Cartografia geoquímica da ilha de Santiago com uma densidade de amostragem média/baixa

A ilha de Santiago é a maior do arquipélago de Cabo Verde, apresenta uma área de 991 km2, com um comprimento e largura máximos de 54,9 km e 29 km, respectivamente, e 1392 m de maior altitude. As condições climáticas e a erosão são alguns dos problemas naturais do arquipélago de Cabo Verde. Além disso, a intervenção humana no ambiente superficial revela-se muitas vezes inadequada e com forte impacto. A construção em solos com aptidão agrícola ou florestal, as actividades industriais, a deposição de materiais sólidos ou líquidos de forma inadequada, as práticas agrícolas incorrectas e intensivas, o uso abusivo de pesticidas e fertilizantes, a rega com água contaminada, a sobreexploração de aquíferos que levam muitas vezes à salinização, etc. têm enorme impacto em termos de contaminação de solos, águas superficiais e subterrâneas nas áreas envolventes. Por conseguinte, o conhecimento da variabilidade geoquímica natural é fundamental para a resolução de questões de índole económica, ambiental e de ordenamento do território, médica, e jurídica. A necessidade de construir uma base de dados de geoquímica georeferenciada que caracterize o ambiente superficial da ilha de Santiago foi a principal motivação para a realização deste estudo. Realizou-se um levantamento geoquímico de 337 amostras de sedimentos de corrente e 249 amostras de solos na ilha de Santiago, tendo sido seguidas as recomendações do Projecto Internacional IGCP 259 não só na fase de amostragem, mas também nas fases seguintes de preparação, análise, tratamento dos dados e elaboração de mapas. Determinaram-se os teores, na fracção < 2 mm, para 36 elementos – 9 elementos maiores (Al, Ca, Fe, K, Mg, Mn, Na, P, Ti) e 27 elementos vestigiais (Ag, As, Au, B, Ba, Bi, Cd, Co, Cr, Cu, Ga, Hg, La, Mo, Ni, Pb, S, Sb, Sc, Se, Sr, Th, Tl, U, V, W, Zn). Efectuou-se ainda a análise textural e estudou-se a composição mineralógica de cerca de 25% das amostras. Analisaram-se, também, 103 amostras de rochas, colhidas nas várias formações da ilha de Santiago, tendo sido determinados os teores de K2O, Na2O, Fe2O3(T), MnO, Sc, Cr, Co, Zn, Ga, As, Br, Rb, Zr, Sb, Cs, Ba, Hf, Ta, W, Th e U e REE, a fim de se fazer uma comparação com os teores destes elementos encontrados nos solos e sedimentos de corrente, averiguando se a sua variação é ou não essencialmente condicionada pela geoquímica da rocha-mãe. Os padrões geoquímicos obtidos através dos mapas de distribuição espacial foram correlacionados com a natureza da rocha mãe, o tipo de solo, e ainda com algumas fontes de contaminação. A interpretação dos resultados foi realizada não só pela observação dos mapas geoquímicos, mas também após análise estatística dos conjuntos de dados obtidos, e apoiada em informação diversa disponível. A utilização da Análise de Componentes Principais permitiu distinguir associações entre elementos químicos, quer de origem geogénica quer antropogénica. Foram ainda elaborados mapas de distribuição espacial de vários índices multielementares de importância ambiental, como o Índice de Acidificação Al/(Ca+Mg+K), Índice de Combi, Índice de Avaliação de Risco Ambiental e Índices de Enriquecimento/Contaminação para vários grupos de elementos considerados como “primary pollutant metals”.

The island of Santiago is the largest of the Cape Verde archipelago, covering an area of 991 km2 , with a length and width of 54.9 km and 29 km respectively, and reaching an altitude of 1392 m. Climatic conditions and erosion are some of the natural problems of the Cape Verde archipelago. Furthermore, human influence on the surficial environment has often proven to be inappropriate and with a strong impact. The construction on soil fit for agriculture or forestry, the dumping of solid or liquid materials in an inadequate manner, the incorrect and intensive farming practices, the abuse of pesticides and fertilizers, the watering with contaminated water, the over-exploitation of aquifers in a manner that often leads to salinization, and so on, are the cause for countless consequences in terms of contamination of soil and both surface and subterranean water. So the knowledge of the natural geochemical variability is essential for the suitable resolution of economic, environmental, planning, medical and legal issues. The need for building a database of georeferenced geochemical information that comprises the surficial environment of the island of Santiago was the main motivation for carrying out this study. A geochemical survey of 339 of stream sediment samples and 249 soil samples from the island of Santiago was conducted, following the guidelines of the International Project IGCP 259 not only at the sampling stage, but also in the subsequent stages of preparation, analysis, data treatment and mapping. Levels were determined, in the fraction < 2mm, of 36 elements: 9 major elements (Al, Ca, Fe, K, Mg, Mn, Na, P, Ti) and 27 trace elements (Ag, As, Au, B, Ba, Bi, Cd, Co, Cr, Cu, Ga, Hg, La, Mo, Ni, Pb, S, Sb, Sc, Se, Sr, Th, Tl, U, V, W, Zn). A textural analysis was also carried out, and the mineralogical composition of about 25% of the samples was studied. A total of 83 rock samples were also from various formations on the island of Santiago were also collected. In order to make a comparison with the element concentrations found in soils and stream sediments, the K2O, Na2O, Fe2O3(T), MnO, Sc, Cr, Co, Zn, Ga, As, Br, Rb, Zr, Sb, Cs, Ba, Hf, Ta, W, Th and U and REE concentrations having been determined in the rock samples. The geochemical patterns obtained from spatial distribution maps were correlated with the nature of the parent rock, the soil type and also some sources of contamination. The interpretation of the results was carried out not only by analyses of the geochemical maps, but also after statistical analysis of the data gathered, and supported by a wide range of available information. The use of Principal Component Analysis allowed identify associations between chemical elements to be perceived, whether geogenic or anthropogenic in origin. Spatial distribution maps of various multi-element indices of environmental importance were also drawn up, such as the Al/(Ca+Mg+K) Acidification Index, the Combi Index, the Environmental Risk Assessment Index, and the Enrichment/Comtamination Indices for several groups of elements considered primary pollutant metals.

Doutoramento em Geociências

FCT; FSE - SFRH/BD/24791/2005

SFRH/BD/24791/2005