[0.5] Considerando que a biorremediação por microorganismos
pode ser limitada pela disponibilidade de C, que papel você veria para a
introdução de plantas em uma tentativa de biorremediação de solo
contaminado?
As plantas além de atuar diretamente sobre vários tipos de
contaminantes com a biodegradação favorecida pela disponibilidade de N, P e
outros nutrientes no solo, bem como com o conhecimento da relação C:N do
material a ser tratado contribui indiretamente através do efeito rizosférico sobre
a microbiota, atuando como um “efeito priming”na biodegradação. Para a
introdução de plantas em solos contaminados usa-se o processo da
fitorremediação que aprerentam várias técnicas como a fitoextração, onde as
plantas removem metais dos solos mediante absorção pelas raízes, transporte
e concentração de metais na biomassa da parte aérea; a fitoestabilização, com
o uso de plantas para minimizar a mobilidade de metais em solos
contaminados mediante a acumulação nas raízes ou precipitação na rizosfera.,
esse processo depende da habilidade das plantas selecionadas crescerem e
acumularem metais sob as condições climáticas e de solo específicas da área
a ser remediada, para atingir essa meta tem-se usado o uso de plantas com
excepcional capacidade natural de acumulação de metal, as chamadas
hiperacumuladoras; a utilização de plantas cultivadas de alta produção de
biomassa a exemplo de milho (Zea mays) e mostarda da Índia ( Brassica
juncea), associadas a um método de fitoextração induzida por agentes
quelantes e a fitovolatilização, baseado na capacidade de plantas para
volatilizar metais no solo.
tudo o que falou é válido, mas nada é ligado diretamente com o ponto que levantei da disponibilidade de C para os microorganismos. Neste ponto de vista, a maior função potencial da planta é servir como fonte de C para o microrganismo do solo que vai realmente fazer a biorremediação, através dos exudatos radiculares. Um ponto potencialmente muito importante deste efeito dos exudatos é a distribuição relativamente uniforme em toda a rizosfera, diferentemente do que acontece se pegarmos C externo para introduzir artificialmente. Além disto, não temos custo de transporte do material, etc.
[1.0] Discuta detalhadamente a figura 6.7
Uma das características comportamentais importantes dos pesticidas é
sua degradibilidade com relação direta com a persistência que é consequência
da baixa taxa de hidrólise abiótica, de baixa susceptibilidade à degardação
biológica (alta recalcitrância), da baixa volatilização e da elevada partição no
solo. A figura é uma representação da magnitude e reversibilidade das
respostas dos organismos e processos à aplicação de xenobiótico (efeito dos
pesticidas) . Mostra uma resposta relativa e absoluta em função do tempo
necessário para recuperação ocorrendo de forma direta ou indireta através dos
seus efeitos sobre as plantas, sobre a exsudação radicular. Para efeitos
reversíveis em relação a resposta relativa, o gráfico apresenta uma menor
população e diversidade em curto espaço de tempo ocorrendo uma depressão
máxima, havendo um aumento na medida que o tempo aumenta recuperando o
nível da atividade original em função da ação mitigadora do impacto , chegando
a passar o controle e no efeito irreversível a resposta ao controle permanece
estável em realção ao tempo e os pesticidas tendem a diminuir inicialmente,
vindo a se estabilizar, considerando possivelmente essas diferenças à
interações diversas entre organismos, grupos e processos bioquímicos no solo.
Na Resposta absoluta nos efeitos reversíveis o controle aumenta em um menor
espaço de tempo em relação ao pesticida, podendo ser ocasionado pelo
aumento da MO e quantidade de microrganismos atuante, apresentando o
mesmo comportamento quando comparado ao efeito irreversível.
ok
[1.2] Discuta as duas principais linhas de pesquisa da literatura
sobre o efeito de xenobióticos sobre a microbiota do solo
A biodegradação e a biodisponibilidade.
A biodegradação de um composto químico no meio ambiente depende,
sobretudo, da presença de uma população de microrganismos capaz de
metabolizar a molécula original e seus produtos de degradação. Alguns
xenobióticos podem ser biodegradados por microrganismos que possuam
enzimas capazes de catabolizar moléculas específicas, ou mesmo pela ação
conjunta de consórcios microbianos, em que cada microrganismo atua
individualmente sobre diferentes etapas do processo de biodegradação. A
biodegradação é mais provável quando a estrutura química do xenobiótico é
semelhante à estrutura de moléculas naturais. Por exemplo, existe uma grande
diversidade de moléculas naturais com estruturas complexas, tais como a
lignina, rica em anéis benzênicos - estrutura molecular natural mais abundante
na biosfera depois da glicose , os esteróides, os terpenos e compostos
halogenados naturais, que ocorrem em grande abundância e são normalmente
metabolizados por microrganismos no ambiente. As enzimas que catabolizam a
degradação de compostos naturais podem apresentar baixa especificidade
pelo seu substrato e, desta maneira, os xenobióticos com estrutura química
semelhante a compostos naturais podem ser reconhecidos pelo sítio ativo da
enzima, possibilitando, assim, que sejam quimicamente transformados.
Quando o xenobiótico tem a possibilidade de percorrer todos os passos
catalíticos de uma determinada rota catabólica enzimática, provavelmente ele
se torna uma possibilidade nutritiva para o microrganismo, sendo os produtos
de sua degradação aproveitados pelo seu metabolismo construtivo e
energético. Porém, quando o composto é apenas parcialmente degradado, por
ação de uma ou mais enzimas de uma rota catabólica sem que o produto
resultante contribua para a sobrevivência do microrganismo, esta
transformação metabólica é denominada de “co-metabolismo”. O produto do
co-metabolismo, muitas vezes, pode servir de substrato para transformações
enzimáticas de outras espécies microbianas, possibilitando a degradação
completa do xenobiótico (mineralização). Trocas de material genético podem
ocorrer entre microrganismos na natureza e constituem um outro fator que
contribui para o potencial biodegradador de uma comunidade. Muitas rotas
catabólicas de compostos complexos estão localizadas no genoma plasmidial.
Plasmídeos podem ser trocados entre bactérias de uma mesma espécie, ou
mesmo entre microrganismos de espécies diferentes, através de mecanismos
de conjugação ou transformação de células naturalmente competentes (células
com capacidade de assimilar DNA exógeno na natureza). Estes processos de
intercâmbio de material genético favorecem a disseminação de genes, e,
conseqüentemente, a disseminação potencial de enzimas relacionadas ao
metabolismo catabólico de uma molécula recalcitrante. Obviamente, as
características físico-químicas e nutricionais do meio externo e o
compartimento intracelular microbiano estão estritamente relacionados. Mesmo
que um sistema microbiano porte todos os requisitos bioquímicos e genéticos
necessários para a degradação de um xenobiótico, se as características físico-
químicas e componentes nutricionais do meio não condizem. A
biodisponibilidade da molécula, xenobióticos têm caráter apolar, o que muitas
vezes não é compatível com sítios de entrada e transportadores da membrana
celular, indisponibilizando-o, desta maneira, para o metabolismo intracelular.
Alguns microrganismos contornam este obstáculo produzindo surfactantes e
possibilitando, assim, a entrada de moléculas apolares para o interior da célula.
A busca de biossurfactantes que possam ser utilizados como aditivos em solos
contaminados com compostos pouco solúveis é hoje uma das linhas com
grande desenvolvimento em pesquisas de biorremediação. Na
biodisponibilidade as espécies apresentam capacidade de dissolver
contaminantes para depois degradá-lo.
excelente
[1.2] Como o aumento no uso de transgênicos pode se relacionar
com a microbiota do solo em função de xenobióticos? Devemos esperar
respostas semelhantes independentemente do transgênico de que
estamos falando?
O uso de transgênicos oferece a possibilidade de se contornar algumas
das limitações dos processos de biorremediação, principalmente as
relacionadas à taxa da degradação do poluente. A manipulação genética de um
microrganismo pode permitir o aumento da taxa de degradação através de
diferentes estratégicas como: inserção de genes que codificam enzimas
catabólicas específicas para a molécula-alvo; inserção de genes que conferem
resistência a compostos inibitórios no ambiente ou aos produtos de degradação
da molécula-alvo; inserção de genes ou alterações genéticas que auxiliam na
solução de problemas ligados à baixa concentração do poluente, como, por
exemplo, aumento da captação/ absorção do composto pela célula ou da
expressão da enzima. A incorporação destes genes em uma bactéria
geralmente é feita via plasmídios ou transposons, e pode resultar na
manutenção do DNA exógeno na forma de plasmídio ou na inserção dos genes
no cromossomo bacteriano.Não podemos esperar respostas semelhantes pois
os microrganismos modificados em laboratórios podem ser selecionados para
apresentarem baixa competitividade ou, ainda, para perderem as
características especiais de recombinação após um certo tempo de vida,
sendo, assim, pouco competentes para sobrevivência no ambiente natural. Um
dos problemas dos transgênicos é a instabilidade de seus genes exógenos,
principalmente quando inseridos em forma de plasmídios. Quando esta
instabilidade é devido à segregação deficiente, ou seja, parte da população
gerada após um ciclo de divisão celular pode não ter plasmídio, o problema
pode ser superado com a inserção dos genes de interesse no cromossomo
bacteriano, mediante o uso de transposons. Entretanto a inserção de novos
genes no cromossomo de um microrganismo pode ter efeitos inesperadoscomo
a interferência na regulação de outras vias metabólicas, acarretando, por
exemplo, o aumento da produção de toxinas ou inativação da expressão de
outras propriedades de interesse.
excelente discussão do ponto de vista de microorganismo transgênico. No entanto, eu estava pensando em termos de plantas transgênicas, e do efeito que trazem na modificação do perfil de -cidas que são usados em uma determinada cultura, com consequências diretas em quais componentes entram no solo, e quanto entra de cada um. Assim, fica claro que há um efeito indireto, pela modificação da contaminação, e que este efeito é fortemente dependente de qual o transgênico que estamos falando. Um Round-Up Ready vai acarretar em forte aumento no uso de glifosato, enquanto um BT vai trazer redução no uso de vários (infelizmente não todos) inseticidas.
[3.000] Sintetize o capítulo de forma a permitir ao leitor uma noção
aprofundada do discutido
Xenobióticos são substâncias estranhas ao ambiente chamados de
produtos químicos sintéticos. Sua aplicação pode ser no uso
doméstico,agrícola e industrial. Podendo trazer benefícios sociais e
econômicos, como por exemplo:detergentes, lubrificantes, fibras, plásticos,
pigmentos e biocidas.Foram responsáveis pela “revolução verde”, movimentam
32 bilhões de dólares no mercado mundial e como problema são poluidores,
tóxicos, carcinogênicos e teratogênicos e trazem impactos sobre a biota e
processos do solo, exercendo grande impacto sobre o meio ambiente e
requerem atenção sobre: biodegradação dos xenobióticos e a redução da
bioacumulação;impacto desses produtos na atividade dos microorganismos e a
intensidade de processos bioquímicos essenciais à boa qualidade do solo e
funcionamento do ecossistema.
Os principais pesticidas são xenobióticos pertencentes ao grupo dos
organosfosforados, carbamatos, feniluréias e outros. Seus benefícios para
aumentar e estabilizar a produção são evidentes, pois as pragas e doenças são
responsáveis por perdas de 30 a 40% na agricultura podendo atingir perda total
da produção se o controle eficaz não for praticado em tempo hábil.
O uso dos pesticidas podem resultar em efeitos indiretos sobre os
componentes do ecossistema agrícola. A fração que atinge o solo sofre
inúmeras interações químicas como a fase inerte e com a biota, além de sofrer
várias alterações químicas que determinam a dissipação ou a persistência. A
persistência dos pesticidas no solo exerce influência marcante sobre o controle
das plantas daninhas, a injúria para as culturas em sucessão e o risco de
contaminação ambiental. A persistência varia com a adsorção, lixiviação e
degradação e/ou transformação biológica, pois esses fatores regulam a
concentração, o fluxo e o tempo de permanência das moléculas destes
compostos na solução do solo. Além disso, a importância e a intensidade da
ação destes fatores sobre a persistência dependem das condições edafo-
climáticas específicas. A dissipação refere-se à fração do pesticida que é
degradada ou permanece no solo em formas diferentes da original do produto.
Mede o desaparecimento do composto original no solo podendo abranger
processos como mineralização, degradação, formação de complexos com
outros compostos, absorção e transporte; e pode ocasionar possíveis
problemas por seus metabólicos serem mais tóxicos que o composto original.
Os pesticidas atuam sobre a população microbiana mas ela consegue se
recuperar do estresse dos pesticidas,em média em 30 dias e algumas espécies
com mais de 60 dias. Causam estresse natural ,anaerobiose ,compactação do
solo, predação microbiana ,flutuações térmicas no solo : são mais impactantes
sobre a biota do solo.A avaliação dos efeitos dos pesticidas varia em função do
método empregado, considerando ainda as diferenças na sensibilidade da
variável resposta e interações diversas entre diferentes organismos, grupos ou
processos bioquímicos no solo.Os efeitos dos pesticidas sobre os organismos
são relativos e não absolutos; são muito variáveis, em função da natureza do
produto, dosagem, frequência de aplicação (período e intensidade da
exposição), condições ambientais (solo, clima, vegetação ou cultura) e tipo de
resposta microbiana empregada.
A degradação dos xenobióticos no solo ocorre na forma biótica ou abiótica que
dependerá do composto e das condições químicas e biológicas do solo; com a
biodegradação que é resultante de milhões de anos de evolução onde os
microrganismos não foram expostos a compostos antropogênicos(sintéticos).
As transformações vão da simples remoção de um único átomo da molécula
orgânica à sua mineralização completa seguindo as seguintes
etapas:destoxificação (conversão de uma molécula tóxica a um metabólito ou
produto menos tóxico); a degradação que é um processo de alteração na
estrutura química mediado por microrganismos, plantas ou enzimas,
tranformando uma substância tóxica em outra mais simples, mas não
necessariamente menos tóxica que podem ser: fotoquímica onde ocorre a
quebra da molécula pela absorção de luz solar; microbiana, com degradação
mediada por microrganismos; química com a alteração química envolvendo
reações de hidrólise ou de óxidorredução; metabólica com transformação
química após absorção pelas plantas ou animais.A mineralização que é a
degradação completa da molécula a formas inorgânicas como CO2, H2O, NH3,
Cl-, PO4-3, SO4-2 e outros; Conjugação ocorre quando o produto se torna
mais complexo pela adição de metabólitos microbianos ou outros materiais do
solo, tornando-se menos tóxico e mais recalcitrante; Ativação: é a conversão
biótica de produto não tóxico em outro
tóxico com ação biocida e por último a mudança de espectro de toxicidade que
acontece quando um produto tóxico para um grupo de organismos-alvo, sofre
transformações, gerando substâncias tóxicas para outros organismos
diferentes.
A biodegradação refere-se à transformação de moléculas xenobióticas por
microrganismos e a biorremediação refere-se ao uso de microrganismos para
desentoxicar áreas contaminadas. A degradabilidade é vista como um atributo
desejável, pois a persistência prolongada leva à contaminação de outros
ambientes e também de águas subterrâneas. Três técnicas básicas de
biorremediação são geralmente usadas: a) estimulação da atividade de
microrganismos indígenas, pela adição de nutrientes, regulação das condições
redox, entre outros; b) inoculação de sítios contaminados com microrganismos
específicos para transformar determinados poluentes; e, c) aplicação de
enzimas imobilizadas. As pesquisas sobre biodegradação priorizam os
pesticidas mais tóxicos à vida selvagem em agroecossistemas suscetíveis à
contaminação. As linhas básicas de pesquisa nessa área são: a)
biodegradação de herbicidas e fungicidas; b) enzimas microbianas envolvidas
no processo de biodegradação; e, c) tecnologia da rizosfera - uso de
rizobactérias promotoras do crescimento de plantas em biorremediação.
A biorremediação microbiana está evoluindo em estudos por ser: de baixo
custo; uma solução permanente de descontaminação, pois promove a
degradação; fundamentada em processos naturais sem interferências
adicionais ao ambiente; aplicável a uma grande variedade de contaminantes e
situações de solo e apresenta grande aceitação pública.
dá para ter uma idéia bastante boa, mas poderia ter sido mais aprofundada na parte de biorremediação propriamente dita, lembrando de falar no cometabolismo, por exemplo
[1.750] Quais os principais fatores que controlam o destino de um
xenobiótico no solo, e como eles interagem
A fração dos pesticidas que atinge o solo sofre inúmeras interações
químicas com a fase inerte e com a biota, além de sofrer várias alterações
químicas que determinam a dissipação ou a persistência, assim como o seu
impacto no ecossistema. A dissipação mede o desaparecimento do composto
original no solo e pode abranger vários processos como a mineralização,
degradação, formação de complexos com outros compostos, absorção e
transporte. A persistência do pesticida no solo pode ser expressa em termos
relativos como o tempo necessário para a bioatividade de determinado
composto alcançar um dado nível percentual em relação ao original. O destino
dos xenobióticos do solo dependem de suas propriedades intrísecas como
estrutura química e aspectos funcionais da molécula. Outros fatores como a
quantidade e a frequencia de aplicação, condições físicas, químicas e
biológicas do solo, são também de igual importância. Esse conjunto de fatores
tem atuação muito complexa e determinará a quantidade de composto em
solução ou biodisponível, seu comportamento e efeito no ecossistema, seu
impacto sobre os organismos e processos biológicos do solo, além de taxas de
transformação e potencial de lixiviação para as camadas mais profundas do
solo. O comportamento do pesticida no solo pode ser conhecido pela relação
entre a quantidade do composto retirada nas frações do solo e aquela em
solução, a qual é definida como coeficiente de sorção ou de partição (CP ou
cadê), onde a CP é a razão entre a quantidade adsorvida nas partículas do
solo e a dissolvida na solução. Compostos não adsorvidos apresentam valor de
CP igual a zero, ou seja, não encontrados totalmente em solução, de modo
que, quanto maios a CP, mais adsorvido (retido) este se encontra no solo.
Vários fatores influenciam a retenção dos pesticidas no solo, destacando-se o
conteúdo de C que influencia mais aqueles não-iônicos. Em função disso,
convencionou-se expressar o CP em relação ao C orgânico (CPoc): CPoc=
CPx100/ Corgânico. Quanto menor a retenção, favorece a degradação dos
xenobióticos, mas oferece risco maior de lixiviação, enquanto alta retenção
pode favorecer o acúmulo no solo e o risco a longo prazo.
que termo técnico cadê é este? Será que não era Kd? Naõ falou em alguns dos principais fatores com teor e tipo de argila, pH, potencial redox, ou composição e tamanho da microbiota
[2.400] Sintetize o artigo
Qualquer substância indesejadas introduzidas no ambiente é chamado
de "contaminante". Efeitos deletérios ou danos por contaminantes leva a
"poluição", um processo (natural ou artificial) que se torna impróprio para
consumo. A biorremediação é um processo no qual usa-se organismos vivos,
normalmente plantas ou microrganismos, utilizando tecnologias para remover
ou reduzir (remediar) poluentes no ambiente. Este processo biotecnológico de
remediação tem sido intensamente pesquisado e recomendado pela
comunidade científica atual como uma alternativa viável para o tratamento de
ambientes contaminados, tais como águas superficiais e subterrâneas,solos,
além de resíduos e efluentes industriais em aterro ou áreas de contenção.
Embora outras tecnologias usem processos físicos e/ou químicos sejam
também indicadas para descontaminar ambientes poluídos, o processo
biológico de biorremediação é uma alternativa ecologicamente mais adequada
e eficaz para o tratamento de ambientes contaminados com moléculas
orgânicas de difícil degradação e metais tóxicos. O processo de
biorremediação depende do potencial metabólico de microorganismos para
desintoxicar ou transformar a molécula de poluentes, que é dependente tanto
na acessibilidade quanto na biodisponibilidade.A biodisponibilidade é limitada
pelo transporte da molécula de poluentes de uma célula microbiana, ou seja, é
a difusão de poluentes a partir de um agregado do solo para a célula ligada a
parte externa da superfície do agregado. A Sorção influência na
biodisponibilidade de um contaminante que é um fator crítico, mas um processo
ainda pouco compreendido em biorremediação.A degradação de
contaminantes sorvidos pode ocorrer via microbiana presumivelmente mediada
pela dessorção de contaminantes através da produção de biossurfactantes de
um gradiente entre a fase sólida e contaminantes interfacial. Assim, a
biodisponibilidade atua em espécies específicas (ou seja, a capacidade de
certas espécies para dessorver os contaminante e depois degradar). Os
contaminantes orgânicos também podem ser degradado sem dessorção prévia.
Aplicação de surfactantes para solos contaminados tem sido utilizada como
uma das estratégias de tratamento para aumentar a transferência de massa
hidrofóbicas de contaminantes orgânicos.Fatores como custo, eficácia em
concentrações
inferior a 3%, baixa toxicidade para seres humanos, animais e plantas, baixa
adsorção no solo, a baixa dispersão do solo e baixa tensão superficial,
determinam a seleção de surfactantes para aplicação em campo. Toxicidade
de surfactantes na biota do solo pode impedir a biodegradação de poluentes e
perturbar o equilíbrio ecológico. A biodegradação tanto quanto a diversidade de
fontes e complexidades químicas em poluentes orgânicos existente, há uma
diversidade microbiana sendo capazes de sintetizar ou degradar compostos
orgânicos, no entanto, a diversidade metabólica dos microrganismos viáveis
para a degradação de poluentes orgânicos podem ser insuficientes para
proteger a terra da poluição antropogênica. Isto é principalmente devido aos
produtos químicos recalcitrantes com elementos estruturais ou substituinte, que
raramente ocorrem na natureza. Portanto, há uma evolução fortuita de
xenobióticos-degradante de enzimas à partir das interações de micróbio-planta-
inseto. O potencial de degradar os poluentes orgânicos variam entre grupos
microbianos.
Abordagens de biorremediação são geralmente classificados como in situ ou ex
situ. Em biorremediação in situ envolve tratar o material contaminado no local,
enquanto ex situ envolve a remoção do material contaminado a ser tratada em
outro lugar.A biorremediação in situ
pode ser descrita como um processo pelo qual são poluentes orgânicos
biologicamente degradados em condições naturais, quer seja por
dióxido de carbono, água ou um produto de transformação atenuada. Apesenta
baixo custo de manutenção e é ambientalmente e ecologicamente correto.
Com a necessidade de escavação das amostras contaminadas para o
tratamento, o custo da ex situ podem ser elevados, em relação ao in situ. Além
disso, a taxa de biodegradação e da consistência do resultado diferem entre
si,embora os métodos de ambos dependem essencialmente do metabolismo
microbiano. Bioatenuação ocorre em grande parte devido à biodegradação por
microrganismos , e até certo ponto pelas reações com produtos químicos de
ocorrência natural e sorção em meios de comunicação geológica. Os
processos de atenuação natural de contaminantes são específico. Na
bioestimulação ocorre a aceleração do volume microbiano de poluentes
químicos em geral depende da fonte de carbono, nutrientes, como N e P,
temperatura, oxigênio disponível, o pH do solo, potencial redox, e do tipo e
concentração de poluentes orgânicos em si. Bioaumentação baseia -se na
produção de biomassa a partir de uma fração
de um solo contaminado e o uso subsequente como um inóculo.
A maioria dos biossurfactantes são aniônicos ou não-iônicos, a estrutura é uma
característica do microrganismo de produzir o surfactante sob condições
específicas de crescimento. Os biossurfactantes podem ser tóxicas ou mesmo
utilizado
preferencialmente pelos microrganismos poluente da degradação.A
aplicação do biossurfactante oferece dupla vantagem: fornecimento contínuo
de surfactante biodegradável e a capacidade de degradar poluentes.
Os microorganismos respondem diferentemente a diversos tipos de estresses e
ganho de aptidão no ambiente poluído. Este processo pode ser acelerada
através da aplicação de técnicas de engenharia genética. O DNA recombinante
e outras técnicas da biologia molecular têm permitido a ampliação, interrupção
e / ou modificação do alvo genes que codificam as enzimas nas vias
metabólicas; minimização dos gargalos de percurso; valorização do redox e
genes de geração de energia,e o recrutamento para dar nova características.
O monitoramento e eficácia de testes para biorremediação são essenciais para
efeitos de eficiência e economia. Há uma forte necessidade de testar a eficácia.
A escolha de métodos em cada tecnologia requer uma análise cuidadosa. O
que é importante é obter uma melhor compreensão sobre o metabolismo e
cooperação entre as comunidades microbianas. Os estudos sobre a estrutura e
funções das comunidades microbianas em locais poluídos em diferentes
escalas espaciais e temporais e suas respostas a estímulos diferentes,
utilizando as impressões digitais da comunidade e técnicas do meio ambiente
genômico pode mostrar o caminho. É impossível restaurar todas as funções
naturais de alguns solos poluídos. Assim, a aplicação do princípio da correção
pode ser suficiente para minimizar os riscos devido à persistência e
propagação de poluentes.
excelente, mas poderia destacar mais a natureza extremamente localizada destes trabalhos, e as consequencias desta localização.
Discuta detalhadamente a figura 6.3.
O solo é o compartimento do agroecossistema considerado mais
complexo e cuja probabilidade de contaminação por agrotóxicos é a maior.
Atualmente, considera-se que a contaminação dos solos é um dos principais
problemas ambientais, podendo ser contaminado por agrotóxicos após
aplicações diretas ou, indiretamente, através de aplicações nas culturas, queda
de folhagem tratada e movimento de águas contaminadas na superfície e no
seu perfil. A avaliação do grau de contaminação do solo por agrotóxicos é de
particular importância devido à transferência destes contaminantes aos
alimentos. No ambiente edáfico, os compostos podem sofrer alguns processos
de dissipação, tais como: volatilização, lixiviação, degradação física, química
e/ou biológica, escoamento superficial, absorção pelas plantas e adsorção nos
constituintes edáficos.
Os resíduos podem interagir com as fases sólida, líquida e gasosa, e
com a porção viva do solo, isto é, com a microbiota. Estas interações
determinarão a ocorrência de diferentes processos que envolvem
transformações químicas, físicas, biológicas ou a combinações dessas
transformações. Como conseqüência, pode-se detectar ou desaparecimento do
composto, ou aparecimento de metabólitos mais ou menos tóxicos que o
produto original, ou persistência aumentada, que irão determinar a utilidade do
composto ou efeitos prejudiciais causados pela persistência mais longa do que
seria necessário para o controle ou, ainda, o transporte maior ou menor no
próprio solo.
Os processos de transformação e desaparecimento dos agrotóxicos no
solo dependem tanto das características do próprio solo, como das
características físico-químicas das substâncias, pois moléculas de peso
molecular muito alto ou elementos halogênios e/ou anéis aromáticos altamente
condensados, por exemplo, são mais persistentes. De qualquer forma, a
degradação dos compostos aplicados e sua conversão em outros produtos não
significam, necessariamente, perda da atividade biológica e, muitas vezes,
essa conversão pode resultar em produtos ainda mais tóxicos ou ativos.
Porém, reconhece-se, que a grande variedade de microrganismos
presentes no solo é potencialmente capaz de biodegradar agrotóxicos até
produtos mais simples, que podem entrar nos ciclos biogeoquímicos da
natureza, pois já se sabe que a biodegradação representa o principal processo
de degradação de agrotóxicos. Fatores ambientais, tais como temperatura,
conteúdo de matéria orgânica, acidez, umidade e tipo de solo, que influenciam
a atividade microbiana, influenciam também as taxas de degradação dos
agrotóxicos. Entretanto, reações químicas como hidrólise, por exemplo, podem
ser pré-requisitos para o ataque microbiano. Desta forma, em muitas situações,
a distinção entre processos puramente bióticos ou abióticos é difícil.
Assim, percebe-se que pode haver uma conjugação dos agentes físicos,
químicos e biológicos de transformação e os processos decorrentes da ação
desses agentes, e que resultam em degradação dos agrotóxicos, podem
ocorrer simultaneamente.
Em qualquer aplicação de agrotóxico há possibilidade de contaminação
da atmosfera, cujas moléculas podem estar no estado sólido, líquido ou
gasoso. A volatilização das moléculas do solo e da água também representa
uma fonte de contaminação da atmosfera. Por outro lado, as águas das
chuvas, formadas pela condensação e precipitação do vapor de água, também
perdem agrotóxicos, pois promovem o arrastamento de muitos destes resíduos,
presentes no ar e na poeira dispersa na atmosfera, de volta para o solo ou para
as águas.
Embora o objetivo dos agrotóxicos seja o de destruir pragas nocivas,
que danificam plantações e transmitem doenças aos animais e homem, outros
seres vivos, inclusive os humanos, têm funções fisiológicas e bioquímicas
semelhantes às espécies nocivas e são suscetíveis em graus variáveis aos
efeitos tóxicos de agrotóxicos.
A capacidade dos agrotóxicos persistirem e produzirem efeitos tóxicos
sobre a saúde humana e sobre o meio ambiente é muito variada em função
das inúmeras classes químicas existentes. No que tange ao impacto sobre
saúde humana causado por agrotóxicos, diversos fatores podem contribuir. O
impacto direto da contaminação humana por agrotóxicos ocorre por três vias:
ocupacional, ambiental e alimentar.
A via ocupacional se caracteriza pela contaminação dos trabalhadores
que manipulam essas substâncias. A via ambiental, por sua vez, caracteriza-se
pela dispersão/distribuição dos agrotóxicos ao longo dos diversos componentes
do meio ambiente. A via alimentar caracteriza-se pela contaminação
relacionada à ingestão de produtos contaminados por agrotóxicos.
A saúde das comunidades pode ser também afetada pelo uso de
agrotóxicos através de mecanismos indiretos. Um exemplo desta possibilidade
é o impacto da contaminação sobre a biota local e de áreas próximas. Ou seja,
a utilização desses agentes pode favorecer a colonização da área por espécies
mais resistentes, substituindo espécies inofensivas por outras mais perigosas
para o homem (vetores, etc.).
O uso indiscriminado de agrotóxicos leva à destruição também dos
inimigos naturais, induzindo o aparecimento de novas pragas e em muitas
situações acelerando a reincidência do ataque das pragas. Assim, o uso destes
produtos de forma mais freqüente, amplia as conseqüências do desequilíbrio
original.
1.2 – Já ouviu falar em 8 ou 80? Neste caso você está discutindo muito mais o capítulo todo do que a figura. Em vários pontos saiu completamente da figura, a tal ponto que quase que eu reduzo a nota. Leia novamente sua resposta, enquanto olha para a figura. Agora me diga se realmente o que você está comentando é a figura mesmo. Além disto, avalie se vários pontos como: “Embora o objetivo dos agrotóxicos…” realmente tem a mínima base na figura…
Discuta as duas principais linhas de pesquisa da literatura sobre o
efeito de xenobióticos sobre a microbiota do solo.
Sobre a microbiologia do solo as duas principais linhas de pesquisa
sobre o efeito dos xenobióticos são biodisponibilidade e biodegradação.
A biodisponibilidade é a fração de determinado contaminante advindo de
certa fonte, que está livre para ser absorvido. A biodisponibilidade de um
contaminante está associada a quanto o contaminante está livre pra ser
ingerido, assim, a biodisponibilidade e a concentração de determinado
composto ditam os riscos que um organismo pode sofrer.
A biodegradação ocorre quando o efluente é convertido por processos
biológicos em moléculas mais simples. A completa conversão em espécies
inorgânicas simples é chamada mineralização. A produção de um produto
menos tóxico pelo processo bioquímico é denominado destoxificação.
A suscetibilidade de compostos tóxicos a biodegradação depende das
suas características químicas e físicas. Características físicas importantes
incluem: solubilidade, hidrofobicidade (aversão a água), volatilidade e
lipofilicidade (afinidade por lipídeos). Em compostos orgânicos, certos grupos
estruturais tais como cloro, benzeno, grupos contendo nitrogênio (nitro grupos),
entre outros, oferecem resistência à biodegração.
A toxicidade varia determinantemente com a natureza química e física
do efluente, o tipo e condições das espécies expostas, e, principalmente, com o
grau e tempo de exposição.
1.2 esta resposta sim, está muito mais adequada à pergunta, sintetizando bem o que foi pedido, sem “encher lingüiça” como na maioria da resposta anterior, mas ao mesmo tempo não sendo tão sucinta que não dá para saber se realmente entendeu o que foi perguntado
Sintetize o capítulo de forma a permitir ao leitor uma noção
aprofundada do discutido.
Através de procedimentos programados, como aplicação de defensivos
agrícolas; controle das zoonozes; aterros sanitários; rejeitos industriais e
urbanos; embalagens e biossólidos agrícolas; além de deposição acidental
diversa; contaminação da atmosfera; compostos químicos sintéticos não
naturais, o solo recebe grandes quantidades de uma variedade imensa de
compostos químicos sintéticos, não existentes naturalmente no ambiente, são
denominados xenobióticos. As pragas e doenças na agricultura são
responsáveis por perdas de 30 a 40% na produção, podendo haver perda total
da produção, caso não haja controle eficaz.
Para controle de pragas se faz o uso de “cidas” = agrotóxicos. Os
pesticidas agrícolas são defensivos agrícolas de ação tóxica, tendo como
princípio agrícola os xenobióticos, desenvolvidos e fabricados para controlar e
erradicar as pestes das plantas, do homem e dos animais. Antes era usado
Brometo de etila e Aldrin, que agora foram banidos da preparação dos
xenobióticos por serem carcinogênicos, agora a composição dos pesticidas são
xenobióticos pertencentes ao grupo dos organofosforados, carbamatos e
feniluréia. Os pesticidas são aplicados sobre as plantas (culturas e plantas
daninhas) ou sobre o solo e sementes. Seus efeitos vão além do organismo
alvo (praga, patógeno), causando interferências nas plantas, na biota da parte
aérea e no solo (dissipação ou persistência) e impacto no solo.
Os xenobióticos são substâncias estranhas ao ambiente, sua aplicação
pode ser doméstica, agrícola e industrial, seus benefícios são sociais e
econômicos, exemplos: detergentes, lubrificantes, fibras, plásticos, pigmentos e
BIOCIDAS. Os xenobióticos foram responsáveis pela “revolução verde”,
movimentam 32 bilhões de dólares no mercado mundial e como problema são
poluidores, tóxicos, carcinogênicos e teratogênicos.
Os xenobióticos exercem grande impacto sobre o meio ambiente e
requerem atenção sobre biodegradação dos xenobióticos e a redução da
bioacumulação e impacto desses produtos na atividade dos microorganismos e
a intensidade de processos bioquímicos essenciais à boa qualidade do solo e
funcionamento do ecossistema.
A persistência de Xenobióticos no solo apresenta potencial de
acumulação dependente de período de uso, taxa de acumulação, freqüência de
aplicação e taxa de desaparecimento do produto. Fenômeno conhecido como
bioconcentração. Ex: DDT aplicado para controle da praga florestal
Choristoneura fumifera, foi detectado no solo ainda meio século depois.
Persistência é tido como o período em que o produto permanece no solo na
forma dissolvida na água, vaporizado no ar, adsorvido ou ocluso em partículas
minerais e orgânicas do solo. Já a dissipação é a fração do pesticida que é
degradada ou permanece no solo em formas diferentes da original do produto.
É medida pelo índice de meia vida (t1/2) no solo.
Quanto à classificação dos pesticidas estes podem ser não persistentes:
meia vida inferior a 3 meses; moderadamente persistentes: meia vida de 3 a 12
meses e persistentes ou recalcitrantes: meia vida superior a 12 meses. São
influenciados pelos fatores que as controlam.
Culturas relacionadas com uso de pesticidas e seu valor econômico:
herbicidas: representam 60% das vendas e são usados em soja, milho, cana-
de-açúcar, arroz irrigado, café, algodão, feijão, pastagens, citros e trigo,
inseticidas: 21% do volume comercializado: algodão, soja, café, milho,
tratamento de sementes de milho, feijão, batata-inglesa, citros, formigas em
geral e fumo e fungicidas: 16% do valor comercial: café, soja, batata inglesa,
trigo, feijão, horticultura, tratamento de sementes de soja, tomate envergado,
citros e tomate rasteiro. Conhecendo o tipo de cultura que pode ser utilizada
para determinado solo ou região, se tem uma idéia do pesticida utilizado e da
matéria depositada no solo.
Com todo esse conhecimento pode-se inferir sobre os riscos potenciais
desses insumos e utilizar práticas alternativas ao uso de pesticidas, tais como o
uso de cultivares geneticamente modificado para tolerância a herbicidas;
plantas resistentes às pragas, lepdópteras (expressam Bacillus thuringiensis).
Os organismos do solo respondem diferentemente aos pesticidas
causando impacto nos organismos e nos processos no solo. A população total
e os processos bioquímicos são pouco afetados por pesticidas aplicados na
dosagem recomendada, a maioria dos efeitos adversos dos pesticidas sobre os
microorganismos ou processos não é severa e os efeitos negativos são
reversíveis e não são mais severos que aqueles causados por estresses
ambientais, no entanto, certos produtos como fungicidas sistêmicos e
mercuriais inibem ou eliminam microorganismos simbióticos como rizóbio e
fungos micorrízicos. Os efeitos negativos dos pesticidas exercem pouca
influência nos processos relacionados à fertilidade do solo.
A degradação dos Xenobióticos no solo pode ser abiótica, ou seja, sem
participação de microorganismos ou de suas enzimas, ou biótica, através de
processos bioquímicos mediados direta ou indiretamente por microrganismos.
Na maioria dos casos a biodegradação é o mecanismo principal de degradação
dos xenobióticos.
As transformações sofridas pelos xenobióticos no solo pelos
microorganismos podem ser definidos pelos processos de destoxificação:
tóxico para menos tóxico; degradação: uma substância tóxica em outra mais
simples; ,mineralização: degradação completa da molécula; conjugação: o
produto se torna mais complexo quimicamente e menos tóxico e mais
recalcitrante; ativação: conversão biótica do produto não tóxico em outro tóxico
e mudança de espectro de toxicidade: quando um produto tóxico para um
organismo alvo sofre transformações gerando substâncias tóxicas para outros.
Quanto à biodegradação, os microorganismos decompositores de
xenobióticos são bactérias pertencentes a vários gêneros, fungos e clorófitas.
Alguns exemplos são as bactérias gram negativas, aeróbias, microaerófilas
fixadoras de N2 atmosférico; bastonetes gram negativos, aeróbios; bastonetes
gram negativos, anaeróbio facultativo; bastonestes e Coccus gram positivos
esporulantes; outros gram positivos não esporulantes; eucariotos (aeróbios e
heterotróficos), fungos e clorófitas (Clhorella) e protozoários e plantas.
No que diz respeito à resistência a degradação dos pesticidas, apesar
da ampla capacidade de degradar os xenobióticos, alguns são resistentes
(recalcitrantes), resistem à decomposição no solo ou apresentam taxa de
degradação muito lenta. Ex: compostos cloro aromáticos e inseticidas
organoclorados e herbicidas atrazina.
Alguns fatores afetam a biodegradação, tais como temperatura:
influenciam os processos de sorção, solubilidade e viscosidade. Processos de
degradação são máximos em temperaturas entre 24 e 35º; reação do solo
(pH): a influência do pH depende muito das condições do solo, tais como a
capacidade tampão e tipo de argila, do contaminante e das populações
degradadoras; características físicas a área de superfície e a porosidade têm
forte relação com os processos de sorção, mobilidade e disponibilidade do
xenobiótico do solo; matéria orgânica e nutrientes: teor de matéria orgânica
influencia a disponibilidade, o habibat e garante a biomassa microbiana já os
nutrientes estimulam a degradação, especialmente N e P, entre outros.
A biorremediação microbiana é definida como estratégia ou processo
que emprega microorganismos ou suas enzimas para destoxificar
contaminantes no solo ou outros ambientes, ou seja, transformam
contaminantes em formas que não oferecem riscos. As categorias dos
contaminantes do solo são, cloroalifáticos pesticidas, hidrocarbonetos
aromáticos, cloroaromáticos e aromáticos simples. Os tipos de biorremediação
do solo são passiva, bioestimulação, bioventilação, biodocumentação,
landfarming e compostagem.
As principais dificuldades para o sucesso dos tratamento biológicos de
solos contaminados são heterogeneidade, concentração do contaminante,
toxidade e persistência e condições adequadas para o crescimento microbiano.
3.6 excelente. Sugiro, no entanto, que quando for escrever um texto técnico, tente usar linguagem técnica. Em mais de um ponto a linguagem fica excessivamente “light”, e termos como agrotóxico têm alta carga pejorativa na maioria do campo da agronomia, sendo realmente preferível utilizar defensivo… evidentemente este ponto que estou levantando não se refere à resposta propriamente dita, mas ao processo geral de aprendizado.
Quais os principais fatores que controlam o destino de um
xenobiótico no solo, e como eles interagem?
O aspecto mais importante que governa o destino dos xenobióticos no
sistema solo-água é a natureza da partição entre o vapor, a solução e as
partículas do solo. Essa partição entre as fases do solo depende das
propriedades físico-químicas tanto do xenobiótico, quanto do solo, sendo a
partição e a solubilidade que determinam sua mobilidade na zona
insaturada/saturada.
A partição entre a solução e a fase sólida é determinada pela
solubilidade do composto e pelos processos de adsorção/dessorção. A partição
entre a solução e a fase sólida ou gasosa é controlada pelo processo de
volatização. A capacidade adsortiva do solo em relação ao xenobiótico é o fator
dominante no retardamento da lixiviação desses para a água subterrânea.
A biodisponibilidade do xenobiótico pode diminuir com o aumento do
tempo de contato entre o sedimento e o contaminante, fenômeno esse
conhecido como envelhecimento. Com o envelhecimento, há maior quantidade
de xenobióticos sendo retida permanentemente pelo solo, havendo evidências
de que, com maior tempo de residência no solo, os resíduos ligados tendem a
perder suas atividades biológicas, inclusive tornando-se mais resistentes à
degradação.
1 – desta vez está bem mais superficial, e não discutiu vários pontos essenciais como as características propriamente ditas do solo, como teores de argila e matéria orgânica, pH e potencial oxiredutor, tamanho e composição da microbiota, incidência anterior do xenobiótico, etc…ou seja, pegou muito nos aspectos mais gerais, e muito pouco nos específicos, que eram o ponto central da pergunta, diga-se de passagem.
De acordo com o artigo, você espera que técnicas de
biorremediação possam ser consideradas como pacotes fechados, sem
necessidade de adaptação local?
Não, o processo de biorremediação depende do potencial metabólico de
microorganismos para desintoxicar ou transformar a molécula de poluentes,
que depende da acessibilidade e biodisponibilidade, isso, quanto à
biodisponibilidade, ou seja, a fração de poluentes que está disponível para os
microorganismos. Para se obter elevado rendimento no processo, é necessário
se determinar quais são as condições que favorecem a atividade microbiana,
como por exemplo: teor de nutrientes elevado, tempo de retenção, atividade
enzimática, temperatura, pH, e inóculo aclimatado ao meio tóxico, sendo assim
capaz de tratá-lo adequadamente. A partir dessas tecnologias que estão em
diferentes estágios de desenvolvimento em termos de experimentação e
aceitação, a escolha da opção técnica pode ser feita considerando vários
fatores que incluem a classe de contaminantes orgânicos e os custos de
operação.
0.5 – muito superficial, e não justifica adequadamente sua resposta, a meu ver. O ponto central é que há uma quantidade maciça de interações envolvidas no processo, incluindo composição e adaptação dos organismos a serem introduzidos ao solo, ambiente e microbiota nativa/naturalizada, o que que exige estudos localizados, para avaliar se o “pacote tecnológico” é adaptado àquelas condições específicas.
Qual a conclusão da maioria dos trabalhos sobre o efeito de
pesticidas bem manejados sobre a microbiota do solo? Discuta.
Atualmente é crescente o interesse sobre as sobras e desperdícios
generalizados de agrotóxicos, principalmente no que se refere ao destino
destes resíduos na natureza.
A falta de informação parece ser o maior efeito dos pesticidas sobre o
meio ambiente. Desenvolvidos para terem ação biocida, são potencialmente
danosos para todos os organismos vivos, todavia, sua toxicidade e
comportamento no ambiente variam muito. Esses efeitos podem ser crônicos
quando interferem na expectativa de vida, crescimento, fisiologia,
comportamento e reprodução dos organismos; e/ou ecológicos quando
interferem na disponibilidade de alimentos, de habitats e na biodiversidade,
incluindo os efeitos sobre os inimigos naturais das pragas. Sabe-se que há
interferência dos inseticidas sobre a dinâmica dos ecossistemas, como nos
processos de quebra da matéria orgânica e de respiração do solo, ciclo de
nutrientes e eutrofização de águas. Pouco se conhece, entretanto, sobre o
comportamento final e os processos de degradação desses produtos no meio
ambiente. A maior parte dos agrotóxicos utilizados acaba atingindo o solo e as
águas, principalmente pela deriva na aplicação, controle de ervas daninhas,
lavagem das folhas tratadas, lixiviação, erosão, aplicação direta em águas para
controles de vetores de doenças, resíduos de embalagens vazias, lavagens de
equipamentos de aplicação e efluentes de indústrias de agrotóxicos.
0 – veja a pergunta. Estou perguntando especificamente sobre uso adequado de defensivos, portanto nada do que você falou se aplica… novamente lembro que é importante usar linguagem técnica, não de seção de meio ambiente de um jornal. Você tem todo o direito a sua opinião pessoal, mas recomendo fortemente que a mantenha muito bem separada de uma posição técnica, o que não me pareceu ser o caso em várias de suas respostas.
Sintetize o artigo.
Qualquer substância indesejada introduzida no ambiente é referido como
um "contaminante". Cada ano, cerca de 1,7 de 8.800.000 toneladas métricas
de petróleo é liberado para a água do mundo. Mais de 90% dessa poluição de
óleo está diretamente relacionada à acidentes devido a falhas humanas e
atividades, incluindo deliberada eliminação de resíduos.
Os pesticidas são regularmente utilizados na produção agrícola em todo
o mundo. Em muitos casos, os efeitos ambientais desses produtos químicos
superam os benefícios para os seres humanos e exigem a necessidade de sua
degradação após a utilização prevista. A transformação microbiana pode ser
impulsionado por necessidades de energia, ou a necessidade de desintoxicar
os poluentes.
Quanto a biodisponibilidade, ou seja, a fração de poluentes que está
disponível para os microorganismos, o processo de biorremediação depende
do potencial metabólico de microorganismos para desintoxicar ou transformar a
molécula de poluentes, que depende da acessibilidade e biodisponibilidade.
Depois que entram no ambiente do solo, os poluentes rapidamente ligam-se
para o mineral e a matéria orgânica (fases sólida) através de um conjunto de
medidas físicas e processos químicos.
Assim, as generalizações sobre os efeitos do envelhecimento sobre a
sorção-dessorção comportamento de diferentes produtos químicos orgânicos
são difíceis de alcançar. Alguns questões pertinentes que devem ser
considerados incluem: biodisponibilidade e toxicidade das moléculas e os seus
resíduos em solos, protocolos padronizados para diferentes poluentes e seu
uso em os locais, e avaliação de remobilização de poluentes durante o período
de pós-remediação.
Aplicação de surfatantes para solos contaminados tem sido utilizada
como um dos as estratégias de tratamento para aumentar a transferência de
massa de hidrofóbicas contaminantes orgânicos. O surfatantes são moléculas
anfílicas que contêm hidrofílica e metades hidrofóbicas; grupos hidrofílicos
pode ser aniônicos, catiônicos, iônica, e não iônico.
No entanto, a aplicação in situ de surfatantes para aumentar a
biodisponibilidade dos poluentes orgânicos persistentes exige planejamento
cuidadoso e seleção com base na informação prévia sobre o destino eo
comportamento do surfatante e do poluente alvo. É necessário ter cuidado para
evitar a contaminação de águas subterrâneas através de lixiviação e
conseqüente toxicidade para os microorganismos. Assim, uma boa estratégia
será a de selecionar as bactérias que são capazes de não só catabolizante o
contaminante alvo, mas também a produção de surfatante.
A diversidade metabólica dos microrganismos viáveis para a degradação
de poluentes orgânicos podem ser insuficientes para proteger a terra do
poluição antropogênica. Isto é principalmente devido aos produtos químicos
recalcitrantes com elementos estruturais ou substituinte, que raramente
ocorrem na natureza. O potencial de degradar os poluentes orgânicos varia
entre microbiana
grupos ou guildas diferentes (grupo de espécies que exploram a mesma classe
dos recursos ambientais de forma similar) e é dose-dependente.
Abordagens de biorremediação são geralmente classificados como in
situ ou
ex situ. Em biorremediação in situ envolve tratar o material contaminado
no local, enquanto ex situ envolve a remoção do material contaminado
a ser tratada em outro lugar. Em biorremediação in situ pode ser descrito como
o processo pelo qual são poluentes orgânicos biologicamente degradados em
condições naturais, quer de carbono dióxido de carbono e água ou um produto
de transformação atenuada.
Essa transformação e os processos de imobilização são em grande
parte devido à biodegradação por microrganismos e até certo ponto pelas
reações com produtos químicos de ocorrência natural e sorção em os meios de
comunicação geológica. A aceleração do volume de negócios microbiana de
poluentes químicos em geral depende da fonte de carbono, nutrientes, como N
e P,
temperatura, oxigênio disponível, o pH do solo, potencial redox, e do tipo
e concentração de poluentes orgânicos em si. Para estimular a degradação
microbiana, nutrientes na forma de fertilizantes (solúveis em água (por
exemplo, KNO3, NaNO3, NH3NO3, K2HPO4 e MgNH4PO4) libertação lenta
(por exemplo, customblen, IBDU, max-bac), e oleophilic (Por exemplo, Inipol
EAP22, F1, MM80, S200)) são adicionados.
Muitas vezes, a resposta biológica fica para trás, até semanas ou
meses,
nos locais poluídos, sem histórico de exposição. A "ativação do solo, 'a
conceito que se baseia na produção de biomassa a partir de uma fração
de um solo contaminado eo uso subsequente como um inóculo para
bioaumentação para o mesmo solo foi tentada por Otte et al. (1994)
pela degradação do PCP e PAHs. A maioria dos biossurfactantes são
aniônicos ou não-iônicos, a estrutura é uma característica do microrganismo de
produzir o surfactante sob a condições específicas de crescimento.
Microorganismos respondem diferentemente a diversos tipos de
estresses
e ganho de aptidão no ambiente poluído. Este processo pode ser acelerada
através da aplicação de técnicas de engenharia genética.
Tecnologias de biorremediação com base nos princípios da
bioestimulação
bioaumentação e compostagem. A partir dessas tecnologias que estão em
diferentes estágios de desenvolvimento em termos de experimentação e
aceitação, a escolha da opção tecnológica pode ser feita considerando vários
fatores que incluem a classe de contaminantes orgânicos e os custos de
operação. Sebate et al. (2004) propuseram um protocolo para biotreatability
ensaios em duas fases, para a aplicação bem sucedida de biorremediação
tecnologia. Tradicionalmente, a prática da compostagem é destinada a reduzir
volume e conteúdo de água dos resíduos vegetais, para destruir patógenos, e
para remover o odor de produção de compostos. Esta tecnologia é agora
aplicados para o tratamento poluição do solo ou sedimentos de duas formas
principais como uma tecnologia híbrida de biorremediação para o tratamento
de orgânicos hidrofóbicos.
Efeitos de poluentes sobre o crescimento de plantas são a concentração
dependente e diferentes espécies de plantas respondem de forma diferente.
Baixas doses de poluentes pode aumentar o peso de plantas, enquanto altas
doses pode inibir, um fenômeno designado «hormese". Em geral, as plantas
pode promover a dissipação de poluentes orgânicos por imobilização, remoção
e promoção de degradação microbiana. Monitoramento e eficácia de testes
para biorremediação são essenciais para efeitos de eficiência e economia.
Pesquisas consideráveis sobre poluentes químicos agora fornecer o
corpo de conhecimentos necessário para compreender a sua recalcitrância e
natureza tóxica. Com esta informação útil, os decisores políticos têm para
decidir se é necessário remediação e prática. Regulamentações que limitam o
descarte de produtos químicos e escalada dos custos dos tratamentos físicos e
químicos fazem
tecnologias de biorremediação mais atraente. Maior uso de biorremediação
tecnologias desejos novos regulamentos governamentais que risco incluem
critérios baseados em tratamentos de limpeza. Cada estratégia de processo de
biorremediação tem certas vantagens e desvantagens específicas, que
precisam ser considerados para cada situação. Fatores que limitam a eficiência
da degradação microbiana de compostos orgânicos poluentes são numerosos.
Além da biodisponibilidade do poluente própria temperatura, baixa, condições
anaeróbicas, os baixos níveis de nutrientes e co-substratos, a presença de
substâncias tóxicas, e as fisiológicas potencial de microorganismos são
particularmente importantes em
os locais poluídos). A resposta biológica aos poluentes ambientais varia dentro
de uma guilda microbiana (Ramakrishnan et al., 2010), ea presença de co-
contaminantes podem obter respostas variável). A escolha da métodos em
cada tecnologia requer uma análise cuidadosa. O que é importante agora é
obter uma melhor compreensão sobre o metabolismo cooperação entre as
comunidades microbianas. Os estudos sobre a estrutura e funções das
comunidades microbianas no poluído locais em diferentes escalas espaciais e
temporais e suas respostas a
estímulos diferentes, utilizando as impressões da comunidade e meio ambiente
técnicas de genômica pode mostrar o caminho. É impraticável para restaurar
todas as funções naturais de alguns solos poluídos (remediação
multifuncional). Assim, a aplicação do princípio da função dirigida correção
pode ser suficiente para minimizar os riscos devido à persistência e
propagação de poluentes.
1.5 – comentário adequado, mas relativametne superficial, a meu ver.
Descreva em poucas palavras como você tentaria avaliar a
degradação co-metabólica in vitro, visando eventual uso prático para
descontaminação de um solo.
“In vitro” o co-metabolismo pode ser avaliado pela taxa de degradação
do substrato (xenobiótico) em relação ao tempo. Podemos também fazer testes
bioquímicos primários como catalase e oxidase, por exemplo. Deste modo,
aqueles organismos com maior capacidade de degradação de xenobióticos em
menor tempo são preferíveis e possíveis candidatos a utilização prática na
descontaminação de solo. Os organismos que realizam co-metabolismo não
aumentam sua população com a degradação do xenobiótico, ou seja, o co-
metabolismo não resulta em produção de energia ou fornecimento de carbono
para o microrganismo. Alguns métodos como degradação de corantes (índigo;
RBBR; azul de bromotimol) e cromatografia gasosa ou líquida podem ser
utilizados para avaliar a taxa de degradação proporcionada pelos
microrganismos. Portanto, microrganismos que possuam maior taxa de
degradação são promissores para uso em campo visto que terão maior
capacidade de degradação enquanto que sua população permanece
praticamente constante.
A degradação co-metabólica é desempenhada por um tipo específico de
microrganismo. Neste processo o microrganismo não se beneficia da utilização
do substrato xenobiótico para ganho de energia ou para seu crescimento.
Contrariamente, o co-metabolismo é um processo indesejado para os
microrganismos visto que ocorre com gasto de energia (NADH) e produção de
metabólitos que podem beneficiar outros tipos de microrganismos.
Desta forma, a seleção de microrganismos para biorremediação de
xenobióticos em campo deve atender aos requisitos de que estes
microrganismos tenham maior capacidade de degradação em menor tempo,
possuam maior capacidade de obtenção de energia de outros substratos e
microrganismos que produzam maior quantidade de enzimas responsáveis
pelo co-metabolismo, como as oxigenases, são preferíveis, visto que estes
microrganismos tendem a não aumentar sua população com a utilização dos
xenobióticos. Principalmente, a escolha dos microrganismos deve levar em
consideração sua aptidão de crescimento e atuação nas condições físicas,
químicas, biológicas e nutricionais do ambiente em que visa sua introdução.
2 – ok, mas poderia ter sido um pouco mais detalhado
Discuta detalhadamente a figura 6.3
Nesta figura são demonstrados alguns efeitos e processos que afetam a
persistência, destino e os impactos que os xenobióticos podem ocasionar
quando introduzidos no ambiente, avaliando assim, a interação que os
xenobióticos apresentam na biota e na fase mineral do solo.
Os xenobióticos quando aplicados no solo são dissipados, de modo
geral, corresponde ao desaparecimento do composto original devido a
processos como mineralização, degradação, formação de complexos com
outros compostos, absorção e transporte. E a intensidade ou a quantidade do
xenobiótico que segue um destes caminhos de dissipação pode resultar em
maior impacto ambiental resultando em problema de saúde pública.
Quando o xenobiótico é aplicado sobre as plantas ou diretamente no
solo a sua dissipação pode ocorrer dentro do solo ou sair deste sistema.
Saindo do sistema do solo o xenobiótico pode ser volatilizado ou
fotodecomposto além de ser absorvido pelas plantas e biota do solo. Na
absorção pelas plantas e biota, os xenobióticos são conhecidos pela sua
característica de biomagnificação podendo atingir o homem por diversas rotas.
Os xenobióticos dependendo das condições do solo (textura, relevo
etc.), precipitação pluvial e tipo de cultura (culturas mais densas ou não) podem
ser perdidos por processo de erosão, quando adsorvidos nas partículas,
alcançando corpos d´água acarretando, assim, em risco para saúde pública
devido a possibilidade de entrar na cadeia alimentar.
O xenobiótico quando aplicado no solo pode persistir devido a reações
químicas incluindo sorção e retenção no húmus. Quando neste compartimento
ele pode ser lixiviado alcançando lençol freático ou devido a sua atividade
química que implicará mudanças no ecossistema e impactos ambientais.
Os organismos do solo são responsáveis pela biodegradação dos
xenobióticos. Neste processo biológico o xenobiótico é metabolizando sendo
decomposto em substâncias mais simples. Às vezes estas substâncias são
mais tóxicas do que o produto inicial, sendo que estas podem alcançar os
corpos d´água influenciando em diversas atividades no ecossistema e
resultando em impactos ambientais, bioacumulação e riscos a saúde pública.
De forma geral, o principal controlador das vias que o xenobiótico
utilizará para sua dissipação pode ser atribuído a estrutura química da
molécula, suas características funcionais e a quantidade e freqüência de
aplicação influenciando a concentração na solução e persistência no ambiente.
1.2 – excelente, em particular pela combinação de detalhamento e atenção específica à figura da questão, sem sair pela tangente com outros materiais e generalidades.
Diferencie biodegradação metabólica e co-metabólica. Considere
em particular o nível de complexidade ecológica normalmente encontrado
em solos, e discuta qual dos dois mecanimos é provavelmente mais
importante em condições naturais.
A biodegradação metabólica consiste na degradação do poluente e sua
utilização na obtenção de energia e/ou carbono que favorece o crescimento da
população microbiana, no entanto o co-metabolismos é justamente o contrário,
ou seja, no co-metabolismo não ocorre aumento da população microbiana e
além disso, o processo de degradação dos poluentes ocorre com consumo de
co-fatores reduzidos (NADH) ou com produção de metabólitos para
competidores, fato que se torna indesejado para uma população de indivíduos.
Em condições naturais o mecanismo que, provavelmente seja mais importante,
é o co-metabolismo. O solo é composto por uma diversidade tão grande de
microrganismos que se estima que menos de 1% dessa diversidade foi
identificada. Sendo assim, a atuação de diferentes organismos na degradação
de uma substância é mais provável do que todo o processo sendo realizado
somente em um indivíduo (metabolismo), ou célula. Por exemplo, a
biorremediação é um processo que utiliza organismos com alta capacidade de
degradar poluentes, em geral, estes organismos são espécies altamente
seletivas que possuem elevado potencial para degradação de determinado
poluente, contudo isto não implica que toda a molécula do poluente foi
degradada por este mesmo microrganismo, na maioria dos casos ela sofre
perdas de grupos funcionais, alterações nas suas estruturas, transformações
em produtos menos tóxicos etc. não sendo assim, totalmente destruída por um
organismos, o que torna necessário a atuação de outros microrganismos para
realização desta tarefa. Além disso, o co-metabolismo abrange vários
organismos de forma individual ou em cadeia trófica, envolvendo mecanismos
diferentes de degradação enzimáticas dos poluentes. Segundo Mereira e
Siqueria (2006) a diversidade de mecanismos bioquímicos que estão
envolvidos na degradação dos xenobióticos, constitui a razão pela qual este
mecanismo é a principal via de degradação destas substancias.
1,2 - excelente
Como o aumento no uso de transgênicos pode se relacionar com a
microbiota do solo em função de xenobióticos? Devemos esperar
respostas semelhantes independentemente do transgênico de que
estamos falando?
Os transgênicos, em especial as plantas, possuem a capacidade, ou, foi
introduzida a capacidade de resistir à ação tóxica de substância xenobióticas.
Neste caso algumas plantas transgênicas podem ser tratadas para o controle
de plantas daninhas, por exemplo, pelo uso de grande quantidade de
herbicidas diretamente em cima destas ou em área total no campo. Desta
forma, como a ação do herbicida não afeta a planta de interesse, somente a
daninha, pode se utilizar uma maior quantidade do produto, fato que em
condições de culturas susceptíveis não iria acontecer, e assim maior
quantidade do xenobiótico irá derivar para o solo. No entanto, o uso de
transgênicos também pode diminuir a utilização de xenobióticos quando estes
possuem genes que produzem substâncias tóxicas ao ataque de pragas, por
exemplo, o milho bt. Sendo assim, a utilização de xenobióticos, inseticidas,
seria menor e diminuindo assim, a sua deriva para o solo.
A utilização contínua de um xenobiótico pode favorecer a população de
microrganismos que sejam tolerantes a estes em detrimento daqueles que não
o são. Este favorecimento também pode ser devido a alguns microrganismos
possuírem a capacidade de utilizar os xenobióticos como fonte de energia e
carbono, fato que talvez não possa ser evidenciado em outros organismos.
Sendo assim, o aumento do uso de um xenobiótico pode favorecer o aumento
da população de certos microrganismos que são resistentes ao seu efeito
biocida e são capazes utilizar estas substancias como fonte de energia e
carbono, enquanto que outros organismos são prejudicados por serem
susceptível a ação tóxica desses produtos ou realizam o co-metabolismo
destes xenobióticos. Portanto, a microbiota do solo pode ser bastante
modificada pela utilização excessiva dos xenobióticos, aumento a população de
alguns microrganismos e diminuindo a de outros ou pela perda da diversidade
de microrganismos devido à seleção de microrganismos resistentes a
determinado poluente.
1,2 – excelente. Captou exatamente o ponto que tentei levantar com a pergunta. Só faltou frisar mais um pouco ainda que os efeitos serão diferentes para cada tipo de transgênico
Discuta a tabela 2 do artigo
Nesta tabela são citados os principais fatores que afetam a degradação
dos xenobióticos quando presentes no meio (solo e água). Fatores como
conteúdo de água estão relacionados com o transporte dos poluentes e de
seus subprodutos degradados, além de que, se não houver umidade os
processos metabólicos são levados a níveis muito baixos não contribuindo,
assim, para a degradação do poluente. De forma geral, os microrganismos têm
seu máximo de atividade com o solo próximo da capacidade de campo e
distante do ponto de murcha permanente, o que proporciona umidade e boa
aeração no solo, condição ótima, principalmente, para microrganismos
aeróbicos. A temperatura e pH estão grandemente associados com a atividade
da comunidade microbiana do solo. Baixa temperatura e pH reduzem a
atividade catabólica dos microrganismos e assim a degradação dos
xenobióticos. O potencial redox do meio é de suma importância, pois, consiste
na concentração e taxa de doadores e aceptores de elétrons os quais são
necessários para a realização da degradação, o qual ocorre por reações de
oxirredução. A biodisponibilidade do poluente é um dos fatores que mais
afetam a degradação dos poluentes, visto que, se os microrganismos não
entram em contato com as substâncias poluentes ela não pode ser degradada.
A biodisponibilidade é afetada principalmente pela solubilidade, volatibilidade,
tamanho da partícula, sorção e oclusão do poluente. A matéria orgânica pode
prejudicar a degradação dos poluentes devido à promoção da oclusão destes,
o que os torna indisponíveis para o ataque microbiano. Os nutrientes do solo
são de vital importância para a degradação visto que, mesmo que os
organismos consigam obter alguns elementos para seu crescimento dos
poluentes, estes não suprem suas necessidades metabólicas, sendo assim, é
necessário uma fonte externa de nutrientes que favoreça o “turnover”
microbiano e, consequentemente, favoreça a degradação de xenobióticos. Co-
substratos auxiliares permite a realização da degradação co-metabólica dos
microrganismos, ou seja, a que ocorre somente com gasto de energia e os
subprodutos da degradação dos poluentes não são utilizados pelo
microrganismo que o degradou. Co-contaminante influenciam a
biodisponibilidade podendo aumentar ou diminuir a biodegradação e, por
último, a comunidade microbiana, temos que a quantidade de indivíduos e
espécies microbianas que são capazes de degradar os poluentes determinam
a taxa de degradação destes no solo.
1,2 - excelente
Sintetize o artigo
No artigo são feitas diferentes abordagens sobre os poluentes orgânicos.
A utilização da remediação de locais contaminados utilizando os métodos
convencionais físico-químicos é um desafio tanto econômico quanto técnico,
explica os autores. Biorremediação de xenobióticos pelo uso da capacidade
dos microrganismos em remover poluentes é uma técnica promissora,
relativamente eficiente e com custo benefício. O artigo tem a proposta de
prover uma visão crítica na falta de conhecimento e nas limitações da aplicação
em campo da biorremediação e fazer uma abordagem dos métodos de
compostagem, eletrobiorremediação e fitorremediação por micróbios e a
utilização de sondas e ensaios para testar e monitorar a eficiência da
biorremediação de locais poluídos.
Qualquer substância não desejada introduzida no ambiente é referida
como poluente. Os poluentes podem ser causados pelo homem ou mesmo ser
natural. Em relação à era pré-industrial, a industrialização e uso intensivo de
substâncias químicas petróleo, hidrocarbonetos (alifáticos, aromáticos,
benzeno, tolueno etc.), hidrocarbonetos clorados como (PCBs), compostos
organofosforados, solventes pesticidas, e metais pesados tem contribuído para
a poluição do ambiente. Os autores citam que mais de 90% da poluição com
óleo é causada por falhas humanas e deposição deliberada. Alguns poluentes
como PAHs são altamente tóxicos e mutagênicos até mesmo para os
microrganismos. A transformação microbiana pode ser dirigida pela
necessidade de energia, ou a necessidade de destoxificação dos poluentes ou
pode ser casual na natureza (co-metabolismo). Devido à grande capacidade
dos microrganismos de estarem presentes em todos os lugares, seu grande
número e biomassa, além de diversidade e capacidade dos seus mecanismos
catabólicos são razões para a grande busca destes organismos para
degradação de poluentes. A biorremediação, que é definido como um processo
que usa microrganismos, plantas verdes ou suas enzimas para o tratamento de
locais poluídos para recuperação da sua condição original tem considerável
força e certas limitações.
A biorremediação é um processo que depende a sua ação da presença
do xenobiótico em forma biodisponível e acessível para que ocorra o ataque
microbiano. Um dos problemas é que quando os poluentes entram no solo eles
são rapidamente ligados com os minerais do solo. Os mecanismos de sorção,
precipitação e complexação consistem nas reações que os poluentes sofrem
quando no solo. A habilidade do solo em dessorver os poluentes deixando os
disponíveis para o ataque microbiano é um grande fator na influência do
processo de biorremediação. A sorção que influencia a biodisponibilidade de
um contaminante é um fator crítico que é pouco estudado no processo de
biorremediação. Além disso, os autores comentam que a biodisponibilidade é
espécie específica, ou seja, existem espécies específicas de microrganismos
capazes de dessorver e degradar certos poluentes. A solubilidade, volatilidade
e reatividade dos poluentes orgânicos é muito variável e estes fatores irão
influenciar na biodisponibilidade dos poluentes no solo e água. O seqüestro dos
poluentes no decorrer do tempo pode ser devido ao contato e interação do solo
com a molécula poluente. Fatores como matéria orgânica, CTC, volume de
microporos, textura do solo e área de superfície afetam o seqüestro de
poluentes no solo.
A utilização de surfactantes no solo tem sido uma estratégia para
aumentar a quantidade de contaminantes orgânicos hidrofóbicos que podem
ser alvo de microrganismos. Os surfactantes são moléculas ampifílicas que
contêm partes hidrofóbicas e outras hidrofílicas; os grupos hidrofílicos podem
ser aniônicos; catiônicos; aniônicos-catiônicos ou não-aniônicos. A
solubilização de contaminantes hidrofóbicos é atribuída à incorporação da
molécula dentro de núcleos hidrofóbicos das micelas na solução. Por exemplo,
já é descrito que os surfactantes possuem grande efeito na solubilização de
PAHs no solo devido o aumento da sua mobilização e assim degradação. A
baixa toxidade para humanos, animais e plantas, a baixa adsorção para o solo,
a baixa dispersão no solo, e a baixa superfície de tensão determinam a seleção
do surfactante para aplicação no campo. Se o surfactante for tóxicos aos
microrganismos ele pode evitar a biodegradação dos poluentes, portanto um
fato indesejado. Os surfactantes podem ser naturais, como é o caso de ácidos
húmicos, o que é preferível aos químicos devido sua maior degradabilidade,
menor toxidade e aceitação. Os surfactantes também são produzidos pelos
próprios microrganismos. Contudo, para a aplicação dos surfactantes in situ
deve ser feita com cuidado e planejamento sabendo se o efeito e
comportamento do surfactante sobre os poluentes. Prevenindo assim, a
contaminação de água subsuperficial e toxidade para os microrganismos. Uma
boa estratégia é a seleção de bactérias com ambas as capacidades de
degradar poluentes e produzir surfactantes.
O consórcio de microrganismos de diferentes taxas ecológicos que são
conhecidos por degradarem os diversos poluentes e respondem em diferentes
estímulos do ambiente são desejáveis do que somente um único isolado para a
biodegradação. Os autores citam que as abordagens reducionistas para o
estudo dos processos de biodegradação vêm sendo bastante úteis para o
entendimento de genes individuais, enzimas e organismos, mas as abordagens
de sistemas biológicos são necessárias para examinar a complexa rede
metabólica e interações regulatórias mesmo dentro de um único organismo. A
biodegradação no ambiente vai além do sistema completo de uma única célula,
onde o sistema é extremamente complexo envolvendo múltiplos componentes
bióticos e abióticos.
A biorremediação de poluentes pode ser in situ ou ex situ. A
biorremediação in situ corresponde ao tratamento do poluente no mesmo local
enquanto a ex situ é realizada pela retirada do material e seu tratamento em
outro lugar. A degradação in situ é um processo em que os poluentes
orgânicos são degradados em condições naturais para dióxido de carbono e
água ou em um produto atenuado. Este processo tem baixo custo, baixa
manutenção, é “ambientalmente amigável” e sustentável para a limpeza de
locais poluídos. A biorremediação in situ é preferível a ex situ, pois, depende
essencialmente do metabolismo microbiano. Na literatura são conhecidos três
tipos de tratamento in situ: (i) bioatenuação; (ii) bioestimulação e (iii)
bioaumentação.
A bioatenuação corresponde à transformação do poluente em uma
forma menos danosa ou imóvel. O processo de atenuação natural é específico
para cada contaminante com uma espécie de microrganismos. A
bioestimulação corresponde à aceleração do “turnover” microbiano de
poluentes químicos que geralmente depende do suprimento de carbono. Já a
bioaumentação consiste na aplicação de microrganismos selecionados em
áreas com histórico do poluente sendo introduzidos em áreas recentemente
contaminadas.
Os autores citam que uma estratégia para a biorremediação in situ pode
ser a combinação, em uma única linhagem de bactéria ou num consortium de
bactérias das habilidades de degradação com características genéticas que
promovam vantagens em um dado ambiente.
A bioaumentação tem sido alvo de controvérsia devido a sua baixa
eficiência, competitividade e adaptabilidade em relação as espécie previamente
existentes no ambiente. Os autores citam o caso de bactérias degradadoras de
PCBs que apresentaram ótima resposta “in vitro”, mas não no campo. A
bioaumentação também é indesejada, pois, introduz espécies alienígenas em
determinado ambiente.
A utilização de microrganismos geneticamente modificados também esta
sendo alvo de intensas pesquisas, principalmente, para que eles possuam
mecanismos de suicídio. A maior barreira da introdução de microrganismos
para a biorremediação é a falta de conhecimento das interações destes
organismos com a comunidade biológica do solo e ao baixo controle da
expressão dos genes catabólicos nos microrganismos geneticamente
modificados.
As tecnologias de biorremediação baseadas nos princípios de
bioestimulação e bioaumentação incluem “bioventing”, landfarming, bioreatores
e compostagem.
A eletrobiorremedição consiste numa tecnologia híbrida de
biorremediação e eletrocinética para o tratamento de compostos hidrofóbicos.
Este método envolve a passagem de corrente elétrica entre eletrodos pelo solo.
A fitorremediação assistida as plantas podem promover a imobilização
dos poluentes e promover a degradação microbiana. Alguns compostos podem
ser absorvidos e liberados pelas folhas para a atmosfera por evapotranspiração
ou acumulada nos tecidos das plantas ou degradada por processos
enzimáticos.
Os autores concluem que a utilização de biorremediação em ampla
escala necessita de aprovação do governo incluindo critérios de risco nos
tratamentos de limpeza. A resposta biológica para os poluentes ambientais
variam com o grupo de microrganismos utilizados no tratamento. A restauração
completa de um sítio contaminado não é prático e é antieconômico, então estas
práticas devem ser utilizadas para diminuir os riscos de contaminação gerado
pelos poluentes.
2 - excelente, mas poderia ter aproveitado para discutir mais um ponto levantado repetidamente pelos autores que é a necessidade de estudos localizados. Veja que repetidamente eles afirmaram que aqui aconteceu isto, com estes organismos e este produto, acolá aconteceu aquilo, ou que esta e aquela e mais aquela outra característica afeta isto de forma variável em função disto e daquilo mais
Sintetize o capítulo de forma a permitir ao leitor uma noção
aprofundada do discutido
Em síntese o capítulo trata sobre a conceituação das moléculas
químicas denominadas xenobióticas abordando seu comportamento no solo
bem como o seu destino. O capítulo aborda os mecanismos de degradação
destas substâncias e, por último, dá ênfase nas técnicas de biorremediação
microbiana no solo.
Os xenobióticos são compostos químicos sintéticos, os quais em
condições ambientes normais não são encontrados no meio. Estas substâncias
podem estar ligadas a vários produtos de uso comum como detergentes,
lubrificantes, fibras, plásticos, e principalmente no meio rural os biocidas
(herbicida, inseticida, fungicida etc.). Estes compostos são perigosos, em
muitos casos, para o homem, pois, podem ter efeito tóxico, carcinogênico e/ou
teratogênico, sendo que os xenobióticos utilizados na agricultura os que
possuem maior destaque nas questões ambientais e de segurança alimentar.
Os pesticidas, xenobióticos de uso agrícolas, são utilizados em grande
escala no mundo, sendo utilizados para controle de plantas invasoras, insetos
etc. Os principais xenobióticos são os pesticidas pertencentes ao grupo dos
organofosforados, carbamatos e feniluréias. A utilização de culturas
geneticamente modificadas, em alguns casos, aumenta o uso de pesticidas
como é o caso da soja resistente ao glifosato, mas em outros diminuem seu
uso como é o caso de plantas resistentes ao ataque de pragas lepidópteras, as
que possuem o gene para produção de toxina proveniente do Bacillus
thuringiensis. Estima se que sejam consumidos aproximadamente 10 milhões
de toneladas de ingredientes ativos de herbicida. Isto torna se um problema,
visto que, as substâncias xenobióticas não são degradadas com a mesmo
rapidez que as substâncias de origem biogênica, fato que pode ocasionar
impactos no sistema do solo e ecossistema.
Os pesticidas são aplicados geralmente nas plantas, ocorrendo sua
deriva para o solo, ou diretamente no solo. Estes compostos que atingem o
solo interagem com a fase mineral do solo e com a biota sofrendo alterações
químicas que determinam a sua dissipação ou persistência no ambiente. A
persistência corresponde ao tempo em que a molécula pode ser encontrada no
solo seja adsorvida, em solução, ocluso em partículas orgânicas ou minerais
etc. Já a dissipação corresponde ao desaparecimento ou degradação do
xenobiótico no solo podendo abranger processos como mineralização,
degradação, formar complexos com outros compostos, absorção e transporte.
Sendo, geralmente, avaliada pelo índice de meia-vida (t1/2) e avaliada por
análise de cinética de primeira ordem, pela equação: C=C0 E-kt .
A degradação dos produtos iniciais nem sempre é melhor, pois, pode
gerar metabólitos tão ou mais tóxicos que a molécula original. Exemplos são o
fungicida clorotalonil, o herbicida atrazina e o inseticida paration. É importante
notar que o mecanismo de dissipação não representa, de forma geral, o
comportamento e destino dos pesticidas, devido que, as interações entre os
pesticidas e o meio são mais complexas do quê poucos mecanismos de
degradação, perda e imobilização no solo e pelos organismos deste. Os
xenobióticos podem ser absorvidos por diversos organismos que entrem em
contato com ele e entrar na cadeia trófica do ecossistema, sendo que estes são
cumulativos com o aumento do nível trófico, fato conhecido como
biomagnificação. No ambiente eles ainda podem ser perdidos por
fotodegradação, volatilização ou ocorre transformações químicas. No entanto,
a biodegradação corresponde à principal via de desaparecimento da maior
parte dos xenobióticos do solo. A quantidade do xenobiótico na solução do solo
é função, principalmente, do comportamento da sua molécula, da sua
persistência, taxa de degradação e efeitos nos componentes do ambiente. O
coeficiente de sorção ou partição (CP ou Kd) fornece a relação entre a
quantidade do composto retirada das frações do solo e a em solução, ou seja,
a quantidade que foi adsorvida nas partículas do solo e a em solução. De forma
geral, quanto maior o CPoc, maior a lipofilicidade da molécula, portanto, maior
retenção e menor mobilidade no solo. Estas características possuem riscos
adversos, pois a menor retenção pode favorecer a degradação mais também a
lixiviação, enquanto a maior retenção pode favorecer o acumulo no solo e risco
em longo prazo. Os pesticidas podem ser classificados em: (a) não
persistentes – meia vida inferior a 3 meses; (b) moderadamente persistentes –
meia vida de 3 a 12 meses e (c) persistente ou recalcitrantes – meia vida
superior a 12 meses. De forma geral, a persistência é conseqüência da baixa
taxa e hidrólise abiótica, baixa resistência a degradação biológica, baixa
volatilização, baixa mobilidade e elevada partição no solo. Um dos problemas
dos xenobióticos de alta persistência é a sua capacidade de bioconcentração, o
que resulta na transferência pela cadeia trófica. Este fato é favorecido por
características químicas do xenobiótico como: alta massa molecular, baixa
solubilidade em água, baixa ionização e baixa degradabilidade.
Conhecidamente com estas características temos as moléculas denominadas
de compostos orgânicos poluentes permanentes (POPs), sendo os mais
conhecidos (DDT, Aldrin, Clordane, Heptacloro, Toxafene, Dioxinas, Furanos e
PCBs).
A aplicação de pesticidas no solo proporciona diversos efeitos sobre a
biota e os processos do solo, sendo tema de estudo aprofundado pela
microbiologia e bioquímica do solo. A biodegradação exercida pelos
microrganismos do solo constitui uma importante função destes para o solo,
principalmente, com o modelo atual de agricultura. A aplicação de xenobióticos
pode reduzir a diversidade de microrganismos do solo, sendo os sensíveis ao
produto os mais afetados. Contudo, o papel heterotrófico deste não é
comprometido devido à redundância funcional e a grande diversidade deles no
solo. Mesmo os pesticidas utilizados hoje em dia serem bastante específicos o
seu efeito sobre organismos não alvo pode ser observado direta ou
indiretamente pelo efeito da exsudação radicular, que pode ser alterada pela
aplicação dos pesticidas. De modo generalizado, os autores citam que os
pesticidas tem efeito curto na biota do solo, sendo comparado aos efeitos de
estresse abióticos como seca, pH etc. A avaliação do impacto dos xenobiótico
no ambiente não são os mesmos para os diversos organismos, de modo geral,
deve se avaliar seu efeito sobre a produtividade do ecossistema. Sendo assim,
os autores citam que a atividade da fosfatase ácida, degradação da matéria
orgânica e nitrificação são indicadores sensíveis a ação dos xenobióticos
enquanto desnitrificação, atividade da uréase fixação não simbiótica de
nitrogênio são insensíveis, neste caso aos produtos avaliados pelos autores.
Mesmo depois da aplicação de xenobióticos existe a tendência da microbiota
recuperar seu estado inicial ou até mesmo superá-lo. Levando se em
consideração a magnitude, duração, reversibilidade ou persistência dos
xenobióticos, seus efeitos podem ser classificados em: (a) críticos – duração
superior a 60 dias; (b) toleráveis – duração de 30-60 dias e (c) negligíveis –
duração inferior a 30 dias. O uso prolongado de um pesticida com mesmo
princípio ativo deve ser evitado, pois acarreta em seleção de uma comunidade
microbiana em detrimento de outra, gerando desequilíbrios na diversidade que
podem influenciar as atividades de ciclagem de nutrientes e outras funções no
solo. A utilização de pesticidas sistêmicos é um exemplo da dupla face dos
xenobióticos, enquanto a sua utilização pode ser eficiente no controle de
pragas e doenças ele pode interferir na colonização micorrízica influenciando,
assim, na nutrição das plantas, este efeito é denominado não-alvo.
Os xenobióticos quando chegam ao solo podem ser degradados por
duas vias a biótica e a abiótica.
A ação biótica pode ser realizada por transformações em que ocorre a
remoção de um único átomo da molécula ou sua completa mineralização. Isto é
resultado de diversas reações bioquímicas como destoxificação (conversão em
produto menos tóxico), degradação (alteração da estrutura química),
mineralização (degradação completa da substância), conjugação (adição de
outros compostos microbianos tornando-o menos tóxico), ativação (conversão
de produto não tóxico em tóxico) e mudança de espectro de toxidade (quando
a toxidez de um xenobiótico muda para outros organismos). A degradação dos
xenobióticos é realizada por um consórcio entre as diversas comunidades no
solo e não unicamente um grupo de indivíduos. A transformação bioquímica
dos xenobióticos é resultante de reações enzimática oxidativas, redutivas e
hidrolíticas. De modo geral, a degradação dos xenobióticos é realizada pela via
metabólica e co-metabólica. Na biodegradação metabólica os organismos
utilizam os metabólitos da degradação dos xenobióticos para seu crescimento
ou na produção de energia enquanto no co-metabólico não, havendo somente
gasto de energia.
A biodegradação pode ser ocasionada tanto por eucariotos como
procariotos. O principal problema na degradação das substâncias é a
recalcitrância, que são devidas a características estruturais dos compostos;
desativação de sistemas enzimáticos; inacessibilidade do substrato às
enzimas; ausência do crescimento microbiano e ausência de microrganismos
que sejam capazes de degradação.
Os carbamatos são biocidas de largo espectro e podem ser encontrados
naturalmente. Apresentam baixo coeficiente de partição, tem grande
mobilidade e oferece grande risco de contaminação das águas. Vários fungos o
utilizam como fonte de carbono.
A atrazina é aplicada como herbicida desde os anos 50. Contudo, tem
grande potencial de contaminação de solo e água. É um dos herbicidas maior
causador de impactos ambientais por apresentar diversas formas de
contaminação via solo, água e alimentos. Sua degradação é
predominantemente biológica por desclorinação, desalquilação e posterior
quebra do anel.
O glifosato é um derivado da glicina e seu uso corresponde em algumas
culturas a 90 do uso. Uma dos grandes fatores de difusão deste produto é
devido a culturas geneticamente modificadas que são insensíveis ao seu uso.
A sua persistência no ambiente pode variar muito, mas de modo geral é rápida.
Compostos organo-halogenados correspondem aos produtos
halogenados e organoclorados. A desalogenação é o primeiro passo na
degradação destes produtos podendo ser oxidativa ou redutiva.
Alguns fatores afetam a biodegradação dos xenobióticos como tamanho,
estrutura química, forma e carga da molécula e existência de grupos
funcionais. Os fatores mais importantes que determinam a degradação dos
xenobióticos no solo são: (a) temperatura – influenciando na sorção,
solubilidade e viscosidade do xenobiótico o que influencia na taxa de reação e
atividade da população microbiana; (b) reação do solo (pH) – pode influenciar a
atividade da população microbiana no solo abaixo de pH 4 a atividade dos
microrganismos praticamente cessa; (c) características físicas – a porosidade
do solo e outras características podem influenciar grandemente a sorção,
mobilidade e biodisponibilidade do xenobiótico; (d) matéria orgânica e
nutrientes – influenciam a biomassa microbiana e a degradação de N e P,
principalmente; (e) receptores de elétrons – a presença de oxigênio ou outros
receptores de eletros influenciaram na comunidade microbiana e, assim, na
degradação dos xenobióticos; (f) metais pesados – devido a inibição ao
crescimento microbiano os metais podem diminuir a taxa de degradação dos
xenobióticos; (g) comunidade microbiana – se a comunidade for adaptada a
degradação de xenobióticos específico (degradação acelerada) e pelo aumento
da atividade de microrganismos capazes de realizar a degradação.
Após a aplicação continuada de um xenobiótico ocorre um processo
natural de adaptação metabólico da comunidade microbiana que aumenta taxa
de degradação dos xenobióticos. Este fato é conhecido como biodegradação
acelerada. Este processo gera duas conseqüências: uma é a maior
degradação dos xenobióticos diminuindo seu risco no ambiente o outro é que
este mecanismo pode diminuir a eficácia dos produtos nos organismos alvo,
fato não desejado.
No processo de tratamento de solos contaminados podemos também
utilizar os microrganismos em um processo denominado de Biorremediação
microbiana. A biorremediação é fundamentada em três processos: (a) a
existência de microrganismos capazes de realizar a degradação dos
xenobióticos; (b) o contaminante tem que estar acessível ao ataque microbiano
e (c) as condições ambientais devem favorecem a atuação dos
microrganismos.
Existem várias técnicas de biorremediação podendo ser in situ ou ex
situ. Primeiramente podemos citar o processo de “landfarming” ou disposição
no solo que consiste na disposição do contaminante na camada arável do solo
onde se encontram os a maior parte dos microrganismos, os quais utilizarão os
xenobióticos nas vias metabólicas ou co-metabólicas. Biorremediação fase
sólida possui os mesmos princípios do landfarming, contudo, os xenobióticos
são dispostos em células de tratamento que constitui pilhas de solo havendo
controle rigoroso da lixiviação, volatilização e escorrimento superficial e
Bioaumentação que consiste na inoculação do solo com culturas puras ou
consórcio microbiano contendo microrganismos selecionados para a
degradação de contaminantes específicos.
3.6 - simplesmente excelente. Meus parabéns.