Nivells d'elements traça i macroelements als sòls de les Illes Balears

Abstract

[cat] S'estudia l’estat actual del contingut de set macroelements (Ca, Mg, Al, Fe, K, Na i P) i nou elements traça (As, Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb i Zn) en els sòls de les Illes Balears. A partir de la determinació del contingut total de macroelements i elements traça mitjançant la digestió de les mostres de sòl per via humida amb aigua règia i s’estudien les relacions que hi ha entre ells i amb les característiques fisicoquímiques del sòl. També s’estudia el comportament dels elements en funció de l’illa, la profunditat i a una sèrie de sòls representatius de les Illes Balears. Finalment, s’estableix una proposta de nivells de fons i valors de referència dels elements traça a les Illes Balears comparant diferents mètodes, amb la finalitat de poder tenir criteris que permetin identificar una possible alteració dels continguts d’aquests elements. Els continguts medians (mg kg-1) obtinguts pels elements traça estudiats a les mostres superficials han estat: As 15,8, Cd 0,42, Co 9,6, Cr 57,3, Cu 18,7, Mn 467,1, Ni 29,3, Pb 18,7, Zn 53,9. Respecte el comportament en funció de l’illa, el Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb i Zn presenten valors més baixos de concentració a Formentera i els més alts a Menorca, amb situacions intermèdies a les altres dues illes, més semblants a Menorca en el cas de Mallorca i més semblants a Formentera en el cas d’Eivissa. L’As no presenta diferències de concentració entre illes. Aquest comportament dels elements traça és invers al del CCE i del pH, així, llocs on tenen un contingut elevat de carbonats tenen un baix contingut d’elements traça. Les correlacions entre la majoria de paràmetres estudiats són significativament altes (p<0,05) o molt altes (p<0,001). Tot i això, els coeficients dels llims, CO, pH, Na, P i Mg amb la resta de paràmetres són relativament baixos, indicant un baix efecte d’aquests paràmetres sobre els elements traça. Les relacions entre l’Al, Fe, K, As, Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb i Zn són altament significatives i presenten majoritàriament coeficients positius elevats entre ells, suggerint un origen comú i natural d’aquests. Pel que fa l’estudi dels elements traça sobre sòls representatius de les Illes Balears s’ha observat que sobre materials calcaris, els sòls menys diferenciats presenten els continguts més baixos d’elements traça i els més evolucionats són els que presenten els continguts més elevats. Per ordre, els continguts més baixos corresponen als Arenosols de sistemes dunars litorals, seguits de Cambisols sobre margues, Calcisols, Cambisols sobre margues i, finalment, Luvisols com a tipologies més diferenciades i amb continguts d’elements traça més elevats. D’altra banda, sobre les roques olivíniques del Keuper es desenvolupen sòls amb alts continguts de P, Fe, Co, Cr, Mn i Ni i baixos de Cd. Els rangs de concentració (mg kg-1) de la població de fons dels diferents elements traça per als sòls de les Illes Balears amb el mètode del gràfic de probabilitat han estat: As 2,5-28,2, Cd 0,03-0,74, Co 1,7-16,9, Cr 12,9-95,3, Cu 2,6-32,6, Mn 53,3-793,5, Ni 5,5-49,6, Pb 0,3-34,7, Zn 9,6-96,4. Els valors mitjans de la població de fons han resultat molt semblants amb els cinc mètodes utilitzats. Tot i això, s’aprecia que el rang més ampli de població de fons, i per tant el valor de referència més alt, s’ha obtingut amb el mètode del diagrama de caixes, seguit dels mètodes del rang normal d’una mostra, del de la funció de la distribució calculada, del mètode del gràfic de probabilitat i, per acabar, del mètode de la mediana, amb el que s’obté el rang més estret, i per tant del valor de referència més baix.

[spa] Se han investigado 508 perfiles de las Islas Baleares y la variabilidad en ellos de los niveles de macroelementos (Ca, Mg, Al, Fe, K, Na i P), elementos traza (As, Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb i Zn) y algunas propiedades del suelo (arenas, limos, arcillas, carbonato cálcico equivalente -CCE-, carbono orgánico, pH y capacidad de intercambio catiónico). Los puntos de muestreo seleccionados presentaban una mínima influencia antropogénica y las muestras de suelo fueron recogidas para cada horizonte de cada perfil. Para el análisis de macroelementos y elementos traza las muestras fueron digeridas usando agua regia y horno microondas. Las concentraciones medias de elementos traza (mg kg-1) obtenidas en horizontes superficiales fueron: As 15,8, Cd 0,42, Co 9,6, Cr 57,3, Cu 18,7, Mn 467,1, Ni 29,3, Pb 18,7, Zn 53,9. Los resultados obtenidos del análisis estadístico revelan correlaciones significativas entre la mayoría de elementos y el contenido de CCE, arcillas y materia orgánica, indicando que las concentraciones de estos elementos se encuentran controladas por las características del suelo. La concentración de elementos traza es relativamente baja en áreas con elevado contenido de CCE, así la concentración de carbonatos en el suelo es un factor determinante en la presencia y distribución de elementos traza en los suelos del área estudiada. Con respecto a la profundidad, se observa un incremento del contenido de arcillas y pH al aumentar ésta y una disminución de la materia orgánica. Respecto los elementos traza, el Cu, Pb Cd, Mn y Zn presentan una disminución en función de la profundidad, mientras que el As, Co, Cr i Ni no presentan diferencias significativas entre los horizontes comparados. Por lo que se refiere a los suelos desarrollados en cada grupo de referencia se encontraron claras diferencias: sobre calcáreas, los suelos poco desarrollados presentan las concentraciones más bajas de elementos traza, mientras que los suelos diferenciados presentan las mayores concentraciones. En orden ascendente de concentración, el menor contenido corresponde a Arenosols de sistemas dunares litorales, seguidos por los Cambisols sobre margas, Calcisols, Cambisols sobre margas y, finalmente, Luvisols como la tipología más diferenciada y con el mayor contenido de elementos traza. Por otro lado, en suelos desarrollados sobre rocas olivínicas del Keuper aparecen altos contenidos de P, Fe, Co, Cr, Mn y Ni y bajas concentraciones de Cd. Por último se estableció la concentración de niveles de fondo y de referencia. Los valores de referencia obtenidos a partir de gráficos de probabilidad fueron(mgkg): As 28,2, Cd 0,74, Co 16,9, Cr 95,3, Cu 32,6, Mn 793,5, Ni 49,6, Pb 34,7, Zn 96,4.

[eng] In this work, 508 soil profiles of Balearic Islands (European Mediterranean region) were investigated, and the variability in the levels of major elements (Ca, Mg, Al, Fe, K, Na i P), trace elements (As, Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb i Zn) and some soil properties (sands, silts, clays, calcium carbonate equivalent -CCE-, organic carbon, pH and cation exhange capacity) was examined. Sampling sites with minimal antrhropogenic influence were selected and soil profile samples were analysed for major and trace element content. The soil samples were collected from every horizon in each profile and the samples were digested using aqua regia and microwave oven for pseudo-total trace elements. The median concentrations of trace elements (mg kg-1) obtained in surface horizons were: As 15.8, Cd 0.42, Co 9.6, Cr 57.3, Cu 18.7, Mn 467.1, Ni 29.3, Pb 18.7, Zn 53.9. The results obtained from the statistical analysis reveal significant correlations between most elements and CCE, clay and organic matter contents, indicating that metal concentrations are controlled by soil composition. The trace element concentration is relatively low in areas of high CCE, therefore carbonate concentration in soil is the determining factor in the presence and distribution of trace elements in the soils of the studied area. According to depth, Cu, Pb, Cd, Mn and Zn show an increase with depth, in the same way of clays and pH. As, Co, Cr and Ni do not show statistical differencies between horizons. A clear distinction was found between the metal content of the soils developed in each Reference Soil Group: Over limestones, poor-developed soils show the lowest concentrations of trace elements while well-developed soils have the highest concentrations. In ascending order of concentration, the lowest content correspond to Arenosols of litoral dune systems, followed by Cambisols over marls, Calcisols, Cambisols over marls and, finally, Luvisols as most differenciated tipologies and with higher trace element contents. On the other hand, over Keuper olivinic rocks soils with high concentrations of P, Fe, Co, Cr, Mn and Ni and low concentrations of Cd are developed. The background concentration and reference values have also been stablished. The reference values obtained in this study through probability plots were (mgkg): As 28.2, Cd 0.74, Co 16.9, Cr 95.3, Cu 32.6, Mn 793.5, Ni 49.6, Pb 34.7, Zn 96.4.