BIODEGRADAÇÃO DE EDTA E NTA EM SOLO CONTAMINADO

COM CHUMBO

Renato Lira de Sá Cavalcanti1, Eriberto Vagner de Souza Freitas², Clístenes Williams Araújo do Nascimento³

____________________

1. Primeiro Autor é o Bolsista de Iniciação Científica - PIBIC, Departamento de Agronomia, Universidade Federal Rural de Pernambuco. Rua Dom

Manuel de Medeiros, s/n, Dois Irmãos, Recife, PE, CEP 52171-900. E-mail: rnautico_yes_@hotmail.com

2. Segundo Autor é Doutorando do Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo do Departamento de Agronomia, Universidade Federal Rural de

Pernambuco. Rua Dom Manoel de Medeiros s/n, Dois Irmãos, CEP 52171-900 Recife, PE. Bolsista do CNPq. Email: eribertovagner@yahoo.com.br

3. Terceiro Autor é Professor Adjunto do Departamento de Agronomia, Universidade Federal Rural de Pernambuco. Rua Dom Manuel de Medeiros, s/n,

Dois Irmãos, Recife, PE, CEP 52171-900.

Introdução

Metais pesados formam um grupo de elementos com

particularidades relevantes e de ocorrência natural no

ambiente, como elementos acessórios na constituição

de rochas. O termo “metal pesado” é amplamente

utilizado pela comunidade científica para definir um

grupo de elementos que incluem metais, semimetais e

não metais, cuja a densidade atômica é maior do que 6

g cm-3 [1].

Uma característica importante dos metais é o fato de

não serem modificados ou degradados, como ocorre

aos contaminantes orgânicos. Desta forma, mantendo-

se a fonte contaminante, ocorre a acumulação

progressiva e persistente do metal no solo.

A fitoextração induzida que tem sido bastante

estudada, consiste em utilizar plantas para remoção de

metais de solos moderadamente poluídos com o

auxílio de quelantes. O EDTA, por exemplo, tem

reconhecida capacidade de solubilizar elevadas

quantidades de metais na solução do solo, que aliado a

sua baixa biodegradabilidade, pode resultar em alto

risco ambiental de lixiviação dos metais para águas

subterrâneas e superficiais [2,3].

Dessa forma, o objetivo desse trabalho foi estudar a

taxa de biodegradação do complexo formado entre

quelantes sintéticos com Pb, visando a maximização

da eficiência destes quelatos na fitoextração e a

redução de efeitos adversos decorrentes da lixiviação

de metais.

Material e métodos

O experimento foi realizado no laboratório de

Fertilidade do Solo do Departamento de Agronomia da

UFRPE. No experimento foi utilizado um solo

proveniente de uma área de deposição de escórias de

uma empresa que atua na reciclagem de baterias

automotivas, localizada no município de Rio Tinto,

PB. O solo classificado de acordo com a EMBRAPA

(2006) como Espodossolo Ferrihumilúvico, textura

arenosa, o mesmo foi coletado na camada de 0-20 cm,

seco ao ar, destorroado e peneirado em tamiz de 2

mm. Este solo (TFSA) foi caracterizado química e

fisicamente segundo EMBRAPA (1997, 1999).

O experimento foi montado em delineamento

inteiramente casualizado, os tratamentos constituíram-

se de dois ácidos sintético aminopolicarboxílicos

persistentes, o nitrilotriacético (NTA) e o

etilenodiaminotetraacético (EDTA), além de um

tratamento controle (solo contaminado, sem adição de

quelante), com 3 repetições.

Os quelantes foram utilizados na concentração de

10 mmol kg-1 aplicados em 1 kg de solo contaminado

com Pb. Antes da aplicação dos tratamentos o solo foi

saturado com água destilada até 40% da capacidade de

campo e completando para 60% com as soluções

contendo os quelantes, que foi mantida durante o

período de condução do experimento.

Após a aplicação dos quelantes, três subamostras de

solo foram coletadas de cada tratamento com intervalo

de 24 horas. A quarta coleta foi realizada 120 horas

após a aplicação. As coletas seguintes foram realizadas

em intervalos regulares de 5 dias, até o período de 45

dias. Uma subamostra adicional foi retirada 6 meses

após a aplicação dos quelantes.

Resultados e Discussão

Os teores de Pb disponível foram maiores nas

amostras de solo que não foi realizado a correção do

solo (pH = 3,63), no controle (solo sem aplicação de

quelante) e para os quelantes. O teor médio de Pb

solúvel no solo não corrigido sem aplicação do

quelante foi de 222,42 mg L-1 de Pb e após a correção

58,63 mg L-1 (Figura 1 e 2). O comportamento

esperado, haja visto, que a elevação do pH promovido

pela correção do solo diminui a solubilidade do metal. A aplicação dos quelantes sintéticos na dose de 10

mmol kg-1 promoveram elevada solubilidade dos

teores de Pb, com o NTA (ácido nitrilotriacético) o

maior valor observado ocorreu às 48 horas (1701 mg

L-1 de Pb) no solo não corrigido e 72 horas (1492 mg

L-1 de Pb) no corrigido (Figura 1 e 2). O EDTA (ácido

etilenodiaminotetraacético) o maior valor de Pb na

primeira coleta realizada às 24 horas (1710 mg L-1 de

Pb) no solo não corrigido e 48 horas (1289 mg L-1 de

Pb) no solo corrigido (Figura 1 e 2). Com a aplicação

de ambos os quelantes, os maiores teores de Pb foram

observados na condição de solo não corrigido, mesmo

comportamento do controle. Nos quelantes sintéticos o

nível de complexação é dependente principalmente da

afinidade química entre o metal envolvido e o

quelante, essa afinidade é especialmente maior nos

sintéticos [4].

A avaliação da taxa de biodegradação dos quelantes

através dos teores disponíveis do metal é uma medida

indireta considerando um determinado período de

tempo. A redução dos teores solúveis do metal indica a

degradação dos quelantes. Os quelantes apresentaram

uma taxa de degradação semelhante. A degradação do

NTA de acordo com os teores disponíveis de Pb ficou

praticamente inalterada nas primeiras 72 horas após a

aplicação, sendo 1479, 1475 e 1495 mg L-1 de Pb e

1630, 1701 e 1681 mg L-1, respectivamente no solo

corrigido e não corrigido. A degradação do NTA

ocorreu mais intensa nas 48 horas seguintes, com os

teores de 1044 e 1393 mg L-1 de Pb, respectivamente

no solo corrigido e não corrigido (Figura 1 e 2). A

partir das 120 horas após a aplicação do quelante, a

taxa de degradação do mesmo seguiu aumentando,

como pode ser observado pela redução dos teores de

Pb, mas ainda com teores elevados do metal, na ultima

coleta às 1080 horas os teores de Pb apresentaram se

10 vezes maior do que o controle no solo corrigido e 5

vezes maior no solo não corrigido.

O EDTA apresenta uma alta persistência no solo, a

taxa de degradação do quelante ocorreu de forma

gradativa, e altos teores de Pb foram mantidos na

solução do solo ao longo do período de avaliação. Na

ultima coleta realizada, às 1080 horas após a aplicação

do quelante, os teores de Pb encontraram se 10 vezes

maiores no solo corrigido e 6 vezes maior no não

corrigido quando comparado com ao controle, assim

como com o uso do NTA. Meers et al. (2008) [5]

verificaram que o quelante sintético EDDS (ácido

etilenodiaminodisucinato) com características

semelhantes ao NTA foi completamente degradado aos

54 dias após a aplicação, vale ressaltar que nas

condições do trabalho mencionado a atividade

biológica maior devido o plantio de milho no solo

antes da aplicação do quelante.

Uma coleta aos 6 meses (4320 horas) após a

aplicação dos quelantes foi realizada. Os resultados

corroboram as preocupações quanto ao uso de

quelantes sintéticos para fitoextração in situ, especial

atenção para o EDTA, em que a degradação ainda não

havia ocorrido como indica os teores de Pb 3,6 e 2

vezes a mais do que controle, respectivamente para

solo corrigido e não corrigido, equivalente a 222 e 430

mg L-1 de Pb (Figura 1 e 2).

A fotodegradação, um mecanismo abiótico, é

apontado como o principal processo responsável pela

degradação do EDTA em sistemas naturais [6]. Nas

condições experimentais do presente estudo, entre

outros fatores, a ausência do processo de

fotodegradação possivelmente também favoreceu a

gradativa degradação do EDTA, aumentando o tempo

de permanência do quelante no solo. A utilização de

EDTA para programa de fitoextração in situ, pode

manter elevados teores de Pb solúveis prontamente

disponíveis por longo período de tempo, aumentando

consideravelmente os riscos potenciais de lixiviação do

metal para águas superficiais e subterrâneas [2,3].

A utilização de quelantes para indução da

fitoextração tem apresentado duas sérias limitações

com respeito a possibilidade de lixiviação de metais

pelo uso de quelantes sintéticos ou custo elevado para

aplicação em campo. Como observado em outros

trabalhos, os quelantes sintéticos, EDTA e NTA,

apresentam capacidade de solubilização de Pb acima

da capacidade de absorção pelas plantas e baixa taxa

de biodegradação. Portanto, não são recomendados

para utilização em programa de fitoextração devido ao

elevado impacto ambiental.

Agradecimentos Agradecemos ao CNPq e a UFRPE

Referências

[1] ALLOWAY, b.j. Heavy metals in soils. John Wiley & Sons, Inc.

New York.339 p. 1990.

[2] MEERS, E.; HOPGOOD, M.; LESAGE, E.; VERVAEKE, P.;

TACK, F.M.G. & VERLOO, M.G. Enhanced phytoextraction: Search

of EDTA Alternatives. Int. J. Phytorem., 6:95-109, 2004.

[3] FREITAS, E.V.S.; NASCIMENTO, C.W.A.; SILVA, A.J. &

DUDA, G.P. Indução da fitoextração de chumbo por ácido cítrico em

solo contaminado por baterias automotivas. R. Bras. Ci. Solo, 33:467-

473, 2009a.

[4] MARTELL, W.E. & SMITH, W.M. Critical stability constants.

Amino acids. New York, Plenum Press, 1974. 469p.

[5] MEERS, E.; TACK, F.M.G. & VERLOO, M.G. Degradability of

ethylenediaminedisuccinic acid (EDDS) in metal contaminated soils:

Implications for its use soil remediation. Chemosphere, 70:358-363,

2008.

[6] KARI, F.G.; GIGER, W. Modeling the photochemical degradation

of ethylenediaminetetraacetate in the river Glatt. Environ. Sci.

Technol., 29:2814-2827, 1995.

Figura 1 – Concentração de Pb (mg L-1) disponível ao longo de 45 dias (1080 horas) e uma coleta adicional aos 6

meses (4320 horas) após a aplicação de 10 mmol kg-1 de quelantes sintéticos em solo corrigido.

Figura 2. Concentração de Pb (mg L-1) disponível ao longo de 45 dias (1080 horas) e uma coleta adicional aos 6

meses (4320 horas) após a aplicação de 10 mmol kg-1 de quelantes sintéticos em solo sem correção.

0

200

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Pb

(m

g L-1

)

Controle

NTA

EDTA

Solo Corrigido

Tempo (h)

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0 24 48 72 120 240 360 480 600 720 840 960 1080 4320

Pb

(m

g L-1

)

Controle

NTA

EDTA

Tempo (h)

Solo Não Corrigido