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DAIANI CANABARRO LEITE

ANÁLISE DE MACRO E MICRONUTRIENTES E ESTUDO

COMPARATIVO DE SOLO INERTE PARA PROCESSOS DE

BIORREMEDIAÇÃO

CANOAS, 2010




BIORREMEDIAÇÃO

Trabalho de conclusão apresentado para a banca examinadora do curso de Química do Centro Universitário La Salle – Unilasalle, como exigência parcial para a obtenção do grau de Bacharel em Química.

Orientação: Profª. Drª. Ana Cristina Borba da Cunha

CANOAS, 2010




BIORREMEDIAÇÃO

Trabalho de conclusão aprovado como requisito parcial para a obtenção do grau de Bacharel em Química do Centro Universitário La Salle – Unilasalle.

Aprovado pelo avaliador em 10 de julho de 2010.

_____________________________________ Profª. Drª. Ana Cristina Borba da Cunha

Unilasalle

AGRADECIMENTOS

Aos meus pais, Mário e Glacy, por me darem a vida. Aos meus irmãos, Marco

e Mauro, por existirem.

A professora Drª. Ana Cristina Borba da Cunha e ao professor Dr. Delmar

Bizani pela dedicação, incentivo e orientação para que pudesse concluir essa

pesquisa, aprimorando meus conhecimentos.

A Fundação de Pesquisa Agropecuária – FEPAGRO pela oportunidade, e por

todos os agrônomos que compartilharam seus conhecimentos comigo, ensinando o

melhor da fusão da química com a agricultura e meio ambiente.

A química Evelyn Penedo, pelo extraordinário auxílio na obtenção de dados

para a pesquisa.

“A mente que se abre a uma nova idéia jamais voltará ao seu tamanho original.”

Albert Einstein

RESUMO

O presente trabalho apresenta análises de macro e micronutrientes do solo, além de

pH, índice SMP, argila, matéria orgânica e capacidade de troca de cátions (CTC), de

14 cidades de diversas regiões do Estado do Rio Grande do Sul, e um estudo

comparativo desses solos com um solo inerte padrão para processos de

biorremediação. Visto que esse solo inerte é um solo sintético, há um custo

envolvido em seu uso para projetos de pesquisa e, portanto, este trabalho busca

uma alternativa para a redução dos custos em projetos nesta área. As análises

foram realizadas no Laboratório de Química Agrícola da Fundação Estadual de

Pesquisa Agropecuária (FEPAGRO). De acordo com os resultados, o solo da cidade

de Charqueadas apresentou alta correlação com o solo inerte padrão e, portanto,

torna-se viável o uso deste solo em processos de biorremediação. Enfim, além da

análise química, esta pesquisa envolve conceitos sobre agronomia, microbiologia e

meio ambiente.

Palavras-chave: Análise de solos. Macro e micronutrientes. Biorremediação.

ABSTRACT

This paper presents analysis of macro and micronutrients of the soil, and pH, SMP,

clay, organic matter and cation exchange capacity (CEC) of 14 cities from different

regions of Rio Grande do Sul, and a study comparison of these soils with a soil inert

standard for bioremediation processes. Since this soil is an inert synthetic soil, there

is a cost involved in their use for research projects and, therefore, this paper seeks

an alternative to cost reduction projects in this area. The analyses were performed at

the Laboratory of Agricultural Chemistry of the Fundação Estadual de Pesquisa

Agropecuária (FEPAGRO). According to the results, the soil of the city of

Charqueadas showed high correlation with the standard soil inert and therefore

becomes feasible to use this soil bioremediation processes. Finally, in addition to

chemical analysis, this research involves concepts of agronomy, microbiology and

environment.

Key words: Analysis of soils. Macro and micronutrients. Bioremediation.

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Quadro 1 – Relação dos elementos necessários para o crescimento saudável das

plantas.......................................................................................................................12

Figura 1 - Classificação dos solos do RS..................................................................14

Quadro 2 – Principais classes de solo do RS e suas características (STRECK, 2002)

..................................................................................................................................15

Figura 2 - Exemplo de retirada de amostras de um terreno de baixada (amostra 1) e

de meia encosta (amostra 2). As áreas dentro dos círculos não devem ser

amostradas................................................................................................................18

Figura 3 – Equipamentos comuns utilizados na amostragem do solo.......................18

Figura 4 – Ilustração da capacidade troca de cátions no solo...................................21

Quadro 3 – Cidades de origem dos solos estudados................................................30

Figura 5 – mapa do Estado do RS com as subdivisões de meso e microregiões.....31

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Resultado das análises para pH e SMP..................................................33

Tabela 2 – Resultado das análises para a Capacidade de Troca de Cátions (CTC) 34

Tabela 3 – Resultado das análises para fósforo (P) e potássio (K)...........................34

Tabela 4 – Resultado das análises para argila e matéria orgânica (MO)..................35

Tabela 5 – Resultado das análises para alumínio (Al) ..............................................36

Tabela 6 – Resultado das análises para cálcio (Ca) e magnésio (Mg) .....................37

Tabela 7 – Resultado das análises para enxofre (S) e micronutrientes (B, Zn, Cu,

Mn, Na e Fe) .............................................................................................................38

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO .......................................................................................................10

2 SOLO: CONCEITOS BÁSICOS ............................................................................12

2.1 Principais classes de solo do RS ....................................................................13

2.2 Propriedades químicas do solo .......................................................................16

3 ANÁLISES DE SOLO ............................................................................................17

3.1 Coleta e amostragem ........................................................................................17

3.2 Pré-tratamento da amostra ...............................................................................19

3.3 Acidez ativa e potencial do solo (pH) ..............................................................19

3.4 Capacidade de troca de cátions (CTC) do solo ..............................................20

3.5 Fósforo (P) e potássio (K) “disponíveis” e sódi o (Na) no solo .....................22

3.6 Matéria orgânica (MO) do solo .........................................................................22

3.7 Argila do solo ....................................................................................................23

3.8 Alumínio (Al), cálcio (Ca), magnésio (Mg) e man ganês (Mn) no solo ...........24

3.9 Zinco (Zn) e cobre (Cu) no solo .......................................................................25

3.10 Ferro (Fe) no solo ............................................................................................25

3.11 Boro (B) no solo ..............................................................................................26

3.12 Enxofre (S) no solo ..........................................................................................26

4 BIORREMEDIAÇÃO DE SOLOS ..........................................................................27

4.1 Técnicas de biorremediação ............................................................................28

4.2 Características de um solo recomendado para bio rremediação ..................28

5 MATERIAIS E MÉTODOS .....................................................................................30

5.1 Solos avaliados .................................................................................................30

5.2 Vidrarias e equipamentos .................................................................................32

5.3 Reagentes ..........................................................................................................32

5.4 Análises ..............................................................................................................32

5.5 Resultados e discussão ....................................................................................33

6 CONCLUSÃO ........................................................................................................41

REFERÊNCIAS .........................................................................................................42

10

1 INTRODUÇÃO

A análise química de solo provavelmente iniciou quando o homem interessou-

se por saber como as plantas crescem. De acordo com Boaretto et al. (1988), a

primeira análise de solo data de 1840, e desde aquela época até o início da década

de 1920, pouco progresso foi feito. Entre o fim desta década e início da década de

1930, porém, contribuições significativas foram feitas por Bray (1929), Herster

(1934), Morgan (1932), Spurway (1933) e Truog (1930). Desde então, a análise do

solo tem sido utilizada como fator essencial à formulação de um programa de

adubação e calagem, assim como para verificação de contaminantes no solo.

Atualmente, a análise química do solo como ferramenta de diagnóstico da

fertilidade é usada praticamente em todas as partes do mundo, com variados graus

de sucesso (SILVA et al., 2009). Esse sucesso depende principalmente da qualidade

das pesquisas, que permitem interpretar os resultados das análises.

O solo é um recurso natural que deve ser utilizado como patrimônio da

coletividade, independente do seu uso ou posse. É um dos componentes vitais do

meio ambiente e constitui o substrato natural para o desenvolvimento das plantas. O

solo é um espaço com intensa atividade microbiológica, meio para a decomposição,

equilíbrio e renovação química, fruto de suas propriedades filtrante, de

tamponamento e de conversão de substratos (SEABRA, 2005). O Rio Grande do Sul

caracteriza-se por uma heterogeneidade muito grande de tipos de solos, tendo em

vista a grande diversidade dos fatores responsáveis pela formação desses solos

(UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA, 2010).

A contaminação de solos iniciou-se com o surgimento das primeiras

sociedades humanas. Existem registros sobre solos poluídos por rejeitos de

mineração e de fundição de metais já no século I a.C (SEABRA, 2005). Solos

contaminados podem ser tratados por diversos processos biológicos, físicos,

químicos, físico-químicos ou térmicos (SILVA, 2009).

A aplicação de processos biológicos ao tratamento de solos contaminados

tem despertado um grande interesse das comunidades científica e industrial, nas

duas últimas décadas (SEABRA, 2005). São processos de tratamento que utilizam

organismos (bactérias, fungos e/ou vegetais) para reduzir ou eliminar compostos

orgânicos perigosos e metais pesados ao meio ambiente e à saúde humana, que se

11

acumularam no ambiente (UNIVERSIDADE FEDERAL DO RECÔNCAVO DA

BAHIA, 2010).

Entre as técnicas biológicas de tratamento de solos contaminados, encontra-

se o processo de biorremediação, que consiste no bom uso de seres vivos ou seus

componentes para restaurar ambientes poluídos. É um processo que emprega

microorganismos ou suas enzimas para degradar compostos poluentes

(UNIVERSIDADE FEDERAL DO RECÔNCAVO DA BAHIA, 2010).

Visto a carência de um estudo de caracterização química dos solos do RS,

este trabalho teve como objetivo principal a análise de macro e micronutrientes do

solo de algumas cidades do Estado, visando uma posterior utilização dos resultados

em processos de biorremediação.

Para pesquisas em processos de biorremediação é utilizado um solo inerte

padrão (SIP), sintético, onde não há interferentes e o solo é ideal para este tipo de

pesquisa. Quando o experimento é levado à campo, o uso deste solo torna-se

inviável pelo fato de gerar um custo muito grande, devido ao solo ser sintetizado.

Diante deste problema econômico, foi feito um estudo comparativo das

características químicas deste solo inerte padrão com os solos analisados, com a

finalidade de encontrar um solo no Estado mais compatível para processos de

biorremediação, visando assim, a diminuição dos custos de projetos de pesquisa e

outros trabalhos na área.

12

2 SOLO: CONCEITOS BÁSICOS

O solo é um recurso natural lentamente renovável, que sustenta a flora e a

fauna, a agricultura, a pecuária, o armazenamento da água e as edificações do

homem, encontrado em diferentes posições na paisagem, formado pela ação do

clima e dos organismos vivos, sendo modificado ao longo do tempo pela ação

humana (STRECK, 2002). De modo generalizado, pode ser definido como um corpo

dentro da paisagem natural, devendo por isso ser representado por um elemento

volumétrico que possui extensão e profundidade (MARCANTÔNIO, 1992).

Além de ser um meio insubstituível para a agricultura, é um componente vital

do agroecossistema no qual ocorrem processos e ciclos de transformações físicas,

químicas e biológicas (MARCANTÔNIO, 1992). Sem a perturbação das suas

características naturais, pode funcionar como um filtro melhorando a qualidade da

água, assim como quando o solo for mal manejado e receber resíduos indesejáveis,

em pouco tempo poderá degradar todo o agroecossistema.

A relação que existe entre solo e planta é de completa dependência um do

outro. O solo serve para dar sustentação às plantas e funciona como um

reservatório de água e nutrientes necessários para a vida das plantas. Por outro

lado, as plantas promovem a cobertura do solo e fornecem a matéria orgânica que é

importante para a formação e conservação do solo (COMISSÃO EXECUTIVA DO

PLANO DA LAVOURA CACAUEIRA, 2010).

O Quadro 1 apresenta a relação dos elementos necessários para o

crescimento saudável das plantas.

Orgânicos Minerais

Macronutrientes Micronutrientes

C, H e O

N, P, K, Ca, Mg, S

B, Cl, Co, Cu, Fe,

Mn, Mo, Ni, Se, Si,

Na, Zn.

Quadro 1 – Relação dos elementos necessários para o crescimento saudável das plantas

Fonte: autoria própria, 2010.

13

Os elementos orgânicos não devem ser objeto de preocupação, pois o ar e a

água os fornecem. Os minerais vêm do solo e, quando o solo não é capaz de

fornecê-los nas quantidades e proporções exigidas tem-se que recorrer aos adubos

minerais e, quando viável técnica e economicamente, aos adubos orgânicos. Os

adubos devem, portanto, cobrir a diferença entre a quantidade exigida pela cultura e

a quantidade que o solo pode fornecer (MALAVOLTA, 1992).

Os adubos minerais são substâncias sólidas, fluídas ou gasosas contendo um

ou mais elementos fertilizantes (N, P e K geralmente; Ca, Mg e S também) sob uma

forma inorgânica disponível rapidamente para a planta. Os fertilizantes minerais

atuam principalmente sobre o componente químico da fertilidade (capacidade global

de um solo para garantir de modo contínuo o crescimento das plantas e a colheita

fornecendo-lhe um suprimento suficiente de nutrientes e de água, oferecendo ás

raízes condições favoráveis ao seu desenvolvimento) podendo conter outros

elementos nutritivos; a uréia e a cianamida, ainda que sejam moléculas orgânicas,

são incluídas nos fertilizantes minerais (MALAVOLTA, 1981).

Os adubos orgânicos são substâncias de origem animal ou vegetal contendo

um ou mais elementos fertilizantes em geral disponíveis mais lentamente para as

plantas (por exemplo, sangue dessecado, guano e resíduos diversos). Os adubos

orgânicos atuam também principalmente sobre o componente químico da fertilidade

(MALAVOLTA, 1981).

2.1 Principais classes de solo do RS

O mapeamento e a classificação dos solos de determinada região possibilita a

escolha dos métodos mais adequados para a caracterização dos mesmos sob o

aspecto de sua fertilidade e necessidade de adubação (TEDESCO, 1995). A Figura

1 apresenta um mapa com a classificação dos solos no RS. As características gerais

das principais classes de solo estão reunidas no Quadro 2.

No estado do RS os solos são em geral ácidos, com baixos teores de fósforo,

níveis médios a altos de potássio, com quantidade variável de matéria orgânica e

suprimento adequado de enxofre e micronutrientes (TEDESCO, 1995).

14

Figura 1 - Classificação dos solos do RS Fonte: Secretaria de Planejamento e Gestão do RS, 2010.

15

Classes Características Gerais

Alissolos Solos profundos, ácidos, com altos teores de alumínio (Al), baixa

fertilidade química e baixa reserva de nutrientes para a planta.

Argissolos Solos profundos e bem drenados, baixa fertilidade natural, forte

acidez, alta saturação por Al e alta suscetibilidade à erosão e

degradação.

Cambissolos Solos rasos a profundos em processo de formação, que necessitam

de elevados níveis de corretivos e fertilizantes.

Chernossolos Solos escuros devido à matéria orgânica, alta fertilidade química

podendo ser rasos ou profundos.

Gleissolos Solos profundos, mal drenados de cor acinzentada ou preta,

ocorrendo em ambientes alagadiços.

Latossolos Solos muito profundos e homogêneos, altamente intemperizados,

bem drenados, com acentuada acidez e uma baixa reserva de

nutrientes, podendo apresentar toxidez por Al.

Luvissolos Solos pouco profundos com acumulação subsuperficial de argila,

que apesar da carência de fósforo (P) apresentam boa fertilidade

natural.

Neossolos Solos novos e pouco desenvolvidos, de formação recente, tendo

seu uso restrito ao relevo e a baixa profundidade.

Nitossolos Solos profundos com aparência similar aos Latossolos, sendo

ácidos pelo fato de apresentarem caulinita e óxidos de ferro na sua

constituição.

Organossolos O termo lembra solos orgânicos em grau variável de decomposição,

de ambientes mal drenados e próximos de lagoas.

Planossolos Solos planos de margens de rios e lagoas, possuindo sistemas de

drenagem eficientes.

Plintossolos Ocorrência de plintita (segregações de ferro). São ácidos e com

baixa saturação de bases, necessitando aplicação de adubos.

Vertissolos Solos planos, mal drenados e pouco profundos, sendo

extremamente duros quando secos e muito plásticos e pegajosos

quando úmidos, com elevada fertilidade natural e pH ligeiramente

ácidos.

Quadro 2 – Principais classes de solo do RS e suas características (STRECK, 2002) Fonte: autoria própria, 2010.

16

2.2 Propriedades químicas do solo

A análise química dos solos tem sido um dos critérios mais importantes

utilizados para classificá-los e para interpretar a sua gênese (COMPANHIA

AMBIENTAL DO ESTADO DE SÃO PAULO, 2010). As propriedades químicas dos

solos resultam do processo de sua formação e evolução e o conhecimento permite

elaborar critérios para a sua classificação e especialmente para a interpretação da

relação solo-planta (SILVA et al., 2009).

As propriedades químicas do solo (pH, teor de nutrientes, capacidade de

troca iônica e matéria orgânica), são responsáveis pelos principais mecanismos de

atenuação de poluentes nesse meio (MALAVOLTA, 1992). Entre estes podem ser

destacados a adsorção, a fixação química, precipitação, oxidação, troca e a

neutralização que invariavelmente ocorrem no solo (COMPANHIA AMBIENTAL DO

ESTADO DE SÃO PAULO, 2010).

17

3 ANÁLISES DE SOLO

As diversas alterações ambientais, devido ao impacto das atividades

antrópicas, têm exigido cada vez mais informações detalhadas sobre os materiais

naturais como solos e tecidos (SILVA et al., 2009). Nesse sentido, é importante a

preocupação com a qualidade dessas análises, resultado do desenvolvimento

adequado das rotinas laboratoriais.

Os solos agrícolas em geral contêm todos os elementos necessários ao

crescimento das plantas, além de outros não essenciais ou tóxicos. Entretanto, o

teor total destes elementos não reflete a disponibilidade para as plantas, pois grande

parte dos nutrientes está em forma insolúvel ou de dissolução lenta (TEDESCO,

1995).

A análise do solo serve ainda, para verificar se há acidez, a qual dificulta ou

impede o crescimento das raízes fazendo com que a cultura aproveite mal os

elementos do solo, desenvolvendo-se menos e tornando a planta mais sensível à

seca (MALAVOLTA, 1992).

A bibliografia que trata de métodos de análises de solos é muito extensa,

podendo ser utilizados diferentes métodos, dependendo dos objetivos das análises,

tipos de solos da região de atuação do laboratório e disponibilidade de equipamento.

A seguir, além da abordagem sobre coleta, amostragem e pré-tratamento da

amostra, serão revisados os conceitos de macro e micronutrientes constituintes da

análise química do solo.

3.1 Coleta e amostragem

A amostragem merece cuidado especial, pois ela dá início a todos os demais

procedimentos de quantificação e de avaliação da necessidade nutricional do solo.

Portanto, se a amostragem não for significativa, todo o procedimento pode estar

comprometido, ou melhor, não terá validade técnica no que diz respeito às

identificações das suas características químicas, físicas e físico-químicas (SILVA et

al., 2009).

18

A amostra de solo levada ao laboratório para análise deve ser representativa

da área que foi retirada. Devido à variabilidade natural do solo, grande número de

sub-amostras devem ser utilizadas na constituição da amostra (TEDESCO, 1995).

Segundo a Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA), para a

coleta das amostras, recomenda-se dividir a propriedade em áreas uniformes de até

10 hectares, sendo que cada uma dessas áreas deverá ser uniforme quanto à cor,

topografia, textura e quanto às adubações e calagem que recebeu. Áreas pequenas,

diferentes das circunvizinhas, não deverão ser amostradas juntas. Cada uma das

áreas escolhidas deverá ser percorrida em zig-zag, retirando-se com um trado ou

uma pá, amostras de 15 a 20 pontos diferentes, que deverão ser colocadas juntas

em uma balde limpo. Todas as amostras individuais de uma mesma área uniforme

deverão ser muito bem misturadas dentro de um balde, retirando-se uma amostra

final, em torno de 500g. As Figuras 2 e 3 ilustram como devem ser coletadas as

amostras e alguns equipamentos utilizados na amostragem de solo,

respectivamente.

Figura 2 - Exemplo de retirada de amostras de um terreno de baixada (amostra 1) e de meia encosta (amostra 2). As áreas dentro dos círculos não devem ser

amostradas Fonte: Embrapa Agrobiologia, 2010.

Figura 3 – Equipamentos comuns utilizados na amostragem do solo Fonte: Rehagro, 2010.

19

As amostras devem ser retiradas da camada superficial do solo, até a

profundidade de 20 cm, tendo antes o cuidado de limpar a superfície dos locais

escolhidos, removendo as folhas e outros detritos. Não devem ser retiradas

amostras de locais próximos a residências, galpões, estradas, formigueiros e

depósitos de adubos, assim como não devem ser retiradas amostras quando o

terreno estiver encharcado (EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA

AGROPECUÁRIA, 2010).

3.2 Pré-tratamento da amostra

A secagem do solo para análises de disponibilidade de nutrientes deve ser

feita à baixa temperatura (estufa de circulação forçada a 40 – 45°C); temperaturas

altas podem alterar os valores de fósforo e potássio extraídos em alguns solos

(TEDESCO, 1995).

A moagem das amostras normalmente é feita em moinho de solo com peneira

de 2 mm. A contaminação das amostras por elementos contidos no material do

moinho é desprezível, sendo a limpeza e durabilidade do equipamento facilitado pela

utilização do aço inoxidável (FUNDAÇÃO ESTADUAL DE PESQUISA

AGROPECUÁRIA, 2009).

3.3 Acidez ativa e potencial do solo (pH)

De acordo com o conceito de Brönsted-Lowry, ácido é uma espécie que doa

prótons e base é qualquer espécie que recebe prótons (ATKINS, 2006). O ácido se

dissocia em solução aquosa resultando em íons H3O+ e produzindo o ânion

correspondente:

HA + H2O ↔ H3O+ + A- ...(1)

ácido próton ânion

20

Diz-se que os H3O+ dissociados correspondem à acidez ativa; HA indica a

acidez potencial (LOPES; SILVA; GUILHERME, 2007). Quanto mais a reação tende

para os produtos, maior a atividade em H3O+ e mais forte o ácido.

Variações na concentração de H3O+ influenciam sobre a absorção de outros

íons inorgânicos pelas plantas (CHAVES, 2009). Isto pode influenciar diretamente o

desenvolvimento da planta, produzindo-se, em pH igual ou menor que 4, uma alta

absorção de H3O+, que pode refletir na diminuição da colheita.

A ação mais importante do pH está relacionada aos outros elementos, como o

alumínio (Al), o manganês (Mn) e o cálcio (Ca). Sob forte acidez há um aumento da

concentração de Al e Mn disponíveis no complexo de troca, paralelamente ao

aumento da concentração hidrogeniônica (CHAVES, 2009).

A acidez potencial é avaliada pela mudança de pH de uma solução

tamponada, obtendo-se o índice SMP (SHOEMAKER, McLEAN e PRATT); este é

correlacionado com a quantidade de calcário necessária para atingir valores de pH

compatíveis com as diversas culturas (EBELING, 2006).

O Ca e o Mg, as bases encontradas em maiores proporções no solo, são

cátions que, juntamente com o potássio (K), guardam uma relação direta com o pH;

a disponibilidade de cobre (Cu), zinco (Zn) e molibdênio (Mo) também possui uma

correlação direta com o pH, pois sob condições de elevada acidez poderão atuar

como fatores limitantes da produção (MALAVOLTA, 1981). Entretanto, o boro (B)

apresenta disponibilidade em condições inversas de pH; ao aumentar o pH diminui a

sua disponibilidade (EMBRAPA, 2010).

Disto tudo se deduz que o efeito do pH sobre o desenvolvimento das plantas

está associado à influência que ele exerce sobre todas as propriedades do solo

anteriormente descritas. Assim, a maioria das plantas de valor econômico ou não,

têm o seu desenvolvimento e produção dependentes de uma série de fatores

refletidos por determinadas reações do solo.

3.4 Capacidade de troca de cátions (CTC) do solo

A capacidade de troca de cátions mede a quantidade de cargas elétricas

negativas no solo (MALAVOLTA, 1992). É uma das mais importantes propriedades

21

da Natureza porque é a responsável pela retenção de elementos essenciais

facilmente disponíveis para as plantas (DEMARCHI, 2009). O fenômeno de troca de

íons no solo junto com a fotossíntese são reações que possibilitam a vida na Terra

(COMPANHIA AMBIENTAL DO ESTADO DE SÃO PAULO, 2010). Os cátions

retidos nos colóides do solo podem ser substituídos por outros cátions. O solo é

capaz de reter íons positivos e permutá-los por quantidades estequiométricas

equivalentes. Os processos de troca catiônicas e aniônicas, que resultam das

interações das fases sólida e líquida do solo, dependem da composição e

característica do complexo (matéria orgânica e argilas) (SILVA et al., 2010). A Figura

4 apresenta uma visão esquemática da capacidade de troca de cátions solo.

Figura 4 – Ilustração da capacidade troca de cátions no solo Fonte: Pedologia Fácil, 2010.

A capacidade de troca de cátions de um solo é dada pelo somatório das

bases (potássio + cálcio + magnésio + sódio) mais a acidez potencial (alumínio +

hidrogênio) (COMPANHIA AMBIENTAL DO ESTADO DE SÃO PAULO, 2010).

A CTC indica a reserva de nutrientes para as plantas, a possibilidade de

redução das perdas de cátions por lixiviação, a inativação de compostos tóxicos, etc.

Nos solos agrícolas, a CTC pode variar desde valores próximos a zero (em solos

arenosos) até 20 – 30 cmolc dm-3 (em solos férteis) (TEDESCO, 1995). Como o solo

é constituído por um sistema físico-químico heterogêneo, a determinação exata da

capacidade de troca é praticamente impossível.

22

3.5 Fósforo (P) e potássio (K) “disponíveis” e sódi o (Na) no solo

Embora o percentual de fósforo nas plantas seja relativamente baixo, ele é

um componente essencial às plantas, devendo estar presente em uma forma

inorgânica simples para que possa ser assimilado pelas plantas (UNIVERSIDADE

ESTADUAL DO NORTE FLUMINENSE DARCY RIBEIRO, 2010). Dentro de uma

faixa de pH, as espécies presentes na maioria dos solos são ortofosfatos, H2PO4- e

HPO42-.

O ortofosfato é mais disponível para as plantas em valores de pH perto da

neutralidade; acredita-se que em solos relativamente ácidos, os íons ortofosfatos

são precipitados ou absorvidos por espécies de Al3+ e Fe3+ (UNIVERSIDADE

ESTADUAL DO NORTE FLUMINENSE DARCY RIBEIRO, 2010). Em solos

alcalinos, o ortofosfato pode reagir com carbonato de cálcio para formar um

composto relativamente insolúvel.

O potássio é essencial para o crescimento das plantas; ele ativa algumas

enzimas e desempenha um papel importante no equilíbrio de água nas mesmas,

sendo também essencial para algumas transformações de carboidratos. O

rendimento de uma colheita está diretamente relacionado com a quantidade de

potássio presente no solo (KAMINSK, 1996).

O sódio é um metal alcalino, que juntamente com o cálcio, magnésio e o

potássio, constituem os cátions trocáveis do solo (ALVAREZ, 2000). O aumento da

porcentagem de sódio no solo impede a agregação da terra, endurece o solo e

aumenta a impermeabilidade (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO NORTE

FLUMINENSE DARCY RIBEIRO, 2010).

3.6 Matéria orgânica (MO) do solo

A matéria orgânica do solo pode ser dividida em dois grupos fundamentais. O

primeiro está formado por compostos bem definidos quimicamente, geralmente

incolores e que são exclusivos do solo. A maioria destas substâncias são compostos

simples, de baixo peso molecular, utilizado geralmente pelos microorganismos como

23

substrato, portanto de existência transitória (SILVA FILHO; SILVA, 2010). Entre

estes compostos se encontram proteínas e aminoácidos, carboidratos simples e

complexos, resinas, ligninas, álcool, auxinas, aldeídos e ácidos aromáticos e

alifáticos. Estes compostos constituem aproximadamente, de 10 a 15% da reserva

total do carbono orgânico nos solos minerais. O segundo é representado pelas

substâncias húmicas propriamente ditas, constituindo de 85 a 90 % da reserva total

do carbono orgânico (BUDZIAK; MAIA; MANGRICH, 2004).

Os resíduos orgânicos diminuem a densidade do solo e criam poros de

tamanho grande que favorecem a entrada de ar e a drenagem d’água

(BRANCALIÃO, 2009). Embora um solo produtivo seja composto de menos que 5%

de matéria orgânica, esta determina em grande parte a produtividade do solo. Serve

como uma fonte de alimento para microrganismos através de reações químicas,

influenciando nas propriedades físicas do solo (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO

NORTE FLUMINENSE DARCY RIBEIRO, 2010).

Componentes biologicamente ativos da fração orgânica do solo incluem

polissacarídeos, aminoácidos, nucleotídeos, enxofre orgânico e combinações de

fósforo. A maior parte da biomassa da planta consiste em celulose relativamente

degradável e lignina resistente à degradação. Entre os principais componentes

químicos da lignina estão os anéis aromáticos conectados por cadeias de alquilas,

grupos metilas, e grupos hidroxilas (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO NORTE

FLUMINENSE DARCY RIBEIRO, 2010).

O acúmulo de matéria orgânica no solo é influenciado fortemente pela

temperatura e pela disponibilidade de oxigênio. Como a taxa de biodegradação

diminui com o declínio da temperatura, a matéria orgânica não degrada rapidamente

em climas mais frios e tende a formar o solo (UNIVERSIDADE FEDERAL DE

SANTA MARIA, 2009).

3.7 Argila do solo

A argila origina-se da desagregação de rochas que comumente contém

feldspato (FUNDAÇÃO SANTO ANDRÉ, 2010), por ataque químico (por exemplo

24

pelo ácido carbônico) ou físico (erosão, vulcanismo), que produz a fragmentação em

partículas muito pequenas.

As argilas fazem parte da constituição mineralógica de partículas físicas dos

solos, junto com as partículas de silte e areia, sendo que no solo essas partículas

estão intimamente misturadas (BORTOLUZZI, 2008). Para podermos quantificar o

teor de argila, silte e areia de um solo, devemos proceder à separação dessas

partículas.

3.8 Alumínio (Al), cálcio (Ca), magnésio (Mg) e man ganês (Mn) no solo

O cálcio e o magnésio são os principais componentes da capacidade de troca

de cátions na maioria dos solos (TEDESCO, 1995). O conteúdo de cálcio no solo é

função do material de origem do mesmo (rocha), sendo influenciado pela sua

textura, teor de matéria orgânica e pela remoção das culturas; a sua disponibilidade

às plantas é afetada tanto pela quantidade de nutriente disponível no solo, como

pelo grau de saturação no complexo de troca e da relação com os outros cátions do

complexo coloidal. O magnésio é adsorvido aos colóides do solo como íon bivalente

positivo (Mg2+), com comportamento muito similar ao cálcio (SENGIK, 2005).

O alumínio na solução do solo é muito tóxico para as plantas; quanto mais

ácido é o solo, maior é o teor de alumínio passível de causar dano às plantas

(UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS, 2010). Normalmente, quando o teor de

cálcio é alto, o teor de alumínio é baixo (PRADO, 2008) e isso é bom por dois

motivos: a planta aproveita o cálcio para crescer e, ainda, não existe o efeito

maléfico do alumínio limitando mais ainda o crescimento radicular.

Quanto ao manganês, são as reações de oxi-redução e pH os principais

fatores que controlam a solubilidade desse elemento no solo (ANDRADE, 2005).

25

3.9 Zinco (Zn) e cobre (Cu) no solo

Cobre e zinco apresentam vários aspectos semelhantes em relação às

reações no solo; ocorrem nos minerais primários e precipitam com hidróxido, fosfato,

carbonato e silicato, sendo constituintes da fração amorfa do solo. Podem formar

complexos insolúveis com compostos orgânicos, sendo estas formas não

disponíveis para as plantas (TEDESCO, 1995).

A fração de cobre mais importante é denominada disponível, ou seja, a forma

catiônica livre (Cu2+). A concentração de cobre nesta forma na solução do solo é

muito baixa devido ao valor do pH do solo e à afinidade do elemento pelos

compostos orgânicos (MANTOVANI, 2009). A disponibilidade do cobre diminui com

o aumento do pH.

O zinco disponível para as plantas é o que está presente em solução; para

tanto o zinco sólido deve passar para a solução do solo. A disponibilidade do zinco

pode ser afetada pelo pH elevado, pela interação com a matéria orgânica e também

por adubações pesadas com fósforo (VITTI; SERRANO, 2010).

3.10 Ferro (Fe) no solo

O ferro é um dos principais constituintes de muitos solos, podendo estar

presente em formas altamente insolúveis (por exemplo, solos alcalinos) provocando

deficiência para as plantas, em forma solúvel (Fe2+), e às vezes em concentrações

tóxicas. Solos ácidos muito arenosos podem também apresentar deficiência de Fe

(TEDESCO, 1995).

O ferro disponível para as plantas é o Fe2+. A disponibilidade para as plantas

depende principalmente das condições de oxi-redução e pH do solo (MALAVOLTA,

1992).

26

3.11 Boro (B) no solo

O boro ocorre na forma de borato nos minerais silicatados; nos solos, as

formas “disponíveis” para as plantas são principalmente o ânion borato e o ácido

bórico (REIS; REIS; SILVA, 2006). Solos ácidos bem intemperizados apresentam

valores muito baixos de boro, enquanto solos salinos podem conter teores tóxicos.

São várias as fontes minerais de boro, sendo algumas delas: turmalina,

ulexita, colemanita, kernita (UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO, 2010); no entanto, a

maior contribuição de boro provém da matéria orgânica.

3.12 Enxofre (S) no solo

Em solos bem drenados, o enxofre disponível está na forma de sulfato,

adsorvido às argilas e óxidos ou ligado à matéria orgânica (TEDESCO, 1995). A

entrada de S no solo pode ocorrer pelo intemperismo de minerais sulfatados, pelas

águas da chuva e irrigação, pela adsorção direta do S atmosférico e pelas adições

de fertilizantes minerais ou orgânicos (OSÓRIO FILHO, 2006).

Dentre as condições geoquímicas da solução, o pH do solo é uma das mais

importantes na adsorção de SO4-2; conforme aumenta o pH do solo, diminui a

adsorção de SO4-2 pelos colóides (OSÓRIO FILHO, 2006), devido à diminuição da

quantidade de cargas superficiais positivas e à desprotonação dos grupos hidroxilas.

Desta forma, a prática da calagem proporciona diminuição na adsorção de SO4-2,

aumentando a disponibilidade deste íon na solução do solo.

27

4 BIORREMEDIAÇÃO DE SOLOS

A biorremediação é o processo de tratamento que utiliza a ocorrência natural

de microrganismos para degradar substâncias toxicamente perigosas

transformando-as em substâncias menos ou não tóxicas (UNIVERSIDADE

FEDERAL DO RECÔNCAVO DA BAHIA, 2010). Na biorremediação utiliza-se

microrganismos, fungos, plantas verdes ou suas enzimas para que o ambiente

contaminado retorne a sua condição original. O processo de biorremediação se dá

pelo fato de microrganismos, como as bactérias, utilizarem carbono orgânico como

fonte de alimentação, convertendo os contaminantes em CO2 e H2O (WETLER,

2006).

A biorremediação pode ocorrer em três formas distintas: aeróbica, anaeróbica

ou co-metabólica. Na degradação aeróbica, o oxigênio atua como aceptor de

elétrons e os contaminantes são utilizados pelas bactérias como fontes de carbono,

necessárias para manter suas funções metabólicas, incluindo o crescimento e a

reprodução (FURTADO, 2006). A biodegradação no meio anaeróbico ocorre pela

ação de doadores de elétrons, que consumidos pelas bactérias liberam hidrogênio

para degradar poluentes halogênicos. A co-metabólica é aquela na qual a

degradação ocorre pela ação de enzimas produzidas por microrganismos para

outros fins; são reações idênticas, onde rege o princípio de oxi-redução do ponto de

vista bioquímico (FURTADO, 2006).

Desde meados dos anos 90, as estratégias de biorremediação têm sido

adotadas seriamente como uma maneira eficaz e de baixo custo para a remediação

de solos contaminados por petróleo e outros compostos orgânicos (MACEDO;

BERBERT, 2010). A biorremediação também pode ser aplicada a contaminantes

inorgânicos, como a redução ou oxidação de metais pesados no solo.

28

4.1 Técnicas de biorremediação

Apesar de fundamentadas em um único processo básico (biodegradação), as

técnicas de biorremediação envolvem variações de tratamentos in situ e ex situ que

podem envolver inúmeros procedimentos.

A biorremediação in situ é realizada no próprio local, sem que haja remoção

de material contaminado. Isto evita custos e distúrbios ambientais associados com o

movimento de solos que estão contaminados para outros locais destinados ao

tratamento (MARIANO, 2006).

No processo de biorremediação ex situ o resíduo a ser tratado é transportado

a outro local, onde se desenvolvem reatores que são projetados para sítios

específicos (usualmente culturas suspensas, seqüências em batelada ou reatores de

filme fixo) (FERNANDES; ALCÂNTARA, 2010).

Dentre os tratamentos in situ, os processos mais utilizados para

biorremediação são os de bioestimulação e bioaumentação (bioaugmentation). A

bioestimulação é o processo em que nutrientes orgânicos e inorgânicos podem ser

adicionados ao solo visando estimular a atividade dos microrganismos

degradadores. A bioaumentação é a inoculação de um local contaminado com

microrganismos com alto potencial de degradação dos contaminantes (JACQUES,

2007).

4.2 Características de um solo recomendado para bio rremediação

Devido à grande diversidade de bactérias, a proporção de elementos

nutricionais requeridos para crescimento varia muito, sendo carbono, hidrogênio,

enxofre, nitrogênio e fósforo os principais elementos necessários, e em baixos

níveis, diversos metais (Fe, Mn, etc.), podendo variar de acordo com o poluente

(MARIANO, 2006).

Para solos contaminados com hidrocarbonetos de petróleo, Oliveira & de

França (2004) relatam que a adição de nutrientes é bastante frequente em

29

processos de biorremediação nesses solos, pois viabilizam a síntese de fosfolipídios

e ácidos nucléicos.

Enzimas são polímeros de aminoácidos e suas atividades requerem um grau

de protonação adequado dos aminoácidos, sendo este processo controlado pelo pH.

O pH ótimo para a ação dos microrganismos é usualmente próximo da neutralidade,

mas muitos microrganismos podem agir sem prejuízos de suas funções em valores

de pH entre 5 e 9 (SEABRA, 2005). Além disso, esse parâmetro pode influenciar a

mobilidade do material tóxico e a reatividade dos minerais (SILVA, 2009). Uma

mudança no pH pode causar alteração na comunidade microbiana, uma vez que

cada espécie possui um pH ótimo específico.

Segundo Verechia (2008), em um solo mais argiloso a transmissão de água,

nutrientes e oxigênio para as bactérias é mais lenta. Solos permeáveis como areia e

cascalhos são mais favoráveis e a limpeza pode ser mais rapidamente realizada.

Além disso, a remediação é função da distribuição do tamanho da partícula,

porcentagem de carbono, e capacidade de troca catiônica.

30

5 MATERIAIS E MÉTODOS

5.1 Solos avaliados

Os solos avaliados no presente trabalho foram provenientes de diversas

cidades do estado do RS. O Quadro 3 relaciona as cidades de origem dos solos

estudados com as regiões correspondentes. A Figura 5 mostra o mapa do Estado

com as subdivisões de meso e microrregiões.

Cidade Mesorregião Microrregião

Arambaré Metropolitana Camaquã

Bento Gonçalves Nordeste Caxias do Sul

Santa Rosa Noroeste Santa Rosa

São Borja Sudoeste Campanha Ocidental

Alegrete Sudoeste Campanha Ocidental

Rio Grande Sudeste Litoral Lagunar

Porto Alegre Metropolitana Porto Alegre

Vacaria Nordeste Vacaria

Venâncio Aires Centro Oriental Santa Cruz do Sul

Terra de Areia Metropolitana Osório

Júlio de Castilhos Centro Ocidental Santiago

Charqueadas Metropolitana São Jerônimo

Rosário do Sul Sudoeste Campanha Central

Santana do Livramento Sudoeste Campanha Central

Quadro 3 – Cidades de origem dos solos estudados Fonte: autoria própria, 2010.

31

Figura 5 – mapa do Estado do RS com as subdivisões de meso e microregiões Fonte: Fundação de Economia e Estatística, 2010.

O solo inerte padrão (SIP) foi proveniente da Faculdade de Agronomia da

Universidade Estadual do Rio Grande do Sul (UFRGS). Este solo apresenta uma

quantidade maior de húmus em relação aos outros. É um solo geralmente fértil, ou

seja, um solo onde os vegetais encontram melhores condições para se

desenvolverem. Possui cerca de 10% de húmus em relação ao total de partículas

sólidas. A presença de húmus dá uma coloração, em geral, escura, contribui para

sua capacidade de reter água e sais minerais e aumenta sua porosidade e aeração.

32

5.2 Vidrarias e equipamentos

Medidas calibradas (cachimbos) para amostragem de solo; pipetas

automáticas de várias capacidades; suporte para copos descartáveis com 8 e 10

lugares; provetas graduadas, béqueres, pipetas graduadas, pipetas volumétricas e

balões volumétricos de diversas capacidades; buretas de 50 mL; erlenmeyers de

250 mL; funis de vidro; tubos de ensaio e bastões de vidro; pHmetro Quimis;

espectrofotômetro Analyser; Fotômetro de chama Celm; espectrofotômetro de

absorção atômica GBC; balança analítica Bioprecisa; centrífuga IEC model K; bloco

digestor Sarge Aparelhos Científicos; estufa e mufla Fornos Lavoisier; moinho de

solos com peneira de 2 mm; agitador horizontal.

5.3 Reagentes

Todos os reagentes empregados no presente trabalho foram de qualidade

analítica (Merck e Synth), com alto grau de pureza.

5.4 Análises

Todas as análises foram realizadas no Laboratório de Química Agrícola da

Fundação Estadual de Pesquisa Agropecuária (FEPAGRO), que possui certificação

da Rede Oficial de Laboratórios de Análise de Solo e de Tecido Vegetal do Rio

Grande do Sul e Santa Catarina (ROLAS). As análises seguiram os procedimentos

de “Análises de solo, plantas e outros materiais 2. ed” (TEDESCO, 1995).

As análises realizadas foram de fósforo, potássio, argila, matéria orgânica,

pH, SMP, CTC, alumínio, cálcio, magnésio, enxofre, boro, zinco, cobre, manganês,

sódio e ferro.

33

5.5 Resultados e discussão

Os resultados das análises referentes ao solo inerte padrão (SIP) e aos solos

das cidades de Arambaré, Bento Gonçalves, Santa Rosa, São Borja, Alegrete, Rio

Grande, Porto Alegre, Vacaria, Venâncio Aires, Terra de Areia, Júlio de Castilhos,

Charqueadas, Rosário do Sul e Santana do Livramento estão reunidos nas Tabelas

1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7.

Tabela 1 – Resultado das análises para pH e SMP

Amostra SIP Arambaré Bento

Gonçalves

Santa

Rosa São Borja Alegrete Rio Grande POA

pH 7,4 5,1 5,0 6,2 5,3 5,2 5,0 6,5

SMP 7,2 6,7 5,5 6,6 5,7 5,9 6,4 6,7

Amostra Vacaria Venâncio

Aires

Terra de

Areia

Júlio de

Castilhos Charqueadas

Rosário

do Sul

Santana do

Livramento

pH 6,5 6,2 4,3 6,4 6,2 5,1 5,2

SMP 6,6 6,5 5,4 6,6 6,1 5,5 6,7

Fonte: Autoria própria, 2010.

O pH no solo pode variar com o teor de sais na solução do solo, sendo

portanto influenciado por fatores climáticos (precipitação), adição de fertilizantes, etc.

O pH fornece indicações sobre a presença de Al3+, o grau de mineralização

da matéria orgânica e a disponibilidade de micronutrientes.

Sabendo que os nutrientes do solo são cátions, o pH exerce grande influência

na absorção dos mesmos no solo. Solos ácidos (grande atividade de H+) inibem a

absorção dos nutrientes devido às cargas de mesmo sinal se repelirem. Com o

aumento do pH (aumento de íons OH-), a absorção dos nutrientes é facilitada,

devido a atração dos íons.

O índice SMP é utilizado para o cálculo de calcário a ser utilizado em

calagens, não tendo outra finalidade.

34

Tabela 2 – Resultado das análises para a Capacidade de Troca de Cátions (CTC)

Amostra Solo inerte

padrão Arambaré

Bento

Gonçalves

Santa


CTC 19,2 3,6 8,5 15,0 7,8 3,5 2,0 9,1


Aires

Terra de

Areia

Júlio de


Rosário

do Sul

Santana do

Livramento

CTC 18,3 4,3 2,8 8,5 19,3 11,7 2,0


A capacidade de troca de cátions (CTC) é influenciada pelo pH, argila e

matéria orgânica. Quanto maior o pH, o teor de argila e o teor de matéria orgânica,

maior é a CTC e maior é a fertilidade do solo.

Comparando os resultados, vemos que o solo inerte padrão e o solo de

Charqueadas apresentaram os maiores resultados de CTC (19,2 e 19,3), e os solos

de Rio Grande e Santana do Livramento os menores (2,0). Como mencionado

anteriormente, o pH influencia na CTC, e essa influência é vista claramente nessa

comparação. O solo inerte padrão e o solo de Charqueadas apresentaram pH

próximos da neutralidade ou levemente ácidos (7,4 e 6,2 respectivamente), e os

solos de Rio Grande e Santana do Livramento apresentaram pH ácidos (5,0 e 5,2

respectivamente).

De acordo com as análises, veremos mais adiante que os maiores valores de

CTC também estão ligados aos maiores valores de nutrientes (Ca2+, Mg2+, K+ entre

outros) e matéria orgânica.

Tabela 3 – Resultado das análises para fósforo (P) e potássio (K)


Gonçalves

Santa


P (mg/dm3) 456,7 6,5 11,7 121,7 1,6 0,9 121,7 52,0

K (mg/dm3) 435 32 263 244 68 48 123 123


Aires

Terra de

Areia

Júlio de


Rosário

do Sul

Santana do

Livramento

P (mg/dm3) 6,5 21,2 30,9 14,4 567,2 12,6 6,5

K (mg/dm3) 156 160 104 122 1302 76 45


Os solos com pH próximo de 6,0 deslocam o fósforo adsorvido na superfície

dos minerais para a solução do solo. Como exemplo, temos os solos de Santa Rosa

35

e Charqueadas, que possuem pH próximo de 6,0 e um valor elevado de fósforo

disponível. Os solos de Júlio de Castilhos e Venâncio Aires também apresentam pH

próximo de 6,0, porém não apresentam teores elevados de fósforo. Estas diferenças

podem estar relacionadas à baixa CTC destes solos (Júlio de Castilhos= 8,5 e

Venâncio Aires= 4,3). Se a CTC é baixa, a reação de troca de íons no solo não é

satisfatória porque não há cargas negativas suficientes para reter os cátions

disponíveis.

Assim como o fósforo, o potássio também é dependente da CTC. Solos com

altos valores de CTC retêm mais potássio na fase sólida, diminuindo as perdas por

lixiviação. Apresentam, também, maior capacidade de manter alto o K+ da solução e

conseqüentemente o gradiente de concentração.

A elevação do pH aumenta a quantidade de cargas negativas do solo e assim

há maior retenção de potássio e de outros cátions no solo.

De acordo com as análises, pode ser observado que os solos com maior CTC

e conseqüentemente os solos com o pH próximo da neutralidade, são aqueles que

apresentam maiores teores de potássio: solo inerte padrão (CTC= 19,2; pH= 7,4; K=

435) e Charqueadas (CTC= 19,3; pH= 6,2; K= 1302).

Tabela 4 – Resultado das análises para argila e matéria orgânica (MO)


Gonçalves

Santa


Argila (%) 9 9 34 46 51 29 8 18

MO (%) 8,8 2,3 3,4 3,2 3,9 1,8 1,9 3,2


Aires

Terra de

Areia

Júlio de


Rosário

do Sul

Santana do

Livramento

Argila (%) 48 32 13 24 13 25 7

MO (%) 5,1 1,5 3,2 3,5 7,8 3,4 1,0


A argila no solo é avaliada principalmente pela origem dos solos. Pode-se

dizer que os solos mais arenosos apresentam baixos teores de argila, como por

exemplo, solos litorâneos e costeiros. As análises apresentam teores de argila

baixos exatamente nesses tipos de solo, como Rio Grande, Arambaré e Terra de

Areia.

36

A matéria orgânica no solo é muito variável. Ela é independente de qualquer

macro ou micronutriente no solo, inclusive independe do pH. Sua variação se dá

pela ação de microrganismos que biodegradam o material das plantas (húmus) e/ou

por adubações orgânicas. A fase inicial da biodegradação microbiana é

caracterizada pela perda rápida dos compostos orgânicos prontamente

decomponíveis (açúcares, proteínas, amido, celulose, etc), sendo as bactérias

especialmente ativas nesta fase de decomposição. Na fase seguinte, produtos

orgânicos intermediários são biodegradados por uma grande variedade de

microorganismos, com a produção de nova biomassa e liberação de CO2 (SILVA

FILHO; SILVA, 2010).

No entanto, sabe-se que solos que apresentam altos teores de matéria

orgânica aumentam as cargas negativas do solo (aumento da CTC

automaticamente), e aumentam a fertilidade devido o favorecimento da entrada de

ar e da drenagem da água. De acordo com as análises, vemos que os solos que

apresentam maiores teores de MO, são aqueles de pH próximo da neutralidade, que

possuem alta CTC e grande concentração de nutrientes. Os solos com baixo teor de

MO são aqueles de pH ácido, baixa CTC e, portanto, baixas concentrações de

nutrientes.

Tabela 5 – Resultado das análises para alumínio (Al)


Gonçalves

Santa


Al

(cmolc/dm3) 0,0 0,2 0,6 0,0 0,4 1,1 0,4 0,0


Aires

Terra de

Areia

Júlio de


Rosário

do Sul

Santana do

Livramento

Al

(cmoc/dm3) 0,0 0,0 1,9 0,0 0,0 0,3 0,2


O alumínio está intimamente ligado ao pH. Em solos ácidos ele é retido nas

poucas cargas negativas do solo, passando para a solução do mesmo. A ação ácida

do Al3+ é dada pela equação:

Al3+ + 3H2O ↔ Al(OH)3 + 3H+ ...(2)

37

Logo, com o aumento da concentração do alumínio ocorre uma diminuição da

acidez do solo.

A toxicidade do alumínio é observada até pH 5,5; em solos com pH maior que

5,5 o alumínio encontra-se em formas precipitadas (insolúveis) (BISSANI, 2004). As

análises mostram que em pH ácido o alumínio está altamente disponível (solos de

Bento Gonçalves e Terra de Areia apresentaram pH 5,0 e 4,3 respectivamente), e

em pH maiores que 5,5 o alumínio não foi detectado ou está em baixas

concentrações ((solo inerte padrão e solos de Santa Rosa, Porto Alegre, Vacaria,

Venâncio Aires, Júlio de Castilhos e Charqueadas apresentaram pH 7,4; 6,2; 6,5;

6,5; 6,2; 6,4 e 6,2 respectivamente).

Tabela 6 – Resultado das análises para cálcio (Ca) e magnésio (Mg)


Gonçalves

Santa


Ca

(cmolc/dm3) 14,8 2,1 5,6 10,1 5,3 1,4 0,6 7,1

Mg

(cmolc/dm3) 1,3 0,9 1,2 4,3 1,8 0,9 0,5 1,4


Aires

Terra de

Areia

Júlio de


Rosário

do Sul

Santana do

Livramento

Ca

(cmolc/dm3) 9,2 3,2 0,5 5,2 10,4 8,7 1,1

Mg

(cmolc/dm3) 8,4 0,6 0,1 2,8 4,9 2,3 0,6


Da mesma forma que o K+, o cálcio e o magnésio são fortemente absorvidos

devido às cargas negativas do solo. Segundo a análise, os solos que apresentam

maiores teores de cálcio e magnésio são aqueles que possuem alta CTC (como

exemplo, Santa Rosa, Vacaria e Charqueadas).

38

Tabela 7 – Resultado das análises para enxofre (S) e micronutrientes (B, Zn, Cu, Mn, Na e Fe)


Gonçalves

Santa


S (mg/dm3) 187,0 32,0 58,0 23,4 5,4 15,2 18,4 122,7

B (mg/dm3) 1,46 0,87 0,51 0,68 1,14 0,48 0,43 0,79

Zn (mg/dm3) 1,7 17,8 36,7 20,4 94,2 12,1 12,3 14,9

Cu (mg/dm3) 0,3 0,4 1,2 2,1 10,1 0,9 1,1 2,3

Mn (mg/dm3) 1,7 17,8 36,7 20,4 94,2 12,1 12,3 14,9

Na (mg/dm3) 452 62 97 71 26 31 49 57

Fe (%) 0,24 0,05 0,30 0,11 0,5 0,13 0,12 0,26


Aires

Terra de

Areia

Júlio de


Rosário

do Sul

Santana do

Livramento

S (mg/dm3) 117,3 25,9 19,4 53,6 136,4 19,1 10,7

B (mg/dm3) 0,51 0,52 0,23 0,69 1,21 0,33 0,71

Zn (mg/dm3) 10,2 8,1 17,9 15,1 4,1 84,5 28,3

Cu (mg/dm3) 3,0 0,3 0,7 0,9 0,6 1,6 0,7

Mn (mg/dm3) 10,2 8,1 17,9 15,1 4,1 84,5 28,3

Na (mg/dm3) 59 26 9 43 84 46 3

Fe (%) 0,35 0,09 0,22 0,15 0,29 0,60 0,06


O enxofre variou significativamente nos solos com pH levemente ácidos à

neutros. Esse valor elevado de S está relacionado ao acúmulo de sulfatos no solo

devido ao aumento da alcalinidade.

Em geral, as quantidades totais de micronutrientes nos solos são variáveis e

dependem dos teores presentes nos materiais de origem e da ação dos fatores de

formação dos solos.

O aumento do pH aumenta a adsorção do boro. Analisando os solos SIP e de

Charqueadas, vemos os maiores valores de boro em solos com pH alcalino.

Os micronutrientes Cu2+, Mn2+ e Zn2+, segundo pesquisas, ocorrem na forma

de complexos orgânicos, logo, a atividade microbiana no solo favorece a

solubilidade dos mesmos pela produção de grande quantidade de compostos

orgânicos solúveis.

As concentrações de ferro na solução são muito baixas, devido à baixa

solubilidade de Fe2O3; assim como nos outros micronutrientes, a atividade

microbiana pode aumentar a concentração de ferro na solução do solo. A atividade

39

microbiana reduz o Fe+3 a Fe+2, e como os compostos de Fe+2 são mais solúveis que

os de Fe+3, há um aumento considerável de ferro na solução do solo.

O sódio constitui, juntamente com o magnésio, o cálcio e o potássio, os

cátions trocáveis do solo, e, portanto também é disponibilizado na solução do solo

da mesma forma. O sódio também pode estar disponível em grandes quantidades

em solos litorâneos, devido à salinidade do solo causada pelo mar.

Resumindo, de um modo geral, podemos dizer que a disponibilidade de

nutrientes no solo está ligada à quantidade de matéria orgânica, ao teor de argila e

ao pH. Esses parâmetros constituem as cargas negativas no solo, e, portanto, a

avaliação é feita de acordo com a CTC.

Para processos de biorremediação a avaliação é um pouco diferente. De

posse dos resultados e considerando todas as situações anteriores, pode-se concluir

que de acordo com as análises realizadas, a amostra de solo de Charqueadas

apresentou o melhor resultado comparado ao solo inerte padrão.

Para fins de biorremediação, os parâmetros principais para o estudo

comparativo foram o pH, matéria orgânica e a CTC, assim como alguns

macronutrientes (fósforo e enxofre), e em baixos níveis os micronutrientes.

O pH ideal para a maioria das culturas é próximo da neutralidade, como

mostrou a análise do solo inerte padrão (pH 7,4). A matéria orgânica deste solo

padrão apresentou um valor alto, provavelmente devido à alta concentração de

húmus, o principal componente da matéria orgânica e mais resistente a degradação.

O solo de Charqueadas não foi fielmente parecido com o solo inerte padrão,

mas sim parcialmente. Este solo apresentou excelentes valores de pH, fósforo,

matéria orgânica e enxofre. Caso necessário, a correção de pH e matéria orgânica

são fáceis de ser atingidas, sendo a primeira, no caso de aumento de pH,

conquistada através da calagem com calcário, e a segunda através da aplicação de

húmus ou qualquer outro resíduo orgânico. Os teores de macronutrientes são um

pouco mais complicados, mas não impossíveis, sendo a correção feita através de

adubos apropriados, porém cabe o bom senso do ponto de vista econômico.

Considerando um projeto de pesquisa de biorremediação levado a campo,

supondo o uso de caixas de 1m3 para a realização do experimento, em um fatorial

de 23 e em quadruplicata (totalizando 32 vias), seriam usados cerca de 32m3 de

solo. Sabendo que o valor deste solo inerte padrão é elevado, o custo total de um

experimento como esse seria inviável. Utilizando um solo não sintetizado, obtido na

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natureza sem custos adicionais, esse custo não seria necessário, sendo este valor

utilizado para outros fins no projeto.

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6 CONCLUSÃO

A análise química de solo é, além de quantificar os nutrientes que o solo

poderá fornecer as plantas, também proporcionar cálculos de quantidade de adubo

que deverá ser aplicado para se ter um bom rendimento da cultura e avaliar o solo

quanto a contaminações existentes, gerando resultados confiáveis.

A contaminação do solo tem-se tornado uma das preocupações ambientais,

uma vez que, geralmente, a contaminação interfere no ambiente global da área

afetada. Essa preocupação vem crescendo em todo o mundo dado aos graves

efeitos que pode ocasionar sobre a humanidade. Nos últimos 20 anos, a

biorremediação teve um grande crescimento, passando de tecnologia praticamente

desconhecida para uma tecnologia considerada aplicável a um largo espectro de

contaminações. É uma opção a ser seguramente considerada para tratar locais

contaminados e assim, proteger o meio ambiente e as pessoas.

Neste trabalho foram feitas análises de macro e micronutrientes do solo,

visando um melhor conhecimento dos solos do Estado do Rio Grande do Sul.

Segundo a interpretação dos resultados, pode-se concluir que não se pode analisar

cada resultado individualmente, visto que há uma relação direta dos nutrientes com

o pH, a matéria orgânica e o teor de argila. Conclui-se também, de acordo com os

resultados, que os solos do RS são ligeiramente ácidos, com baixos teores de

fósforo, médios teores de potássio e médios a altos teores de matéria orgânica.

Para o objetivo secundário do trabalho, ou seja, o estudo comparativo de solo

inerte para processos de biorremediação, podemos afirmar que o solo de

Charqueadas apresentou excelentes resultados na comparação com o solo inerte

padrão, que é ideal para processos de biorremediação. A confirmação destes

resultados, porém, só poderá ser realizada quando forem feitos testes efetivos de

tratamento por biorremediação de contaminantes nestes solos.

Pode-se afirmar também que o uso destes solos em projetos de pesquisa

acarretará em menores custos no processo, visto que em projetos levados à campo

seria, além de inviável o custo, inviável a fabricação de solos sintéticos a curto

prazo.

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daiani canabarro leite - biblioteca.unilasalle.edu.br · o solo é um recurso natural que deve ser...

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