando não corretamente dimensionados em função da taxa de infiltração da água no solo, podem apresentar sérios problemas de erosão no final da lateral, devido à alta taxa de aplicação de água necessária nessa área.
• Pivôs são sistemas que permitem alto grau de automação. O custo por unidade de área tende a reduzir à medida que aumenta a área.
• Pivôs mais modernos permitem que as rodas das torres sejam escamoteadas, para que os mesmos sejam deslocados para a área adjacente.

Deslocamento Linear:

• A lateral tem estrutura e mecanismo de deslocamento similar à do pivô central, mas desloca-se continuamente na direção longitudinal da área. Todas as torres deslocam-se com a mesma velocidade. 

O suprimento de água é feito através de canal ou linha principal, dispostos no centro ou na extremidade da área. A água é succionada diretamente do canal ou mangueiras são empregadas para conectar a linha lateral à hidrantes da linha principal. Existem sistemas em que a conexão da mangueira aos hidrantes é automática. A bomba é, em geral, acionada por motor de combustão interna e desloca-se junto com toda a lateral. É recomendado para áreas retangulares planas e sem obstrução.

LEPA e LESA:

• São sistemas tipo pivô central ou deslocamento linear, equipados com um mecanismo de aplicação de água mais eficiente. 

No LEPA (“low energy precision application”), as laterais são dotadas de muitos tubos de descida, onde são conectados bocais que operam com pressão muito baixa. A água é aplicada diretamente na superfície do solo, o que reduz as perdas por evaporação. O solo deve ter alta taxa de infiltração ou ser preparado com sulcos e micro depressões. 

• No sistema tipo LESA (“low elevation spray application”), bocais tipo “spray” são colocados nos tubos de descida e a água é aplicada sobre o dossel da cultura. O LESA é indicado para culturas baixas, como batata e cebola.

Irrigação Localizada:

• No método da irrigação localizada, a água é, em geral, aplicada em apenas uma fração do sistema radicular das plantas, empregando-se emissores pontuais (gotejadores), lineares (tubo poroso ou “tripa”) ou superficiais (microaspersores). A proporção da área molhada varia de 20 a 80% da área total, o que pode resultar em economia de água. 

O teor de umidade do solo pode ser mantido alto através de irrigações freqüentes e em pequenas quantidades, beneficiando culturas que respondem a essa condição. Fertilizantes e alguns defensivos podem ser aplicados via água de irrigação, com potencial aumento de produtividade das culturas, mas com perigo de contaminação do solo e do lençol freático. O custo inicial é relativamente alto, sendo recomendado para culturas de elevado valor econômico e maior espaçamento entre fileiras de plantas. É um método que permite elevado grau de automação, o que requer menor emprego de mão-de-obra na operação.

• Os principais sistemas de irrigação localizada são: gotejamento, micro-aspersão e subsuperficiais. Atualmente estão sendo testados sistemas de gotejamento tipo Ultra Baixo Volume, nos quais de 16 a 32 ciclos de irrigação são aplicados por dia, empregando-se válvulas ou pulsadores. 

Essa estratégia procura oferecer à planta a quantidade de água e nutrientes de forma mais uniforme ao longo do dia e com fluxos não saturados, o que, segundo os idealizadores do sistema, proporciona maior aproveitamento desses recursos, com conseqüente maior produtividade e menor lixiviação.

Gotejamento:

• No sistema de gotejamento, a água é aplicada de forma pontual na superfície do solo. Os gotejadores podem ser instalados sobre a linha, na linha, numa extensão da linha ou serem manufaturados junto com o tubo da linha lateral, formando o que popularmente denomina-se “tripa”.

 A vazão dos gotejadores é inferior a 12 l/h. Vários gotejadores podem ser instalados próximos uns dos outros, junto à planta, para possibilitar o suprimento da quantidade de água necessária à planta, bem como proporcionar o umedecimento da área mínima da superfície do solo. 

• As “tripas” têm paredes mais finas e os seus gotejadores, do tipo labirinto, são construídos em toda a extensão, o que possibilita a redução do custo, porém com vida útil menor. Uma forma rústica do sistema de gotejamento é o xique-xique, em que a água é aplicada através de pequenos furos feitos na parede das linhas laterais. Pode-se dar mais flexibilidade ao xique-xique através da utilização de microtubos como emissores. 

Os microtubos podem ter tamanhos diferentes e serem posicionados de forma a manter vazão constante ao longo da linha. Sistema de microtubos tem sido empregado para irrigação de vasos em estufa. A grande vantagem do sistema de gotejamento, quando comparado com o de micro-aspersão, é que a água, aplicada na superfície do solo, não molha a folhagem ou o tronco das plantas.

• Comparado com o sistema subsuperficial, as vantagens são a facilidade de instalação, inspeção, limpeza e reposição, além da possibilidade de medição da vazão de emissores e avaliação da área molhada. As maiores desvantagens são os entupimentos, que requerem excelente filtragem da água e a interferência nas práticas culturais quando as laterais não são enterradas. 

Em solos muito arenosos, o bulbo molhado sob o gotejador tende a alongar para baixo, o que pode favorecer as perdas de água por percolação profunda.

Irrigação por gotejamento

Micro-aspersão:

• Como o nome indica, nesse sistema, a água é aplicada por emissores rotativos ou fixos. A vazão dos microaspersores varia de 12 a 120 l/h. Permite o umedecimento de uma área maior, o que é uma vantagem para culturas de espaçamentos mais largos, plantadas em solos arenosos.

A manutenção é mais simples que nos sistemas de gotejamento e subsuperficiais. Há necessidade de filtragem da água, mas a propensão ao entupimento é menor, dado o maior diâmetro dos bocais dos microaspersores. Pode sofrer a influência do vento, com culturas de pequeno porte ou em pomares jovens, além do efeito da evaporação direta da água do jato, em locais muito secos. 

• Pode estimular o desenvolvimento de doenças de ambiente úmido. No caso de citros, há a possibilidade de se empregarem microaspersores setoriais para evitar o molhamento do tronco das plantas.

Sub-superficiais:

• Atualmente, as linhas laterais de gotejadores ou tubos porosos estão sendo enterradas de forma a permitir a aplicação subsuperficial da água. 

A vantagem desse sistema é a remoção das linhas laterais da superfície do solo, o que facilita o tráfego e os tratos culturais, além de vida útil maior. A área molhada na superfície não existe ou é muito pequena, reduzindo ainda mais a evaporação direta da água do solo. 

• As limitações desse sistema são as dificuldades de detecção de possíveis entupimentos ou reduções nas vazões dos emissores. Os problemas mais comuns de entupimento ocorrem quando as linhas laterais são esvaziadas e succionam sujeira para dentro dos emissores ou quando as raízes das plantas entram dentro dos emissores. 

Novos materiais que repelem as raízes e novos desenhos dos emissores minimizam esses problemas. Além do mais, herbicidas podem ser injetados de tempo em tempo, para prevenir a entrada de raízes nos emissores. A instalação das laterais pode ser feita com máquina, o que permite utilizar o sistema em grandes áreas.

• Esse tipo de sistema de irrigação localizada está em franca expansão nos Estados Unidos e tem sido testado para irrigar hortaliças e gramados.

Sub-irrigação:

• Com a sub-irrigação, o lençol freático é mantido a uma profundidade capaz de permitir um fluxo de água adequado à zona radicular da cultura. Geralmente, está associado a um sistema de drenagem subsuperficial. Havendo condições satisfatórias, pode-se constituir no método de menor custo. 

No Brasil, esse sistema de irrigação tem sido empregado com relativo sucesso no projeto do Rio Formoso, Estado de Tocantins.

Seleção do Método de Irrigação:

• O primeiro passo no processo de seleção do sistema de irrigação mais adequado para uma certa situação consiste em selecionar antes o método de irrigação. Vários fatores podem afetar a seleção do método de irrigação.

Topografia:

• Se a área a ser irrigada é plana ou pode ser nivelada sem gasto excessivo, pode-se empregar qualquer um dos quatro métodos.

Se a área não é plana, deve-se limitar ao uso de aspersão ou localizada, para os quais a taxa de aplicação de água pode ser ajustada para evitar erosão. O método de irrigação por superfície pode ser desenvolvido em áreas com declividades de até 5%. Aspersão pode ser empregada em áreas de até 30%, enquanto gotejamento pode ser implementado em áreas com declives de até 60%.

• A presença de obstrução na área (rochas, voçorocas, construções) dificulta o emprego do método de superfície e sub-irrigação, mas pode ser contornada com os métodos de aspersão e, principalmente,com o método de irrigação localizada.

Áreas com formato e declividade irregulares são mais facilmente irrigáveis com métodos de aspersão e localizada do que com o método de superfície.

Solos:

• Solos com velocidade de infiltração básica maior que 70 mm/h devem ser irrigados por aspersão ou com irrigação localizada. 

Para velocidades de infiltração inferiores a 12 mm/h, em áreas inclinadas, o método mais adequado é o da irrigação localizada. Para valores intermediários de velocidade de infiltração, os quatro métodos podem ser empregados.

• Nos casos em que os horizontes A e B são pouco espessos, deve-se evitar a sistematização (prática quase sempre necessária nos sistemas de irrigação por superfície), de forma a evitar a exposição de horizontes com baixa fertilidade. 

No caso de lençol freático alto, deve-se dar preferência a métodos de irrigação por superfície ou sub-irrigação. Entretanto, em solos com problemas potenciais de salinidade, deve-se evitar os métodos de superfície e sub-irrigação, dando-se preferência aos métodos de aspersão e localizada.

• O emprego de irrigação por aspersão ou localizada em solos com reduzida capacidade de retenção de água, em geral, propicia melhor eficiência.

Culturas:

• Diversos aspectos relacionados às culturas devem ser considerados na seleção do método de irrigação, entre os quais o sistema e o espaçamento de plantio, a profundidade do sistema radicular, a altura de plantas, o valor econômico e as exigências agronômicas. A eficiência de irrigação é maior quando o método da aspersão é empregado com culturas que cobrem toda a superfície do solo na maior parte do ciclo fenológico.

Culturas plantadas em linha e com espaçamento adensado ou semeadas a lanço, como muitas forrageiras, podem ser irrigadas por superfície. Culturas que ocupam parcialmente a superfície são mais

• Os sistemas de irrigação localizada e aspersão facilitam a aplicação de lâminas de água variáveis, de acordo com a profundidade efetiva do sistema radicular das culturas, o que leva a uma melhor eficiência de aplicação. 

Culturas com sistema radicular profundo podem ser eficientemente irrigadas por superfície e por sub-irrigação. Culturas com sistema radicular raso não devem ser sub-irrigadas, especialmente no estádio inicial de desenvolvimento. Pode-se empregar a combinação de métodos, como a aspersão no início do ciclo e a sub-irrigação em seguida.

• A altura das plantas pode ditar a escolha de um certo sistema de irrigação. No caso da aspersão, em culturas anuais de maior porte, como o milho e cana-de-açúcar, a água deve ser aplicada acima da vegetação. Para evitar o molhamento das folhas pode-se utilizar pivôs centrais do tipo LEPA, em que a água é aplicada ao longo da linha da cultura plantada em círculo.

Para culturas com propensão a desenvolver doenças em condições de alta umidade (tomate, por exemplo), deve-se evitar o emprego de aspersão. O emprego de micro-aspersão aplicando água diretamente sobre o caule pode agravar a incidência de gomose em variedades susceptíveis de citros. eficientemente irrigadas com métodos de irrigação localizada ou com métodos de sulcos.

• Algumas culturas são sensíveis à aplicação de água com altas concentrações de sódio nas folhas, indicando que o método da aspersão deve ser evitado nesse caso. Outras culturas, como a batata, citros e fumo, não toleram o solo saturado por muito tempo.

Nesse caso, deve-se evitar a irrigação por superfície. Por outro lado, algumas variedades de milho e trigo podem tolerar o encharcamento temporário do solo e a produtividade da cultura do arroz é consideravelmente maior quando mantém-se uma lâmina de água sobre a superfície, obtida quando se utiliza o método da inundação.

• Um aspecto importante a se observar quando da seleção de métodos de irrigação é a rotação de culturas. O sistema tem que atender a todas as culturas a serem cultivadas no sistema de rotação. Para essa situação, o sistema mais flexível é o de aspersão convencional ou pivô central.

Culturas de maior valor econômico, em geral, requerem métodos de irrigação mais eficientes e com melhor distribuição de aplicação de água, como é o caso de aspersão e localizada.

Clima:

• A freqüência e a quantidade das precipitações que ocorrem durante o ciclo das culturas ditam a importância da irrigação para a produção agrícola. Nas regiões áridas e semi-áridas, é praticamente impossível produzir sem irrigação. 

Todavia, em regiões mais úmidas, a irrigação pode ter caráter apenas complementar e os sistemas de menor custo devem ser selecionados para esse caso. Em geral, sistemas de sub-irrigação e superfície têm custos operacionais menores que os sistemas de irrigação por aspersão e localizada.

• Em condições de vento forte, a uniformidade de distribuição de água pode ser muito prejudicada no método da aspersão e, portanto, deve ser evitado. O sistema de irrigação por pivô central apresenta melhor desempenho em condições de vento que os sistemas autopropelidos e convencionais.

Mesmo em sistemas de irrigação por faixas, ventos muito fortes podem causar desuniformidade de distribuição da água. Praticamente não há efeito de vento em sistemas de irrigação localizada e subi-irrigação.

• As perdas de água por evaporação direta do jato, nos sistemas de aspersão, podem chegar a 10%, sem considerar a evaporação da água da superfície das plantas. Tais perdas são desprezíveis nos sistemas de irrigação por superfície e localizada.

Sistemas de aspersão podem ser empregados para proteção contra geadas. Entretanto, isto só é possível em sistemas de aspersão fixos, dimensionados para permitir que toda a área possa ser irrigada simultaneamente.

Fonte de Água:

• A vazão e o volume total de água disponível durante o ciclo da cultura são os dois parâmetros que devem inicialmente ser analisados para a determinação não só do método mais adequado, mas também da possibilidade ou não de se irrigar, conforme foi discutido anteriormente. 

A vazão mínima da fonte deve ser igual ou superior à demanda de pico da cultura a ser irrigada, levando-se em consideração também a eficiência de aplicação de água do método. Pode-se considerar a construção de reservatórios de água, o que, todavia, onera o custo de instalação.

• Sistemas de irrigação por superfície, em geral, requerem vazões maiores com menor freqüência. Sistemas de aspersão e localizada podem ser adaptados a fontes de água com vazões menores. Sistemas de irrigação por superfície são potencialmente menos eficientes (30-80%) quando comparados com sistemas de irrigação por aspersão (75-90%) e localizada (80-95%).

A altura de bombeamento da água desde a fonte até a área a ser irrigada deve ser considerada quando da seleção do método de irrigação. À medida que essa altura aumenta, sistemas de irrigação mais eficientes devem ser recomendados, de forma a reduzir o consumo de energia Fontes de água com elevada concentração de sólidos em suspensão não são recomendadas para utilização com sistemas de gotejamento, devido aos altos custos dos sistemas de filtragem. Todavia, tais impurezas não seriam problema para os métodos de irrigação por superfície.

• A presença de patógenos nocivos à saúde humana pode determinar o método de irrigação de culturas consumidas in natura, como é o caso de hortaliças. Sistemas de irrigação por aspersão e micro-aspersão não são adequados para esses casos. Todavia, gotejamento, sobretudo gotejamento enterrado, e métodos superficiais podem ser empregados.

Finalmente, deve-se considerar o custo da água na seleção do método. Quanto maior o custo da água, mais eficiente deve ser o método de irrigação.

Aspectos Econômicos, Sociais e Ambientais:

• Parece óbvio que a meta principal da implementação de qualquer atividade agrícola envolvendo irrigação é a obtenção do máximo retorno econômico. Todavia, os impactos nos aspectos sociais e ambientais do projeto não podem ser ignorados. Cada sistema de irrigação potencial, adequado a uma certa situação, deve ser analisado em termos de eficiência econômica. 

Pode-se empregar a relação benefício-custo do projeto ou retorno máximo para se determinar sua eficiência econômica. O projeto que apresentar melhor desempenho econômico deve, então, ser selecionado. A análise econômica de sistemas de irrigação é geralmente complexa, devido ao grande número de variáveis envolvidas. 

• Deve-se empregar planilhas ou programas de computador para auxiliar nos cálculos. A descrição dessas ferramentas foge ao escopo deste trabalho. Como regra geral, sistemas de irrigação de custo inicial elevado, como os de irrigação localizada, são recomendados para culturas de maior valor, como fruteiras e hortaliças. 

Os custos operacionais são geralmente maiores nos sistemas de irrigação por aspersão, intermediários nos de irrigação localizada e menores nos sistemas superficiais. O custos de manutenção são geralmente elevados nos sistemas de irrigação por superfície, o que pode levar à frustração de muitos irrigantes.

• Fatores como a geração de emprego, produção local de alimentos e utilização de equipamentos produzidos localmente devem também ser considerados na seleção dos métodos de irrigação. Se há incentivos governamentais para um ou mais desses fatores, deve-se levá-los em consideração na análise econômica.

Finalmente, os impactos ambientais de cada método, como erosão, degradação da qualidade da água e destruição de habitats naturais, devem ser considerados. Tais efeitos podem ser considerados na análise econômica na forma de multas ou incentivos governamentais ou analisados em termos de limites toleráveis.

Fatores Humanos:

• Diversos fatores humanos, de difícil justificativa lógica, podem influenciar a escolha do método de irrigação. Hábitos, preferências, tradições, preconceitos e modismo são alguns elementos comportamentais que podem determinar a escolha final de um sistema de irrigação. De forma geral, existe uma certa desconfiança entre os agricultores com relação à inovação tecnológica. 

Tecnologias já assimiladas são prioritariamente consideradas e suas inconveniências aceitas como inevitáveis, o que dificulta a introdução de sistemas de irrigação diferentes daqueles praticados na região.

• O nível educacional dos irrigantes pode influir na seleção de sistemas de irrigação. A irrigação por superfície tem sido praticada com sucesso por agricultores mais primitivos, em diferentes regiões do mundo. Sistemas de aspersão e localizada requerem algum tipo de treinamento dos agricultores

Fatores ambientais:

• O surgimento da irrigação foi fundamental ao florescimento da civilização, e os ganhos de produtividade agrícola permitidos por ela são, em grande parte, os responsáveis pela viabilidade da alimentação da população mundial.

No entanto a irrigação também apresenta perigos ambientais. Deve ser utilizada com critério e consciência ecológica, pois um sistema mal planeado pode causar sérios desastres ambientais. Alguns dos maiores desastres ambientais da história são oriundos de projetos de irrigação mal projetados, como foi o exemplo do secamento do Mar de Aral, ocorrido devido ao mau planeamento feito pelos soviéticos. 

• Além de problemas gerados pela escassez das águas mal administradas, outro dano grave gerado pelo manejo incorreto da irrigação é a salinização. Nas regiões áridas e semi-áridas irrigadas, a salinização do solo é um dos importantes fatores que afetam o rendimento dos cultivos , limitando a produção agrícola e causando prejuízos. 

Nessas regiões, caracterizadas pelos baixos índices pluviométricos e intensa evapotranspiração, a baixa eficiência da irrigação e a drenagem insuficiente, contribuem para a aceleração do processo de salinização, tornando estas áreas improdutivas em curto espaço de tempo.

• No Brasil, antes de iniciar a construção de sistemas de irrigação, a legislação obriga os produtores a consultar as prefeituras locais, de forma a poder verificar se existem restrições ao uso de água para irrigação. Dependendo da região, obter uma autorização pode ser virtualmente impossível. Se o agricultor constrói o sistema à revelia, sem consulta aos órgãos públicos, corre o risco de ver a obra embargada e ter seus equipamentos confiscados, além de estar sujeito a multas. 

O mar de Aral na verdade é um lago de água salgada, daí o nome “mar”, que fica localizado na Ásia Central. Esse lago já ocupou a quarto posição quando o assunto é “maior lago do mundo”, a sua superfície chegava 68 000 quilômetros quadrados e um volume de água que chegava a 1100 quilômetros cúbicos. Porém, quando falamos do desastre, ele começou cedo e em 2007, o lago já tinha perdido 10% do tamanho original.

• O desastre do mar de Aral levou a consequências negativas para economia daquele local. A indústria pesqueira devido a redução do tamanho chegou quase ao zero e muitas pessoas perderam a sua fonte de renda. Outro problema que se observou com o desastre do mar de Aral foi a poluição que se deu no lugar levando a gerar muitas doenças graves. 

Além disso, o recuo das águas teria feito com que as condições do clima do local sofressem grandes alterações, os dias de verão passaram a ser mais secos e mais quentes e os dias de inverno mais longos e mais frios. 

• Atualmente, o Cazaquistão tem um projeto para tentar salvar o que restou e tentar recuperar o que for possível do mar de Aral. O primeiro passo foi concluído em 2005, com a construção de uma barragem e 3 anos depois, em 2008, se observou que a obra auxilou no aumento do nível da água, 12 metros a mais comparado com o ano de 2003. 

Outra boa notícia é que com a salinidade em nível mais baixo muitos peixes voltaram a ser encontrados e a pesca voltou a ser viável.

Outras Considerações:

• A seleção do sistema de irrigação mais adequado é o resultado do ajuste entre as condições existentes e os diversos sistemas de irrigação disponíveis, levando-se em consideração outros interesses envolvidos.

Sistemas de irrigação adequadamente selecionados possibilitam a redução dos riscos do empreendimento, uma potencial melhoria da produtividade e da qualidade ambiental.

Os Sistemas de irrigação

A Lixiviação

O Lixiviado

• A lixiviação é o processo de extração de uma substância presente em componentes sólidos através da sua dissolução num líquido. É um termo utilizado em vários campos da ciência, tal como a geologia, ciências do solo, metalurgia e química.

O termo original refere-se a ação solubilizadora de água misturada com cinzas dissolvidas (lixívia) constituindo uma solução alcalina eficaz na limpeza de objetos, mas, em geoquímica ou geologia de modo geral, usa-se para indicar qualquer processo de extração ou solubilização seletiva de constituintes químicos de uma rocha, mineral, depósito sedimentar, solo, etc., pela ação de um fluido percolante .

• Nas regiões equatoriais, e nas áreas de clima úmido, com abundantes precipitações sazonais, verifica-se, com maior facilidade, os efeitos da lixiviação do solo. Dentre os componentes que são extraídos constam minerais solúveis, como fósforo, cálcio, nitrogênio, etc.

Em metalurgia, a lixiviação é utilizada na separação de metais com valor comercial de um outro minério associado, por meio de solução aquosa de maneira barata por dispensar o beneficiamento do minério e, em outros casos, é usada a chamada "lixiviação inversa" para se fazer a remoção de impurezas. Na lixiviação os nutrientes do solo são perdidos.

• Com o crescimento populacional nas cidades e aumento do consumo, está ocorrendo uma produção exacerbada de resíduos sólidos em todo mundo. Mesmo com avanços tecnológicos, o processamento do lixo não é eficiente, havendo um insignificante reaproveitamento e reciclagem do material, e uma grande quantidade de resíduos sendo lançados sem um tratamento adequado na natureza, formando os lixões. 

As consequências adversas da disposição de resíduos sólidos é um importante problema da atualidade que envolve a análise de migração de contaminantes a partir dos locais onde esses resíduos são dispostos, bem como garantia de estabilidade e impermeabilização dos locais usados para disposição dos mesmos. Dentre os contaminantes ou poluentes destes resíduos destacam-se os: cloretos, nitratos, metais pesados e compostos orgânicos de difícil degradabilidade (Oliveira, 1999).

• No Brasil são produzidas aproximadamente 260 mil toneladas de Resíduos Sólidos Urbanos por dia, os quais representam um dos mais graves problemas de saneamento ambiental uma vez que apenas 27,7% são destinados a aterros sanitários e 50,8% vão para vazadouros a céu aberto (IBGE, 2008). 

Estima-se que, em média, 55% (em peso) dos Resíduos Sólidos Urbanos produzidos são constituídos de matéria orgânica putrescível, sendo imprescindível a busca de alternativas tecnológicas adequadas para o tratamento dos resíduos sólidos, líquidos e gasosos gerados na sua decomposição.

• O resíduo líquido gerado da decomposição do material putrescível presente no lixo é denominado chorume, sendo também conhecido por lixiviado ou percolado. O chorume é somente o líquido proveniente da decomposição da matéria orgânica, e os lixiviados e/ou percolados são a solução do chorume e água, de origem superficial (chuva ou escoamento) ou subterrânea (infiltração), carreando materiais dissolvidos ou suspensos, proveniente da digestão anaeróbia da matéria orgânica por ação das exoenzimas produzidas pelas bactérias. 

Este líquido flui pela massa de lixo após atingir sua capacidade de campo ou de retenção (Rocha, 2005).  O Lixiviado ou percolado de aterros sanitários é originário de quatro diferentes fontes:

• Da umidade natural do lixo, aumentando no período chuvoso;
• Do líquido de constituição da matéria orgânica, que se origina durante o processo de 
• decomposição;
• Das bactérias existentes no lixo, que expelem enzimas e as mesmas dissolvem a matéria 
• orgânica com formação de líquido;
• De fontes de águas naturais existentes na área de disposição dos resíduos.

Irrigação Agrícola

• Os resíduos líquidos percolados representam a principal fonte de poluição em aterros sanitários, sendo os mesmos gerados pela infiltração de água das chuvas que percolam através da massa de resíduos, carreando os produtos da decomposição biológica e os elementos minerais em dissolução. Estes efluentes representam um problema de poluição potencial para as águas superficiais e principalmente, para as águas subterrâneas (Souza, 2005).

O impacto produzido pelo lixiviado sobre o meio ambiente está diretamente relacionado com a sua fase de decomposição. O lixiviado de aterro novo, quando recebe boa quantidade de água pluvial é caracterizado por pH ácido, altas concentrações de Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO5) e de Demanda Química de Oxigênio (DQO) e diversos compostos potencialmente tóxicos, além de microorganismos patogênicos. Com o passar dos anos há uma redução significativa da biodegradabilidade devido à conversão em gás metano e CO2 de parte dos componentes biodegradáveis.

• Pessin et al. (2000) relatam que o desenvolvimento da atividade microbiana no interior das células de aterramento, associado aos fatores ambientais, é capaz de promover a percolação de quantidades significativas do lixiviado. Em função da elevada concentração de matéria orgânica e de metais, o lixiviado constitui-se como um poluente extremamente agressivo ao ambiente, necessitando de tratamento anterior ao seu lançamento no corpo receptor. 

Os processos de tratamento de efluentes se dividem em dois grandes grupos. Os que concentram o poluente (processos de separação e adsorção) e os que destroem os poluentes (basicamente os processos oxidativos químicos ou biológicos e pirolíticos). Como exemplos de processos que concentram o poluente têm-se a adsorção, filtração, processos com membrana (ultrafiltração, osmose inversa, etc.), decantação e evaporação, dentre outros. 

• A fim de obter um lixiviado de baixas concentrações, reduzindo principalmente amônia e DQO, o tratamento de lixiviado por evaporação se apresenta como uma nova tecnologia de baixo custo (Etalla, 1998). 

A Global Methane (Global Methane, 2010), cita na palestra intitulada “Controle de Lixiviado (Chorume) & Tecnologias de Controle o sistema de lagoas de evaporação como uma unidade de tratamento para o lixiviado em grande escala. 

• A destilação solar utiliza a radiação solar (direta e difusa) para promover o aquecimento e mudança de fase do líquido, em um sistema extremamente simples, permitindo assim a remoção de contaminantes. O processo natural de purificação do líquido, por meio de evaporação, condensação e precipitação, é reproduzido em pequena escala. Esse equipamento, chamado de destilador solar, consiste basicamente em um tanque raso com um tampo de vidro transparente, formando um sistema estanque. 

O processo se realiza da seguinte forma: a radiação solar atravessa o vidro e aquece o líquido, promovendo a sua evaporação. O vapor sobe e condensa ao entrar em contato com o vidro mais frio. O líquido condensado escorre pela superfície interna do vidro até ser coletado nas canaletas, deixando para trás os sais, outros minerais e a maioria das impurezas, incluindo microorganismos nocivos à saúde.

• Uma unidade piloto experimental foi montada com o objetivo de avaliar o processo de evaporação como uma nova alternativa para eliminar os impactos ambientais causados pelo lixiviado, concentrando as substâncias contidas no lixiviado como um resíduo sólido e eliminado os voláteis, como a amônia, por “stripping”, diluindo-a no ar atmosférico. 

Desta forma, este estudo visa assim avaliar o processo de evaporação natural para tratar o lixiviado oriundo de um aterro sanitário. Essa tecnologia foi escolhida pela localização da região na qual foi realizado o experimento, ou seja, uma área que apresenta altas taxas de insolação, mas também apresentam médios a altos níveis de precipitação pluviométrica.

• Existem ainda unidades de tratamento de lixiviados que utilizam o gás gerado nos aterros para promoverem a evaporação do lixiviado (Catanhede et al., 2009; Silva e Segato, 2002). O Sistema desenvolvido no aterro de Bauru, prevê uma evaporação de cerca de 5500 kg/h de lixiviado considerando-se uma captação de 90% do metano gerado no aterro (Silva e Segato, 2002). 

Vários sistemas de tratamento de lixiviado por evaporação são apresentados por Birchler et al. (1994), mostrando inclusive sistemas de múltiplo estágio. Sistemas como estes, que utilizam o metano gerado no aterro, são aplicável para aterros de grande porte. 

Lixiviação em Pilha:

• O método de lixiviação por pilha para extração de cobre e ouro foi introduzido no século XVIII, enquanto a irrigação por gotejamento para este propósito foi desenvolvido nos anos 90. Tendo criado e introduzido a irrigação por gotejamento para a agricultura mundial em 1965.

A principal semelhança é que os gotejadores oferecem na mineração a mesma taxa de uniformidade de aplicação praticada na agricultura (acima de 95%), assim otimizando a extração do metal. A principal divergência é que na agricultura, a mesma água utilizada na irrigação, nunca passa mais de uma vez pelo emissor. 

• Já na aplicação de mineração, a mesma solução passa repetidamente pelos gotejadores em um ciclo fechado. Portanto, a água reutilizada pode conter partículas sólidas e outros poluentes, aumentando assim o risco de obstruções.

A extração de ouro através da técnica de lixiviação com o uso de cianeto, ou compostos de cianeto, tem como base o fenômeno de percolação. O minério é extraído em sua forma “bruta” (em combinação com outros elementos e/ou substâncias) da jazida e é conduzido para sofrer beneficiamento através da lixiviação, complementado ou não por outras técnicas. 

Infiltração dos liquidos no Solo

A Drenagem Ácida de Minas

Drenagem de mina ácida, mostrada aqui no Rio Tinto na Espanha, possui uma cor distinta quando vista remotamente, assim como a alga vermelha que vive lá.

• Drenagem ácida de minas (DAM) é a solução aquosa ácida gerada quando minerais sulfetados presentes em resíduos de mineração (rejeito ou estéril) são oxidados em presença de água. Trata-se de um dos mais graves impactos ambientais associados à atividade de mineração.

Esta solução age como agente lixiviante dos minerais presentes no resíduo produzindo um percolado rico em metais dissolvidos e ácido sulfúrico. Caso o percolado alcance corpos hídricos próximos pode contaminá-los tornando-os impróprios para o uso por um longo tempo, mesmo após cessadas as atividades de mineração. A DAM pode ocorrer quando o mineral ou metal de interesse nas operações de lavra encontra-se associado a sulfetos. 

• A ocorrência de DAM tem sido relatada na extração de ouro, carvão, cobre, zinco ou urânio, entre outros, bem como na disposição inadequada dos resíduos destas operações. Evitar que as superfícies de rejeitos e/ou estéreis que contém minerais sulfetados fiquem expostas à condições oxidantes em presença de água é fundamental para a prevenção e minimização da DAM.

A oxidação dos sulfetos, e conseqüente acidificação das águas que percolam as áreas de disposição de resíduos, é inicialmente uma reação de cinética lenta. Pode porém ser catalisada por processos microbiológicos que atuam principalmente quando o pH da água atinge valores inferiores a 3,5.

• O ácido produzido durante a oxidação dos sulfetos pode ser consumido em reações com outros componentes naturais presentes no resíduo tais como os carbonatos e alumino e silicatos. A matéria orgânica eventualmente presente nos estéreis e rejeitos de mineração tem também potencial para retardar a DAM. Além de competir com os sulfetos pelo consumo de oxigênio, a matéria orgânica, ao se oxidar, produz gás carbônico (CO2), que expulsa o oxigênio dos poros do resíduo. 

A reduzida precipitação pluviométrica é também um fator inibidor da DAM. De forma simplificada e tomando como exemplo de mineral sulfetado a pirita, o processo de geração de DAM pode ser representado pela equação:

• 4 FeS2 + 15 O2 + 14 H2O = 4Fe(OH)3 + 8 H2SO4

A pirita pode também ser oxidada pela ação do ion férrico (Fe3+) em solução em um processo denominado oxidação indireta. Trata-se de uma reação rápida desde que exista Fe3+ em concentração suficiente (Singer e Stumm, 1970). 

• A concentração de ions férricos em solução, por sua vez, depende do pH e da ação de bactérias, especialmente as do tipo Thiobacillus Ferrooxidans. Estas podem acelerar a produção de Fe3+ a partir de Fe2+ em mais de cinco vezes em relação aos sistemas puramente abióticos, favorecendo portanto a geração de DAM.

O tratamento de efluentes ácidos característicos da DAM envolve a neutralização da acidez e conseqüente precipitação e imobilização das espécies dissolvidas. Em alternativa ou complemento a estes, são empregados os denominados sistemas passivos de tratamento de efluentes. 

• Nos sistemas passivos os contaminantes presentes nos efluentes líquidos são imobilizados em dispositivos estacionários (áreas inundadas, poços, canais, drenos) pela reação com agentes neutralizantes (sistemas passivos abióticos) ou biomassa (sistemas passivos bióticos).

A discussão da gestão de resíduos e da geração de drenagens ácidas em mineração exige o exame aprofundado de aspectos geotécnicos, hidrológicos, hidrogeológicos, climáticos, fisico-químicos, químicos, microbiológicos, econômicos e ambientais entre outros.

Contaminação por rejeitos de Mineração

Drenagem ácida de mina:

• A Drenagem ácida de mina (DAM) é um grave problema oriundo das atividades de mineração, tanto de metais quanto de carvão, por causar a degradação da qualidade de águas superficiais e subterrâneas, solos e sedimentos. 

A DAM é gerada especialmente pela oxidação de minerais de sulfeto e tem alta capacidade de lixiviação de elementos presentes no minério e nas rochas circundantes à área minerada. Estas drenagens são caracterizadas por pH baixo, alta condutividade e altas concentrações de Al, Fe, Mn, entre outros metais e metaloides, que auxiliam na acidez destas drenagens, uma vez que podem sofrer reações de hidrólise. 

• Os minerais presentes nas rochas explotadas, o tipo e a quantidade do sulfeto oxidado condicionam os níveis de contaminação por metais e metaloides associados com a DAM, e são específicos de cada ambiente. Dentre os sulfetos freqüentemente encontrados e que podem produzir drenagem ácida estão a pirita (FeS2), arsenopirita (FeAsS), calcopirita (CuFeS2) e calcocita (Cu2S), sendo a primeira a mais comum.

O reconhecimento dos riscos ambientais da DAM tem conduzido ao desenvolvimento de várias técnicas para minimizar o impacto destas correntes ácidas nos ecossistemas. Os sistemas convencionais de neutralização de DAM que utilizam reagentes alcalinos (e.g. CaO e CaCO3) são os mais empregados em áreas de mineração. Estes sistemas consistem no aumento do pH e na remoção de metais na forma de hidróxidos. 

• A principal característica da neutralização com reagentes alcalinos é a formação de resíduos (lama) decorrentes do processo de precipitação dos sólidos. Em geral, o processo de precipitação de constituintes químicos é em função do pH. Entretanto, outros fatores podem contribuir neste processo, como força iônica, temperatura, estado de oxidação dos metais, concentrações dos metais em solução e suas interações com sólidos precipitados.

Estudos prévios apontaram que a eficiência da neutralização por reagentes carbonáticos é fortemente influenciada por elevadas concentrações de ferro em solução.O revestimento das partículas dos reagentes por precipitados de hidróxidos de Fe pode afetar a taxa de reações químicas que consomem H+ da solução. 

• O estado de oxidação do ferro e sua remoção da DAM dependem muito do controle do pH no sistema de neutralização. Em drenagens ácidas, onde o valor de pH é baixo, predomina a forma iônica Fe2+ sobre a Fe3+. O ferro férrico é facilmente removido da drenagem ácida devido à sua baixa solubilidade e precipitação incipiente como hidróxido em pH 3.5 

O íon Fe2+ também pode ser removido da solução como hidróxido, embora em valores de pH <7,5 a precipitação seja lenta e incompleta. Devido à baixa solubilidade dos reagentes carbonáticos em pH >, condições físico-químicas para a pré-oxidação do Fe2+ para Fe3+ são necessárias para a remoção efetiva do ferro da drenagem ácida.

• A remoção de manganês da DAM por sistemas convencionais de neutralização, por outro lado, tem apresentado baixa eficiência em diversos estudos.6,10 Em condições oxidantes, o Mn2+ deveria sofrer oxidação espontânea para manganês trivalente ou tetravalente e em seguida precipitar na forma de óxidos. 

Porém, isto requer elevada quantidade de energia, tornando lento o processo de oxidação deste metal, especialmente em pH <8.11,12 Em pH próximo a 7, essa oxidação pode ser catalisada por meio de microrganismos, o que não procede na presença de concentrações elevadas de Fe2+ na solução.10,11 De modo geral, o íon ferroso reduz a capacidade de oxidação do Mn2+ e a remoção significativa de Mn na drenagem ácida ocorrerá apenas quando as condições forem favoráveis para baixar a concentração de Fe2+.

• No Brasil, poucos estudos foram realizados sobre drenagens ácidas e têm sido focados especialmente em regiões carboníferas no sul do país. Pampêo et al., por exemplo, encontraram baixos valores de pH e elevados níveis de condutividade, sólidos dissolvidos, Al, Ca, Fe, Mg, Mn e SO42- em águas fluviais da Bacia Hidrográfica Fiorita (Siderópolis - SC). 

Esta situação foi atribuída à exposição atmosférica de rejeitos de mineração de carvão. Soareset al. discutiram a possibilidade de utilização de cinzas da combustão do carvão, em combinação com carbonato de cálcio (CaCO3), para correção da drenagem ácida decorrente da oxidação da pirita em estéreis da mineração em Candiota (RS). 

• Na região de Figueira (PR), Flues et al. discutiram a presença de chuvas ácidas em decorrência das atividades carboníferas na região, enquanto Fungaro e Izidoro estudaram a descontaminação de drenagem ácida pelo processo de troca iônica. Estes últimos utilizaram zeólita sintetizada a partir de cinzas de carvão da própria região. Em adição, Shuqair estudou a contaminação do solo e da água subterrânea por elementos tóxicos de rejeitos da mineração de carvão de Figueira. 

Em geral, os trabalhos realizados no entorno de minerações carboníferas do Brasil têm estudado pouco os processos de tratamento de DAM e as conseqüências físico-químicas ao ambiente.

• A área de estudo localiza-se no município de Figueira, nordeste do Estado do Paraná, no domínio da Bacia Sedimentar do Paraná. Dentre as unidades geológicas desta bacia que ocorrem na área, a Formação Rio Bonito destaca-se por conter camadas de carvão. 

Segundo Schneider et al.,18 a estratigrafia desta unidade constitui-se de uma porção basal arenosa; uma intermediária, que compreende siltitos e folhelhos intercalados com camadas de arenitos e leitos de rochas calcárias; e uma camada superior, constituída por arenitos intercalados com leitos de argila e folhelhos carbonosos, onde estão localizados leitos de carvão que podem ser explotados economicamente.

• Foram observadas e identificadas concentrações de 15 constituintes químicos do carvão da área de estudo e os seus fatores de concentração (FC), os valores de Clarke e as concentrações químicas em carvões do sul do Brasil. Em comparação com a média crustal (Clarke), as concentrações de As do carvão da área de estudo foram muito elevadas (253 a 2176 mg kg-1), com FC acima de 100. 

Para o Cd e Pb os valores de FC variaram entre 3,1-35,5 e 14,7-42,5, respectivamente. Valores de FC levemente acima da unidade também foram observados para o Fe (2,5-15,9) e Zn (0,7-6,8). Para os demais elementos investigados, os valores de FC foram < 1. As concentrações de As e Pb no carvão de Figueira foram muito superiores aos carvões de Criciúma (SC) e Candiota (RS). 

• Em adição, as elevadas concentrações de As nas amostras de carvão de Figueira são notórias e comparáveis com outros estudos, como por exemplo, na Grã Bretanha (1254 mg kg-1),30 no Canadá (>1400 mg kg-1)31 e na China (2226 mg kg-1).

Os resultados mostraram que as concentrações de As são significativas no carvão das minas de Figueira (PR). Entretanto, os níveis deste metalóide e de outros metais (Cd, Co, Cr, Cu, Ni e Pb) foram baixos na drenagem ácida de mina, em contraste com altas concentrações de Al, Fe, Mn, SO42- e Zn. 

• Os processos físico-químicos atuantes na neutralização da drenagem ácida com CaO são complexos, parecendo que o pH de hidrólise de cada constituinte químico é um fator determinante em sua precipitação. O sistema de tamponamento carbonático natural na área investigada, devido à presença de rochas calcárias, forneceu condições físico-químicas mais alcalinas necessárias para a retirada de elementos dissolvidos, residuais do processo de neutralização com CaO (exceto Al). 

Modelagem geoquímica mostrou que a remoção de Mn bivalente dissolvido ocorreu com eficiência apenas após a precipitação do ferro bivalente, em condições alcalinas extremas. Nestas condições, Al foi solubilizado de minerais silicáticos e ocorreu incremento no seu nível de concentração nas águas fluviais.

Solo Contaminado