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Contaminated soil exposure assessment in Portugal and in the EU

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Academic year: 2021

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(1)Universidade de Aveiro Departamento de Ambiente e Ordenamento 2010. SÓNIA ALEXANDRA MORAIS RODRIGUES. AVALIAÇÃO DA EXPOSIÇÃO À CONTAMINAÇÃO DO SOLO EM PORTUGAL E NA UE CONTAMINATED SOIL EXPOSURE ASSESSMENT IN PORTUGAL AND IN THE EU.

(2) Universidade de Aveiro Departamento de Ambiente e Ordenamento 2010. SÓNIA ALEXANDRA MORAIS RODRIGUES. AVALIAÇÃO DA EXPOSIÇÃO À CONTAMINAÇÃO DO SOLO EM PORTUGAL E NA UE CONTAMINATED SOIL EXPOSURE ASSESSMENT IN PORTUGAL AND IN THE EU Dissertação apresentada à Universidade de Aveiro para cumprimento dos requisitos necessários à obtenção do grau de Doutor em Ciências Aplicadas ao Ambiente, realizada sob a orientação científica do Doutor Armando da Costa Duarte, Professor Catedrático do Departamento de Química da Universidade de Aveiro e co-orientação da Doutora Maria Eduarda da Cunha Pereira, Professora Auxiliar do Departamento de Química da Universidade de Aveiro. Apoio financeiro da FCT e do FSE no âmbito do III Quadro Comunitário de Apoio e do Programa Operacional Potencial Humano (POPH) do QREN..

(3) Aos meus pais, Alexandrina e Leandro, e à minha irmã Leandra. Sem eles, nada disto seria possível. Sem eles, nada disto faria sentido..

(4) o júri presidente. Prof. Doutor Eduardo Anselmo Ferreira da Silva professor Catedrático da Universidade de Aveiro. Prof. Doutor Armando da Costa Duarte professor Catedrático da Universidade de Aveiro. Profª. Doutora Celeste Oliveira Alves Coelho professora Catedrática da Universidade de Aveiro. Doutor Paul Frans Anna Maria Römkens sénior Research Scientist em Alterra-Wageningen University & Research Centre - Holanda. Prof. Doutor Andew Stefan Hursthouse professor of School of Engineering and Science of University of the West of Scotland - Escócia. Profª. Doutora Christine Margaret Davidson sénior Lecturer of University of Strathclyde - Escócia. Profª. Doutora Maria Eduarda da Cunha Pereira professora Auxiliar da Universidade de Aveiro.

(5) agradecimentos. This work was conducted at Universidade de Aveiro (Portugal). During this study, I have also spent a period of 7 months at Alterra-Wageningen UR (the Netherlands). Thanks are due to my supervisors, to those who directly or indirectly contributed to the development of this investigation and to all my colleagues, my friends and my family. I would like to thank Dr. Jan Japenga, my first contact at Alterra-Wageningen and University and Research Centre in the Netherlands, as well as dr.ir. Gert Jan Reinds and the entire Soil Chemistry and Nature Team from Alterra for their kindness and for always making me feel “at home” while at the Netherlands. I also thank dr.ir. Bert Jan Groenenberg for the “lessons” on metal speciation modelling. Very special thanks are due to dr.ir. Paul Römkens for all I could learn from you during the last two years. Thank you for your scientific guidance throughout this process, for your generosity and for your friendship. I would like to thank dr.ir. Frank Swartjes from RIVM in the Netherlands for the interesting discussions on the CSOIL model and on Dutch/ EU Soil Policy issues. I would also like to thank Prof. Andrew Hursthouse from the University of the West of Scotland, for the always useful discussions on soil protection and soil policy issues. Gostaria de agradecer ao Prof. Doutor Armando Duarte por me ter dado a oportunidade de trabalhar no Grupo de Química Analítica e Ambiental desde 2002 e de iniciar o meu Doutoramento em 2007, no Departamento de Química da Universidade de Aveiro. Gostaria de agradecer muito especialmente à Profª. Doutora Eduarda Pereira pelo apoio científico, pela atenção e preocupação constantes, pelo seu carinho e amizade. Gostaria de agradecer ao Prof. Doutor Eduardo Anselmo Ferreira da Silva pelo seu apoio na realização de amostragens nas áreas das minas do Lousal, Caveira e Aljustrel e pela sua simpatia e prontidão em ajudar. Gostaria de agradecer à Lina Carvalho e à Joana Coimbra do Laboratório Central de Análises, pelas condução das análises por ICP realizadas no início deste trabalho. Gostaria de agradecer à Dra. Teresa Caldeira, à D. Dina e à D. Helena pela sua disponibilidade. Gostaria de agradecer a todos os colegas que directa ou indirectamente contribuíram para as componentes de recolha/ preparação de amostras e analítica deste trabalho, em particular o Bruno, a Clarisse, a Teresa e a Luciana..

(6) Gostaria de agradecer aos meus colegas na Universidade de Aveiro, em particular à Cláudia Lopes (e seu marido Carlos Borges), ao Daniel, à Cláudia Mieiro, à Anabela, ao Pedro Pato, à Teresa, ao Pedro Coelho, à Luciana, ao Bruno, à Regina, à Mónica pelas conversas sempre animadas, e a todos os que partilham comigo a alegria das vitórias do Glorioso. Gostaria de agradecer à Carla, à Joana Bem e ao Ricardo, que apesar de estarem longe, são amigos sempre presentes. Gostaria de agradecer à Lídia Lopes pelo seu carinho e lições de vida. Gostaria de agradecer ao Carlos pela amizade e paciência. Um agradecimento muito especial à Sónia e ao Tiago pela forma como me “receberam” na Holanda, pelo seu carinho e amizade extraordinários. Agradeço à Joana Valente, ao João, à Ana, à Marta Veríssimo (e seu marido António) pela amizade de uma vida!! Gostaria de agradecer aos meus Padrinhos pelo seu apoio. Finalmente, penso que não há palavras para exprimir a minha gratidão aos meus queridíssimos pais e à minha linda irmã. A todos desejo as maiores felicidades!!!.

(7) palavras-chave. elementos potencialmente tóxicos; transferência solo-planta; modelos empíricos tipo Freundlich; concentrações limite no solo; avaliação da exposição; saúde animal e humana; Política de solos.. resumo. 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..

(8) keywords. potentially toxic elements; plant-uptake; Freundlich-type models; threshold soil concentrations; exposure assessment; animal and human health; soil policy.. abstract. This study focused on the geochemical reactivity of contaminants in soils and on the solid:solution partition of PTE’s using Freundlich-type empirical models to assess the transfer of contaminants along feed and food supply chains in Portugal. The evaluation of the impact of soil contamination on feed and food quality allowed a more accurate identification of sites actually at risk. Such assessment was developed considering the specificity of Portuguese soils and it took into account soil properties. Furthermore, soil-to-plant transfer empirical models were applied in the calculation of threshold concentrations of PTE’s in Portuguese agricultural soils. Threshold concentrations of PTE’s in Portuguese agricultural soils - soil contaminant levels above which impacts in human health (resulting from intake of food crops and animal products and exceedance of human acceptable daily intake) and impacts on animal health (due to exceedance of animal acceptable daily intake) may occur – were backcalculated from legal standards for feedstuff and food. Finally, models to assess human exposure to soil contaminants in use in the EU were analysed and a framework for exposure assessment for Portugal was proposed. This PhD program was a contribution for development and improvement of soil quality criteria for PTE’s in agricultural areas in view of animal and human health effects as well as into the development of a contaminated soil exposure assessment strategy in Portugal and provided insight into harmonization perspectives for soil policy within the European Union..

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Table 5.4: Concentrations of PTE’s extracted by 0.43 M HNO 3  and ratios in relation to respective total or aqua regia (AR) contents

Referências

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