TEOR NATURAL E VARIABILIDADE ESPACIAL DE ELEMENTOS TERRAS RARAS EM SOLOS DO RIO GRANDE DO NORTE

Abstract

RESUMO: O crescimento dos setores agrícola e industrial tem aumentado a demanda dos elementos terras raras (ETRs) para a produção de dispositivos tecnológicos e de fertilizantes, portanto, o acúmulo desses elementos no solo pode se tornar uma preocupação ambiental. Nesse contexto, os objetivos do trabalho são: determinar os teores naturais (background) para ETRs em solos originados de materiais de origem diversos, e em condições climáticas variando de úmida à semiárida, além de avaliar a influência dos elementos maiores e das propriedades do solo na geoquímica e variabilidade espacial dos ETRs. As concentrações de ETRs foram determinadas por Espectroscopia de emissão óptica com plasma acoplado indutivamente. Os elementos maiores foram determinados por espectrometria de fluorescência de raios X. A concentração média de ETRs em solos do RN seguiu a ordem (mg kg-1): Ce (40,4) > La (18,9) > Nd (15,8) > Pr (7,3) > Sm (3,0) > Gd (2,6) > Dy (1,0) > Er (0,7) > Yb (0,6) > Eu (0,5) = Tb (0,5) > Ho (0,3) > Lu (0,2). O material de origem foi o principal fator que governou a geoquímica dos ETRs nos solos, sendo os teores mais elevados observados em solos originados de rochas ígneas e metamórficas. Já as rochas sedimentares, com exceção da região formada por calcários, formaram solos com as menores concentrações de ETRs do estado. Dentre os elementos maiores, os teores de Fe e de Si tiveram maior influência na geoquímica de ETRs em solos. A ausência de correlação significativa do CIA com o Fe, Si, Argila, CTC e ETRs confirma a baixa influência do clima na geoquímica dos ETRs em solos. A argila e CTC influenciaram principalmente na dinâmica dos ETRs pesados. Isto aponta para a importância de considerar não apenas a proporção, mas também o tipo de argila em estudos de ETRs. Entre os minerais da fração argila, a elevada correlação entre o Fe2O3 e os ETRs sugere que os óxidos de ferro tem grande importância na distribuição dos ETRs nos solos do RN. Os ETRs Nd, Sm, Tb, Dy, Ho, Yb e Er apresentaram forte dependência espacial, enquanto esta dependência foi moderada para Pr, La, Ce, Eu, Gd e Lu. Esse fato ressalta as propriedades conservativas desses elementos e, por conseguinte, a importância destes para diversos estudos ambientais. Esses resultados representam o estudo mais detalhado de geoquímica superficial de ETRs em solos brasileiros, além de ser o primeiro estado do Brasil a estabelecer VRQs para ETRs em solos, que servirão de base para futuros monitoramentos da qualidade do solo e do ambiente dessa região. ABSTRACT: The growth of the agricultural and industrial sectors has increased the rare earth elements (REEs) demand for the production of technological devices and fertilizers. Therefore, the accumulation of these elements in soils has become an environmental concern. Based on the foregoing, the objectives of this study were to determine the background level of REEs in soils derived from different parent materials and under climate patterns, evaluating the influence of the major elements and soils properties on the geochemistry and spatial distribution of REEs. The concentrations of REEs were determined by ICP-OES using a cyclonic spray chamber/nebulizer system. The major elements were determined by X-ray fluorescence spectrometry. The mean REE concentration in soils was in the order (mg kg-1): Ce (40.4) > La (18.9) > Nd (15.8) > Pr (7.3 (0.7) > Yb (0.6) > I (0.5) = Tb (0.5) > Ho (0.3) > Lu (0.2). The type of parent material mainly governed REE concentration. The highest REE values were derived from igneous and metamorphic rocks. The soils derived from sedimentary rocks showed the lowest REE concentrations, except for soils derived from calcareous. Among the larger elements, the Fe and Si contents had greater influence on the soil REE geochemistry. The more iron and less silicates in the soil, the higher is the REE concentrations. Furthermore, the lack of significant correlation of CIA with Fe, Si, Clay, CEC and REEs confirms the low influence of climate patterns in REE geochemistry. Clay and CTC mainly influenced the dynamics of HREEs. This behavior draws attention to the importance of considering the clay type in REE studies. Soil pH and organic carbon did not influence the concentration of REEs in topsoil. This suggests that the chemical composition of the organic matter and the interaction of the chemical compartments with the REEs is more important than the total concentration. Among the clay fraction minerals, the high correlation between Fe2O3 and the REEs suggests that the iron oxides had great importance in the REE distribution on soil. Nd, Sm, Tb, Dy, Ho, Yb, Er showed strong spatial dependence while Pr, La, Ce, Eu, Gd and Lu presented moderate spatial dependence, This fact highlights the conservative properties of these elements and, consequently, their importance for several environmental studies. These results represent a more detailed study regarding REE geochemistry in Brazilian topsoils and it will serve as a basis for soil screening levels used for risk assessment and environmental policies regarding human health and environment protection.