Determinação da concentração de metais em solos de parques públicos da cidade de São Paulo com o uso das técnicas LIBS e ICP OES

Abstract

Os parques são espaços fundamentais para a proteção de biodiversidade e manutenção da qualidade de vida, principalmente em grandes centros urbanos como a cidade de São Paulo. Os parques podem sofrer alterações significativas devido as atividades antrópicas e usos diversos que sofreram ao longo dos anos. Há poucos estudos sobre a qualidade dos solos desses locais. Diante disso, esse estudo propõe a avaliação da concentração de metais em solos de parques urbanos da cidade de São Paulo e compara-os com os valores orientadores fornecidos pela agencia ambiental. Para isso se utilizou a técnica de espectrometria de emissão ótica com plasma induzido por laser (LIBS) e espectrometria de emissão óptica em plasma indutivamente acoplado (ICP OES). Os solos também foram caracterizados quanto aos indicadores textura, capacidade de troca catiônica (CTC), potencial hidrogeniônico (pH) e condutividade elétrica (CE). Foram estudados 18 solos de cinco parques. Os resultados indicaram que dos solos estudados 61% são arenosos e 39% argilosos, pH possui acidez moderada a neutra, CTC e CE indicam alta capacidade de retenção e troca de íons positivos. Com base nos indicadores, os solos possuem características similares a solos com nenhuma ou baixa intervenção antrópica. A técnica LIBS apresentou desempenho satisfatório na verificação qualitativa. Entretanto, a quantificação não foi possível para os elementos Co, Cr e Zn devido possivelmente a baixa sensibilidade, efeito matriz e opacidade do plasma, respectivamente. Para Cd e Pb foram obtidos altos valores de limites de detecção, o que inviabilizou as quantificações. Para o Cu as concentrações obtidas via LIBS e ICP OES apresentaram valores discrepantes para alguns solos, provavelmente devido as características das amostras que influenciam significativamente as análises por LIBS. Conclui-se que a técnica LIBS é uma opção prática e eficiente para avaliações qualitativas. Entretanto, para determinações quantitativas, estratégias e métodos específicos de análise devem ser adotados de acordo com a amostra, instrumentação e condições de operação. Em relação aos valores orientadores, os resultados indicaram que para Cd e Co dos 18 solos estudados, apenas 2 estão em desacordo com os valores de referência de qualidade (VRQ), porém em conformidade ao valor de prevenção (VP). Para Cu, 12 solos estão em conformidade com VRQ, apenas um excedeu os valores de VP, porém não ultrapassou o valor de intervenção (VI). Para Pb, 2 solos estão em conformidade com VRQ e 1 excedeu o VI. Para Cr, apenas 1 está em conformidade com VRQ, os restantes estão em conformidade com VP. Para Zn, 7 solos estão em conformidade com o VRQ, 7 ultrapassaram os limites de VP, mas não excederam o VI. Pelos resultados obtidos, os solos estudados fornecem qualidade suficiente para desempenhar sua função de proteção de biodiversidade e lazer aos frequentadores dos parques. Contudo, possíveis fontes antrópicas contribuírem para o aumento dos teores de metais nesses solos. Sendo assim, o monitoramento é importante para manutenção da qualidade ambiental e saúde coletiva.

The parks are fundamental spaces for protecting biodiversity and maintaining quality of life, especially in large urban centers such as the city of São Paulo. The parks can undergo significant changes due to anthropic activities and various uses they have suffered over the years. There are few studies on the quality of soils in these places. Therefore, this study proposes the evaluation of the concentration of metals in soils of urban parks in the city of São Paulo and compares them with the guiding values provided by the environmental agency. For this, the laser induced breakdown spectrometry (LIBS) and Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry (ICP OES) were used. Soils were also characterized in terms of texture, cation exchange capacity (CTC), hydrogenion potential (pH) and electrical conductivity (EC). Eighteen soils from five parks were studied. The results indicated that 61% of the studied soils are sandy and 39% clayey, pH has moderate to neutral acidity, CTC and EC indicate high capacity for retention and exchange of positive ions. Based on the indicators, the soils have characteristics similar to soils without or low human intervention. The LIBS technique presented satisfactory performance in the qualitative verification. However, quantification was not possible for the elements Co, Cr and Zn possibly due to low sensitivity, matrix effect and plasma opacity, respectively. For Cd and Pb, high values of detection limits were obtained, which made quantification unfeasible. For Cu, the concentrations obtained by LIBS and ICP OES presented discrepant values for some soils, probably due to the characteristics of the samples that significantly influence the analyzes by LIBS. It is concluded that the LIBS technique is a practical and efficient option for qualitative assessments. However, for quantitative determinations, specific analysis strategies and methods must be adopted according to the sample, instrumentation and conditions operating. Regarding the guiding values, the results indicated that for Cd and Co of the 18 soils studied, only 2 are in disagreement with the quality reference values (VRQ), however in accordance with the prevention value (VP). For Cu, 12 soils are in compliance with VRQ, only one exceeded the VP values, but did not exceed the intervention value (VI). For Pb, 2 soils conform to VRQ and 1 exceeds VI. For Cr, only 1 conforms to VRQ, the rest conform to VP. For Zn, 7 soils conform to the VRQ, 7 exceeded the VP limits, but did not exceed the VI. Based on the results obtained, the studied soils provide sufficient quality to perform their function of protecting biodiversity and leisure for the parks visitants. However, possible anthropic sources contribute to the increase of metal contents in soils. Therefore, monitoring is important for maintaining environmental quality and collective health.