efeito do edta na fitoextração de metais pesados por córdia

XX Congreso Latinoamericano y XVI Congreso
Peruano de la Ciencia del Suelo
“EDUCAR para PRESERVAR el suelo y conservar la vida en La Tierra”
Cusco – Perú, del 9 al 15 de Noviembre del 2014
Centro de Convenciones de la Municipalidad del Cusco
EFEITO DO EDTA NA FITOEXTRAÇÃO DE METAIS PESADOS
POR Córdia-africana
AMARAL SOBRINHO,N.M.B1*; ANDRADE, A.F.M.2; SANTOS, F.S.S.3; ZONTA, E.1
1. Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro; 2. Instituto Federal de Educação, Ciência e
Tecnologia do Rio de Janeiro, Campus Pinheiral; 3. Universidade Federal Fluminense.
*e-mail:[email protected] ; Departamento de Solos, Instituto de Agronomia, Universidade Federal Rural do
Rio de Janeiro, 23890-000, Seropédica, RJ, Brasil; +55 21.
RESUMO
Com o propósito de verificar a redução dos níveis de metais pesados em um sítio contaminado por resíduo de perfuração de poços de petróleo utilizou-se a técnica de fitorremediação. Inicialmente, amostras do solo contaminado foram incubadas com 3 concentrações de EDTA (0; 2; 6 mmol L-1) por 40 dias. Posteriormente, foi feita a extração
sequencial para verificação das frações do solo em que se encontram os metais bário,
chumbo; ferro e manganês. Após, foi implantado um experimento em casa de vegetação no campus da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro. O experimento foi
iniciado em março de 2011 findando em dezembro do mesmo ano. Foi utilizada a espécie arbórea córdia (Cordia africana). Após um período de 270 dias as plantas de
córdia foram coletadas tendo suas raízes e sua parte aérea (ramos e folhas) avaliadas
separadamente para comparação de produção de matéria seca. Estes materiais foram
analisados quanto à concentração dos elementos bário, chumbo, manganês e ferro. O
índice de translocação das plantas para esses metais foi muito baixo. O EDTA induziu
a mobilização de chumbo, manganês e ferro para as folhas de córdia, entretanto não
interferiu na translocação de bário.
PALAVRAS CHAVE
Bário; chumbo; fitorremediação
INTRODUÇÃO
Desde o final dos anos 90, a procura por fontes energéticas alternativas aos
combustíveis fósseis não reduziu a permanente busca por petróleo e gás. Há uma
intensificação na busca por novas jazidas no Brasil e no mundo, o que gerará uma
grande quantidade de resíduos que necessitarão de locais adequados para sua
disposição e/ou tratamento adequado (Bauder et al., 2005). Na atividade de exploração
de petróleo é gerado um resíduo com potencial poluidor, oriundo da perfuração de
poços e que é constituído basicamente de rochas fragmentadas misturadas ao fluido
de perfuração. Possue em sua composição, hidrocarbonetos, metais pesados, como o
ferro, manganês, chumbo, e principalmente bário (Magalhães et al., 2014). Fluido de
perfuração é um fluido circulante usado para tornar viável uma operação de perfuração
e apresenta as seguintes funções: suportar a parede do maciço; limpeza do poço;
evitar a invasão do filtrado; e, para o controle da pressão e do teor de cascalhos em
suspensão (Caenn & Darley, 2011). Dentre os produtos utilizados neste fluido, destacase, dada sua elevada densidade, a baritina (sulfato de bário natural), sendo que outros
metais pesados estão comumente presentes (lima et al., 2012). Na fitorremediação,
busca-se uma remoção de parte dos contaminantes presentes no solo e/ou a
estabilização de uma outra parte que permanece no solo, porém em formas pouco
lábeis, o que reduz a possibilidade de lixiviação e consequente contaminação do lençol
freático (Neugschwandtner et al., 2008). Por vezes, grandes áreas poluídas com metais
não podem receber as plantas escolhidas para fitorremediação até que os solos
tenham reduzido os teores de seus contaminantes ao limite da fitotoxicidade. Pereira et
al.(2013), trabalhando com a espécie arbórea Córdia africana, encontraram tolerância
a elevadas concentrações de metais pesados como o zinco, o cádmio e o chumbo,
demonstrando o seu potencial para a fitoestabilização. A Córdia-Africana é uma árvore
semi decídua nativa da África e com cerca de 10 metros de altura. Da família
Boraginaceae, possui folhas simples, ramagem longa e inflorescências axilares e
terminais com flores brancas que desabrocham na primavera.
No município de Santa Maria do Oeste, no estado do Paraná, um local usado para
disposição do resíduo da perfuração e prospecção de poço de petróleo, há mais de 20
anos, foi investigado para verificar uma contaminação pelos metais presentes na
composição desse resíduo (Andrade, 2011). Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi
verificar se a espécie Córdia-africana extrai metais pesados, quando induzida com
EDTA, em quantidades suficientes para remediar um solo contaminado pela disposição
de resíduo da perfuração e prospecção de poços de petróleo.
MATERIAL E MÉTODOS
O solo contaminado - uma mistura dos resíduos depositados com o solo do local
(Latossolo Vermelho) - apresentou na análise granulométrica um teor de silte de 52%;
38% de areia, e 10% de argila (EMBRAPA, 1997). Apresentava um elevado teor de
bases com 9,5 e 2,0 cmolc(dm3) -1 de cálcio e magnésio, respectivamente, com um pH
em torno de 8,3 e teor de carbono de 1,4 g kg-1solo. Os teores de bário, chumbo,
manganês e ferro eram de: 6.700,0; 570,0; 614,0, e 30.319,0 mg kg-1solo,
respectivamente. Para verificar o efeito da aplicação de EDTA nas diferentes fases
químicas (frações geoquímicas), 12 potes plásticos (unidades experimentais) foram
preenchidos com 100 g de solo contaminado e incubados com 3 concentrações de
EDTA (0; 2; 6 mmol L-1) por 40 dias. Após o período de incubação, uma fração do solo
foi removida, seca ao ar e analisada quanto aos teores dos metais estudados nas
frações geoquímicas. Para tal, foi utilizado o método de extração sequencial proposto
por Ure et al (2013) O experimento foi instalado e conduzido em casa de vegetação na
Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro e as amostras do solo contaminado
foram coletadas em Santa Maria do Oeste, no Paraná, sendo usadas como substrato
de crescimento da Córdia africana. Determinou-se 3 grupos experimentais com uma
testemunha que recebeu apenas água deionizada e nutrientes, e 2 tratamentos, cada
qual com a aplicação de 6 mmol L-1 de EDTA, sendo uma em aplicação única
(Tratamento 2) e outra em 3 doses de 2 mmol L-1(Tratamento 3) e 4 repetições,
formando uma matriz com 12 unidades experimentais. As mudas foram escolhidas de
forma a obter a maior homogeneidade entre as plantas, que tinham em torno de 70 cm
de altura, diâmetro a 5 cm do nível do substrato variando de 0,93 a 1,14 cm e com 1719 folhas. Plantou-se, então, uma por vaso, em um total de 12 plantas. Durante seu
desenvolvimento, as plantas de Córdia foram mantidas com umidade do vaso em 70%
da capacidade de campo e receberam solução nutritiva (Hoagland 25%) desde 30 dias
a contar do transplante.Transcorridos 230 dias da semeadura, as plantas de Córdia do
tratamento 2 receberam a primeira dose de 2 mmol L-1 EDTA, sendo a segunda na
semana seguinte e a terceira, na outra, quando, então, o tratamento 3 recebeu os 6
mmol L-1 de EDTA em adição única. Dois meses após a aplicação da dose única de
EDTA fez-se a colheita de toda a planta (parte aérea e raízes), para verificação de
concentração de metais na planta, separando em raiz, caule e folhas. As plantas foram
lavadas em água destilada para remoção de material macroscópio, separadas as
raízes da parte aérea e, então, enxaguadas com água deionizada. Após secagem ao
ar, foram secas em estufas com 70 0C até peso constante, após o que foram pesadas.
O material seco foi moído em moinho tipo Willey com malha de 20 Mesh para que se
processasse a digestão nitro-perclórica (ácido nítrico e perclórico na proporção 6:1)
pelo método de Tedesco et al.(1995). Feita a digestão, os teores de metais nos
extratos, foram determinados por espectrofotômetro de emissão ótica com plasma
indutivamente acoplado (ICP-OES).
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Quando analisadas separadamente as folhas, o conjunto de ramos e caule, e as raízes
da Córdia, não houve diferença significativa entre os tratamentos em relação à
produção de matéria seca, apenas no peso total produzido é que se verificou uma
maior produção da testemunha seguida pelo tratamento de adição parcelada (Tabela1).
Nesse sentido, trabalhos com braquiária e milho mostraram diferença significativa na
produção de matéria seca entre a testemunha (maior produção) e a com EDTA,
indicando a fitotoxicidade provocada por EDTA (Santos et al., 2006). Neugschwandtne
et al (2007) verificaram que quando eram realizadas aplicações únicas comparadas
com parceladas, encontraram visíveis sinais de fitotoxicidade nos tratamentos com
aplicação única nas concentrações de 6 e 9 mmol kg-1 EDTA, o que causou a morte de
plantas antes da colheita.
Tabela 1. Produção de matéria seca nas diferentes partes vegetativas de Córdia.
_______________ Matéria Seca (gramas por vaso) ________________
Tratamentos
Folha
Ramos
Raiz
Parte Aérea
Total
Testemunha
3 x 2 mmo L-1
1 x 6mmo L-1
15,73 NS
(±0,6)
15,79 NS
(±1,5)
13,22 NS
(±2,3)
25,40 NS
(±3,0)
25,22 NS
(±2,1)
22,55 NS
(±2,7)
31,53 NS
(±35,0)
26,95 NS
(±2,9)
26,05 NS
(±3,1)
41,13 NS
(±2,8)
41,01 NS
(±2,0)
35,77 NS
(±4,1)
72,66 A
(±4,7)
67,96 AB
(±2,9)
61,81 B
(±6,8)
Letras diferentes nas colunas diferem estatisticamente pelo teste de Tukey 5%. NS - Não significativo.
Apesar da ação do EDTA ter se mostrado efetiva para a absorção e translocação de
chumbo, ferro e manganês para as folhas da Córdia, o mesmo não ocorreu em relação
ao bário, que apresentou concentrações que não diferenciaram significativamente
entre os tratamentos para folhas (Tabela 2). Esses resultados podem ser explicados
devido a baixa solubilidade da baritina (BaSO4) e mobilidade do bário. Entretanto, para
os ramos e as raízes os tratamentos com adição de EDTA determinaram uma maior
concentração de bário em relação à testemunha. A concentração de bário (acima de
500 mg kg-1), independentemente, da presença do EDTA, mostra uma boa capacidade
dessa espécie arbórea para a extração deste metal, pois Pichtel et al.(2000)
trabalharam com 14 plantas e todas apresentaram uma absorção insignificante deste
metal. São poucos os estudos evidenciando os teores de bário dentro da faixa
considerada normal em tecidos vegetais, porém valores entre 90 e 106 mg kg-1 foram
encontrados em plantas de milho cultivadas em solo tratado com lodo de esgoto
(Nogueira et al., 2010). Em cultivo hidropônico Suwa et al. (2008) valores de até
4970 mg kg-1 foram encontrados em soja.
Tabela 2. Média da concentração de
três tratamentos.
------------------ Folha -----------------Metal
0
3x2
6
583 NS 602 NS 515 NS
Ba
(±77,8)
(±0,0)
(±0,0)
207 A
183 A
Pb
nd
(±0,0)
(±0,0)
403 B
627 B
2029 A
Fe
(±113,4) (±0,0)
(±0,0)
126 B
178 B
472 A
Mn
(±18,3) (±60,4) (±200,9)
metais nas folhas, ramos e raízes de Córdia (mg kg-1) nos
------------------ Ramo ------------------
------------------ Raiz ------------------
0
3x2
6
0
178 NS 205 NS 234 NS
319 B
(±0,0)
(±0,0) (±0,0)
(±0,0)
2,1 B
32A
37 B
nd
(±0,0) (±0,0)
(±0,0)
80 A
54 B
94 A 4297 NS
(±0,0)
(±0,0) (±0,0)
(±0,0)
9B
7B
43 A
153 B
(±0,7)
(±0,8) (±23,8) (±35,0)
3x2
517 AB
(±0,0)
48 B
(±0,0)
4063 NS
(±0,0)
98 B
(±2,0)
6
597 A
(±0,0)
100 A
(±0,0)
3057 NS
(±0,0)
221 A
(±40,0)
Letras diferentes nas linhas, diferem estatisticamente pelo teste de Tukey 5% ou menos, em cada parte da
planta NS = Não significativo.
À exceção do bário, para folhas, o chumbo, ferro e manganês apresentaram as
maiores concentrações nos tratamentos que receberam EDTA. Experimentos
demonstraram que a presença de baixas concentrações de EDTA aumenta a
solubilização dos metais presentes no solo causando fitotoxicidade (Santos et al.,
2006) Estes sintomas podem, portanto, ter sido causados pela toxicidade por chumbo
e/ou pelo próprio EDTA.
A quantidade acumulada de bário nas partes da planta de Córdia (Tabela 3) não
apresenta diferenças significativas entre os tratamentos nas folhas e ramos. Entretanto,
nas raízes observou-se aumento significativo na quantidade acumulada nos
tratamentos que receberam EDTA, i.e, as maiores quantidades acumuladas foram
observadas na presença de EDTA. Para o ferro também foi observado nas raízes. Essa
indução de absorção de metais pesados pelas raízes foi também observada por
Doumett et al., (2008).
Entretanto, para o chumbo e manganês as maiores
quantidades acumuladas foram verificadas nas folhas nos tratamentos que receberam
EDTA. Santos et al.(2006), citam diversos trabalhos em que a presença de EDTA
aumenta a concentração de metais pesados nas folhas. Isto se torna preocupante, já
que a Córdia é uma planta caducifólia e suas folhas retornariam os metais ao solo via
biodegradação destas folhas, além de que poderia haver uma dispersão da
contaminação.10 Pichtel et al.(2000), mencionam esta preocupação com a queda e
dispersão das folhas de plantas em áreas de fitorremediação.
Tabela 3. Quantidade acumulada de metais nas folhas, ramos e raízes de Córdia (mg pote-1)
nos três tratamentos.
Metal
Ba
Pb
Fe
Mn
----------- Folha ---------------------- Ramo ----------------------- Raiz -----------0
3x2
6
0
3x2
6
0
3x2
6
-1
-------------------------------------------------------------------------- mg kg -------------------------------------------------------------------9,2 A
9,5 A
6,8 B
4,3 NS 5,1 NS 5,3 NS
9,7 B
13,9 A
15,5 A
(±1,3)
(±0,5)
(±1,4)
(±2,4)
(±2,5)
(±1,2)
(±1,9)
(±2,0)
(±1,6)
3,3 A
2,3 A
nd
0,05 NS 0,73 NS 1,12 NS 1,27 NS 2,5 NS
nd
(±0,6)
(±0,4)
(±0,0)
(±0,0)
(±0,9)
(±0,5))
(±0,2)
(±1,3)
6,4 B
10 B
25 A
2,0 A
1,4 B
2,1 A
134 A
108 AB
79 B
(±2,0)
(±3,4)
(±7,4)
(±0,2)
(±0,2)
(±0,2)
(±24,5) (±15,1) (±13,7)
2,0 B
2,8 B
6,0 A
0,2 B
0,2 B
1,0 A
4,9 A
2,7 B
5,7 A
(±0,4)
(±0,9)
(±1,6)
(±0,0)
(±0,0)
(±0,6)
(±1,3)
(±0,3)
(±0,9)
Letras diferentes nas linhas diferem estatisticamente pelo teste de Tukey 5% ou menos, por parte da
planta
NS - Não significativo.
CONCLUSÃO
Na Córdia, o EDTA aumentou a concentração de bário pela raiz, mas não sua translocação para parte aérea.
A tolerância da Córdia à toxicidade dos metais pesados e do EDTA, nas condições do
experimento, indicam as mesmas para trabalhos de fitoestabilização em áreas
contaminadas.
REFERÊNCIAS
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