Derivation of soil screening values for metals in Portuguese natural soil

The increasing human activity has been responsible by profound changes and a constinuos degradation of the soil compartment in all the European territory. Some European policies are appearing focusing soil’s protection and the management of contaminated sites, in order to recover land for other uses. To regulate the risk assessment and the management of contaminated soils, many European member states adopted soil guideline values, as for example soil screnning values (SSV).These values are particularly useful for the the first tier of the Ecological Risk Assessment (ERA) processes of contaminated sites,especially for a first screening of sites requiring a more site-specific evaluation. Hence, the approriate definition of regional SSVs will have relevant economic impacts in the management of contaminated sites. Portugal is one of European Member States that still lack these soil guideline values. In this context, this study gaves a remarkable contribution in the generation of ecotoxicological data for soil microbiological parameters, terrestrial plants and invertebrates for the derivation of SSVs for uranium (U), cadmium (Cd) and copper (Cu), using a Portuguese natural soil, representative of a dominant type of soil in the Portuguese territory. SSVs were derived based on two methods proposed by the the Technical Guidance Document for Risk Assessment of the European Commission; namely the assessment factor method (AF) and the species sensitivity distribution (SSD) method (with some adaptations). The outputs of both methods were compared and discussed. Further, this study laid the foundation for a deeper reflection about the cut-off (hazard concentration for a given percentage of species - HCps) to be estimated from the SSDs, and to be selected for the derivation of SSVs, with the adequate level of protection. It was proven that this selection may vary for different contaminants, however a clear justification should be given, in each case. The SSvs proposed in this study were for: U (151.4 mg U kg-1dw), Cd (5.6 mg Cd kg-1dw), and Cu (58.5 mg Cu kg-1dw) These values should now be tested for their descriminating power of soils with different levels of contamination. However, this studies clarifies the approach that should be followed for the derivation of SSVs for other metals and organic contaminants, and for other dominant types of Portuguese natural soils.

Efeito de background local e assinatura geoquímica de anomalias naturais em sedimentos de corrente e solos – aplicação à área envolvente do jazigo de urânio (Nisa, Portugal)

Na região de Nisa, concelho de Portalegre, situa-se um dos maiores e mais relevantes jazigos de urânio alguma vez descoberto em território nacional. Trata-se de um jazigo ainda inexplorado que encerra um potencial estimado em cerca de 32 milhões de toneladas de minério tal qual. Este jazigo ocorre à superfície e encontra-se em contexto metassedimentar embutido em xistos mosqueados, pertencentes ao Grupo das Beiras, nas proximidades do contacto com o granito do Maciço de Nisa. Este trabalho tem como objetivo estudar de forma qualitativa e quantitativa a dispersão geoquímica provocada por processos naturais de erosão e de transporte hidrogravítico na envolvente à anomalia geoquímica natural localmente induzida por este jazigo. Para o efeito estabeleceu-se uma metodologia com as seguintes etapas principais: (1) georreferenciação em SIG de elementos de cartografia; (2) planeamento e elaboração do plano de amostragem; (3) recolha e tratamento de amostras de solos e sedimentos; (4) ensaios não destrutivos de medição de radiação gama por SPP2 e determinações analíticas por XRF; (5) análise exploratória e tratamento estatístico de dados e análise espacial; (6) análise de resultados; (7) definição de teores geoquímicos de fundo local. As amostras de sedimentos foram retiradas de uma ribeira que intersecta a área da anomalia e alimenta uma barragem local de enrocamento; as amostras de solos foram retiradas de linhas de amostragem perpendiculares à ribeira. As determinações analíticas registaram os teores em diversos metais, como o urânio, crómio, molibdénio, nióbio, vanádio e zinco e do semimetal arsénio. Com exceção do zinco, os resultados evidenciam que as concentrações naturais nestes metais no local onde se localiza uma importante jazida de minérios de urânio são muito elevados, e quando comparados com os valores standard da norma Canadiana mostram poder existir risco para a saúde se não forem limitados os usos do local.

Contaminated soil exposure assessment in Portugal and in the EU

Este estudo baseou-se na análise dos mecanismos de transferência de elementos potencialmente tóxicos (PTE’s) entre o solo, a solução do solo e as plantas como forma de realizar uma avaliação mais eficaz do risco em áreas agrícolas. Foram aplicados conceitos recentemente desenvolvidos para a avaliação da reactividade biogeoquímica de contaminantes no solo e da sua partição sólido:solução recorrendo-se a modelos empíricos (tipo Freundlich). Estes modelos permitiram analisar a transferência de PTE’s ao longo da cadeia alimentar e avaliar o impacto da contaminação do solo na qualidade da alimentação animal (forragens) e Humana (vegetais e carne) em Portugal. Os modelos empíricos de transferência solo-planta de PTE’s foram utilizadas para obter limites críticos para estes elementos em solos agrícolas em Portugal, a partir dos seus limites legais nos alimentos para animais e teores máximos nos géneros alimentícios. Simultaneamente, modelos de exposição Humana a contaminantes do solo, desenvolvidos noutros países da UE foram analisados e foi proposto um modelo de exposição para Portugal. Este trabalho é uma contribuição para o desenvolvimento de critérios de qualidade de solos para áreas agrícolas em Portugal, tendo em vista a protecção da saúde animal e Humana. Contribuiu também para o desenvolvimento de uma estratégia de harmonização de políticas de protecção do solo (nomeadamente no que diz respeito aos problemas de contaminação) na União Europeia.

Tipificação de fundações de torres eólicas em parques industriais, para diversos tipos de solos

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Edificações

Red nacional para el estudio de los incendios forestales y sus efectos en los suelos – RIS./ Rede nacional para o estudo dos Incêndios florestais e seus efeitos nos Solos

En enero de 2014, continuando con la intención expresada en Guimarães (Portugal), en noviembre de 2013, durante la VII Reunión de la Geografía Física y Medio Ambiente (EGFA VII), la Asociación Portuguesa de Prevención de Riesgos y Seguridad (RISCOS) creó las condiciones para el establecimiento de una sección temática dedicada al estudio de los efectos de los incendios sobre los suelos y que vendría a ser conocida “Red Nacional para el Estudio de los Incendios Forestales y sus Efectos sobre los Suelos” (RIS). Esta fue una iniciativa inspirada en Fuegored (Red Temática Nacional Efectos de los Incendios Forestales sobre los Suelos) y que, de esta manera, desea establecer una red nacional de investigadores con el fin de facilitar la promoción y difusión de los resultados de sus pesquisas científicas sobre este tema, realizadas en Portugal, así como la interacción entre el mundo científico y el manejo forestal . La RIS fue fundada por 12 miembros, que representan 7 universidades portuguesas y en la actualidad cuenta con 23 miembros de 9 universidades y escuelas politécnicas. Se espera que crezca y que puede añadir todos los que participan en la investigación científica de los incendios forestales y sus efectos en los suelos.

Definição de padrões de plasticidade de solos através do cone de penetração, por comparação com o método de Casagrande

Existe uma vasta literatura que defende a utilização do ensaio com o cone Penetrómetro ou fall cone como sendo uma alternativa razoável relativamente ao método mais tradicional na determinação do limite de liquidez, a concha de Casagrande. Com este trabalho pretende-se dar mais um contributo à temática da obtenção dos parâmetros de plasticidade dos solos, utilizando diferentes dispositivos e metodologias distintas. Para tal, selecionou-se um solo de caráter argiloso, proveniente de um barreiro da zona de Chaves, e estabeleceram-se comparações entre os valores dos limites de consistência, obtidos pela concha de Casagrande e pelo fall cone. Nesse âmbito, foi elaborada, inicialmente, uma caracterização deste tipo de solos, a definição de conceitos importantes como o de limite de liquidez, limite de plasticidade e índice de plasticidade, assim como uma descrição do funcionamento daqueles dispositivos e das variáveis associadas a cada um deles. Procedeu-se à classificação do solo, segundo três sistemas, através de ensaios de identificação e caracterização, com o objetivo de inferir acerca da composição e comportamento do mesmo. Foi também objetivo deste trabalho, estudar a potencial influência do operador, nos resultados obtidos em ambos os dispositivos. Desta forma, foi possível concluir acerca das vantagens e desvantagens de cada aparelho e definir perspetivas para trabalhos futuros.

Avaliação do impacto do fogo controlado na vulnerabilidade dos solos florestais – uma contribuição

A floresta portuguesa constitui um dos pilares do desenvolvimento económico e social do País e enfrenta dificuldades de gestão face à incerteza associada à sanidade florestal, à economia do futuro e ao clima. A sustentabilidade dos recursos florestais requer, entre outras acções, medidas de preservação dos georecursos e de garantia da diversidade biológica e da fruição estética das florestas. Na floresta, o fogo é um fenómeno ecológico natural. Contudo, a maioria dos incêndios florestais que ocorrem anualmente em Portugal possuem uma natureza antropogénica inequívoca, não só pela origem das ignições mas também pela natureza do coberto vegetal, fortemente determinado pela intervenção humana. As consequências ambientais que se verificam após a ocorrência de um incêndio são indesejáveis reflectem-se em prejuízos nos solos até então protegidos pelo coberto florestal.

Studies on arbuscular mycorrhiza (AM) in the Alentejo (Portugal) using pea mutants resistant to AM fungi as a control tool for field conditions

The utilization and management of arbuscular mycorrhiza (AM) symbiosis may improve production and sustainability of the cropping system. For this purpose, native AM fungi (AMF) were sought and tested for their efficiency to increase plant growth by enhanced P uptake and by alleviation of drought stress. Pot experiments with safflower (Carthamus tinctorius) and pea (Pisum sativum) in five soils (mostly sandy loamy Luvisols) and field experiments with peas were carried out during three years at four different sites. Host plants were grown in heated soils inoculated with AMF or the respective heat sterilized inoculum. In the case of peas, mutants resistant to AMF colonization were used as non-mycorrhizal controls. The mycorrhizal impact on yields and its components, transpiration, and P and N uptake was studied in several experiments, partly under varying P and N levels and water supply. Screening of native AMF by most probable number bioassays was not very meaningful. Soil monoliths were placed in the open to simulate field conditions. Inoculation with a native AMF mix improved grain yield, shoot and leaf growth variables as compared to control. Exposed to drought, higher soil water depletion of mycorrhizal plants resulted in a haying-off effect. The growth response to this inoculum could not be significantly reproduced in a subsequent open air pot experiment at two levels of irrigation and P fertilization, however, safflower grew better at higher P and water supply by multiples. The water use efficiency concerning biomass was improved by the AMF inoculum in the two experiments. Transpiration rates were not significantly affected by AM but as a tendency were higher in non-mycorrhizal safflower. A fundamental methodological problem in mycorrhiza field research is providing an appropriate (negative) control for the experimental factor arbuscular mycorrhiza. Soil sterilization or fungicide treatment have undesirable side effects in field and greenhouse settings. Furthermore, artificial rooting, temperature and light conditions in pot experiments may interfere with the interpretation of mycorrhiza effects. Therefore, the myc- pea mutant P2 was tested as a non-mycorrhizal control in a bioassay to evaluate AMF under field conditions in comparison to the symbiotic isogenetic wild type of var. FRISSON as a new integrative approach. However, mutant P2 is also of nod- phenotype and therefore unable to fix N2. A 3-factorial experiment was carried out in a climate chamber at high NPK fertilization to examine the two isolines under non-symbiotic and symbiotic conditions. P2 achieved the same (or higher) biomass as wild type both under good and poor water supply. However, inoculation with the AMF Glomus manihot did not improve plant growth. Differences of grain and straw yields in field trials were large (up to 80 per cent) between those isogenetic pea lines mainly due to higher P uptake under P and water limited conditions. The lacking N2 fixation in mutants was compensated for by high mineral N supply as indicated by the high N status of the pea mutant plants. This finding was corroborated by the results of a major field experiment at three sites with two levels of N fertilization. The higher N rate did not affect grain or straw yields of the non-fixing mutants. Very efficient AMF were detected in a Ferric Luvisol on pasture land as revealed by yield levels of the evaluation crop and by functional vital staining of highly colonized roots. Generally, levels of grain yield were low, at between 40 and 980 kg ha-1. An additional pot trial was carried out to elucidate the strong mycorrhizal effect in the Ferric Luvisol. A triplication of the plant equivalent field P fertilization was necessary to compensate for the mycorrhizal benefit which was with five times higher grain yield very similar to that found in the field experiment. However, the yield differences between the two isolines were not always plausible as the evaluation variable because they were also found in (small) field test trials with apparently sufficient P and N supply and in a soil of almost no AMF potential. This similarly occurred for pea lines of var. SPARKLE and its non-fixing mycorrhizal (E135) and non-symbiotic (R25) isomutants, which were tested in order to exclude experimentally undesirable benefits by N2 fixation. In contrast to var. FRISSON, SPARKLE was not a suitable variety for Mediterranean field conditions. This raises suspicion putative genetic defects other than symbiotic ones may be effective under field conditions, which would conflict with the concept of an appropriate control. It was concluded that AMF resistant plants may help to overcome fundamental problems of present research on arbuscular mycorrhiza, but may create new ones.

Análise palinológica e mineralógica de solos portugueses e o seu potencial na prática forense

O presente trabalho apresenta o estudo palinológico e mineralógico da camada superficial do solo, de dois Distritos de Portugal (Coimbra e Setúbal), com vista à determinação do potencial forense da utilização de amostras de solo, no que respeita à identificação do tipo de comunidade vegetal e material mineralógico da qual a amostra teve origem, que poderá ser utilizado para ligar pessoas e objectos ao local do crime. Para cumprir estes objectivos, foram recolhidas e estudadas amostras da camada superficial de solo, em locais com o mesmo tipo de comunidade vegetal (floresta mista) e diferente tipo de comunidade vegetal (dunas, matagal). Para o estudo polínico foram recolhidas 5 amostras de solo por local, totalizando 30 amostras, para o estudo da mineralogia foram recolhidas 2 amostras de solo por local, totalizando 12 amostras. Nas análises palinológicas das amostras identificaram-se 56 taxa sendo 5 de esporos, 2 de grãos de pólen de gimnospérmicas e 49 de grãos de pólen de angiospérmicas. Sempre que possível recorreu-se à caracterização das formas ao nível da espécie, contudo na maior parte dos casos a sua identificação foi feita ao nível do género. No que respeita ao estudo geológico foi realizada a análise granulométrica através da crivagem e por difracção a laser, originando como resultados a percentagem de minerais pesados contidos em cada amostra e a percentagem de minerais de fracção menor (argilas e siltes) e de fracção maior (areias, areão e seixo). A análise mineralógica foi efectuada através do estudo dos minerais por difracção de raios x em argilas, em lâminas glicoladas e pela fracção densa, resultando em valores quantitativos de minerais de quartzo, filossilicatos e feldspatos, em valores quantitativos e semi-quantitativos de minerais de ilite, moscovite, esmectite, clorite, interstratificados e caulinite e, por último, através do estudo da fracção densa, identificaram-se ao microscópio petrográfico, para cada amostra, os minerais pesados transparentes, num total de 12 tipos (alteritos, andaluzite, anfíbola, biotite, distena, epídoto, estaurolite, granada, moscovite, silimanite, turmalina e zircão). Por fim, contabilizaram-se os minerais opacos presentes em cada amostra.Os resultados obtidos sugerem que estes dois Distritos são extremamente díspares em termos palinológicos e mineralógicos, o que vem apoiar a ideia que numa cena de crime, o estudo do solo tem uma importância crucial, salientando assim o seu valor probatório e o seu potencial forense, sendo uma extraordinária ferramenta da investigação criminal, aliando pessoas aos locais do crime e/ou pessoas com pessoas, possibilitando assim, uma maior fiabilidade na caracterização do tipo de ambiente de onde uma amostra é originária.

A qualidade urbanística como recurso estratégico para o desenvolvimento de Portugal

Sobre o caos urbanístico em que o País se vem afundando desde há cerca de 30 anos, ainda nem tudo foi dito, mas a consciência da sua gravidade tem-se progressivamente sedimentado na sociedade portuguesa, tanto no plano formal como no social. O caos urbanístico em Portugal é um facto generalizado e indesmentível. Tem raízes profundas em causas culturais antigas e na história recente, na ausência de uma política de solos eficaz, nas lacunas, no incumprimento ou no defeituoso cumprimento da legislação. E não se trata só de clandestinos ou de bairros de lata mas também, e infelizmente, de loteamentos e obras, administrativa, jurídica e tecnicamente suportadas. Bairros e mais bairros promovidos, construídos e adquiridos muitas das vezes com recurso a financiamento que representa uma parte substancial da actividade bancária em Portugal

Intervenção da Aprourb na 9ª Comissão da Assembleia da Républica “Pela Melhoria do Urbanismo em Portugal

Defender a necessidade de regulamentar a profissão de urbanista pode parecer um assunto relativamente menor e árido se comparado com o estado urbanístico em que o País se encontra. Mas se este problema for equacionado no seu verdadeiro lugar, talvez esta situação adquira a importância que julgamos merecer. Duas perspectivas nos permitirão entender melhor a complexidade do problema: • A da necessidade de alterar a situação actual do urbanismo, • A da ausência de qualidade urbanística. Sobre a primeira, o caos urbanístico em que o País se vem afundando desde há cerca de 30 anos, ainda nem tudo foi dito, mas a consciência da sua gravidade tem-se progressivamente sedimentado na sociedade portuguesa, tanto no plano formal como no social. O caos urbanístico em Portugal é um facto generalizado e indesmentível. Tem raízes profundas em causas culturais antigas e na história recente, na ausência de uma política de solos eficaz, nas lacunas, no incumprimento ou no defeituoso cumprimento da legislação.

Avaliação da remoção de matéria orgânica e nutrientes por sorção em solos residuais

A recarga artificial de aquíferos (RAQ) com águas residuais tratadas (ART) é uma prática que pode contribuir para a reposição de volumes de água no solo, que pode ser muito vantajoso em áreas com déficit hídrico ou com sobre-exploração de águas subterrâneas. No entanto, as cargas residuais das ART (p.e. matéria orgânica, nutrientes, metais pesados e microrganismos patogênicos) podem constituir uma desvantagem para a qualidade da água subterrânea, se o solo apresentar condições desfavoráveis para a sua infiltração. Realizaram-se ensaios laboratoriais em batelada para avaliar a remoção de matéria orgânica e nutrientes (formas de nitrogênio e fósforo) na componente fina de um solo residual granítico, proveniente de uma zona previamente selecionada para a infiltração de ART, localizada no nordeste da região da Beira Interior (Quinta de Gonçalo Martins, Guarda, Portugal). Os resultados dos ensaios de sorção em batelada mostram uma boa remoção de P-PO4, por complexação e precipitação, o que indica que o solo apresenta capacidade reativa para remover a carga residual de fosfato das ART. Após realização dos ensaios em batelada, as propriedades do solo mantiveram-se praticamente inalteradas.

Impacte ambiental da viticultura do Douro na qualidade dos solos, sedimentos e águas

A atividade vitícola praticada na região do Douro é uma das mais importantes atividades agrícolas do país, não só devido a fatores socioculturais, como também pelo seu valor económico. A Região Demarcada do Douro (RDD) é uma das regiões vitícolas mais antiga do mundo, onde é produzido um dos vinhos generosos mais famosos do mundo, o Vinho do Porto. Contudo, no cultivo intensivo da vinha, o uso recorrente a pesticidas para o controlo de pragas das vinhas pode ter repercussões a nível da qualidade dos solos e dos cursos de água na envolvente às vinhas. O presente estudo foi desenvolvido numa área-piloto da sub-região Baixo Corgo da RDD, com o intuito de averiguar os possíveis efeitos e estimar os prováveis riscos ambientais promovidos pela viticultura. Foram selecionadas três vinhas, com idades de plantação distintas, onde foram recolhidas amostras de solos à superfície, tendo-se ainda feito uma recolha de amostras de água, sedimentos e águas intersticiais dos rios e da barragem na envolvente da área de estudo. Diferentes parâmetros químicos e físico-químicos foram analisados para uma avaliação global da área e prováveis fontes dos elementos. Especial destaque foi dado ao Cu, C, P, N, NO3 e S quer pelos teores anómalos e elevada variação espacial, quer pela sua importância como traçadores das atividades vitícolas e alguns como potenciais contaminantes. O Cu é o elemento potencialmente contaminante com mais destaque, visto que os seus teores são consideravelmente elevados nos solos e, a par, o P e N tendem a apresentar teores mais elevados na vinha mais velha, o que pode indicar efeitos de acumulação. Já os nitratos são mais elevados na vinha mais nova, visto que os processos de acumulação são mais difíceis neste caso devido à sua alta solubilidade e mobilidade. Apesar da elevada aplicação de S nas vinhas, os teores nestes solos são mais baixos do que nos solos sem atividades vitícolas, o que pode dever-se à sua baixa temperatura de sublimação e migração para níveis mais profundos dos solos. As baixas concentrações determinadas nos sedimentos e águas permitem concluir que as práticas vitícolas não parecem estar a interferir na qualidade dos mesmos. Contudo, novas campanhas de amostragem, abrangendo períodos sazonais distintos e próximos de épocas de aplicação de fertilizantes e pesticidas, deverão ser realizadas para validação temporal destes resultados.

Comparação da eficácia de tecnologias para o controlo da perda de solo em áreas ardidas no Nordeste de Portugal aplicando modelo de erosão

As florestas exercem grande influência nos meios físico, biótico e socioeconômico, evitando a degradação do solo pela erosão, controlando a qualidade da água, fornecendo matérias-primas e alimentos, abrigando a maior parte da fauna e flora terrestre. As áreas florestais estão todavia sujeitas a significativo risco de incêndio. Como consequência dos incêndios, e entre outros impactos, o solo fica exposto à ação erosiva da chuva determinando perdas de solo muito significativas e a degradação deste recurso. Deste modo, o controle da erosão após o incêndio é essencial para a mais rápida recuperação das áreas ardidas suportada em medidas de conservação do solo eficazes. O trabalho propõe-se fazer uma avaliação quantificada da eficácia de técnicas de conservação do solo no controle da erosão em áreas ardidas, centrada em medidas de baixo custo e aplicável ao NE de Portugal, em especial o Distrito de Bragança. A metodologia de avaliação seguida inclui a construção de cenários regionais de aplicação simulada de uma seleção de medidas, mediante exploração de um modelo de erosão (Equação Universal de Perda de Solo – USLE). Através das simulações realizadas fazendo variar a distribuição de barreiras ao longo da encosta e o seu grau de retenção, foi possível avaliar a eficácia desta técnica para a redução da erosão nas condições definidas como cenários de base. Observou-se que o grau de retenção tem maior influência na redução de perda do solo do que a distância entre barreiras. Isto evidencia a necessidade de uma implementação adequada desta medida, com a instalação de barreiras de elevado grau de retenção. Aplicada apenas no primeiro ano pós-fogo, e de forma isolada, a técnica da sementeira não se mostrou suficientemente eficaz. Porém, se após um ano se realizar uma nova sementeira na área afetada, mostrou-se que pode ocorrer uma diminuição dos valores de perda de solo relativamente grande, pelo que será aconselhável a realização de uma ressementeira no ano seguinte à primeira aquando de intervenções pós-fogo com esta técnica. Uma possível combinação entre os métodos anteriores iria proporcionar uma situação ótima, como observado nos resultados das simulações efetuadas, onde a maioria dos cenários apresentou valores estimados de perda de solo menores ou iguais a 2 ton/ha.ano, limiar que separa condições de risco de erosão baixo e moderado e corresponde à tolerância de perda de solo para solos delgados e de substrato não renovável.

Estudo da vegetação arbórea e arbustiva adequada a projetos de engenharia natural em Portugal

Doutoramento em Engenharia Florestal e dos Recursos Naturais - Instituto Superior de Agronomia - UL