Fatores determinantes no acúmulo de cádmio, chumbo, cobre, zinco em solo agrícola e produtos da planície do norte da China

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 7429 (2023) Citar este artigo

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O acúmulo de metais pesados ​​em solos agrícolas preocupa a segurança alimentar. Usando o Detector Geográfico, este estudo investigou a influência de seis tipos de fatores (onze fatores) no acúmulo de Cd, Pb, Cu, Zn em solo agrícola e produtos da Planície do Norte da China e confirmou o fator dominante. Os resultados mostraram que os metais pesados ​​se acumularam nos solos agrícolas regionais e o acúmulo de Cd foi severo. O acúmulo de metais pesados ​​foi significativamente influenciado por fatores de política (manejo e redução do uso de fertilizantes e pesticidas), fatores de fertilização (aplicação de fertilizantes orgânicos e químicos), fatores de pesticidas (aplicação de herbicida e inseticida) e fatores de deposição atmosférica (pesados concentração de metal na deposição atmosférica). O fator de política dominou os outros três tipos de fatores. A deposição atmosférica e a aplicação excessiva de fertilizantes e pesticidas levam diretamente ao acúmulo de metais pesados. Devido às altas concentrações de metais pesados ​​e quantidades abundantes de aplicação, fertilizantes orgânicos têm contribuído com altos níveis de metais pesados ​​para solos agrícolas. Este estudo sugere que a fertilização formulada e os planos de ação para redução de pesticidas poderiam efetivamente diminuir o acúmulo de metais pesados ​​em solos e produtos agrícolas na área de estudo.

Envolvendo a segurança dos produtos agrícolas, a poluição por metais pesados ​​em solos agrícolas tem recebido muita atenção na China. Um comunicado baseado na primeira pesquisa nacional sobre o status da poluição do solo de 2005 a 2013 foi emitido pelo Ministério de Proteção Ambiental e Ministério de Terras e Recursos da China1. O comunicado mostrou que 13,3% do solo nacional estava contaminado por metais pesados, sendo que os metais pesados ​​típicos em terras aráveis ​​contaminadas eram Cd, Ni, Cu, As, Hg e Pb. O estudo2 realizou uma revisão de pesquisas sobre a poluição do solo de terras agrícolas na China de 2000 a 2018, revelando que a concentração média de Cd em terras agrícolas foi de 0,86 mg kg-1. O valor médio ultrapassou o limite de triagem de risco (0,6 mg kg−1) para contaminação do solo em terras agrícolas chinesas3. Um estudo separado4 indicou que as terras agrícolas localizadas dentro do perímetro do centro da cidade na região norte da planície do norte da China serviram como uma zona primária para o enriquecimento de metais pesados. Os metais pesados ​​podem inibir o crescimento das culturas5, reduzindo assim o rendimento das culturas. Além disso, metais pesados ​​em produtos agrícolas se acumulariam no corpo humano, induzindo efeitos tóxicos. A ultrapassagem dos limites de metais pesados ​​em culturas alimentares foi mais comum no sul da China do que em outras regiões6. Isso ocorreu em parte devido à alta fitodisponibilidade de metais pesados ​​causada pela acidificação do solo7. A China tem apenas 8,2% da terra arável do mundo, mas tem aproximadamente 18,1% da população mundial. A poluição por metais pesados ​​em terras aráveis ​​é uma questão importante para a sobrevivência do povo chinês.

Os metais pesados ​​em solos agrícolas vêm de dois tipos de fontes: naturais e antropogênicas. Fontes naturais estão associadas a tipos de solo e material de origem do solo8. Por exemplo, Cr e Ni no solo foram afetados principalmente por materiais de origem de Weifang, China9, e Cu e Zn foram de origem geogênica em solos agrícolas de Sialkot, Paquistão10. Fontes antropogênicas, em vez de fontes naturais, contribuem com a maioria dos metais pesados ​​para os solos agrícolas. A fundição de metais afetou altamente Cu, Pb, Zn e As no solo agrícola do vale Shangdan, noroeste da China11. A exaustão dos veículos é uma das principais fontes antropogênicas de metais pesados ​​em solos de rodovias agrícolas na Jordânia12. A deposição atmosférica foi a fonte dominante de metais pesados, incluindo Cd, Hg, As, Cu, Pb, Zn, Cr e Ni, em solos agrícolas em Heilongjiang e Zhejiang, China13,14. As atividades de produção agrícola também tiveram grandes efeitos sobre a entrada de metais pesados ​​nos solos agrícolas. O acúmulo de metais pesados ​​no solo da instalação agrícola de Shouguang, China, foi relacionado à aplicação de fertilizante orgânico, fertilizante fosfatado e fertilizante composto15. Os pesticidas foram sugeridos como uma das importantes fontes antropogênicas de metais pesados ​​em solos agrícolas16. Foi demonstrado que o retorno da palha leva diretamente ao acúmulo notável de Cd em solos agrícolas da planície de Jianghan, na China central17. A água de irrigação foi a principal fonte de metais pesados ​​(As, Cd, Cu e Hg), contribuindo com 60–71% do total de insumos para solos agrícolas no delta do rio Yangtze, China18. Além disso, a aplicação de biossólidos, irrigação com esgoto e disposição de resíduos também influenciaram no acúmulo de metais pesados ​​em solos agrícolas8.