Criticamente matérias-primas como potenciais contaminantes ambientais emergentes, seus padrões de distribuição, riscos e comportamento em solos de várzea contaminados por metais pesados

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 9597 (2023) Citar este artigo

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A crescente procura de novas matérias-primas críticas pode levar ao aumento da sua libertação para o ambiente sob a forma de contaminantes ambientais emergentes (EEC). No entanto, nunca houve um estudo abrangente que tivesse em conta o conteúdo total de EEC, o conteúdo de várias frações de EEC, o seu comportamento em solos de várzea e os potenciais riscos ecológicos e para a saúde humana. A ocorrência, frações e fatores de influência dos sete EECs (Li, Be, Sr, Ba, V, B, Se) originários da mineração histórica em solos de várzea de vários ecossistemas (terras aráveis, pastagens, zonas ribeirinhas, locais contaminados) foram investigado. Com base na avaliação dos níveis globais de EECs (elementos potencialmente tóxicos) em comparação com os valores de orientação do solo estabelecidos pela legislação europeia para Be, Ba, V, B e Se, constatou-se que apenas Be não excedeu os limites recomendados . Dentre os elementos analisados, o Li apresentou o maior fator de contaminação (FC) médio de 5,8, seguido do Ba com 1,5 e do B com 1,4. Particularmente preocupante foi a descoberta de um potencial risco grave para a saúde associado à exposição de crianças ao Li, conforme indicado por quocientes de perigo que variam de 0,128 a 1,478. Com exceção de Be e Se, a divisão dos EEC nas diferentes frações revelou que os EEC estão principalmente ligados à fração residual. Be (13,8%) apresentou o maior percentual de fração trocável como mais biodisponível na primeira camada do solo, seguido por Sr (10,9%), Se (10,2%), Ba (10,0%) e B (2,9%). As correlações mais frequentemente observadas foram entre frações EEC e pH/KCl, seguidas de carbono orgânico do solo e óxidos hidratados de manganês. As análises de variância confirmaram o impacto dos diferentes ecossistemas no conteúdo total e nas frações da CEE.

Globalmente, a procura de novas matérias-primas críticas (MRC) está a crescer muito rapidamente. A lista da UE de 2020 contém 30 materiais, incluindo lítio, berílio, estrôncio, vanádio, barita (sulfato de bário) e boratos (minerais naturais que contêm boro)1. O selénio foi identificado como um material crítico na avaliação de 20112. Esta crescente importância e demanda global por CRMs pode levar a um aumento indesejável na sua liberação para o meio ambiente. Portanto, muitos destes MRC também têm atraído a atenção da comunidade científica como contaminantes ambientais emergentes (EECs). A contaminação ambiental destes elementos pode estar relacionada com a sua utilização extensiva, por exemplo, Li em telemóveis e medicamentos estabilizadores do humor3; Seja na eletrónica, nas telecomunicações, na energia nuclear e na indústria4; compostos de bário são usados ​​como cargas ou aditivos em produtos industriais; o vanádio é usado como aditivo em ligas de aço e titânio e como catalisador para produtos químicos; os boratos são ingredientes importantes em uma variedade de produtos domésticos e comerciais. Até à data, a investigação não conseguiu fornecer uma imagem clara de como o aumento da produção de MRC como EEC afecta negativamente todos os compartimentos do ambiente3. Existe uma grande variedade de CEE inorgânicos e orgânicos5.

A liberação de EECs inorgânicos industriais no meio ambiente também pode estar relacionada às atividades de mineração que são as principais responsáveis ​​pela liberação de contaminantes ambientais tradicionais (TECs). Os CEE que não foram reconhecidos anteriormente ou que atraíram menos atenção não exercem toxicidade aguda, mas exercem os seus efeitos de formas mais ocultas6. Além disso, o aumento do uso e descarte de MRC pode contribuir para o aumento da exposição dos EEC. A água potável e as plantas constituem frequentemente a principal via de exposição de muitos CEE à cadeia alimentar7. Ambos dependem do comportamento dos EEC no solo, que pode ser totalmente diferente dos TEC6. Faltam informações sobre os padrões de distribuição e comportamento de muitos EEC no solo. As áreas adequadas para esta investigação são aquelas em que as actividades mineiras anteriores deixaram pegadas ambientais negativas relacionadas com a contaminação do solo por metais pesados. Acessórios de metal pesado podem ser simplesmente EECs com propriedades químicas diferentes. Neste sentido, atenção especial deve ser dada aos solos de várzea. Nas planícies aluviais, a contaminação pode ocorrer tanto de fontes geogênicas quanto antropogênicas. Além disso, os sistemas de drenagem e os fluxos de água podem contribuir para o transporte e propagação da contaminação. Além disso, a contaminação pode afectar negativamente até mesmo ecossistemas aluviais naturais e artificiais raros e distantes, com um possível impacto negativo na saúde humana.