A representação gráfica dos atributos espaciais do solo em um ambiente digital é uma tarefa complexa, pois requer a conversão de dados coletados de forma discreta para uma superfície contínua. Os objetivos deste estudo foram aplicar técnicas tridimensionais de interpolação e visualização da textura e dos atributos de fertilidade do solo e estabelecer relações com fatores e processos pedogenéticos em uma área de encosta. Os programas GRASS e ParaView foram utilizados para gerar modelos tridimensionais e visualizar volumes de solo, respectivamente. Amostras dos horizontes A, AB, BA e B foram coletadas em uma grade regular de 122 pontos em uma área de 13 ha, em Pinhais, PR, sul do Brasil. As técnicas de geoprocessamento e de computação gráfica foram eficientes para identificar e delimitar volumes de solo com faixas distintas de valores de atributos da fertilidade confinados dentro da matriz do solo. A interpolação tridimensional e a ferramenta de visualização facilitaram a interpretação em um espaço contínuo (volumes) das relações de causa-efeito entre a textura do solo e os atributos de fertilidade e os fatores e processos pedológicos, como os maiores teores de argila seguindo as linhas de drenagem da área. A parte mais plana, com ocorrência de solos mais intemperizados (Latossolos), apresentou os maiores valores de pH e as concentrações mais baixas de Al3+. Essas técnicas de interpolação e visualização de dados têm grande potencial para ser utilizada em diversas áreas da ciência do solo, como a identificação de volumes de solos que ocorrem lado a lado, mas que oferecem diferentes condições físicas, químicas e mineralógicas para o crescimento das raízes das plantas; o monitoramento de plumas de poluentes orgânicos e inorgânicos em solos e sedimentos; entre outras aplicações. Os detalhes metodológicos para a interpolação e visualização em três dimensões de dados de solo foram apresentados neste trabalho.

The graphical representation of spatial soil properties in a digital environment is complex because it requires a conversion of data collected in a discrete form onto a continuous surface. The objective of this study was to apply three-dimension techniques of interpolation and visualization on soil texture and fertility properties and establish relationships with pedogenetic factors and processes in a slope area. The GRASS Geographic Information System was used to generate three-dimensional models and ParaView software to visualize soil volumes. Samples of the A, AB, BA, and B horizons were collected in a regular 122-point grid in an area of 13 ha, in Pinhais, PR, in southern Brazil. Geoprocessing and graphic computing techniques were effective in identifying and delimiting soil volumes of distinct ranges of fertility properties confined within the soil matrix. Both three-dimensional interpolation and the visualization tool facilitated interpretation in a continuous space (volumes) of the cause-effect relationships between soil texture and fertility properties and pedological factors and processes, such as higher clay contents following the drainage lines of the area. The flattest part with more weathered soils (Oxisols) had the highest pH values and lower Al3+ concentrations. These techniques of data interpolation and visualization have great potential for use in diverse areas of soil science, such as identification of soil volumes occurring side-by-side but that exhibit different physical, chemical, and mineralogical conditions for plant root growth, and monitoring of plumes of organic and inorganic pollutants in soils and sediments, among other applications. The methodological details for interpolation and a three-dimensional view of soil data are presented here.

A degradação dos recursos hídricos está intensamente relacionada à atividade agrícola. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência do uso do solo e de alguns componentes ambientais na qualidade da água superficial na microbacia do rio Campestre, município de Colombo, Paraná. Foram analisados os atributos físicos e químicos (nitrogênio Kjeldahl, amônio, nitrato, fósforo total, turbidez, pH, temperatura, condutividade elétrica, sólidos totais, demanda biológica de oxigênio, demanda química de oxigênio e oxigênio dissolvido). A coleta das amostras de água foi realizada mensalmente por um ano em oito pontos, distribuídos em três sub-bacias. De modo geral, a qualidade da água foi inferior na sub-bacia com maior porcentagem de agricultura, sendo influenciada também pelas porcentagens de floresta, área de preservação permanente com agricultura e área de contribuição da sub-bacia. Na estação de verão, provavelmente em razão da maior precipitação pluvial e do uso do solo, ocorreram as maiores concentrações de N Kjeldahl e N particulado, bem como de condutividade elétrica, pH e turbidez. Todos os atributos analisados, exceto o P total, estavam de acordo com a Resolução Conama nº 357/2005, para água doce de classe 1. No entanto, cabe ressaltar que o monitoramento realizado referiu-se ao escoamento de base e não representou uma condição de descarga, já que a maioria das coletas não foi realizada durante ou próxima do evento de precipitação.

Water degradation is strongly related to agricultural activity. The aim of this study was to evaluate the influence of land use and some environmental components on surface water quality in the Campestre catchment, located in Colombo, state of Parana, Brazil. Physical and chemical attributes were analyzed (total nitrogen, ammonium, nitrate, total phosphorus, electrical conductivity, pH, temperature, turbidity, total solids, biological oxygen demand, chemical oxygen demand and dissolved oxygen). Monthly samples of the river water were taken over one year at eight monitoring sites, distributed over three sub-basins. Overall, water quality was worse in the sub-basin with a higher percentage of agriculture, and was also affected by a lower percentage of native forest and permanent preservation area, and a larger drainage area. Water quality was also negatively affected by the presence of agriculture in the riparian zone. In the summer season, probably due to higher rainfall and intensive soil use, a higher concentration of total nitrogen and particulate nitrogen was observed, as well as higher electrical conductivity, pH and turbidity. All attributes, except for total phosphorus, were in compliance with Brazilian Conama Resolution Nº 357/2005 for freshwater class 1. However, it should be noted that these results referred to the base flow and did not represent a discharge condition since most of the water samples were not collected at or near the rainfall event.

Os microrganismos são os mais numerosos da fração biológica do solo e estão sujeitos a alterações em sua abundância e nas relações metabólicas em função de mudanças ambientais, como o aporte de poluentes ao solo. O objetivo deste trabalho foi avaliar a atividade microbiana de solos da área de mineração e metalurgia de chumbo (Pb), no município de Adrianópolis (PR), a fim de gerar indicadores biológicos da qualidade desses solos. Os solos foram amostrados (0 a 5 e 5 a 10 cm) em cinco locais e em quatro épocas do ano (maio, setembro, novembro e janeiro). Os teores totais de Pb e Zn do solo foram determinados por espectroscopia de emissão atômica com plasma acoplado indutivamente, após digestão das amostras com HF e HNO3 concentrados e H2O2 30 % (v/v) em forno de micro-ondas. Para extração de formas mais disponíveis de Pb e Zn foi empregada a solução de HNO3 0,5 mol L-1 fervente. Foram estimados os seguintes atributos microbiológicos dos solos: contagem de bactérias totais (BT); contagem de bactérias esporuláveis (BESP); percentagem de bactérias esporuláveis em relação à BT; contagem de fungos; relação entre fungos e bactérias totais; respiração microbiana; biomassa microbiana; percentagem do carbono microbiano em relação ao C orgânico total do solo; e quociente metabólico. Utilizaram-se três métodos para o tratamento estatístico dos dados: diferenciação dos solos por meio da análise de componentes principais (ACP); obtenção de índice de qualidade ambiental relativo aos atributos microbiológicos (IQAMi); e análise de correlação simples. A elevada fertilidade dos solos tornou menos expressivo o efeito prejudicial dos metais pesados sobre os microrganismos. Contudo, no mês de maior estresse climático para os organismos (maio - menor temperatura), solos com maiores teores de Pb apresentaram menor população e atividade microbiana, ou seja, nessas condições as bactérias e fungos foram bons indicadores de qualidade do solo. A maior proporção de BESP nos solos mais contaminados por Pb no mês mais frio (correlação de 0,95* para maio) pode ser interpretada como mecanismo de resistência desses organismos. O IQAMi na camada de 0 a 5 cm foi mais eficiente que a ACP na separação dos solos contaminados com metais pesados: os valores decresceram em sentido oposto ao aumento nos teores de Pb dos solos. Já na profundidade de 5 a 10 cm a ACP foi mais eficiente para esse propósito.

Microorganisms are the most numerous organisms in the soil biological fraction. Their population and metabolic relations are affected by environmental changes, such as pollutant deposition on and movement into the soil. The aim of this work was to assess the soil microbial activity in a Pb mining and metallurgy plant, in Adrianópolis (PR), to determine soil biological quality indicators. The soil (layers 0 to 5 and 5 to 10 cm) was sampled once at five locations four times (May, September, November and January),approximately, 62 years after mining activity and 12 after the activity was stopped. The total Pb and Zn content in the soil was determined through inductively coupled plasma - atomic emission Spectrometry (ICP-AES), after microwave digestion of the soil samples with concentrated HF, HNO3 and 30 % (v/v) H2O2. To extract the heavy metals in bioavailable form, a boiling HNO3 0.5 mol L-1 solution was used. The following soil microbial parameters were estimated: Total Bacteria (TB); Sporulating Bacteria (SB); percentage of Sporulating Bacteria comparing to TB; Fungi; correlation between fungi and TB; Microbial respiration; Microbial Biomass; Microbial Carbon percentage compared to the soil total organic C; Metabolic quotient. Three methods were used to the statistical data analysis: (a) differentiation of the sites trough Principal Component Analysis (PCA); (b) establishment of an Environmental Quality Index (EQMI) based on microbiological parameters; and (c) simple correlation analysis. The the heavy metal effect microorganisms was minimized by the high soil fertility. However, in the month with the most unfavorable climatic conditions for the microorganisms (May - lowest temperatures), soils with the highest Pb showed reduced microorganism population and microbial activity, which means that under these conditions bacteria and fungi were good soil quality indicators. The highest SB proportion in the most Pb contaminated soils in the coldest month (0.95I correlation to May) can be interpreted as a resistance mechanism of these organisms. The environment microbial quality index (EMQI) in the 0 to 5 cm layer was more efficient than PCA in distinguishing locations with heavy metal contamination: the values decreased in the opposite sense to the increase in the soil Pb. However, in the 5 to 10 cm layer PCA was more efficient to this purpose.

A influência do manejo ou a adição de contaminante ao solo, normalmente, induz uma resposta mais rápida sobre a mesofauna do solo do que em outros atributos pedológicos, o que torna esses organismos bons indicadores de qualidade ambiental. Os objetivos deste trabalho foram identificar e quantificar os grupos de organismos da mesofauna dos solos e determinar os teores de Pb e Zn de plantas da área de mineração e metalurgia de Pb, no município de Adrianópolis (PR), de modo que fossem gerados indicadores biológicos da qualidade desses solos. Os solos selecionados apresentaram as seguintes características em relação às formas de contaminação: solo 1 - referência (mata nativa); solo 2 - resíduos incorporados ao perfil; solos 3 e 6 - próximos às chaminés da fábrica, com potencial de aporte de material particulado; e solo 5 - grande volume de rejeitos sobre o solo. Foram utilizados funis de Berlese, coletando-se amostras na profundidade de 0 a 5 cm (20 funis x 5 solos x 1 profundidade x 4 épocas = 400 amostras). Após separação da mesofauna, procedeu-se à triagem e identificação dos organismos com o auxílio de lupa. Amostras de formiga foram digeridas com HNO3 concentrado em sistema fechado de micro-ondas, e os teores de Pb e Zn foram determinados por espectroscopia de emissão atômica com plasma indutivamente acoplado (ICP-AES). Plantas da família Poaceae foram coletadas em todos os solos e, após digestão das amostras da parte aérea e da raiz pelo método nítrico-perclórico, determinaram-se os teores de Pb e Zn por ICP-AES. O número total de organismos dos 21 grupos identificados e o Índice de Qualidade Ambiental da Mesofauna não foram bons indicadores do nível de contaminação dos solos por metais pesados. A ocorrência e distribuição de espécies isoladas mostraram-se mais eficientes nesse propósito. A melhor qualidade ambiental do solo 1 (teores naturais de Pb - solo de referência) foi atestada pela maior riqueza de grupos de organismos e ocorrência de representantes dos grupos Pseudoscorpiones, Mollusca e Isopoda apenas nesse solo. Os grupos Aracnídeos e Psocoptera também foram considerados bons indicadores ambientais, com incremento de suas populações nos solos com maiores teores de metais pesados (solos 2, 3 e 5), possivelmente devido à menor ocorrência de organismos competidores/predadores desses grupos. Os teores de metais pesados nos indivíduos do grupo Formicidae tiveram relação direta com os teores de Pb extraídos com HNO3 0,5 mol L-1 no solo. Quanto ao acúmulo de metais pesados nas plantas coletadas na área, com exceção do solo 1, todas as espécies encontravam-se sob efeito fitotóxico para Pb e Zn, o que sugere a proibição de pastejo na área.

The influence of soil management or the contaminant application to the soil, usually induce to a quicker response in the soil mesofauna than in other pedogenic properties; these organisms are therefore good environmental quality indicators. The aim of this study was to identify and quantify the organisms groups of the soil mesofauna and determine Pb and Zn contents in plants in the mining and metallurgy plant in Adrianópolis (PR),to originate biological indicators of the quality of these solis. At the selected locations the following contamination forms were analized: site 1 - reference (native wood); site 2 - residue incorporated in the profile; sites 3 and 6 - close to the chimneys of the plant, with potential import of particulate matter; site 5 - great waste volume covering the soil. Berlese funnels were utilized to collect samples from the 0 to 5 cm layer (20 funnels x 5 sites x 1 layer x 4 times = 400 samples). After the separation of the mesofauna, the organisms were selected and identified. Ants samples were microwave digested with concentrated HNO3 and the Pb, Cu, Ni and Zn contents were determined by inductively coupled plasma - atomic emission Spectrometry (ICP-AES). Plants from Poaceae family were collected in all sites and the Pb, Cu, Ni and Zn contents determined after nitric-perchloric digestion, using ICP-AES. The total organism number from the 21 identified groups and the Mesofauna Environmental Quality Index were not good indicators of the heavy metal contamination level of the soil. The quantity and distribution of isolated species proved more efficient for this purpose. The best environmental quality at site 1(natural Pb levels - control soil) was evidenced by the highest diversity of organism groups and occurrence of the representative groups Pseudoscorpiones, Mollusca and Isopoda in this soil. The groups Arachinida and Psocoptera were also considered good environmental indicators, with population increases at sites with higher heavy metals content (sites 2, 3 and 5), possibly because of the reduced occurrence of competitor/predator organisms. The heavy metal content in the individuals of the group of Formicidae was directly related to the soil Pb content extracted with 0.5 mol L-1 HNO3. In terms of heavy metal accumulation in native species, with exception of site 1, the soil had a phytotoxic effect of Pb and Zn on all species, suggesting that grazing should be banned.

A fitoextração tem sido sugerida como alternativa viável às práticas tradicionais de recuperação de solos contaminados por metais pesados (remoção do solo e destinação em aterros ou coprocessamento em cimento, etc.), em razão dos menores custos e por ser menos impactante ao ambiente. Este trabalho objetivou avaliar a fitoextração induzida (uso de ácido cítrico como agente quelante) de metais pesados, com o cultivo de aveia-preta (Avena strigosa Schreber), girassol (Helianthus annuus L.) e grama-batatais (Paspalum notatum Flügge), em solos poluídos (solos 2, 3 e 4) de uma área de mineração de Pb em Adrianópolis (PR). O solo 1 foi amostrado em área de mata nativa (referência). O experimento foi realizado em casa de vegetação, com três repetições. Foram determinados os teores de Pb, Cd, Cu, Ni, Cr e Zn no solo com HNO3/HCl (3:1) concentrados. Após a colheita das plantas, determinaram-se a massa de matéria seca e os teores de metais pesados nas raízes e parte aérea (digestão nítrico-perclórica). Os solos contaminados (2, 3 e 4) apresentaram as seguintes faixas de teores de metais pesados (mg kg-1): Pb - 2.598,5 a 9.678,2; Cd - 1,9 a 22,2; Cu - 165,5 a 969,2; Ni - 22,6 a 38,4; Cr - 15,2 a 27,8; e Zn - 87,4 a 894,8. A adição de quelante não induziu a uma absorção mais efetiva de metais pesados pelas plantas. O solo 2 possibilitou melhor crescimento das plantas, e o girassol deve ser preferido na fitorremediação das áreas sob as mesmas condições. Na área próxima à planta fabril (solo 3) e nas áreas com grande ocorrência de rejeitos (solo 4), a fitoextração não foi eficiente. Nesses ambientes, recomenda-se o estudo de outras plantas nativas e, ou, exóticas resistentes a altos teores de Pb (solo 3) ou a remobilização de solo mais rejeito para aterros industriais (solo 4).

Phytoextraction has been suggested as a viable alternative to traditional restoration practices for heavy metal-contaminated soils (e.g., soil removal and disposal in land fill areas, or co-processing in cement), in view of the lower costs and lower environmental impact. This study had the objective of evaluating induced phytoextraction (use of chelating agent) of heavy metals in black oat (Avena strigosa Schreber), sunflower (Helianthus annuus L.) and Bahiagrass (Paspalum notatum Flügge) in polluted soils (soils 2, 3, and 4) of a Pb mining and processing area in Adrianópolis (PR), Brazil. The experiment was conducted in a greenhouse, with three replications. The soil Pb and Zn contents were determined using concentrated HNO3/HCl (3:1). After harvest, the dry biomass and heavy metal contents in the root and shoot parts were determined by nitro-perchloric digestion. The following values of heavy metal content were found in the contaminated soils (2, 3 and 4) (mg kg-1): Pb - 2,598.5 to 9,678.2; Cd - 1.9 to 22.2; Cu - 165.5 to 969.2; Ni - 22.6 to 38.4; Cr - 15.2 to 27.8 and Zn - 87.4 to 894.8. Chelate addition did not induce heavy metal uptake by the plants. Plant development in soil 2 was better and sunflower should be preferred for phytoremediation in areas under similar conditions. In the area surrounding the industrial plant (soil 3) and in the areas with high waste disposal (soil 4), phytoextraction was not efficient. In these environments other native plants and/or exotic Pb-resistant plants should be tested (soil 3) as well as the remobilization of soil with residues to industrial landfills.

As formas e a disponibilidade dos metais pesados em solos contaminados definem o potencial de absorção pelas plantas e de contaminação das águas por lixiviação. Neste trabalho, foram usados diferentes métodos de extrações químicas com o objetivo de identificar as formas de Pb, Cd, Cr, Cu, Ni e Zn e avaliar a disponibilidade desses poluentes para girassol (Helianthus annuus L.), aveia-preta (Avena strigosa Schreber) (exóticas) e grama-batatais (Paspalum notatum Flügge) (nativa) como espécies indicadoras em solos de área de mineração e metalurgia de Pb, no município de Adrianópolis (PR). Foram coletadas amostras (0 a 40 cm) em quatro ambientes da área: solo 1 - referência (mata nativa); solo 2 - pequena ocorrência de rejeitos no perfil; solo 3 - próximo da chaminé da fábrica (aporte de material particulado); solo 4 - intenso descarte de resíduos finos. Os métodos de extração empregados foram: DTPA-TEA pH 7,3; Ca(NO3)2 0,5 mol L-1; HNO3 0,5, 1,0 e 4,0 mol L-1 e água régia (HNO3/HCl concentrados - 3:1). O experimento foi realizado em casa de vegetação, com três repetições. Houve intenso incremento nos teores pseudototais, trocáveis e não trocáveis de metais pesados com a mineração; os teores máximos de Pb e Zn extraídos pela água régia foram de 9.678,2 e 894,8 mg kg-1, respectivamente. Os extratores HNO3 0,5, 1,0 e 4,0 mol L-1 e água régia correlacionaram entre si quanto à extração de metais pesados nos solos. O extrator com princípio de quelação (DTPA-TEA pH 7,3) não foi eficiente na predição da disponibilidade desses metais para as plantas. As extrações nítricas devem ser preferidas para se estabelecer a fitodisponibilidade de Pb e Zn nos solos da área.

The forms and availability of heavy metals in contaminated soils determine the uptake potential of plants and water contamination by leaching. In this study different methods of chemical extraction were used, in order to identify the forms of Pb, Cd, Cr, Ni, Cu, and Zn and evaluate the availability of these pollutants for sunflower (Helianthus annuus L.), black oat (Avena strigosa Schreber) (exotic species) and Bahiagrass (Paspalum notatum Flügge) (native species), as indicators, in soils of Pb mining and metallurgy in Adrianópolis, state of Paraná, Brazil. Soil samples were collected in the 0-40 cm layer in four environments of the area: soil 1 - control (native forest); soil 2 - waste in soil profile; soil 3 - near the factory chimney (deposition of particulate material); soil 4 - heavy deposition of waste. The following extraction methods were used: DTPA-TEA pH 7.3; Ca(NO3)2 0.5 mol L-1; HNO3 0.5, 1.0 and 4.0 mol L-1, and concentrated HNO3/HCl (3:1). The plants were grown in a greenhouse, with three replications. The increase of pseudo-total, exchangeable and non-exchangeable heavy metal contents was verified; the highest contents of Pb and Zn were extracted by HNO3/HCl; 9,678.2 and 894.8 mg kg-1, respectively. Soil heavy metals based on acid extractors HNO3 0.5, 1.0 and 4.0 mol L-1 and HNO3/HCl were strongly correlated with each other. The extractor based on chelation (DTPA-TEA pH 7.3) was not efficient to predict the availability of heavy metals for plants under the study conditions. The nitric extractions should be preferred to determine Pb and Zn plant availability in the area.