UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL FACULDADE DE AGRONOMIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM AGRONOMIA CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DO SOLO
DEGRADAÇÃO DE FENOL POR MICRORGANISMOS ISOLADOS
DE EFLUENTE DA GASEIFICAÇÃO DO CARVÃO
Julio Bernardo da Silva Filho Farmacêutico, Ms.C.(UFRJ)
Tese apresentada como um dos requisitos à obtenção do Grau de
Doutor em Ciência do Solo
Porto Alegre (RS) Outubro, 1998
AGRADECIMENTOS
Ao Dr. Robert W.S.P. Thomas, pelos ensinamentos, orientação
e amizade sincera.
À Dra. Tereza Cristina P. Barbosa e ao Dr. Nelson H.
Gabilan, pelo apoio, amizade, auxílio no trabalho e acolhida na UFSC.
Aos professores, colegas e funcionários do Laboratório de
Microbiologia Aquática - Departamento de Ecologia e Zoologia (UFSC) e
do Laboratório de Microbiologia do Solo - Departamento de Solo
(UFRGS), pela acolhida e os bons momentos de convivência.
Aos amigos Juvenal, Zamir, Luiz Fernando, Lígia, Ivana,
Osni, Maria e Salete, do Sítio San German - Brunópolis (SC), pelo
fraterno convívio e grande amizade.
À Jane, Maurício e Gustavo, por me oportunizarem o estudo, e
com o seu amor tornarem possível vencer os obstáculos, tornando a
vida maravilhosa.
Aos amigos Ademir, Milo, Eddy, Mari, Toninho, Clair, Edson,
que conheci ainda na antiga FUCRI quando iniciava meus trabalhos na
região sul.
DEGRADAÇÃO DE FENOL POR MICRORGANISMOS ISOLADOS
DE EFLUENTE DA GASEIFICAÇÃO DO CARVÃO(1)
Autor: Julio Bernardo da Silva Filho Orientador: Dr. Robert W.S.P. Thomas Co-orientadora: Dra. Tereza C.P. Barbosa
SINOPSE
O efluente líquido de um gaseificador de carvão mineral tratado em um sistema de lodo ativado, é descartado no rio Urussanga (SC) com um teor de fenóis totais, compostos aromáticos e metais que inibem a germinação do trevo (Trifolium pratense) e o crescimento da aveia (Avena sativa) nos ensaios de crescimento em vasos. A população microbiana e o pH do solo elevaram-se após a adição do lodo ativado ao solo. Aproximadamente 40% dos microrganismos isolados caracterizaram-se como bactérias gram negativas produtoras de pigmentação amarelada, e os outros 60% como bactérias gram negativas, não pigmentadas e predominantemente não fermentadoras de carboidratos. Algumas bactérias foram identificadas como estirpes dos gêneros Pseudomonas e Acinetobacter. As 2 estirpes de leveduras isoladas e não identificadas, apresentaram atividades metabólicas nos meios com teores mais elevados de fenol, comparativamente às bactérias. O desenvolvimento microbiano nos meios suplementados com proteínas (TFn) apresentou-se mais efetivo que nos meios com sais minerais e amonium (MMO-II), incluindo a taxa de degradação do fenol, que diminui com o aumento da concentração de fenol no meio. O solo e a argila testados como suplementos (2,0% - p/v), seja como suporte, adsorventes ou fornecedores de nutrientes (matéria orgânica) e de sais minerais, forneceram taxas de degradação do fenol mais baixas. ___________________________________________________________
1 Tese apresentada para obtenção do Grau de Doutor em Ciências do Solo, Faculdade de Agronomia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre. (122 p.) Outubro, 1998.
PHENOL DEGRADATION BY MICROORGANISMS ISOLATED FROM COAL GASIFICATION WASTEWATER(1)
SUMMARY Coal-tar effluents treated in na activated sludge is
discarded in Urussanga river (SC) with high phenol, aromatic compounds and metal concentration, that inhibit Trifolium pratense germination and Avena sativa developing in contaminated soils. Approximately 40% of the isolated microorganisms was characterizated as Gram negative bacterias producing yellow pigments, and 60% like Gram negatives and Gram variables bacterias, not pigmented and not fermenting sugars, identified as Pseudomonas and Acinetobacter. Two yeasts were isolated and not identified, they developed in higher phenols concentrations than bacteria did, and growth was better in protein supplemented medium (TFn), mineral salts and ammonium (MMO-II), although phenol degradation rate dropped with rising phenol concentration medium. Soil and clay tested like supplements (2,0% - p/v), like support or nutrient (organic matter) and minerals, showed shorter phenol degradation rate with slowler yeast metabolism.
______________________________
1 Ph.D. Thesis in Soil Science. Agronomy Department, Federal University of Rio Grande do Sul, Porto Alegre (RS) - October, 1998.
SUMÁRIO páginas
1. INTRODUÇÃO.....................................................01
2. OBJETIVOS......................................................04
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA. ........................................05
3.1 - O carvão mineral industrializado.........................05
3.2 - O tratamento dos efluentes...............................10
3.3 - A dispersão ambiental dos compostos associados ao
carvão...................................................18
3.4 - O despejo dos resíduos no solo...........................26
3.5 - Os microrganismos e a descontaminação do solo............32
4. MATERIAL E MÉTODOS.............................................38
4.1 - O lodo ativado............................................38
4.2 - Águas de lixiviação do carvão mineral.....................38
4.3 - Análises físico-químicas..................................39
4.4 - Determinação da concentração do fenol.....................41
4.5 - O solo e a argila testados................................42
4.6 - Isolamento, crescimento e conservação dos
microrganismos...........................................43
4.7 - Caracterização e quantificação microbianas...............46
4.8 - Ensaios de degradação do fenol...........................47
4.9 - Teste de concentração inibitória mínima...................48
4.10 - Teste de tolerância microbiana no solo...................50
4.11 - Teste de crescimento vegetal em vasos....................51
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO..........................................54 5.1 - O lodo ativado e o descarte..............................54
5.2 - Isolamento e caracterização microbiana...................56
5.3 - Ensaio da concentração inibitória mínima.................62
5.4 - A degradação do fenol....................................63
5.5 - Quantificação microbiana.................................72
5.6 - Crescimento vegetal em vasos.............................79
6. CONCLUSÕES.....................................................84
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.....................................86
8. APÊNDICES......................................................99
9. VITA..........................................................128
RELAÇÃO DE TABELAS
páginas
1. Características físico-químicas do efluente do gaseificador de
carvão mineral tratado (lodo ativado) em uma Estação de Tratamento, Cocal do Sul (SC)...................................40
2. Características físico-químicas do solo coletado no município de
Brunópolis (Sítio San German), localizado no planalto de Santa Catarina, e da argila coletada no município de Viamão - RS..............................................................44
3. Meios de cultura para o isolamento microbiano...................46 4. Descrição do teste de crescimento vegetal em vasos..............53 5. Isolamento das bactérias nos meios TFn, TEG-1% e MEL-Fn, a partir
do lodo ativado da Estação de Tratamento de um gaseificador de carvão mineral..................................................58
6. Isolamento das leveduras nos meios TEG-1% e AGR-Fn, a partir do
lodo ativado da Estação de Tratamento de um gaseificador de carvão mineral.........................................................59
7. Características do crescimento bacteriano nos meios de cultura com
proteínas (TFn), com sais minerais e nitrato (MMO-I) e com sais minerais e amonium (MMO-II), acrescidos de fenol (0,5 g/l)............................................................60
8. Características fisiológicas das culturas bacterianas isoladas a
partir do lodo ativado da Estação de Tratamento do Efluente do gaseificador e das águas de lixiviação do carvão mineral.........................................................61
9. Crescimento microbiano no meio TFn com diferentes concentrações de
fenol, após 21 dias de incubação sob temperatura ambiente e agitação constante (32 rpm).....................................63
10. Taxa de degradação do fenol (mg/l/h) no teste de batelada com:
solo (2,0 % - p/v); argila (2,0% - p/v); sais minerais e amonium; fenol (0,5 e 1,0 g/l) e a levedura LEV-2, incubados sob temperatura ambiente (26,0 + 2,0 oC) e agitação constante (32 rpm)............................................................70
11. População de leveduras (UFC/ml) recuperadas no meio TFn (Tryptic Soy broth) com fenol (0,5 e 1,0 g/l) no teste de batelada com: solo (2,0 % - p/v); inóculo da levedura LEV-2 (3,7 + 0,2 x 107 UFC/ml); e fenol (0,4 g/l), sob incubação a temperatura ambiente (26 + 2 oC) e agitação contínua (32 rpm), realizado em triplicata (média + desvio padrão)..............................73
12. População de leveduras (UFC/ml) recuperadas no meio TFn (Tryptic
Soy broth) com fenol (0,5 e 1,0 g/l) no teste de batelada com:
solo (2,0 % - p/v); sais minerais e amonium (MMO-II); inóculo da levedura LEV-2 (7,7 + 0,2 x 107 UFC/ml); e fenol (0,4 g/l), sob incubação a temperatura ambiente (26 + 2 oC) e agitação contínua (32 rpm), realizado em triplicata (média + desvio padrão).........................................................74
13. População de leveduras (UFC/ml) recuperadas no meio TFn (Tryptic
Soy broth) com fenol (0,5 e 1,0 g/l) no teste de batelada com: argila (2,0 % - p/v); solo (2,0 % - p/v); inóculo da levedura LEV-2 (1,7 + 0,3 x 107 UFC/ml); e fenol (1,0 g/l), sob incubação a temperatura ambiente (26 + 2 oC) e agitação contínua (32 rpm), realizado em triplicata (média + desvio padrão).................75
14. Quantificação das bactérias totais (meio Thorton) e das
leveduras totais (meio GPENC) do solo testado nos tubos percoladores, antes e após a adição do lodo ativado, realizado em triplicata (média + desvio padrão)..............................76
15. Quantificação dos microrganismos heterotróficos (UFC/g) do solo
testado nos tubos percoladores (TP-I) e recuperados no meio com sais minerais e amonium (MMO-II) e fenol (0,03; 0,1; 0,5 e 1,0 g/l), antes e após a adição do lodo ativado (25% - v/v), realizado em triplicata (média + desvio padrão)...........................77
16. Quantificação dos microrganismos heterotróficos (UFC/g) do solo
no teste de crescimento vegetal em vaso (TCV-I), recuperados no meio TFn (Tryptic Soy broth) com fenol (0,5 e 1,0 g/l), após a adição do lodo ativado líquido (16 l/vaso); lodo concentrado (10 % - v/v); esterco e calcário, realizado em triplicata (média + desvio padrão).....................78
17. Determinação da condutividade e do pH do solo, antes e 30
dias após a adição do lodo ativado da Estação de Tratamento do Efluente do gaseificador de carvão mineral, realizado em triplicata (média + desvio padrão)......................80
18. Determinação da massa fresca e da massa seca de Avena sativa
(aveia) e do número de brotamentos de Trifolium pratense (trevo) no teste de crescimento vegetal em vaso (TCV), após a adição do efluente (16 l/vaso) e do lodo (10 % v/v) da Estação de Tratamento do Efluente do gaseificador de carvão mineral, realizado em triplicata (média + desvio padrão)..............................81
RELAÇÃO DE FIGURAS páginas
1. Estação de Tratamento do Efluente (ETE) do gaseificador de carvão
mineral, Cocal do Sul - SC......................................39 2. Esquema da análise dos fenóis totais............................42 3. Isolamento e conservação das cepas microbianas..................45 4. Esquema dos testes de degradação do fenol em batelada com
microrganismos isolados da Estação de Tratamento do Efluente do gaseificador de carvão..........................................49
5. Esquema do teste de recuperação microbiana nos meios com fenol, a
partir do solo contaminado com os resíduos da Estação de Tratamento do Efluente do gaseificador de carvão mineral........51
6. Esquema do teste de crescimento vegetal em vasos,
com solo contaminado com resíduos (efluente e lodo) da Estação de Tratamento do Efluente do gaseificador de carvão mineral........53
7. Crescimento das leveduras LEV-1 e LEV-2, e da bactéria BIR-4
(Acinetobacter calcoaceticus) no meio MMO-II-Fn (50,0 + 5,0 mg fenol/l) e concentração residual do fenol após a adição de concentrações crescentes de fenol (250,0 + 5,0; 440,0 + 10,0 e 840,0 + 5,0 mg/l) no teste de batelada incubado sob temperatura ambiente (26,0 + 2,0 oC) e agitação contínua (32 rpm)...........65
8. Concentração residual do fenol (mg/l) no teste de batelada com:
meio TFn (Tryptic Soy broth 2,5 g/l); com solo (2,0 % - p/v), sais minerais e amonium (MMO-II); com solo (2,0 % - p/v) e fenol (500 mg/l), após a adição do inóculo (1,0 %) da levedura LEV-2 (1,8 + 0,4 x 107 UFC/ml), incubados sob temperatura ambiente (26,0 + 2,0 oC) e agitação contínua (32 rpm)................................67
9. Concentração residual do fenol (mg/l) no teste de batelada nos
meios com: argila (2,0 % - p/v); solo (2,0 % - p/v) e fenol (500 mg/l), após a adição do inóculo (1,0 %) da levedura LEV-2 (3,8 + 0,2 x 107 UFC/ml), incubados sob temperatura ambiente (26,0 + 2,0 oC) e agitação contínua (32 rpm)............................68
10. Concentração residual do fenol (mg/l) no teste de batelada com:
meio TFn (Tryptic Soy broth 2,5 g/l); solo (2,0 % - p/v) e sais minerais com amonium (MMO-II); solo (2,0 % - p/v) sem sais minerais; fenol (500 mg/l), após a adição do inóculo (1,0 %) da levedura LEV-1 (3,6 + 0,3 x 107 UFC/ml), incubados sob temperatura ambiente (26,0 + 2,0 oC) e agitação contínua (32 rpm)..........72
11. Massa seca de aveia (Avena sativa) e pH da solução do solo, após
a contaminação do solo com o lodo ativado (LAt: 384,0 ml/Kg; LA-c: 77,0 ml/Kg), e a adição de calcário (Cal: 4,3 g/Kg) e esterco bovino (Est: 46,0 g/Kg), após a semeadura (100 sementes/vaso) e o crescimento da planta (30 a 40 dias)............................82
LISTA DE ABREVIATURAS, EXPRESSÕES E FORMULAÇÕES Abs - absorbância
AGR-Fn - Agrosix + fenol
ALC - águas de lixiviação do carvão
AMP - adenosina-monofosfato
ARA - arabinose
ARG - arginina
ASE - área superficial específica
BGN - bastonete gram negativo
BIR - lodo ativado incubado (3 dias) oC - graus centígrados
Cal - calcário
CAT - catalase
c.c. - capacidade de campo
CEC 5.200 - carvão energético para cimenteiras (5.200 Kcal/Kg)
CET 4.500 - carvão energético termelétrico (4.500 Kcal/Kg)
CIM - concentração inibitória mínima
CIT - citrato
cm - centímetro
cm3 - centímetro cúbico
C/N - relação carbono/nitrogênio
CoA - coenzima A
coal tar - betumen do carvão
COD - carbono orgânico dissolvido
CTC - capacidade de troca de cátions
DBO - demanda bioquímica de oxigênio
DQO - demanda química de oxigênio
EF - efluente final
ELG - efluente líquido do gaseificador
ESC - esculina
Est - esterco bovino estabilizado
ETE - estação de tratamento de efluentes líquidos
ETG - energia térmica e efluente do gaseificador
FER - fermentação
FeS2 - pirita
FRU - frutose
FSI - índice de inchamento do carvão
G - gaseificador
g - grama
GAL - galactose
g/l/d - grama por litro por dia
GLI - glicose
GM - grânulo metacromático
GN - gram negativo
GPENC - Glicose, peptona, extrato de levedura, cloreto de sódio,
cloranfenicol
GV - gram variável
HAP - hidrocarbonetos aromáticos policíclicos
HPLC - cromatografia líquida de alta pressão
H2SO4 - ácido sulfúrico
IND - indol
INO - inositol
Kg - kilograma
Kcal/Kg - kilocalorias por kilograma
Km - kilometro
Km2 - kilometro quadrado
LAC - lactose
LA-c - Lodo ativado concentrado
lag fase - período inicial de adaptação do crescimento microbiano
LAT, LAt - lodo ativado
LEV - levedura
l/h - litro por hora
LIS - lisina
m3 - metro cúbico
m3/h - metro cúbico por hora
MCS - meio de cultura sólido
MEL-Fn - melaço + fenol
mg/Kg/s - miligrama por kilograma por segundo
mg/Kg/h - miligrama por kilograma por hora
mg/l - miligrama por litro
MLT - maltose
mm - milimetro
mM - milimolar
MMO - solução de sais minerais
MNS - manose
ms - milisiemens
MTL - manitol
NaCl - cloreto de sódio
ng - nanograma
NIT - nitrato
nm - nanometro
0-, m-, p- - orto, meta, para
O2 - oxigênio gasoso
ONP, ONPG - orto-nitrofenil—beta-D-galactosidade
ORN - ornitina
OXI - oxidase
P - Percolador
pH - potencial hidrogeniônico
p/p - peso por peso
ppm - parte por milhão
PR - Paraná
PRNT - Padronização e regulamentação de normas técnicas
p/v - peso por volume
qmax - taxa de degradação máxima
RE - recirculação do efluente
RJ - Rio de Janeiro
ROM - run of mine - carvão bruto
Rpm - revoluções por minuto
RS - Rio Grande do Sul
RU - Rio Urussanga
SC - Santa Catarina
spread plate - espalhamento em placa
TA - Tanque de aeração
Tb - argila de baixa atividade
TD - Teste de degradação
TEF - Tryptic Soy broth + efluente do gaseificador
TFn - Tryptic Soy broth + fenol
TP - Teste em percolador
TS - Tanque de sedimentação
TSB - Tryptic Soy broth
TV - Teste em vaso
UFC/ml - unidades formadoras de colônias por mililitro
UFC/g - unidades formadoras de colônias por grama
URE - uréia
VM - vermelho de metila
VP - Voges-Proskauer
v/v - volume por volume
XIL - xilose
wetland - banhado natural ou artificial
g - micrograma
g/l - micrograma por litro
m - micrometro
LISTA DE EQUIPAMENTOS UTILIZADOS Autoclave vertical mod. AV-50 - PHOENIX (Araraquara - SP) Balança analítica GA-200 - OHAUS Banho-maria - dbm 120 - BENFER Capela - mod. FLV - série 705 - TROX DO BRASIL LTDA (Curitiba - PR) Estufa incubadora para BOD - mod. 347-F - FANEM (São Paulo) Estufa de esterilização Universal - mod.219 - FABBE-PRIMAR Estufa - ref.363-516 - BIOMATIC (Porto Alegre - RS) Microplate Reader 2001 - WHITTAKER BIOPRODUCTS Medidor de pH mod. 5996-60 - COLE PARMER (Chicago - EUA) Sonicador - BRANSONIC-5 Vortex Genie 2 - SCIENTIFIC INDUSTRIES
1. INTRODUÇÃO
A recente reunião mundial sobre o clima, realizada
em Kyoto (Japão) no início de 1998, enfatizou as discussões
sobre a qualidade do ambiente para a conservação das
espécies e para a sobrevivência do ser humano. A principal
conclusão dos países industrializados e dos países em
desenvolvimento participantes deste encontro, esteve
direcionada à necessidade de um controle na produção,
emissão e despejo de inúmeras substâncias no ambiente, em
conseqüência das alterações climáticas que afetam
atualmente todo o planeta. Apesar dos esforços dos vários
dirigentes em concordarem na busca de soluções para
amenizar a atual situação crítica ambiental, a resolução
dos problemas técnicos e políticos para um curto prazo não
são otimistas, especialmente àqueles relacionados à queima
dos combustíveis fósseis.
O estabelecimento dos índices aceitáveis de
poluição, a padronização e a viabilidade das técnicas, a
identificação das complexas substâncias químicas produzidas
e depositadas na água e no solo, a poluição do ar e os
consequentes efeitos às diferentes formas de vida, são
alguns dos principais fatores relacionados à valorização da
qualidade ambiental.
Deste modo, o tema central do presente projeto está
relacionado à qualidade do ambiente, mais especificamente à
adequação ou inadequação do despejo de um efluente líquido
tratado sobre os corpos de água e do descarte do resíduo
sólido no solo.
A escolha de um modelo que focalizasse algumas das
questões anteriormente citadas, foi desenvolvido em vários
experimentos prévios. A padronização das técnicas e o
desenvolvimento metodológico enfatizaram: o isolamento
microbiano a partir do efluente de um gaseificador de
carvão, a caracterização de alguns microrganismos adaptados
ao efluente testado, o cultivo de alguns vegetais em solos
contaminados e a utilização do fenol como modelo de agente
tóxico aos microrganismos, utilizado como agente
bactericida em concentrações superiores a 350 mg/l.
Os modelos foram desenvolvidos em ambientes
contaminados com o efluente de um gaseificador de carvão
mineral e pretendem representar de alguma forma, um
conjunto de interações entre os seres vivos e o meio
abiótico, de fundamental interesse para os sistemas
convencionais de tratamento de efluentes.
Em virtude das dificuldades técnicas encontradas
para a realização deste trabalho, acreditamos ser da máxima
importância a continuidade da pesquisa, no intuito de
minimizar os problemas ocasionados pela deposição dos
efluentes no ambiente e especialmente no solo, e
consequentemente promover a melhoria da qualidade de vida.
2. OBJETIVOS
a) Isolar e caracterizar microrganismos a partir do
lodo ativado do sistema de tratamento de efluentes de um
gaseificador de carvão mineral e determinar o crescimento
em diferentes meios (com sais minerais, solo e argila), e
diferentes concentrações de fenol;
b) Experimentar diferentes modelos em testes de
laboratório e testes de campo, para testar a tolerância
microbiana e vegetal aos compostos presentes em um efluente
industrial, originários da Estação de Tratamento do
Efluente de um gaseificador de carvão mineral, com ênfase
nos compostos aromáticos e no fenol;
c) Comparar o crescimento das plantas Trifolium
pratense (trevo) e Avena sativa (aveia) cultivadas em
vasos, após a contaminação do solo com os resíduos (lodo
ativado diluído e concentrado) da Estação de Tratamento
acima citada.
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1 - O carvão mineral industrializado
O carvão mineral é explorado na região sul do país
desde o século passado, mas o grande desenvolvimento na
mineração ocorreu na década de 1970, após a crise do
petróleo. O Estado do Rio Grande do Sul (RS) concentra 89%
das reservas totais do carvão energético do país estimadas
em 32,2 bilhões de toneladas, entretanto a maior parte das
minas ativas está localizada no Estado de Santa Catarina
(SC), responsável por 33% da produção nacional de um carvão
de melhor qualidade. A produção mineral catarinense era de
3 milhões de toneladas anuais na década de 60, atingindo o
auge de 18 milhões de toneladas em 1985, reduzindo
novamente para 3 milhões de toneladas no ano de 1996. Os
três Estados da região sul do Brasil (RS, SC e PR)
produziram 5.398.011 toneladas de carvão em 1996, mostrando
um declínio de 2% na mineração em relação ao ano de 1995
(Brito, 1997).
A intensa exploração e utilização do carvão durante
os últimos 30 anos, conduziu à degradação ambiental da
região sul catarinense. A drenagem ácida das minas e dos
rejeitos contaminando os corpos de água, com o assoreamento
dos alagadiços e a degradação do solo pela deposição dos
rejeitos, aliados a poluição do ar com o incremento da
queima do carvão, constituíram e ainda constituem os
principais impactos ambientais desta região. A bacia
carbonífera catarinense é drenada por três rios principais:
Araranguá, Urussanga e Tubarão, cujos afluentes ocupam uma
área de 8.415 Km2 entre alagadiços costeiros ao Oceano
Atlântico, na região sul do Estado (Sanchez et.al., 1994).
A energia elétrica no Brasil é predominantemente
gerada nas usinas hidrelétricas (92,6%), enquanto a
termeletricidade pelo carvão corresponde a 1,5% do total da
energia ofertada. Em SC operam três usinas hidrelétricas e
quatro termelétricas, que consumiram 1.416 milhões de
toneladas de carvão em 1996. O carvão energético
termelétrico (CET 4.500) possui um poder calorífico mínimo
de 4.500 Kcal/Kg, granulometria máxima de 25 mm, teor
máximo de cinzas de 42 % e um teor máximo de enxofre de 4 %
(Brito, 1997).
O carvão nacional contem um alto teor de cinzas e
de enxofre orgânico associado, que interferem nos processos
industriais. Atualmente, todo o carvão usado nas
siderúrgicas para a redução do minério de ferro é
importado. A mistura do carvão com óleo é utilizada nos
fornos da indústria cimenteira, das cerâmicas e na geração
de vapor de água na indústria de produção do papel.
Aproximadamente 35% do carvão de SC é composto pela fração
CEC 5.200 (carvão energético para cimenteiras) com um poder
calorífico de 5.200 Kcal/Kg, granulometria máxima de 25 mm,
teor de cinzas superior a 35 % e FSI (índice de inchamento)
menor que 2, o que compromete o desempenho deste carvão nos
gaseificadores das indústrias cerâmicas (Brito, 1997).
A carbonização industrial do carvão em temperaturas
superiores a 450 oC produz betumen, coque, gases, óleos e
líquidos amoniacais. A carbonização primária do carvão que
ocorre entre 425 oC e 550 oC, caracteriza-se pela
despolimerização e desprotonação dos compostos alifáticos,
com a liberação inicial do hidrogênio e a condensação
parcial dos compostos aromáticos, produzindo o alcatrão. A
carbonização secundária ocorre em temperaturas superiores
aos 500 oC, e é responsável pela maior produção dos gases,
com a liberação do hidrogênio aromático e a condensação dos
compostos aromáticos. As carbonizações primária e
secundária estão diretamente relacionadas ao teor de
hidrogênio presente nos compostos alifáticos e aromáticos,
respectivamente. Para a completa conversão do carvão em
gases combustíveis é necessária uma fonte externa de
hidrogênio, uma vez que o número de átomos de hidrogênio
presentes no carvão é menor que o número de átomos de
carbono, e a fonte mais prontamente disponível é
proporcionada pela água. A volatilização de alguns metais,
hidrocarbonetos, óxidos de nitrogênio e de enxofre ocorrem
nas temperaturas superiores aos 700 oC (Rhodes, 1945;
Braile e Cavalcanti, 1993).
A utilização do betumen do carvão (coal tar)
aconteceu primordialmente no século XIX. Nas três primeiras
décadas do século XX houve um incremento na produção dos
compostos aromáticos benzeno, tolueno, xileno, naftaleno e
antraceno a partir do carvão, utilizados principalmente na
produção de explosivos, corantes e resinas sintéticas. O
percentual de compostos aromáticos obtidos a partir da
destilação do material betuminoso é inferior a 30%,
dependendo do tipo de carvão e da temperatura de queima. O
carvão com maior teor de oxigênio produz compostos
betuminosos com maior teor de fenol (World Health
Organization, 1985).
Os compostos aromáticos obtidos a partir da queima
e da destilação do carvão podem ser agrupados em: 1 -
derivados benzênicos (benzeno, tolueno, xileno, piridina,
indol e outros); 2 - derivados hidroxilados (fenol, cresol,
xilenol, naftol e outros); 3 - compostos poliaromáticos
(naftaleno, acenafteno, fluoreno, fenantreno, antraceno,
pireno, criseno, carbazol e outros), totalizando algumas
centenas de compostos identificados por cromatografia
(Pörschmann e Stottmeister, 1993). A cromatografia gasosa
apresenta baixa reprodutibilidade na identificação dos
compostos fenólicos polares (como os pentaclorofenóis e os
nitrofenóis), neste caso a cromatografia líquida de alta
pressão (HPLC) é mais utilizada. O limite de detecção dos
compostos aromáticos na análise cromatográfica chega
normalmente a 10 ng, e a recuperação situa-se entre 30% e
70%. A extração dos hidrocarbonetos e dos compostos
aromáticos a partir da água, do solo, do efluente e do
carvão é o fator determinante no sucesso da análise (Lane
et.al., 1973; Vale, 1997).
Os rejeitos gerados no processo de mineração e de
queima do carvão são de alguma forma depositados e
dispersados no ambiente, ocasionando algum grau de
toxicidade ao ecossistema. As recomendações técnicas para
aliviar a degradação ambiental associada com a combustão do
carvão incluem a diminuição do consumo deste combustível
como fonte energética, a utilização de novas fontes
energéticas, a diminuição dos teores de enxofre e metais, a
remoção da pirita antes da combustão, a diluição dos
poluentes e o aumento da dispersão e finalmente, a
otimização no tratamento e na extração dos poluentes dos
efluentes após a combustão do carvão (Alvarez et.al. 1997).
3.2 - O tratamento dos efluentes
Os gases e partículas originários da queima do
carvão podem ser tratados em ciclones, com uma eficiência
na redução da emissão destas substâncias muitas vezes
superior a 95 %, mas são os efluentes líquidos que adquirem
maior importância devido ao volume e ao teor de substâncias
que entram em contato direto com os corpos de água
(Gallagher e Felix, 1985). Os lagos artificiais conhecidos
como lagoas de sedimentação, geralmente são utilizados para
o descarte dos efluentes líquidos previamente tratados ou
não, incluindo os efluentes da mineração do carvão. O
sistema de tratamento denominado de wetland (banhado
artificial) desenvolvido nos Estados Unidos da América
consiste basicamente na adição de carbonatos aos tanques de
água rasos, para correção do pH, permitindo o
desenvolvimento de microrganismos (bactérias e algas
principalmente) e plantas aquáticas (especialmente Typha
latifolia e Sphagnum recurvum), que proporcionam ao final
do processo uma elevação satisfatória do pH e uma
diminuição no teor dos metais, dos sulfatos e dos íons de
ferro nos efluentes líquidos (Hedin, 1989), devido aos
mecanismos de adsorção e acumulação na matéria orgânica
(Churchill et.al., 1995).
Após um período de quatro meses de operação dos
wetlands, os resultados mostraram um aumento considerável
no tempo de retenção dos íons de ferro e a retirada dos
elementos metálicos do efluente líquido, com uma vazão de
entrada e saída controladas e favorecido pelo processo
abiótico de sedimentação dos oxi-hidróxidos nas situações
ambientais onde o pH esteve próximo da neutralidade
(Nakamura, 1988). O tamanho da área do wetland recomendado
para a remoção de 1,0 Kg de ferro/ano é de aproximadamente
2 m2 em virtude da baixa taxa de aplicação (processo
lento). Entretanto, a contaminação do lençol freático, a
necessidade de áreas extensas, a manutenção e a conservação
periódicas são algumas das limitações operacionais deste
sistema de tratamento, desenvolvido inicialmente para a
remoção dos metais pesados oriundos da lixiviação das águas
ácidas da mineração do carvão (Hedin, 1989).
Os sistemas de tratamento de efluentes
convencionais operam em sucessivas fases e variam
distintamente em cada processo ou etapa. De um modo
simplificado, as principais variações ocorrem em relação ao
fluxo (ex.: contínuo ou batelada, ascendente ou
descendente); ao volume (dimensionamento dos reatores); à
necessidade de aeração (ex.: aeróbio ou anaeróbio); ao
material suporte (ex.: fixo ou móvel, mineral ou sintético)
e ao tipo de afluente a ser tratado (ex.: orgânico ou
inorgânico). A primeira fase é denominada de tratamento
primário e inclui algumas técnicas físico-químicas de
separação, coagulação, floculação e sedimentação,
orientadas principalmente para a remoção do material
suspenso. O tratamento secundário subsequente é um processo
essencialmente bioquímico, mediado frequentemente por
microrganismos e consiste na remoção do material dissolvido
no efluente líquido. O sistema terciário ou avançado de
tratamento utiliza processos bioquímicos e físico-químicos
especiais (ex.: ultrafiltração, adsorção, diálise, troca
iônica e outros), conforme a natureza e a constituição do
efluente final (Metcalf e Eddy, 1981; Rittmann, 1992).
Os sistemas de tratamento em leitos fluidizados e
os filtros percoladores utilizam as propriedades da
adsorção microbiana em suportes e se destacam entre os
processos mais efetivos utilizados. Os filtros biológicos
podem apresentar reduções superiores a 99,5% na
concentração do fenol no efluente tratado (Bettmann e Rehm,
1984). Diversos materiais como a argila, areia, cascalho,
antracito, carvão ativado e vários materiais sintéticos
(ex.: poliacrilamida, polivinil, poliuretano, poliester)
são utilizados como suportes dos leitos filtrantes
(Rittmann, 1992). A maior área superficial específica do
suporte corresponde diretamente a uma maior capacidade
adsortiva do suporte. Desta forma o carvão ativado é
utilizado em alguns sistemas de tratamento de águas para o
consumo humano, proporcionando o tamponamento dos efeitos
tóxicos do fenol e demais compostos que possam estar
presentes nas águas tratadas (Srivastava e Tyagi, 1995).
O processo de lodo ativado é o tratamento mais
utilizado para os efluentes orgânicos industriais e é um
processo essencialmente aeróbico, apresentando a
necessidade de uma oxigenação adicional proporcionada por
aeradores eletro-mecânicos. Este sistema de tratamento
apresenta complexas interações biológicas no interior do
reator, com variações no predomínio das populações, na
medida em que a composição do meio é modificada. A presença
de uma biota diversificada em função das variações físico-
químicas, da disponibilidade e do teor de nutrientes, forma
uma espécie de consórcio metabólico e inclui os organismos
predadores e os microrganismos competidores (Field et.al.,
1995). O mecanismo sortivo (adsorção, absorção e dessorção)
favorece a formação de polímeros, de micro-habitats, de
colônias e de flocos, a partir dos exopolímeros orgânicos e
inorgânicos e dos compostos iônicos presentes nos reatores
(Bossier e Verstraete, 1996).
A transformação do resíduo, principalmente o
orgânico encontrado nos efluentes líquidos, está
diretamente relacionada às condições físico-químicas do
meio, e à presença dos microrganismos adaptados e efetivos
na produção de enzimas intra e extracelulares, fundamentais
na metabolização dos compostos orgânicos (Rittmann, 1992).
O potencial hidrogeniônico (pH), o potencial redox, o teor
de oxigênio e a concentração dos nutrientes, são os
principais fatores determinantes da capacidade de
metabolização microbiana (Rodney e Greenfield, 1994). A
suplementação de nutrientes (sais minerais) geralmente
aumenta a taxa de metabolização dos compostos e diminui o
período inicial de adaptação (lag fase) do crescimento
microbiano (Kim e Armstrong, 1981; Swindoll et.al., 1988).
Nos reatores, basicamente é o controle do volume líquido
que possibilita determinar a concentração e o fluxo do
substrato, o tempo de retenção (idade média da célula
bacteriana) e a cinética de degradação microbiana (Metcalf
e Eddy, 1981; Rittmann, 1992).
A cinética compreende a velocidade de transformação
de um ou mais componentes de uma reação, e é determinada a
partir das equações matemáticas de Monod e de Michaelis-
Menten (Bae et.al., 1995). O dimensionamento das estações
de tratamento de efluentes (ETE), especialmente líquidos, é
efetuado a partir dos cálculos das taxas de degradação e da
eficiência de estabilização de um determinado resíduo ou
substância em um reator, a partir dos resultados obtidos
nos testes experimentais efetuados em sistemas pilotos
(Rozich et.al., 1983; Bae et.al., 1995). Alguns exemplos
dos testes de degradação do fenol, efetuados em reatores
semi-contínuos com carvão ativado e em reatores de fluxo
contínuo aerados (tempo de retenção de 36 horas), mostraram
a remoção completa de 490 mg fenol/l e de 810 mg fenol/l,
respectivamente após 3 dias (Bae et.al., 1995). Conforme
Kindzierski et.al. (1995), a taxa de remoção do fenol pode
ser superior a 12,3 g/l/d nos reatores biológicos que
utilizam microrganismos selecionados e imobilizados em
suporte sintético. Ambujol e Manilal (1995) obtiveram uma
degradação de 50 % do fenol (500 ppm) após 5 horas de
incubação de um consórcio microbiano aeróbico, em teste de
batelada sob temperatura ambiente.
O efluente líquido de um gaseificador de carvão
mineral apresenta uma elevada alcalinidade conferida pelos
teores de amônia e bicarbonatos, comumente denominado de
licor fenólico devido aos vários compostos aromáticos
presentes e compreendendo aproximadamente 40% da demanda
química de oxigênio total (Raizer Neto, 1991). As
hidantoínas contribuem com outros 30%, enquanto que o grupo
restante é formado por metanol, acetonitrila, o-cresol, m-
cresol, p-cresol e vários outros compostos aromáticos,
incluindo os hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HAP)
que possuem baixa solubilidade em água e encontram-se
associados aos compostos inorgânicos e orgânicos presentes
no meio, que são também decompostos nos sistemas de lodos
ativados (Cardinal e Stentrom, 1991; Ramaswami e Luthy,
1997).
A concentração do fenol presente nos efluentes
tratados de alguns gaseificadores de carvão mineral, foi
reduzida satisfatoriamente em sistemas pilotos
desenvolvidos nos Estados Unidos e na Polônia. Os
experimentos efetuados em reatores biológicos (sistema de
lodo ativado), apresentaram uma eficiência superior a 90%
(Apêndices 1 e 2). Teores de fenol superiores a 1.500 mg/l
podem ser reduzidos em condições adequadas, para menos de
10 mg/l (Gallagher e Félix, 1985; Pitter e Chudoba, 1990).
A sedimentação do lodo nos tanques da ETE e nos corpos de
água após o descarte, remove quase que completamente os
compostos aromáticos e os metais pesados (Means et.al.,
1980).
A estabilização final dos resíduos sólidos e
líquidos tratados acontece na água e no solo, lembrando que
a disposição sistemática dos esgotos domésticos no solo
como forma de tratamento desenvolveu-se a partir do século
passado, através da utilização do mecanismo natural de
filtração e da porosidade inerentes ao solo. Atualmente, o
procedimento de irrigação de culturas e florestas, através
da dispersão dos efluentes secundários tratados ao solo,
permite entre outros: a eliminação de um grande número de
organismos patogênicos de interesse humano, a rápida
assimilação dos nutrientes, a assimilação do nitrogênio e
do fósforo efetuados pelos microrganismos e vegetais
presentes no solo (Morgan e Watkinson, 1989; Anex, 1996).
Uma das alternativas investigadas compreende a
estabilização do resíduo sólido urbano e industrial através
do processo de compostagem. Os resultados das análises
efetuadas no resíduo final deste processo, mostraram
condições sanitárias adequadas para a deposição no solo,
proporcionando ainda um incremento de nutrientes e de
matéria orgânica, a elevação do pH e a melhoria das
condições estruturais do solo, em consequência da
estabilização da matéria orgânica efetuada por
microrganismos e macroinvertebrados, evidenciada pela
relação carbono/nitrogênio (C/N) situada nos valores
próximos a 10 (Bidone, 1995).
3.3 - A dispersão ambiental dos compostos
associados ao carvão
O carvão provavelmente teve sua origem a partir da
transformação da turfa, principalmente nas regiões alagadas
com elevado teor de matéria orgânica, em decorrência do
acúmulo na concentração de minerais e da fixação orgânica
do sulfato. Os compostos orgânicos associados ao enxofre
(tiossulfatos, tiocianatos, tetrationatos, sulfetos e
outros) contribuem para uma variação natural na
concentração dos compostos derivados do enxofre presentes
nos solos de climas temperados, segundo Wainwright (1984)
entre 100 g e 15.000 g de enxofre total/g de solo não
contaminado industrialmente. O teor de sulfetos e sulfatos
é importante na mineralização do carbono e na redução dos
íons ferrosos presentes no solo (Grant et.al., 1979). Entre
os compostos aromáticos componentes do enxofre orgânico do
carvão, destacam-se os compostos tiofênicos, provavelmente
originários do metabolismo microbiano anaeróbio, mais
especificamente relacionados às bactérias redutoras de
sulfato que se encontram presentes nas regiões alagadas
(Stoner et.al., 1990).
A concentração dos compostos sulfatados está
frequentemente aumentada nos efluentes, sedimentos e
resíduos associados ao carvão, uma vez que todo carvão
contem pirita (FeS2) em algum grau (Altschuler et.al.,
1983). O enxofre liberado na queima do carvão é
posteriormente oxidado na atmosfera formando a chuva ácida
e juntamente com as águas ácidas da lixiviação do carvão,
em conseqüência do ácido sulfúrico (H2SO4) formado durante
o metabolismo microbiano quimiolitotrófico (Herlihy e
Mills, 1985), participam da acidificação do solo e
proporcionam um aumento na concentração de vários metais na
solução do solo (Zelmanowitz et.al., 1995).
Os resultados de um levantamento efetuado pela
Fundacentro (1983) na região sul catarinense, mostraram
valores de pH entre 2,8 e 4,6 nos efluentes não tratados
das coquerias. Na produção do carvão bruto ROM (run of
mine) é gerado entre 60 m3 e 600 m3 de efluente líquido/hora
ou de outra forma, entre 0,2 m3 e 2,8 m3 de efluente
líquido/tonelada de ROM processado. O teor de alguns metais
pesados nos efluentes hídricos da região, mostraram
concentrações de ferro entre 7,5 mg/l e 55,0 mg/l; de
cádmio inferior a 0,1 mg/l; de cobre entre 0,1 mg/l e 0,3
mg/l; de mercúrio entre 0,1 g/l e 1,0 mg/l e de cromo
entre 0,2 mg/l e 1,1 mg/l, entre outros. O teor de fenóis
totais analisado situou-se entre 5,8 g/l e 16,8 g/l
(Fundacentro, 1983).
A contaminação da água a partir da lixiviação dos
resíduos da mineração e dos efluentes do carvão, ocasionam
uma acentuada redução no número e nas espécies dos
indivíduos, que normalmente habitam os corpos de águas
naturais (Sayler et.al., 1982). A toxicidade resulta das
condições ácidas, da elevada concentração de ferro
dissolvido, da desestabilização dos substratos após a
precipitação dos hidróxidos férricos floculados e a
consequente redução do perifíton, principal fonte orgânica
de alimentação dos organismos aquáticos. A concentração dos
íons de ferro entre 0,3 mg/l e 1,2 mg/l é nociva aos
insetos aquáticos e concentrações acima de 10 mg/l, inibem
extensivamente a reprodução de vários macroinvertebrados
aquáticos (Rasmussen e Lindegaard, 1988).
A ingestão e a inalação de agentes etiológicos
presentes na água consumida são de extremo interesse na
epidemiologia humana, preocupada em estabelecer as relações
causais e em determinar o risco potencial na veiculação de
doenças. Os mamíferos não possuem mecanismos homeostáticos
adequados para excluir ou excretar alguns elementos
químicos que se acumulam nos tecidos, com o decorrer da
idade e do tempo de exposição (Chapman, 1995). A inalação e
a deposição de partículas menores de 5 m de diâmetro no
trato respiratório humano por exemplo, têm contribuído para
o aumento da incidência mundial de processos
carcinogênicos, especialmente àquelas partículas associadas
aos compostos aromáticos policíclicos liberados a partir da
queima do petróleo e do carvão (Mara e Clapham, 1997). Um
exemplo desta substância é o benzo(a)pireno, um composto
aromático policíclico responsável pela atividade deletéria
biológica nos extratos dos sedimentos contaminados com
efluentes de gaseificadores de carvão (Marvin et.al.,
1995).
Os padrões estabelecidos para a qualidade da água
incluem valores mínimos aceitáveis para algumas substâncias
químicas, incluindo àquelas substâncias de potencial
carcinogênico, normalmente presentes nos resíduos e
efluentes produzidos na industrialização do petróleo e do
carvão (World Health Organization, 1985). A Comunidade
Européia sugere para os aromáticos policíclicos um nível
inferior a 0,2 g/l para a água de consumo e alerta que
qualquer aumento no teor dos compostos fenólicos deve ser
levado em consideração, não apenas pela toxicidade à vida
aquática em geral, mas também pela sensação de gosto e odor
que ocasiona, inclusive nas concentrações normalmente não
tóxicas (Martinez et.al., 1996). Análises cromatográficas
de alguns óleos essenciais de plantas revelaram a presença
de polifenóis e compostos aromáticos policíclicos,
confirmando a presença do fenol e seus derivados nas águas
naturais como resultado da decomposição vegetal (Reed,
1995).
O estabelecimento dos índices de toxicidade
ambientais são complexos, em virtude das interferências
naturais do ambiente e do comportamento dos modelos
utilizados (Chapman, 1995; Larson e Cowan, 1995),
entretanto os níveis de poluição ou toxicidade ambiental
podem ser estimados através dos bioensaios, na medida em
que sejam observados e monitorados os efeitos danosos nos
seres vivos (Liu e Suflita, 1993). Os compostos aromáticos
de baixo peso molecular originários da degradação da
lignina, poderiam estimular os hormônios de crescimento
vegetal ou até mesmo inibir os consumos de fósforo e
potássio, em decorrência das variações nas concentrações
extremamente baixas que normalmente ocorrem no solo
(Simonich e Hites, 1995). Os compostos orgânicos presentes
nos resíduos são geralmente menos tóxicos que os metais,
embora a persistência de uma toxicidade residual esteja
relacionada principalmente, ao incremento no teor dos
metais pesados e às interações entre os compostos químicos
estranhos ao ambiente (xenobióticos), muitas vezes de
difícil degradação (recalcitrantes), com as partículas do
solo (Lankford et.al., 1988).
Os trabalhos de Goodin e Webber (1995) com
aplicações dos resíduos municipais sólidos tratados ao
solo, contendo até 100 mg de compostos aromáticos
policíclicos/Kg de resíduo seco, não mostraram absorção de
benzo(a)pireno e de outros compostos aromáticos
policíclicos nos vegetais Zea mays, Glycine max e Avena
sativa cultivados. A presença de vários compostos
aromáticos na epiderme das raízes de hortaliças cultivadas
em solos, que receberam o mesmo tipo de resíduo sólido
urbano tratado, aparentemente não causaram dano ao
desenvolvimento vegetal (Wild e Jones, 1992). A absorção
das substâncias químicas do solo ocorre através das raízes
das plantas, entretanto os compostos podem ser depositados
nas folhas e a partir dos estômatos atingirem o floema,
principalmente os compostos orgânicos dispersados no ar.
Com relação aos metais pesados, a absorção e a distribuição
dos elementos minerais nas plantas não é uniforme,
especialmente quando a concentração dos metais no ambiente
está elevada. Os cátions metálicos geralmente permanecem
nas raízes e apenas uma pequena proporção é transferida às
partes superiores do vegetal. A tolerância varia com a
espécie de planta, com a concentração e com as
características da substância acumulada no ambiente. Apesar
das variações observadas, os vegetais tem sido utilizados
para indicar o nível de contaminação ambiental em algumas
áreas (Berti e Jacobs, 1996; Salé et.al., 1996).
Mais de 160 compostos aromáticos foram
identificados nos solos contaminados com resíduos urbanos e
industriais tratados, e estes compostos representam um
risco ambiental devido ao caráter mutagênico e
carcinogênico (World Health Organization, 1985). Alterações
genéticas que resultam em modificações fisiológicas, seja
na atividade enzimática, na taxa de crescimento e na taxa
de mineralização de um substrato específico, podem ser
utilizadas para estimar a toxicidade de um composto ou
resíduo. O estabelecimento de um grau de risco ou de
toxicidade para as substâncias químicas, está diretamente
relacionado ao efeito ocasionado nos seres vivos, através
da observação das taxas (números) ou doses (concentrações)
que proporcionam a morte (ex.: dose letal) ou alterações
fisiológicas (ex.: índice de mutagenicidade) nos testes
experimentais que utilizam os microrganismos, as plantas,
os crustáceos e os animais como modelos. Os testes de AMES
e da Concentração Inibitória Mínima (CIM) realizados com
bactérias, são geralmente utilizados como indicadores da
toxicidade ambiental (Lankford et.al., 1988; Massey et.al.,
1994).
3.4 - O despejo dos resíduos no solo
A composição do solo é consequência do intemperismo
relacionado às constantes mudanças ocorridas ao longo dos
anos, incluindo os processos físico-químicos e biológicos,
em função do material de origem (sólidos minerais e matéria
orgânica), clima (água, ar, gases e temperatura),
organismos, relevo e tempo. A água penetra nos minerais e
ocasiona a expansão e a quebra das camadas superficiais,
facilitando o acesso dos íons presentes e dissolvidos na
própria água, originários dos ácidos orgânicos e
inorgânicos, da matéria orgânica e dos óxidos (Stotzky,
1986).
O fenômeno de interação química entre os colóides
(mineral ou orgânico) e os diversos compostos presentes no
solo, está relacionado à camada de hidratação e à camada
iônica superficial dos minerais, responsáveis pelos
mecanismos de atração e difusão eletrostáticas (Huang
et.al., 1996). A composição e a estrutura determinarão os
fenômenos de sorcão e reação entre os vários compostos e as
argilas e a matéria orgânica do solo (Lo et.al., 1997). A
interação entre a matéria orgânica, a argila mineral e as
enzimas do solo, é de fundamental importância na
metabolização dos compostos orgânicos, na formação dos
agregados e na estruturação do solo, atuando no controle da
acidez, na reciclagem dos nutrientes e na manutenção da
umidade (Burns, 1986; Claus e Filip, 1988).
O pequeno tamanho das argilas minerais (diâmetro
inferior a 0,002 mm) e a elevada área superficial carregada
ionicamente, possibilita a adsorção de vários compostos
orgânicos e inorgânicos, incluindo as substâncias
aromáticas e os metais pesados. De modo similar aos
nutrientes inorgânicos, os metais pesados associados às
argilas podem ser trocáveis e consequentemente, as argilas
poderiam ser utilizadas como suportes para os sistemas de
tratamentos de efluentes terciários. De modo geral, quanto
menor a ionização das cargas superficiais dos colóides,
maior o caráter hidrofóbico e a capacidade de adsorção
(Lothenbach et.al., 1997).
Na argila montmorilonita, aproximadamente 17% do
alumínio estrutural (Al3+) está substituído por magnésio
(Mg2+). Devido a uma força de atração fraca entre as placas
cristalinas (silicatos) adjacentes na vermiculita,
esmectita e montmorilonita, estas argilas expandem em
contato com a água. A argila caolinita possui uma dupla
camada de silicatos (SiO) e uma forte ligação das pontes de
hidrogênio (H+) com as camadas de oxidrilas (OH-), formando
partículas maiores e não permitindo a entrada de água e de
cátions entre as camadas cristalinas. As substituições
isomórficas carregam negativamente a estrutura das argilas
e são as principais responsáveis pela força de atração e
retenção dos cátions (Stotzky, 1986). Os cátions
monovalentes sódio (Na+) e potássio (K+) possuem uma
energia de hidratação baixa e podem ser facilmente
desidratados, interagindo com os grupos aniônicos das
substâncias húmicas (matéria orgânica) no processo de
troca. Os cátions lítio (Li+), magnésio (Mg2+), cálcio
(Ca2+) e bário (Ba2+) formam sais fortemente hidratados e
interagem com as substâncias húmicas através das pontes de
água, mesmo em condições experimentais de extrema secura
(Varadachari et.al., 1994).
O percentual de saturação de bases de um solo,
corresponde diretamente ao percentual de sítios trocáveis
na estrutura dos colóides ocupados pelos cátions (CTC),
contribuindo para a acidez ou a alcalinidade do solo. Os
íons alumínio (Al3+) e principalmente o hidrogênio (H+)
diminuem o pH da solução do solo, enquanto os íons cálcio
(Ca2+), magnésio (Mg2+), manganês (Mn2+) e sódio (Na+)
geralmente aumentam. O pH do solo está intrinsecamente
relacionado à lixiviação dos minerais e à disponibilidade
dos nutrientes às plantas. A água e os íons hidrogênio (H+)
são absorvidos e liberados mais facilmente que o nitrogênio
(N) por exemplo, destacando que os nutrientes estarão
disponíveis aos vegetais na forma solúvel (Stotzky, 1986;
Manahan, 1991).
Nos solos com baixos teores de matéria orgânica, os
fenômenos sortivos relacionam-se preferencialmente com a
área superficial específica (ASE) e com a CTC dos colóides.
As propriedades sortivas da matéria orgânica são similares
para os diferentes solos, ressaltando que a CTC da matéria
orgânica é maior que a das argilas (Huang et.al., 1996). As
substâncias húmicas (ácidos orgânicos constituintes da
matéria orgânica) interagem com diversos compostos
hidrofílicos e hidrofóbicos presentes na solução do solo e
na água. O carbono orgânico dissolvido (COD) na água é uma
fonte importante de contaminantes orgânicos e inorgânicos e
apresenta máxima adsorção entre o pH 4 e pH 5, contribuindo
para o processo de lixiviação e de podzolização do solo. O
complexo orgânico-metálico resultante desta interação,
apresenta solubilidade aumentada entre o pH 5 e pH 6 (Vance
e David, 1992; Baham e Sposito, 1994).
A umidade, o pH e a força iônica são fatores
importantes no mecanismo de sorção e a água representa o
meio de transporte e a ponte entre a carga do solo e as
substâncias adsorvidas. A natureza química, o tamanho, a
forma e a proporção de grupamentos alifáticos ou aromáticos
dos compostos, influenciam a polaridade e a solubilidade
dos compostos na solução do solo (Varadachari et.al.,
1994). As interações entre os colóides orgânicos e os
compostos aromáticos policíclicos, são basicamente
determinadas pelo conteúdo de carbono orgânico do solo e
dos sedimentos aquáticos. A adsorção aumenta com o tamanho
da molécula e com o caráter insolúvel e em certo grau
independe do pH, da CTC, da composição estrutural e da
mineralogia da argila (Huang et.al., 1996; Carmichael
et.al., 1997).
Os compostos aromáticos adsorvidos nas argilas,
como o naftaleno e o fenol, poderão ser metabolizados no
solo, dependendo das taxas de sorção e desorção controladas
pela solubilidade e difusão dos compostos na solução do
solo (Carmichael et.al., 1997). Entretanto, estas
interações podem ocasionar uma barreira à metabolização
microbiana, devido a incorporação dos compostos, à
estrutura da matéria orgânica no processo de humificação,
consequentemente aumentando a indisponibilidade dos
compostos à metabolização microbiana (Weissenfels et.al.,
1992). As partículas e os agregados do solo retém água,
nutrientes e matéria orgânica, formando um microhabitat
propício ao desenvolvimento microbiano. Os microrganismos
requerem uma alta atividade de água e competem com várias
moléculas orgânicas presentes na solução do solo, pelas
superfícies das argilas minerais. Os solos argilosos
possuem um teor geralmente mais elevado de proteínas e de
matéria orgânica associados à argila (Claus e Filip, 1988)
e nos ambientes com baixa concentração de matéria orgânica,
pode ocorrer um acúmulo de microrganismos na interface das
argilas (Stotzky, 1986).
O desenvolvimento bacteriano experimental em um
meio líquido, com as argilas montmorilonita e caolinita
(até 4% - p/v), glicose e alguns compostos aromáticos,
mostrou uma diminuição da fase de adaptação (lag fase)
microbiana e um aumento no consumo de oxigênio no meio com
montmorilonita, comparado ao meio com caolinita;
provavelmente este efeito deveu-se ao maior efeito tampão e
a maior CTC da argila montmorilonita, quando comparada a
caolinita (Lothenbach et.al., 1997).
3.5 - Os microrganismos e a descontaminação do solo
A deposição e o acúmulo dos rejeitos nos
ecossistemas naturais, geralmente exercem uma forte pressão
seletiva sobre os microrganismos e os organismos autóctones
(nativos), em decorrência do aumento da carga de
nutrientes, da introdução de substâncias estranhas e das
alterações significativas nos gradientes físico-químicos
ambientais (Labienic et.al., 1996). A transformação dos
compostos recalcitrantes (de difícil degradação) geralmente
envolve consórcios microbianos, onde os diferentes
componentes atuam em várias etapas metabólicas. Esta
associação microbiana proporciona um aumento na capacidade
de degradação e na amplitude dos compostos metabolizados
nos sistemas de tratamento de efluentes industriais e no
próprio ambiente natural. Os microrganismos que apresentam
um limiar mais elevado na utilização dos substratos e na
tolerância às condições desfavoráveis, serão favorecidos na
competição e constituirão uma população de baixa
diversidade (Bianchi e Bianchi, 1995).
A contaminação ambiental com o efluente de um
gaseificador de carvão mineral pode ser avaliada, através
da determinação da taxa de mineralização de alguns
hidrocarbonetos poliaromáticos, como o naftaleno e o
fenantreno por exemplo. Entretanto, uma avaliação precisa
durante um longo período de exposição, não poderia ser
estimada através da densidade da população microbiana
somente (Herbes, 1981). Sayler et.al. (1982) mostraram que
pode ocorrer uma ausência de correlação positiva entre a
densidade da população microbiana e os teores de alguns
compostos aromáticos no sedimento contaminado, devido ao
grau de toxicidade seletiva destes compostos.
Os compostos aromáticos policíclicos, os
clorofenóis, os nitrofenóis, e especialmente os derivados
fenólicos oxidados, reduzem a taxa de crescimento
microbiano devido ao comprometimento da ação das permeases
da membrana celular. A membrana externa, mesmo intacta,
pode ocasionar perdas energéticas importantes, com o
aumento passivo do fluxo de prótons e o acúmulo de
adenosina-monofosfato (AMP) intracelular. O efeito tóxico
dos hidrocarbonetos sólidos sobre os microrganismos,
depende principalmente das características adsortivas e
ocorre após longos períodos de contato (Sikkema et.al.,
1995).
A degradação dos compostos aromáticos no ambiente
natural é geralmente lenta. Algumas leveduras dos gêneros
Aureobasidium, Candida, Cryptococcus, Rhodosporidium e
Rhodotorula, e alguns fungos filamentosos dos gêneros
Aspergillus, Melanoporia, Neurospora, Oospora, Peniophora,
Penicillium, Psilocybe, Trametes e Trichaptum foram
isolados a partir do solo e apresentaram a capacidade de
metabolizar compostos aromáticos. Algumas espécies de
fungos identificadas como Cunninghamella elegans, Lentinus
edodes, Phanerochaete chrysosporium, Trametes versicolor,
Trametes villosa, Trichosporon cutaneum e Trichosporon
penicillatum metabolizam vários compostos aromáticos,
incluindo a lignina, defensivos agrícolas e resíduos
industriais. As enzimas polifenol-oxidases encontradas
principalmente nas leveduras, nos fungos filamentosos e
cogumelos, possuem uma ampla atividade sobre vários
compostos aromáticos relacionados estruturalmente,
importantes no processo de humificação e na mineralização
dos hidrocarbonetos aromáticos policíclicos contaminantes
(Kastner et.al., 1994).
O húmus representa uma importante reserva de
carbono e nitrogênio, e é formado a partir da degradação e
da condensação dos compostos aromáticos, oriundos
principalmente das ligninas e dos taninos, consequência da
decomposição das plantas e dos demais resíduos orgânicos
presentes no solo, incluindo os resíduos naturais e
industriais. As enzimas extracelulares secretadas ou
liberadas após a lise celular microbiana, podem encontrar-
se associadas aos complexos insolúveis, às argilas e ao
húmus, proporcionando ao solo uma capacidade enzimática
persistente. O efeito do pH é importante no processo de
complexação entre a argila e as substâncias húmicas (Burns,
1986; Hedges, 1987). A estabilização que ocorre entre as
enzimas e os colóides do solo, acelera o processo de
humificação e exerce um pronunciado efeito no metabolismo
microbiano de vários compostos fenólicos (Dobbins et.al.,
1987; Claus e Filip, 1988).
As principais enzimas microbianas que atuam sobre
os compostos fenólicos são agrupadas como: peroxidases,
lacases e polifenol-oxidases. O grupo das enzimas fenol-
hidroxilases formam um complexo-enzimático que transformam
o fenol em catecol (Hinteregger et.al, 1992). Outras
enzimas relacionadas, como: tolueno-dioxigenase, benzeno-
dioxigenase, naftaleno-dioxigenase, catecol 1,2-dioxigenase
e protocatecol 3,4-dioxigenase, foram descritas nas
bactérias gram negativas Pseudomonas putida, Pseudomonas
cepacia, Pseudomonas aeruginosa e Acinetobacter
calcoaceticus. Na metabolização de vários compostos
aromáticos destacam-se ainda as bactérias dos gêneros
Achromobacter, Acinetobacter, Bacillus, Clostridium,
Flavobacterium, Mycobacterium, Pseudomonas e Xanthomonas
(Bailly et.al., 1977; Harayama e Timmis, 1989).
Os compostos intermediários derivados do catecol e
do ácido gentísico, são catabolizados nas vias bioquímicas
denominadas de orto-clivagem e meta-clivagem (Hamzah e Al-
Baharna, 1994). O processo de degradação anaeróbica dos
compostos fenólicos ocorre geralmente após as reações de
redução e de carboxilação, formando benzoil-CoA como
intermediário. A clivagem do anel benzênico é geralmente
efetuada por uma população microbiana mais específica. O
surgimento de uma sub-população com novas atividades
metabólicas depende do fenômeno de aclimatação microbiana
às frequentes alterações ambientais e permite o incremento
da atividade microbiana total sobre um determinado resíduo,
e algumas vezes sobre compostos relacionados (Kennedy e
Smith, 1995).
Os compostos aromáticos afetam a microbiota do
solo, estimulando a produção de enzimas específicas à sua
metabolização. Na medida em que aumenta a concentração dos
resíduos industriais em um ambiente, ocorre a seleção dos
microrganismos mais resistentes e adaptados (van der Meer
et.al, 1992; Liu e Suflita, 1993). Microrganismos
manipulados geneticamente ou aclimatados experimentalmente,
possuem amplas possibilidades de utilização nos sistemas de
tratamento e na recuperação de áreas contaminadas por
substâncias tóxicas (Robinson et.al., 1990). Os mecanismos
genéticos permitem a ampliação da capacidade metabólica e
da especificidade de utilização dos mais variados
substratos. Os plasmídios expandem a adaptação genética e
estão presentes no catabolismo bacteriano dos compostos
aromáticos e podem conferir ainda, resistência aos
antibióticos e às substâncias tóxicas (Harayama e Timmis,
1989).
Vários trabalhos relatam a utilização dos
microrganismos na metabolização dos compostos aromáticos
naturais e dos contaminantes do solo (Otte et.al., 1994). A
extensa variedade de novos compostos industriais
produzidos, contribui com o aumento e a persistência de
substâncias estranhas às moléculas de origem biológica,
denominada biologicamente de compostos xenobióticos que se
depositam no solo e podem contaminar os lençóis freáticos
ao longo do tempo, ocasionando alguma toxicidade (Hammer,
1993; Kelsey e Alexander, 1997).
4. MATERIAL e MÉTODOS
4.1 - O lodo ativado
A Figura 1 mostra os locais de coleta do lodo
ativado, a partir de um sistema de tratamento situado nas
instalações de uma indústria de revestimentos cerâmicos,
localizada na região sul do Estado de Santa Catarina. A
estação de tratamento biológico recebe o efluente líquido
do gaseificador de carvão mineral (Apêndice 3), denominado
de licor fenólico e diluído a 25% em água (v/v) com uma
vazão média de entrada no sistema é de 1.200 l/h. Após um
período de 6 meses de recirculação e tratamento sob aeração
mecânica (Apêndice 4), o lodo ativado concentrado em um
tanque de sedimentação (Apêndice 5) é descartado sem
tratamento nos solos da região.
4.2 - Águas de lixiviação do carvão mineral
As amostras de água foram coletadas em dois locais
da região carbonífera sul-catarinense: (a) nascente do rio
Sangão; (b) lagoa de recepção das águas de um lavador de
carvão, situados em Criciúma (Apêndice 6).
FIGURA 1 - Estação de Tratamento do Efluente (ETE) do gaseificador de carvão mineral, Cocal do Sul - SC.
4.3 - Análises físico-químicas
As análises do efluente foram efetuadas no
laboratório do setor de Gaseificação da indústria cerâmica,
por Mariese Olivo de Brida (Tabela 1), conforme metodologia
descrita no Standard Methods for Water and Wastewater
(APHA, 1985). O efluente líquido do gaseificador de carvão
apresenta uma composição físico-química variável, em função
da composição e procedência do carvão utilizado (Apêndice
G TA TS G G ELG
EF
RE
RU
ETG
G - gaseificador; ETG - energia térmica e efluente gasoso; ELG - efluente líquido do gaseificador; TA - tanque de aeração (1,0 mg O2/l); TS - tanque de sedimentação; RE - recirculação do efluente; EF - efluente final; RU - Rio Urussanga; LAt - lodo ativado; LA-c - lodo ativado concentrado.
LAt LA-c
7). Análises dos compostos aromáticos foram efetuadas no
laboratório de Microbiologia Aquática e Ambiental,
Departamento de Ecologia e Zoologia, Universidade Federal
de Santa Catarina (UFSC), Florianópolis (SC).
TABELA 1 - Características físico-químicas do efluente do gaseificador de carvão mineral tratado (lodo ativado) em uma Estação de Tratamento, Cocal do Sul (SC).
Características
Efluente (1)
Remoção (%)(2)
fenol 0,6 ppm 99,0 - 99,9
cianetos 1,8 ppm 82,0 - 94,0
tiocianatos 599,5 ppm até 50,0
sulfetos 65,7 ppm até 78,1
sulfatos 831,4 ppm -
Nitrogênio orgânico 269,0 ppm -
amônia 867,0 ppm 65,3 - 78,3
cloretos 93,6 ppm 94,1
cálcio 172,0 ppm 89,2
sódio 17,4 ppm -
magnésio 26,2 ppm -
fósforo 45,7 ppm -
ferro 2,5 ppm -
chumbo 0,2 ppm -
sílica 8,0 ppm 20,0
DBO (3) 388,7 ppm 95,7 - 97,2
DQO (4) 2.894,0 ppm 85,5 - 90,3
(1) efluente descartado com pH entre 7,8 e 8,8;
(2) vazão média do efluente tratado: 3 m3/h; (3) demanda bioquímica de oxigênio;
(4) demanda química de oxigênio.
4.4 - Determinação da concentração do fenol
A concentração dos fenóis totais foi determinada
segundo o método colorimétrico da amino-antipirina (der
Yang e Humphrey, 1975) modificado (Apêndice 8). As amostras
líquidas dos experimentos realizados em batelada
(erlenmeyers) foram centrifugadas (10.000 rpm, 3 minutos).
As amostras de solo coletadas dos vasos e frascos, foram
inicialmente tratadas em solução aquosa (1,0 g solo/10 ml
água destilada) por 15 minutos, e centrifugadas (10.000
rpm, 3 minutos) após a extração. A extração em pH ácido
(4,0) foi efetuada em solução aquosa com tampão citrato-
fosfato (0,5 M) e a extração em pH alcalino (13,0), com
solução aquosa de hidróxido de sódio (2 M) (Whitehead
et.al., 1983). A análise do sobrenadante foi efetuada após
a adição dos reagentes (4-amino-antipirina e ferrocianeto
de potássio) e determinada automaticamente em uma Leitora
de Microplacas (WHITTAKER BIOPRODUCTS) e em
espectrofotometria (MICRONAL), utilizando o comprimento de
onda de 505 nm (Figura 2). O cálculo da concentração dos
fenóis totais foi efetuado segundo a análise da regressão
linear da curva padrão do fenol, nas concentrações de 0,0;
2,0; 4,0; 6,0; 8,0 e 10,0 mg/l. Acima desta concentração a
curva perde a sua linearidade (Apêndice 9).
FIGURA 2 - Esquema da análise dos fenóis totais.
4.5 - O solo e a argila testados
O solo foi coletado no Sítio San German, localizado
a 2 Km da BR-270, no município de Brunópolis (SC), situado
no planalto serrano com relevo ondulado a fortemente
ondulado (45,0% a 75,0%). O levantamento geológico situa a
região nos Patamares da Serra Geral, com solos profundos e
bem drenados e o predomínio de rochas efusivas de seqüência
básica e cobertura sedimentar. O clima da região é
superúmido (classificação de Thornthwaite) com precipitação
média entre 1.600 mm e 2.000 mm/ano e temperatura média
anual entre 16,0 oC e 18,0 oC. O levantamento presente no
Atlas de Santa Catarina, classifica o solo da região do
Planalto dos Campos Gerais como Terra Bruna Estruturada
intermediária para Terra Roxa Estruturada álica e
Centrifugação (10.000 rpm) (3 minutos)
Leitura (505 nm)
solo
Caldo 5,0 ml
Solo (1,0 g/10 ml
Método: amino-antipirina
pH 4,0
pH 13,0
extração Reagentes a: 210 l b: 1.050 l
distrófica, com o perfil A proeminente, Tb (argila de baixa
atividade), argiloso (Gaplan, 1986).
A argila coletada em um corte da estrada RS-118 (a
1,0 Km da BR-290) no município de Viamão (RS) foi
classificada como montmorilonita (argila 2:1) e é
encontrada nos solos do Rio Grande do Sul (Asturias, 1989).
A Tabela 2 apresenta as características físico-
químicas do solo e da argila, analisadas nos laboratórios
da Faculdade de Agronomia (UFRGS), Porto Alegre (RS). As
análises físico-químicas e a concentração dos nutrientes
minerais (fósforo, potássio, cálcio, magnésio, cobre,
zinco, boro, manganês e enxofre totais) foram determinadas
segundo metodologia descrita por Tedesco et.al. (1995).
4.6 - Isolamento, crescimento e conservação dos
microrganismos
O isolamento das colônias microbianas foi efetuado
a partir das amostras do lodo ativado diretamente (LAT);
após uma prévia incubação do lodo ativado sob temperatura
ambiente por 3 dias em meio líquido (BIR); e a partir das
águas de lixiviação do carvão (ALC). Após o isolamento e a
purificação efetuado em sucessivas etapas em meio sólido
(TFn), as cepas microbianas foram conservadas sob
refrigeração (4,0 oC) em meio semi-sólido suplementado com
TABELA 2 - Características físico-químicas do solo coletado no município de Brunópolis (Sítio San German), localizado no planalto de Santa Catarina, e da argila coletada no município de Viamão - Rio Grande do Sul (1).
Características
físico-químicas
Solo
Argila(2)
Argila 70,0 % -
pH 4,6 4,9
M.orgânica 2,9 % 0,4 %
CTC (3) 9,3 me/100 ml 10,7 me/100 ml
H + Al (4) 8,4 me/100 ml 8,3 me/100 ml
alumínio (Al) 5,6 me/100 ml 6,1 me/100 ml
cálcio (Ca) 0,5 me/100 ml 1,2 me/100 ml
magnésio (Mg) 0,2 me/100 ml 1,0 me/100 ml
fósforo (P) 4,0 ppm 1,0 ppm
potássio (K) 85,0 ppm 78,0 ppm
enxofre (S) 36,4 ppm 6,2 ppm
manganês (Mn) 22,0 ppm 1,0 ppm
cobre (Cu) 9,0 ppm 2,2 ppm
zinco (Zn) 0,4 ppm 0,4 ppm
boro (B) 0,4 ppm 0,2 ppm
(1) Análise efetuada nos Laboratórios da Faculdade de Agronomia - UFRGS, Porto Alegre (RS);
(2) tipo montmorilonita; (3) capacidade de troca catiônica; (4) acidez trocável.
proteínas e fenol (Tabela 3), até o momento da realização
dos testes de degradação (Barbosa et.al., 1995).
Após o desenvolvimento em meio líquido com fenol
(TFn) sob agitação contínua (32 rpm) e temperatura ambiente
(26,0 + 2 ºC), as culturas microbianas foram semeadas em
meio sólido e incubadas em estufa DBO (28,0 + 1 oC) por um
período de até 21 dias, para a diferenciação e
caracterização das colônias isoladas, conforme o esquema da
Figura 3.
FIGURA 3 - Isolamento e conservação das cepas microbianas.
LAT ALC BIR
MCS
Incubação (28 oC)
(até 21 dias)
Isolamento das colônias
Conservação (4 oC)
meio TFn semi-sólido
Crescimento (26 oC)
meio TFn líquido
LAT - lodo ativado; ALC - água de lixiviação do carvão; BIR - lodo ativado pré-enriquecido; MCS - meio de cultura sólido
TABELA 3 - Meios de cultura para o isolamento microbiano.
Componentes TFn TEF AGR-Fn(1) MEL-Fn(2)
Tryptic Soy
broth(3)
2,5 g/l 2,5 g/l - -
Nitrogênio total - - 16,0% 0,5%
potássio - - 4,0% -
sais minerais(4) - - 0,4% -
carbohidratos - - - 70,0%
lodo ativado - 1,0% - -
fenol 0,5 g/l - 0,5 g/l 0,5 g/l
(1) resíduo de Agrosix (derivado do xisto betuminoso); (2) resíduo de melado; (3) extrato proteico de soja (DIFCO); (4) magnésio, molibdênio, cálcio, enxofre.
4.7 - Caracterização e quantificação microbianas
Os testes efetuados para a caracterização das
bactérias foram descritos por Palleroni (1984) e Ward
et.al. (1986). As cepas purificadas foram testadas em
microplacas, para a caracterização fisiológica microbiana
da assimilação dos nutrientes (fontes de carbono e
nitrogênio) e da produção de enzimas específicas no sistema
de testes API-NE e API-ZYM (Biomérieux). A produção de
pigmentos das culturas foi observado após o desenvolvimento
nos meios de cultura TFn (sólidos e líquidos) e a coloração
das células microbianas (método Gram) foi observado após o
desenvolvimento no meio Tryptic Soy broth (TSB) após 24 h.
As populações microbianas dos experimentos foram
quantificadas pelos métodos de espalhamento (spread plate)
e micro-pipetagem (10 l e 20 l) em placas com meio sólido
(Riis et.al., 1998). As amostras do solo (1,0 g) coletadas
dos tubos de percolação (Apêndice 10) e dos vasos (Apêndice
11), e as amostras coletadas dos meios líquidos TFn e MMO-
Fn (1,0 ml) do teste de batelada, foram diluídas em solução
salina estéril (NaCl 0,85 %) e agitadas em Vórtex (1,0
min). Os resultados obtidos após um período de incubação
sob temperatura constante (28 oC) até 21 dias, foram
expressos em unidades formadoras de colônias por mililitro
de meio (UFC/ml) ou por grama de solo (UFC/g). A contagem
das colônias foi efetuada em triplicata para o cálculo das
médias e do desvio padrão (Berquó et.al., 1980).
4.8 - Ensaios de degradação do fenol
Três culturas microbianas previamente isoladas do
lodo ativado: BIR-4, LEV-1 e LEV-2, foram incubadas sob
temperatura ambiente por 24 h no meio TFn, para obtenção do
inóculo (107 UFC/ml) a ser testado. O desenvolvimento
microbiano foi efetuado em testes de batelada (erlenmeyers
de 250 ml) com 100 ml dos meios com fenol (até 1,5 mg/ml),
proteínas, sais minerais, solo e argila esterilizados (121
oC, 15 minutos), conforme a descrição nos Apêndices 12 a
15. Os testes foram efetuados sob temperatura ambiente (26
+ 2 ºC) e agitação contínua (32 rpm), na presença e na
ausência do solo (2,0 % - p/v) e da argila (2,0 % - p/v),
com proteínas (TFn), com sais minerais e amonium (MMO-II),
conforme a descrição da Figura 4.
Alíquotas do meio líquido foram coletadas em
intervalos de tempo para análise da turbidez (ABS540 nm) da
concentração residual do fenol (Powlosk e Shingler, 1994;
Providenti et.al., 1995).
4.9 - Teste da concentração inibitória mínima
O desenvolvimento das colônias microbianas
previamente isoladas foi efetuado no meio TFn (0,5 g
fenol/l) para obtenção do inóculo, após um período de
incubação de 24 h na temperatura de (28,0 + 1 ºC). Uma
alíquota (0,1 ml) do caldo de cultura foi adicionado ao
meio TFn (10,0 ml) com diferentes concentrações do fenol e
do licor fenólico, oriundo do efluente do gaseificador. O
desenvolvimento do teste foi acompanhado pela turbidez
(Abs540nm) e análise do fenol residual, durante um período
de incubação de 14 dias sob temperatura ambiente (26,0 + 2
ºC) e agitação contínua (32 rpm), conforme a metodologia
descrita por Rubin e Alexander (1983).
FIGURA 4 - Esquema dos testes de degradação do fenol em batelada com microrganismos isolados da Estação de Tratamento do Efluente do gaseificador de carvão.
Solo Argila Sais minerais
Fenol
121 oC; 15 min
26 + 2 oC; 32 rpm; 24 h
Fenóis Totais (leitura 505 nm)
26 + 2 oC; 32 rpm; 10 dias
Inóculo microbiano
28 + 1 oC; 21 dias
Turbidez (leitura 540 nm)
UFC/ml
TFn MMO-II- Fn
UFC/ml - unidade formadora de colônias por mililitro.rpm - revoluções por minuto; nm - nanômetro
4.10 - Teste de tolerância microbiana no solo
O teste de tolerância ao fenol foi efetuado em
tubos cilíndricos de plástico perfurados (volume de 1.100
cm3), preenchidos com solo (1.000 g) sobre um suporte de
areia lavada com água, peneirada (diâmetro de 4,00 mm) e
esterilizada a seco (150 oC, 3 horas). Após a adição de
alíquotas do lodo ativado (250 ml), do inóculo microbiano
(25 ml) e de água destilada esterilizada (121 oC, 15
minutos), conforme os Apêndices 16 a 19. A umidade do solo
foi monitorada e mantida entre 20% e 30% (p/p) (Apêndice
20).
A recuperação microbiana foi efetuada nos meios TFn
e MMO-II-Fn, com diferentes concentrações de fenol (0,03;
0,1; 0,5 e 1,0 mg/ml); nos meios Thorton para bactérias e
no meio GPENC para leveduras (Apêndice 21), respectivamente
antes e após 7 dias da adição do lodo. A Figura 5 mostra
graficamente o esquema.
FIGURA 5 - Esquema do teste de recuperação microbiana nos
meios com fenol, a partir do solo contaminado com os resíduos da Estação de Tratamento do Efluente do gaseificador de carvão mineral.
4.11 - Teste de crescimento vegetal em vasos
Os testes de crescimento vegetal foram efetuados em
10 vasos de amianto com 40 cm de diâmetro e 40 cm de altura
(Apêndice 11), preenchidos com areia lavada e peneirada
(diâmetro de 4,00 mm) como suporte filtrante e preenchido
com solo seco (volume de 20,0 litros) e peneirado (diâmetro
de 4,00 mm). Alíquotas do lodo ativado diluído e
concentrado (resíduo sólido) da Estação de Tratamento de
Efluentes; 10% de esterco bovino seco e estabilizado (por
60 dias aproximadamente) e calcário dolomítico (IMBRACAL -
PRNT - 90,2%) para correção do pH a 6,0, foram adicionados
Lodo ativado
Solo
UFC/ g solo (28,0 + 1 ºC; 21 dias) Inóculo
Água
Tubo percolador TFn, MMO-II-Fn Thorton, GPENC
ao solo 30 dias antes da semeadura (Apêndices 22 a 24). O
teor de umidade dos vasos foi mantido entre 30% e 40%
(p/p), calculados segundo a fórmula abaixo (Bidone, 1995).
Após um período de estabilização de 30 dias, foram
semeadas 625 sementes (1,0 g) de trevo (Trifolium pratense)
e 100 sementes de aveia (Avena sativa). A contagem das
plântulas de trevo e de aveia foi efetuada 21 dias após o
plantio. A aveia desenvolveu-se após 3 semanas e desbastou-
se a 50 plantas/vaso. A coleta da parte aérea das folhas
foi efetuada cortando-se a 2,0 cm do chão, para
determinação da massa seca (secagem em estufa a 60 oC até
peso constante), conforme o esquema gráfico da Figura 6 e a
Tabela 4, modificado a partir de Salé et.al. (1996).
umidade (%) = [peso úmido - peso seco)/peso úmido] x 100
FIGURA 6 - Esquema do teste de crescimento vegetal em vasos, com solo contaminado com resíduos (efluente e lodo) da Estação de Tratamento do Efluente do gaseificador de carvão mineral.
TABELA 4 - Descrição do teste de crescimento vegetal em
vasos.
Vasos(1)
Tratamento (litros/vaso)
areia
solo
esterco(2)
LA-c(3)
LAt(4)
A e B 2 20 - - 16
C e D 2 20 - 2 -
E e F 2 20 2 - -
G e H 2 20 - - -
I e J(5) 2 20 - - -
(1) Vaso de amianto de 40 cm (diâmetro) x 40 cm (altura); (2) esterco estabilizado (por 2 meses); (3) lodo ativado concentrado (umidade de 50% p/p); (4) lodo ativado; (5) calcário dolomítico (IMBRACAL - PRNT 90,2%) (4,3 g/Kg).
Lodo ativado Água
solo Umidade 30 - 40 % (p/p) (18,0 + 6 ºC)
Esterco Calcário
Vasos aveia, trevo
21 dias
30 dias
plantio coleta
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
5.1 - O lodo ativado e o descarte
A combustão do carvão mineral produz os gases e o
calor necessário à queima dos revestimentos cerâmicos
argilosos, entretanto o processo libera vários compostos
inorgânicos e orgânicos, que formam o efluente líquido a
ser tratado e posteriormente descartado. Em virtude do
incêndio ocorrido nos laboratórios da Engenharia Sanitária
da Universidade Federal de Santa Catarina, e da falta de
recursos para a realização das análises em outro
laboratório de referência, as análises complementares não
puderam ser realizadas convenientemente.
O sistema de tratamento biológico denominado de
Lodo Ativado, utilizado na Estação de Tratamento de
Efluentes de uma indústria localizada em Cocal do Sul (SC),
possibilitou a remoção de uma parte considerável da matéria
orgânica do efluente, fato observado com a redução na
demanda bioquímica de oxigênio (DBO) superior a 95%,
conforme os resultados observados na Tabela 1.
As análises do efluente tratado mostraram uma baixa
diminuição nos teores finais de tiocianatos, segundo Raizer
Neto (1991) o aumento da concentração deste composto inibe
a degradação do fenol, contudo a adição de alguns compostos
orgânicos suplementares (ácido p-benzóico por exemplo) aos
reatores, poderia aumentar a velocidade de degradação dos
tiocianatos. A utilização de reatores apropriados e de
microrganismos selecionados poderiam ser utilizados para o
tratamento simultâneo dos tiocianatos e do fenol, presentes
no efluente originário da carbonização do carvão (Banerjee,
1996).
As concentrações dos sais de amonium e de sulfato
após o tratamento, contribuíram para uma demanda química de
oxigênio (DQO) residual elevada (próximo a 3.000 ppm),
mostrando a necessidade de um tratamento complementar. A
Tabela 1 mostra ainda, uma eficiência superior à 90% na
redução dos teores dos fenóis totais neste sistema de
tratamento, eficiência que tambem foi observada em vários
trabalhos que utilizaram reatores experimentais otimizados
(Gallagher e Felix, 1985). Entretanto, conforme relatam
Watson-Craik e Senior (1989), o teor de fenol superior a
0,01 mg/l pode ser tóxico para plantas e animais, valor
este inferior aos teores de fenóis descartados no rio
Urussanga (SC).
Face aos escassos dados obtidos sobre a
caracterização do efluente final, não foi possível avaliar
convenientemente o processo biológico de tratamento,
ressaltando a inexistência do tratamento terciário e a
ausência de informações sobre a disposição final do rejeito
sólido. Desta forma, os esforços foram centralizados no
isolamento e na caracterização de alguns microrganismos
adaptados ao efluente e que metabolizam o fenol, discutindo
a participação microbiana no solo e os efeitos da
contaminação deste resíduo, sobre microrganismos e plantas.
5.2 - Isolamento e caracterização microbiana
O meio de cultura tamponado com nutrientes
proteicos e fenol (meio TFn), propiciou o isolamento das
cepas bacterianas LAT—6, LAT-7, LAT-8, LAT-9, LAT-11, LAT-
12, LAT-14, LAT-15, LAT-17 e LAT-18, a partir do lodo
ativado (Tabela 5). O meio tamponado com proteínas mais uma
alíquota do efluente (meio TEF-1,0 %), possibilitou o
isolamento das cepas bacterianas LAT-1, LAT-2, LAT-3, LAT-4
(Tabela 5), BIR-1, BIR-4, BIR-6, ALC-103, ALC-304 (Tabela
7) e uma cepa de levedura LEV-1 (Tabela 6). O meio com
fenol e melaço (meio MEL-Fn) permitiu o isolamento das
cepas bacterianas LAT-20, LAT-21, LAT-22, LAT-23, LAT-24 e
LAT-25 (Tabela 5), e o meio com fenol mais o rejeito
industrial Agrosix (meio AGR-Fn) permitiu apenas o
isolamento da levedura LEV-2 (Tabela 6), a partir do lodo
ativado da Estação de Tratamento do Efluente do
gaseificador.
A Tabela 5 apresenta a produção de uma pigmentação
marrom no meio suplementado com proteínas, após 96 horas de
incubação sob agitação contínua em temperatura ambiente,
das culturas bacterianas LAT-2, LAT-3, LAT-4, LAT-11, LAT-
15, LAT-17, LAT-22, LAT-23 e LAT-24. A formação de uma
pigmentação desta tonalidade nos meios de cultura ricos foi
descrita por Bailly et.al. (1977), durante a transformação
microbiana das substâncias fenólicas simples em substâncias
para-húmicas, evidenciando uma polimerização dos compostos
aromáticos por bactérias e leveduras, nos meios testados.
A Tabela 6 mostra um tempo de crescimento similar
para as leveduras LEV-1 e LEV-2, mais lento nos meios com
sais minerais e fenol (0,5 g/l), quando comparados ao meio
suplementado com proteínas e fenol (0,5 g/l). A Tabela 7
mostra um desenvolvimento bacteriano mais lento nos meios
com sais minerais, com nitrato ou amonium, acrescidos de
fenol (0,5 g/l). Nenhuma das culturas isoladas apresentou
crescimento nos meios com sais minerais sem fenol e nos
meios com sais minerais e ácido tânico (0,5 g/l) como fonte
de energia e carbono.
TABELA 5 - Isolamento das bactérias nos meios TFn, TEG-1% e MEL-Fn, a partir do lodo ativado da Estação de Tratamento de um gaseificador de carvão mineral.
Numeração Meio Características do crescimento
da
cepa(1)
de
isolamento
Meio de
crescimento
Tempo
(h)
coloração
meio(2)
LAT-1 TEG-1%(3) TFn 24 amarelo
LAT-2 TEG-1% TFn 24 marrom
LAT-3 TEG-1% TFn 24 marrom
LAT-4 TEG-1% TFn 24 marrom
LAT-6 TFn(4) TFn 24 amarelo
LAT-7 TFn TFn 96 amarelo
LAT-8 TFn TFn 48 amarelo
LAT-9 TFn TFn 24 amarelo
LAT-11 TFn TFn 24 marrom
LAT-12 TFn TFn 48 amarelo
LAT-14 TFn TFn 24 amarelo
LAT-15 TFn TFn 24 marrom
LAT-17 TFn TFn 48 marrom
LAT-18 TFn TFn 24 amarelo
LAT-20 MEL-Fn(5) TFn 24 amarelo
LAT-21 MEL-Fn TFn 24 amarelo
LAT-22 MEL-Fn TFn 48 marrom
LAT-23 MEL-Fn TFn 24 marrom
LAT-24 MEL-Fn TFn 24 marrom
LAT-25 MEL-Fn TFn 48 amarelo
(1) LAT: lodo ativado; (2) após 96 h de incubação (temperatura ambiente e
agitação contínua - 32 rpm); (3) TEG-1%: Tryptic Soy broth (2,5 g/l); efluente
(1,0%); (4) TFn: Tryptic Soy broth (2,5 g/l); fenol (0,5 g/l); (5) MEL-Fn: rejeito melado (2,5 g/l); fenol (0,5 g/l).
TABELA 6 - Isolamento das leveduras nos meios TEG-1% e
AGR-Fn, a partir do lodo ativado da Estação de Tratamento de um gaseificador de carvão mineral.
Numeração
Meio
Características do crescimento
da
cepa(1)
de
isolamento
Meio de
crescimento
Tempo
(h)
LEV-1 TEG-1,0%(2) TFn(4) 24 h
MMO-I-Fn(5) 96 h
MMO-II-Fn(6) 96 h
LEV-2 Agr-Fn(3) TFn 24 h
MMO-I-Fn 96 h
MMO-II-Fn 96 h
(1) LEV: levedura isolada do lodo ativado; (2) TEG 1,0 %: Tryptic Soy broth (2,5 g/l) + efluente
do gaseificador (1,0 %); (3) Agr-Fn: Agrosix (2,5 g/l) + fenol (0,5 g/l); (4) TFn: Tryptic Soy broth (2,5 g/l) + fenol (0,5 g/l); (5) MMO-I-Fn: sais minerais + nitrato e fenol (0,5 g/l); (6) MMO-II-Fn:sais minerais + amonium e fenol (0,5 g/l).
A caracterização efetuada pelo sistema API-NE e
API-ZYM (Biomérieux), permitiu a identificação das cepas
BIR-1 e BIR-6 como Pseudomonas alcaligenes, a cepa BIR-4
como Acinetobacter calcoaceticus e a cepa ALC-304 como
Acinetobacter baumanii, confirmado por Tereza C. P.
Barbosa (comunicação pessoal). As cepas de leveduras e as
demais cepas bacterianas não foram identificadas,
entretanto as características fisiológicas estão presentes
na Tabela 8 e as características morfológicas coloniais no
Apêndice 25.
TABELA 7 - Características do crescimento bacteriano nos meios de cultura com proteínas (TFn), com sais minerais e nitrato (MMO-I) e com sais minerais e amonium (MMO-II), acrescidos de fenol (0,5 g/l).
Numeração Tempo de crescimento (h)
da
cepa(1)
TFn(2)
(proteínas)
MMO-I-Fn(3)
(nitrato)
MMO-II-Fn(4)
(amonium)
LAT-2 24 nhc 288
LAT-9 24 96 nhc
LAT-14 24 nhc(5) 264
LAT-17 48 nhc nhc
LAT-18 24 nhc 288
LAT-22 48 nhc 264
BIR-1 24 96 nhc
BIR-4 24 nhc 96
BIR-6 24 96 264
ALC-103 24 nhc 288
ALC-304 24 nhc 264
(1) LAT: lodo ativado; BIR: lodo ativado pré-incubado (temperatura ambiente por 3 dias, agitação contínua - 32 rpm); ALC: água de lixiviação do carvão;
(2) TFn: Tryptic Soy broth (2,5 g/l)+ fenol (0,5 g/l); (3) MMO-I: K2HPO4 0,65 g/l; KH2PO4 0,17 g/l; MgSO4 7H2O
0,1 g/l; NaNO3 1,0 g/l; NaCl 0,5 g/l; FeSO4 7H2O (0,01M) 1,0 ml/l; CaCl2 (0,02M) 1,0 ml/l;
(4) MMO-II: K2HPO4 0,65 g/l; KH2PO4 0,17 g/l; MgSO4 7H2O 0,1 g/l; ClNH4 1,0 g/l; NaCl 0,5 g/l; FeSO4 7H2O (0,01M) 1,0 ml/l; CaCl2 (0,02M) 1,0 ml/l;
(5) nhc: não houve crescimento após 312 h de incubação sob temperatura ambiente e agitação contínua (32 rpm).
TABELA 8 - Características fisiológicas das culturas
bacterianas isoladas a partir do lodo ativado da Estação de Tratamento do Efluente do gaseificador e das águas de lixiviação do carvão mineral.
Testes bioquímicos(1) (2)
Cepa
GL I
GA L
FR U
XI L
LAC
ML T
AR A
MNS
MT L
ONP
I N O
OX I
CA T
AR G
OR N
L I S
I N D
CI T
NI T
UR E
ES C
VM V P C G
LAT-1 + + - - - + - - - + - - - t t t - - + - + - - - LAT-2 - + - - - + - + - t - - + t t t - - + - + - - - LAT-3 - + - - - + - - - t - - + t t t - - + - + - - v LAT-4 + + - - - - - - + + - - - t - t - - + - + - - - LAT-6 + + + - - - - + + + - - - t t t - - + - + - - - LAT-7 + + - - - - - + + + - - - t t t - - + - + - - - LAT-11 + - - - - - - - - - - - - - t - - - t - + - - - LAT-12 + + + - - - + - + t + - - - - - - - t - + - - - LAT-13 + + + - - - - - + t + - - - - - - - t - t - - - LAT-14 + - + - - + - + + + + - - - - - - - - - + - - v LAT-15 + + - + - + - - + - - + + - - - - - t - + - - - LAT-17 + + + + - + + + + t - - - - t t - - t - + - - - LAT-18 - + + + - + + + + - - - - - t - - - t - + - - v LAT-20 + + + - - - + + + - - - + - t t - - t - + - - - LAT-21 + + + - - - + - + + - n - - t t - - + - + - - v LAT-23 + + + + - + + + + t - n - - t t - - t t + - - v LAT-24 + + - - - + - + n - - n + - t t - - + + + - - - LAT-25 + + + + - + + + + t - n - - t t - - t - + - - - ALC-103 + + + - - + - + + t - n + t t t - - t - + - - - (1) GLI: glicose; GAL: galactose; FRU: frutose; XIL: xilose; LAC: lactose; MLT: maltose; ARA: arabinose; MNS: manose; MTL: manitol; ONP: O-nitrofenil--D-
Galactosidase; INO: inositol; OXI: Oxidase; CAT: catalase; ARG: arginina; ORN: ornitina; LIS: lisina; IND: indol; CIT: citrato; NIT: nitrato; URE: uréia; ESC: esculina; VM: vermelho de metila; VP: Voges-Proskauer; CG: coloração de Gram;
(2) Legenda: (+) positivo em 24 horas; (t) positivo após 48 horas;(-) negativo; (v) variável; (n) não realizado.
5.3 - Ensaio da concentração inibitória mínima
Na Tabela 9 estão presentes os resultados do teste
de crescimento no meio TFn com diferentes concentrações de
fenol, utilizado para a realização do ensaio da
concentração inibitória mínima, após 21 dias de incubação
sob temperatura ambiente e agitação contínua (32 rpm). As
cepas bacterianas BIR-4, ALC-103 e ALC-304 apresentaram
crescimento até a concentração de 320 mg fenol/l e as
leveduras LEV-1 e LEV-2 até 480 mg fenol/l. Desta forma, a
bactéria BIR-4 (Acinetobacter calcoaceticus) e as LEV-1 e
LEV-2 (não identificadas) foram escolhidas para os testes
de degradação subsequentes, devido à capacidade de
crescimento nas maiores concentrações de fenol testadas, e
por terem sido isoladas a partir do lodo ativado da Estação
de Tratamento de Efluentes do gaseificador de carvão.
5.4 - A degradação do fenol
A fase exponencial de crescimento das cepas ALC-103
(não identificada) e ALC-304 (Acinetobacter baumanii)
ocorreu em 18 horas com a total degradação de 0,5 g fenol/l
no meio TFn, conforme os resultados obtidos por Barbosa
et.al. (1995). A cepa BIR-4 (Acinetobacter calcoaceticus)
apresentou o mesmo perfil de desenvolvimento em 24 horas,
nas mesmas condições testadas e descritas (ítem 4.8).
TABELA 9 - Crescimento microbiano no meio TFn com
diferentes concentrações de fenol, após 21 dias de incubação sob temperatura ambiente e agitação constante (32 rpm).
Crescimento no meio TFn(1)
Número
Concentração do fenol (mg/l)
cepa(2)
10
20
40
80
160
320
480
840
LAT-1 + + + + - - - - LAT-2 + + + + - - - - LAT-4 + + + - - - - - LAT-6 + + + - - - - - LAT-8 + + + - - - - - LAT-9 + + + + - - - - LAT-11 + + + - - - - - LAT-12 + + - - - - - - LAT-13 + + + - - - - - LAT-14 + + + + - - - - LAT-15 + + + + - - - - LAT-16 + + + - - - - - LAT-17 + + + + - - - - LAT-18 + + + - - - - - LAT-19 + + + - - - - - LAT-20 + + + - - - - -
LAT-21 + + + + - - - - LAT-22 + + + + - - - - LAT-23 + + + + - - - - LAT-24 + + + + - - - - LAT-25 + + - - - - - - LAT-26 + + + - - - - - LEV-1 + + + + + + + - LEV-2 + + + + + + + - BIR-1 + + + + + - - - BIR-4 + + + + + + - - BIR-6 + + + + + - - - ALC-103 + + + + + + - - ALC-304 + + + + + + - -
(1) inóculo 20 l (caldo de crescimento de 24 h) em 5 ml meio TFn;
(2) LAT: lodo ativado; LEV: levedura; BIR: lodo ativado pré-incubado (temperatura ambiente por 3 dias, agitação contínua - 32 rpm); ALC: água de lixiviação do carvão.
A Figura 7a apresenta os resultados do crescimento
das leveduras LEV-1 e LEV-2, e da bactéria Acinetobacter
calcoaceticus (BIR-4), com uma turbidez mais elevada no
caldo de cultura bacteriano até a adição de 250 mg fenol/l.
O desenvolvimento das leveduras tornou-se mais pronunciado
após 68 h de teste, denotando o crescimento mais lento
destes microrganismos comparado ao crescimento da bactéria
testada nas mesmas condições. Os testes de degradação do
fenol estão presentes na Figura 7b, efetuados em um meio
com fenol como única fonte de carbono e o inóculo de 1,0%
(v/v). No meio com sais minerais e cloreto de amonium (MMO-
II) e uma concentração inicial de 50 mg fenol/l, o
experimento mostrou o declínio da concentração após a
adição de 250 mg fenol/l, após 92 h para as leveduras e
após 115 h para a bactéria BIR-4 (Acinetobacter
calcoaceticus), com taxas de degradação de 9 mg/h e 3 mg/h
respectivamente. A adição subsequente de 440 mg fenol/l e
840 mg fenol/l, para a bactéria e as leveduras
respectivamente, mostrou um declínio mais lento na
concentração do fenol residual, com taxas de degradação
inferiores à 1 mg/h.
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0 20 44 65 68 92 115 160 165 192
Tempo (h)
Abs
orbâ
ncia
(540
nm
)
LEV-2LEV-1BIR-4
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 20 44 65 68 92 115 160 165 192 240 336Tempo (h)
Con
c. F
enol
(mg/
l)
LAT-27LEV-1BIR-4
a)
b) 840 mg/l 840 mg/l 840 mg/l
250 mg/l 440 mg/l
FIGURA 7 - (a) Crescimento das leveduras LEV-1 e LEV-2, e da bactéria BIR-4 (Acinetobacter calcoaceticus) no meio MMO-II-Fn (50,0 + 5,0 mg fenol/l) e (b) concentração residual do fenol após a adição de concentrações crescentes de fenol (250,0 + 5,0; 440,0 + 10,0 e 840,0 + 5,0 mg/l) no teste de batelada incubado sob temperatura ambiente (26,0 + 2,0 oC) e agitação contínua (32 rpm).
Na Figura 8, observa-se que a levedura LEV-2
proporcionou a eliminação de 500 mg fenol/l (100%) no meio
com proteínas (TFn); no meio com solo (2,0% - p/v), sais
minerais e cloreto de amonium após 24 h. A quantidade do
fenol diminuiu em 20% e 60%, em 24 h e 72 h
respectivamente, no meio com solo (2,0% - p/v) sem o
acréscimo de sais minerais e cloreto de amonium.
Na Figura 9 observa-se que a quantidade de fenol
diminuiu entre 10% e 15% em 24 h; entre 20% e 50% no meio
com solo e entre 20% a 40% no meio com argila, sem o
acréscimo de sais minerais e o cloreto de amonium, em 240 h
de incubação sob agitação contínua e temperatura constante.
As Figuras 8 e 9 mostram o efeito da suplementação
dos sais minerais e do cloreto de amonium na degradação do
fenol, no qual a levedura testada apresentou um
comportamento semelhante ao teste com o meio TFn,
diminuindo o tempo necessário para a completa degradação do
fenol (em 24 h), comparado ao meio com solo e argila que
apresentaram um tempo superior à 240 h para a degradação
completa ou parcial do fenol, evidenciando a importância da
suplementação de compostos orgânicos (proteínas) e
inorgânicos (sais minerais e amonium) para o
desenvolvimento microbiano, conforme os trabalhos de Rubin
e Alexander (1983).
050
100150200250300350400450500
0 h 24 h 48 h 72 h 240 hTempo (h)
Con
c. fe
nol m
g/l)
TFn (Tryptic Soy broth)
solo (2,0 % sol. sais minerais MMO-II*)
solo (2,0 % )
água destilada
FIGURA 8 - Concentração residual do fenol (mg/l) no teste de batelada com: meio TFn (Tryptic Soy broth 2,5 g/l); com solo (2,0 % - p/v), sais minerais e amonium (MMO-II); com solo (2,0 % - p/v) e fenol (500 mg/l), após a adição do inóculo (1,0 %) da levedura LEV-2 (1,8 + 0,4 x 107 UFC/ml), incubados sob temperatura ambiente (26,0 + 2,0 oC) e agitação contínua (32 rpm).
LEV-2 + fenol
0
100
200
300
400
500
600
0 h 6 h 12 h 24 h 240 h
Tempo (h)
Con
c.Fe
nol (
mg/
l)
argila (2,0 %) solo (2,0 %)
água destilada
FIGURA 9 - Concentração residual do fenol (mg/l) no
teste de batelada nos meios com: argila (2,0 % - p/v); solo (2,0 % - p/v) e fenol (500 mg/l), após a adição do inóculo (1,0 %) da levedura LEV-2 (3,8 + 0,2 x 107 UFC/ml), incubados sob temperatura ambiente (26,0 + 2,0 oC) e agitação contínua (32 rpm).
Na Tabela 10 observou-se que as maiores taxas de
degradação aconteceram nas primeiras 24 h, nos testes com a
levedura LEV-2 e solo (21,7 mg/l/h); com a levedura, solo e
solução de sais minerais com amonium (15,7 mg/l/h); com a
levedura e solução de sais minerais com amonium (15,1
mg/l/h); e com a levedura e a argila (13,3 mg/l/h). Com o
aumento da concentração do fenol no meio, de 0,5 g/l para
1,0 g/l, foi verificado e efeito mais pronunciado do solo e
da argila, contribuindo para a adsorção e a metabolização
do fenol, relatado nos trabalhos de Pal et.al. (1994).
LEV-2 + fenol
Durante o segundo dia do experimento, a taxa de
degradação do fenol no meio sem sais minerais e amonium,
foi ligeiramente superior no meio com solo quando comparado
ao meio sem a presença do solo (9,7 mg/l/h e 1,7 mg/l/h,
respectivamente), possivelmente devido a lenta
disponibilização dos nutrientes pelo solo e a baixa
mineralização do fenol no solo, conforme o relato de
Dobbins et.al. (1987).
As taxas de degradação calculadas de 4,2 e 5,0
mg/l/h nas primeiras 12 e 24 h, diminuíram para 0,6 e 1,7
mg/l/h, apenas com o inóculo da levedura nos testes com
0,5 e 1,0 g de fenol/l, respectivamente. Este fato se deve
possivelmente, em virtude do arraste dos nutrientes do
caldo de crescimento e da população microbiana do inóculo,
para o teste de degradação, razão das taxas mais elevadas
em um primeiro momento. Dentre os poucos trabalhos
encontrados sobre a degradação do fenol por leveduras,
destacamos os trabalhos de Silveira Pinto et.al. (1979)
sobre a metabolização de vários compostos aromáticos por
leveduras isoladas de um estuário contaminado com petróleo,
embora não sejam relatadas as taxas de degradação do fenol.
A taxa de degradação do fenol de 1,9 mg/l/h
observada inicialmente com o solo, sem a levedura e sem a
solução de sais minerais, baixou para 0,4 mg/l/h até o
final do experimento. O solo esterilizado pode ter
metabolizado ou adsorvido o fenol durante os seis dias de
duração do teste, além da possível volatilização deste
composto. As análises do teor de fenol realizadas com as
amostras de solo e da própria solução do solo, através do
método da amino-antipirina, não foram satisfatórias e os
resultados apresentaram-se bastante variáveis, em virtude
dos baixos teores de fenol no solo natural utilizado na
padronização, e ao próprio processo extrativo discutido nos
trabalhos de Whitehead et.al. (1983).
Os testes de adsorção do fenol no solo e as
análises da atividade enzimática total do solo sobre o
fenol não apresentaram a reprodutibilidade necessária,
deste modo a análise da metabolização e adsorção do fenol
pelo solo e pelas argilas necessitam de novos trabalhos.
TABELA 10 - Taxa de degradação do fenol (mg/l/h) no teste de batelada com: solo (2,0 % - p/v); argila (2,0% - p/v); sais minerais e amonium; fenol (0,5 e 1,0 g/l) e a levedura LEV-2, incubados sob temperatura ambiente (26,0 + 2,0 oC) e agitação constante (32 rpm).
Tempo
(h)
TAXA de DEGRADAÇÃO
(mg fenol/l/h)
Fn-0,5(1) SI-sm(3) I-sm SI I S
até 12 - - - - -
até 24 15,7 15,1 5,4 5,0 1,9
24 - 48 - - 9,7 1,7 -0,2
48 - 192 - - - 0,2 0,4
Fn-1,0(2) SI AI I A S
até 12 9,4 4,7 4,2 - -
12 - 24 21,7 13,3 0,6 5,4 3,9
(1) concentração inicial de fenol: 0,5 g/l; (2) concentração inicial de fenol: 1,0 g/l; (3) S: Solo; I: inóculo da LEV-2 (7,7 + 0,2 x 107 UFC/ml
meio TFn); A: argila; sm: sais minerais e amonium.
A Figura 10 apresenta os resultados do teste
efetuado com a levedura LEV-1, que apresentaram-se
similares ao teste efetuado com a LEV-2, sugerindo ser a
mesma levedura isolada em meios de cultura diferentes.
050
100150200250300350400450500
0 h 24 h 48 h 72 h 240 htempo (h)
conc
.feno
l (m
g/l)
TFnsolo (2,0 %)solo (2,0 % sol.sais minerais MMO-II*)agua destilada
FIGURA 10 - Concentração residual do fenol (mg/l)
no teste de batelada com: meio TFn (Tryptic Soy broth 2,5 g/l); solo (2,0 % - p/v) e sais minerais com amonium (MMO-II); solo (2,0 % - p/v) sem sais minerais; fenol (500 mg/l), após a adição do inóculo (1,0 %) da levedura LEV-1 (3,6 + 0,3 x 107 UFC/ml), incubados sob temperatura ambiente (26,0 + 2,0 oC) e agitação contínua (32 rpm).
Os teores da concentração de fenol nos testes de
degradação efetuados estão discriminados nos Apêndices 26 a
28.
5.5 - Quantificação microbiana
A Tabela 11 mostra um pequeno aumento da população
total no meio com solo (2,0%) e o inóculo da levedura LEV-2
(105 UFC/ml), quando comparada com a população do ensaio
com o inóculo e sem o solo (104 UFC/ml). Em ambos os meios
utilizados para a quantificação, meio TFn com 0,5 e 1,0 g
fenol/l, a população permaneceu constante no experimento.
LEV-1 + fenol
TABELA 11 - População de leveduras (UFC/ml) recuperadas no meio TFn (Tryptic Soy broth) com fenol (0,5 e 1,0 g/l) no teste de batelada com: solo (2,0 % - p/v); inóculo da levedura LEV-2 (3,7 + 0,2 x 107
UFC/ml); e fenol (0,4 g/l), sob incubação a temperatura ambiente (26 + 2 oC) e agitação contínua (32 rpm), realizado em triplicata (média + desvio padrão).
Tempo
População total (UFC/ml)
meio TFn-0,5(1)
(h) LEV-2 + Solo Solo LEV-2
168 8,0 + 3,6 x 105 < 102 3,3 + 2,4 x 104
336 9,3 + 1,9 x 105 < 102 6,9 + 1,6 x 104
População total (UFC/ml)
meio TFn-1,0(2)
168 5,4 + 1,6 x 105 < 102 2,0 + 2,0 x 104
336 4,2 + 0,9 x 105 < 102 6,0 + 0,8 x 104
(1) Tryptic Soy broth 2,5 g/l; fenol 0,5 g/l; (2) Tryptic Soy broth 2,5 g/l; fenol 1,0 g/l.
A Tabela 12 apresenta a população de leveduras
recuperadas no meio com 0,5 e 1,0 g fenol/l, mais elevada
no meio com sais minerais e amonium (107 UFC/ml) quando
comparada ao meio com solo (105 UFC/ml).
Na Tabela 13, a presença da argila e do solo no
meio não alterou significativamente a população de
leveduras, que permaneceu constante (105 UFC/ml) no meio
com 1,0 g fenol/l, nas primeiras 48 h de incubação no
ensaio de degradação, sob agitação contínua e temperatura
ambiente.
TABELA 12 - População de leveduras (UFC/ml) recuperadas no meio TFn (Tryptic Soy broth) com fenol (0,5 e 1,0 g/l) no teste de batelada com: solo (2,0 % - p/v); sais minerais e amonium (MMO-II); inóculo da levedura LEV-2 (7,7 + 0,2 x 107 UFC/ml); e fenol (0,4 g/l), sob incubação a temperatura ambiente (26 + 2 oC) e agitação contínua (32 rpm), realizado em triplicata (média + desvio padrão).
Tempo
População total (UFC/ml)
meio TFn-0,5(1)
(h) LEV-2 + Solo
MMO-II(2)
LEV-2 +
MMO-II
LEV-2 +
Solo
LEV-2
24 1,4 + 0,2
x 107
6,0 + 0,4
x 107
4,2 + 1,4
x 105
8,8 + 2,5
x 105
48 nd(3) nd 5,0 + 2,0
x 105
5,7 + 1,8
x 105
População total (UFC/ml)
meio TFn-1,0(4)
24 1,5 + 0,8
x 107
4,4 + 0,5
x 107
4,8 + 0,8
x 105
3,5 + 0,5
x 105
(1) Tryptic Soy broth 2,5 g/l; fenol 0,5 g/l; (2) MMO-II: K2HPO4 0,65 g/l; KH2PO4 0,17 g/l; MgSO4 7H2O
0,1 g/l; ClNH4 1,0 g/l; NaCl 0,5 g/l; FeSO4 7H2O (0,01M) 1,0 ml/l; CaCl2 (0,02M) 1,0 ml/l;
(3) não determinado (4) Tryptic Soy broth 2,5 g/l; fenol 1,0 g/l.
TABELA 13 - População de leveduras (UFC/ml) recuperadas no meio TFn (Tryptic Soy broth) com fenol (0,5 e 1,0 g/l) no teste de batelada com: argila (2,0 % - p/v); solo (2,0 % - p/v); inóculo da levedura LEV-2 (1,7 + 0,3 x 107 UFC/ml); e fenol (1,0 g/l), sob incubação a temperatura ambiente (26 + 2 oC) e agitação contínua (32 rpm), realizado em triplicata (média + desvio padrão).
Tempo
População total (UFC/ml)
meio TFn-0,5(1)
(h) LEV-2 +
Argila
LEV-2 +
Solo
LEV-2
6 1,6 + 0,5 x 105 1,8 + 0,5 x 105 3,5 + 0,8 x 105
12 9,8 + 3,3 x 104 2,6 + 0,1 x 105 6,8 + 1,1 x 105
24 1,1 + 0,8 x 105 2,0 + 0,6 x 105 5,8 + 1,5 x 105
48 1,8 + 0,9 x 105 4,2 + 0,2 x 105 nd(2)
População total (UFC/ml)
meio TFn-1,0(3)
6 1,5 + 0,1 x 104 1,4 + 0,3 x 105 2,7 + 0,3 x 105
12 2,7 + 1,3 x 104 2,4 + 0,2 x 105 5,7 + 0,2 x 105
24 2,3 + 1,0 x 105 1,9 + 0,9 x 105 3,8 + 0,6 x 105
48 1,1 + 0,2 x 105 3,9 + 1,1 x 105 nd
(1) Tryptic Soy broth 2,5 g/l; fenol 0,5 g/l; (2) não determinado; (3) Tryptic Soy broth 2,5 g/l; fenol 1,0 g/l.
Os resultados confirmam a influência da
suplementação dos sais minerais, no desenvolvimento
microbiano e consequentemente na metabolização dos
compostos orgânicos, com o aumento da população e da taxa
de degradação. Os teores de solo e de argila utilizados no
teste (2,0%) não apresentaram influência significativa
sobre a população de leveduras, embora os trabalhos de
Stotzky (1986) e Asturias (1989) tenham relatado o aumento
do crescimento e a diminuição do período inicial de
adaptação microbiana, especialmente sobre os efeitos da
argila montmorilonita no desenvolvimento bacteriano.
A Tabela 14 apresenta o efeito da adição do lodo
ativado ao solo, com o aumento da população de bactérias
(105 a 107 UFC/g solo) e de leveduras (104 a 106 UFC/g solo)
após 72 h. O lodo ativado apresentou uma população de 107
UFC/ml no meio Thorton e 106 UFC/ml no meio GPENC.
TABELA 14 - Quantificação das bactérias totais (meio Thorton) e das leveduras totais (meio GPENC) do solo testado nos tubos percoladores, antes e após a adição do lodo ativado, realizado em triplicata (média + desvio padrão).
Adição
ao solo
Bactérias Totais
meio Thorton(1)
Leveduras Totais
meio GPENC(2)
(UFC/g solo) (UFC/g solo)
Antes 7,6 + 4,3 x 105 4,1 + 1,6 x 104
Após(3) 8,4 + 3,7 x 107 6,4 + 3,1 x 106
(1) em g/l: K2HPO4 (1,0); MgSO4.7 H2O (0,2); CaCl2 (0,1); NaCl (0,1); FeCl3 (0,002); KNO3 (0,5); Manitol (1,0); Asparagina (0,5);
(2) em g/l: Glicose (20,0); Peptona (10,0); Extrato de Levedura (5,0); NaCl (25,0); Cloranfenicol (0,4); pH 4,0;
(3) 72 h após.
A Tabela 15 apresenta a população de
microrganismos recuperados no meio com sais minerais e
amonium (MMO-II), e fenol como única fonte de carbono.
Com o aumento da concentração do fenol no meio TFn (0,03 a
1,0 g/l) utilizado na quantificação microbiana, a
população do solo não contaminado (104 e 106 UFC/g)
aumentou (106 e 108 UFC/g) após a adição do lodo ativado,
contribuindo para o aumento da população microbiana do
solo de modo geral.
TABELA 15 - Quantificação dos microrganismos
heterotróficos (UFC/g) do solo testado nos tubos percoladores (TP-I) e recuperados no meio com sais minerais e amonium (MMO-II) e fenol (0,03; 0,1; 0,5 e 1,0 g/l), antes e após a adição do lodo ativado (25% - v/v), realizado em triplicata (média + desvio padrão).
Adição
do
Microrganismos Totais (UFC/g solo)
meio MMO-II(1)
lodo concentração do fenol
ao solo 0,03 g/l 0,1 g/l 0,5 g/l 1,0 g/l
Antes 2,4 + 0,9
x 106
3,0 + 1,1
x 106
2,8 + 1,3
x 105
1,7 + 0,8
x 104
Após(2) 1,8 + 1,3
x 108
6,0 + 3,6
x 107
6,1 + 3,5
x 107
4,3 + 2,0
x 106
(1) em g/l: K2HPO4 (0,65); KH2PO4 (0,17); MgSO4 7.H2O (0,1); ClNH4 (1,0); NaCl (0,5); FeSO4 7.H2O (0,01M) 1,0 ml/l; CaCl2 (0,02M) 1,0;
(2) 72 h após.
A Tabela 16 apresenta o aumento significativo da
população do solo, de 105 para 107 UFC/g solo no meio TFn
(com 0,5 e 1,0 g fenol/l), no teste efetuado em vasos.
TABELA 16 - Quantificação dos microrganismos heterotróficos (UFC/g) do solo no teste de crescimento vegetal em vaso (TCV-I), recuperados no meio TFn (Tryptic Soy broth) com fenol (0,5 e 1,0 g/l), após a adição do lodo ativado líquido (16 l/vaso); lodo concentrado (10 % - v/v); esterco e calcário, realizado em triplicata (média + desvio padrão).
Teste (2)
Quantidade
População heterotrófica total
(UFC/g solo)
adicionada meio TFn-0,5(2) meio TFn-1,0(3)
LAt 384,0 ml/Kg 2,4 + 0,6 x 107 1,1 + 0,3 x 107
LA-c 77,0 ml/Kg 1,9 + 0,6 x 107 8,3 + 3,7 x 106
Est 46,0 g/Kg 1,8 + 1,6 x 106 8,5 + 0,1 x 105
Cal 4,3 g/Kg 1,6 + 0,4 x 106 1,5 + 0,3 x 106
Solo - 7,5 + 3,2 x 105 1,1 + 0,2 x 105
(1) LAt: lodo ativado (16 litros/vaso); LA-c: lodo ativado concentrado (10% - v/v); Est: esterco bovino estabilizado (10% - v/v); Cal: calcário dolomítico (IMBRACAL - PRNT 90,2); Solo: solo natural;
(2) Tryptic Soy broth 2,5 g/l; fenol 0,5 g/l; (3) Tryptic Soy broth 2,5 g/l; fenol 1,0 g/l.
Segundo Riis et.al. (1998), a extração microbiana a
partir do solo é da ordem de 20% a 30% nos métodos que
utilizam a contagem em placas com meios seletivos e poucas
etapas extrativas, devido a forte adsorção microbiana.
Entretanto, os resultados mostraram o aumento da população
microbiana (107 UFC/g solo) após a adição do lodo ativado
ao solo, nas concentrações testadas (77 e 384 ml/Kg). A
adição de calcário e de esterco bovino proporcionaram menor
aumento da população microbiana (106 UFC/g solo).
O solo não contaminado apresentou normalmente uma
população microbiana aproximada de 105 UFC/g solo,
recuperada no meio TFn com 0,5 e 1,0 g fenol/l, mostrando o
metabolismo aromático natural dos microrganismos presentes
no solo, conforme o relato de vários trabalhos (Bailly
et.al., 1977; Pal et.al., 1994).
5.6 - Crescimento vegetal em vasos
O solo classificado como podzólico coletado no
planalto catarinense, apresentou discreta participação nos
testes de degradação do fenol nos testes em batelada, em
meio líquido com microrganismos selecionados. A Tabela 17
apresenta as características físico-químicas do solo
testado nos vasos, com uma pequena elevação do pH do solo
após a adição do lodo ativado (pH 5,7), correspondente ao
valor alcançado após a adição do calcário (pH 5,9).
O ensaio de crescimento vegetal efetuado nos vasos
com solo, permitiu uma melhor observação do efeito da
contaminação do solo, com o resíduo da Estação de
Tratamento do Efluente do gaseificador de carvão mineral. A
Tabela 18 mostra uma redução no desenvolvimento da aveia
(Avena sativa) e do trevo (Trifolium pratense) após a
adição do lodo ativado ao solo.
TABELA 17 - Determinação da condutividade e do pH do solo, antes e 30 dias após a adição do lodo ativado da Estação de Tratamento do Efluente do gaseificador de carvão mineral, realizado em triplicata (média + desvio padrão).
Adição Antes Após(1)
Teste
Condutividade
(ms)
pH
Condutividade
(ms)
pH
LAt(2) 48,5 + 3,5 4,32 + 0,12 1.610,0 + 10,0 5,68 + 0,06
LA-c(3) 44,0 + 5,6 4,21 + 0,04 116,5 + 26,0 4,36 + 0,20
Est(4) 39,0 + 6,1 4,43 + 0,05 161,5 + 1,5 4,65 + 0,09
Cal(5) 51,0 + 5,5 4,28 + 0,06 164,5 + 7,5 5,91 + 0,04
Solo(6) 34,5 + 6,9 4,54 + 0,08 48,0 + 4,0 4,76 + 0,05
(1) 30 dias após a adição do lodo ativado; (2) LAt: lodo ativado (384,0 ml/Kg solo); (3) LA-c: lodo ativado concentrado (umidade 50% - p/v) (77,0 ml/Kg); (4) Est: esterco bovino estabilizado (46,0 g/Kg); (5) Cal: calcário dolomítico (PRNT 90,2)(4,3 g/Kg); (6) Solo: teste controle (sem resíduos/corretivos).
A concentração média de 12,2 + 5,6 mg/l de fenóis
totais presente no lodo ativado, proporcionou uma
concentração residual média inferior a 5,0 mg/l no solo
coletado ao término do ensaio, após extração em solução
aquosa (pH 7,0). Os demais componentes do lodo ativado não
foram avaliados individualmente, entretanto os efeitos da
adição proporcionaram modificações nas caraterísticas
físico-químicas do solo após 30 dias, e consequentemente no
desenvolvimento vegetal. Os resultados estão presentes na
Figura 11.
TABELA 18 - Determinação da massa fresca e da massa seca de
Avena sativa (aveia) e do número de brotamentos de Trifolium pratense (trevo) no teste de crescimento vegetal em vaso (TCV) (1), após a adição do efluente (16 l/vaso) e do lodo (10 % v/v) da Estação de Tratamento do Efluente do gaseificador de carvão mineral, realizado em triplicata (média + desvio padrão).
Teste(1)
Avena sativa(2)
massa fresca
(g)
Avena sativa(2)
massa seca
(g)
Trifolium
pratense(3)
(% germinação)
LAt(4) 1,66 + 0,04 0,15 + 0,02 0
LA-c(5) 3,49 + 0,03 0,24 + 0,01 16,2 + 4,5
Est(6) 3,82 + 0,11 0,26 + 0,01 39,7 + 5,8
Cal(7) 4,54 + 0,16 0,26 + 0,01 46,7 + 6,9
Solo(8) 3,44 + 0,09 0,25 + 0,01 34,2 + 4,8
(1) semeadura 30 dias após a adição do resíduo/corretivos; (2) 100 sementes aveia/vaso; (3) 625 sementes trevo (1,0 g)/vaso; (4) LAt: lodo ativado (384,0 ml/Kg solo); (5) LA-c: lodo ativado concentrado (umidade 50% - p/v) (77,0 ml/Kg); (6) Est: esterco bovino estabilizado (46,0 g/Kg); (7) Cal: calcário dolomítico (PRNT 90,2)(4,3 g/Kg); (8) Solo: teste controle (sem resíduos/corretivos).
O efeito da contaminação do solo com o resíduo da
Estação de Tratamento do fluente do gaseificador de carvão
mineral, ficou melhor evidenciado no ensaio de crescimento
vegetal do que no ensaio com microrganismos. A utilização
de bioensaios com plantas nos testes que avaliam a
remediação do solo em locais contaminados com rejeitos
industriais sugerido por Meier et.al (1997), torna-se
promissor e necessita da continuação dos trabalhos, uma vez
que está bem difundida a importância do crescimento vegetal
para a melhoria da qualidade do ambiente, e do solo em
particular; seja participando da troca de nutrientes ou
absorvendo compostos presentes no solo de forma excessiva.
FIGURA 11 - Massa seca de aveia (Avena sativa) e
pH da solução do solo, após a contaminação do solo com o
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
LAt LA-c Est Cal Solo
pH e massa seca (g)
pHAveia (g)
lodo ativado (LAt: 384,0 ml/Kg; LA-c: 77,0 ml/Kg), e a adição de calcário (Cal: 4,3 g/Kg) e esterco bovino (Est: 46,0 g/Kg), após a semeadura (100 sementes/vaso) e o crescimento da planta (30 a 40 dias).
6 - CONCLUSÕES
a) A adição do lodo ativado ao solo proporcionou
uma diminuição no número de sementes germinadas de trevo
(Trifolium pratense) e no peso final da biomassa verde da
cultura de aveia (Avena sativa); embora não tenha sido
observado sintomas de fitotoxicidade.
b) A população microbiana aumentou e houve uma
elevação do pH do solo, após a adição do lodo ativado.
c) Os trabalhos relacionados à remediação dos solos
contaminados por compostos aromáticos, enfatizam a
utilização dos fungos filamentosos, e os trabalhos
relacionados à degradação do fenol enfatizam a utilização
das bactérias. Este trabalho enfatizou a utilização das
leveduras.
d) Os isolados de leveduras mostraram tolerância
aos maiores teores de fenol testados (até 480 mg/l), quando
comparados aos isolados bacterianos do lodo ativado;
entretanto a adição contínua de fenol possibilitou a
adaptação microbiana à concentrações maiores.
e) As leveduras (LEV-1 e LEV-2) e a bactéria
Acinetobacter calcoaceticus (BIR-4) isoladas do lodo
ativado, apresentaram melhor atividade no meio tamponado
com proteínas (Tryptic Soy broth) e menor atividade no meio
com sais minerais, acrescidos de fenol (0,5 g/l).
f) A solução de sais minerais com cloreto de
amonium possibilitou uma taxa de degradação do fenol mais
elevada, quando comparada à solução aquosa com solo (2,0%)
ou argila (2,0%), no ensaio com a levedura isolada (LEV-2).
A adição de sais minerais ao meio de cultura proporciona um
melhor desenvolvimento microbiano, independentemente da
adição do solo e da argila nas concentrações testadas.
g) A adição do solo (2,0%) proporcionou uma taxa de
degradação mais elevada com o aumento da concentração do
fenol no meio (de 0,4 para 1,0 g/l), quando comparada à
adição da argila (2,0%), no ensaio com a levedura isolada.
h) A adição de concentrações crescentes de fenol no
teste de batelada (em Erlenmeyers), mostrou-se um modelo
apropriado para a adaptação microbiana e para a
determinação da taxa de degradação de compostos orgânicos,
de fundamental importância para os reatores industriais.
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8 - APÊNDICES
APÊNDICE 1 - Características físico-químicas do efluente de coqueria e eficiência do sistema de tratamento, em um reator experimental de lodo ativado (E.U.A.).
Características
físico-químicas
Afluente (1)
(mg/l)
Efluente
(mg/l)
Eficiência
(%)
DQO (2) 5.652,0 2.689,0 52,4
Fenóis totais 132,0 1,7 98,7
Cresóis 30,0 nd 100,0
Dimetil-hidantoína 974,0 935,0 4,0
Cianetos 29,0 14,5 50,0
Tiocianatos 193,0 50,0 74,0
Sulfatos 28,0 436,0 nd
Metanol 180,0 nd 100,0
Amônia 571,0 606,0 nd
Alcalinidade 1.191,0 1.265,0 nd
(1) volume de efluente tratado: 2.040 litros; oxigênio dissolvido: 2,0 a 3,0 mg/l;
tempo de retenção hidráulica: 3 dias; tempo de retenção de sólidos: 20 dias. (2) demanda química de oxigênio Fonte: Gallagher e Felix(1985).
APÊNDICE 2 - Características físico-químicas do efluente de coqueria e eficiência do sistema de tratamento, em uma estação experimental de lodo ativado (Polônia).
Características
físico-químicas
Afluente (1)
(mg/l)
Efluente (2)
(mg/l)
Eficiência
(%)
DQO (3) 1.610,0 161,0 90,0
Fenóis totais 990,0 8,5 99,2
Fenóis voláteis 650,0 0,5 99,9
Fenóis não voláteis 340,0 8,0 97,7
Cianetos 16,0 1,4 91,2
Tiocianatos 580,0 58,0 90,0
Tiossulfatos 640,0 122,0 75,0
Sulfitos 135,0 45,0 66,0
Sulfetos 60,0 27,0 55,0
(1) vazão média de entrada na estação de tratamento: 85 m3/dia.
(2) efluente final do sistema de tratamento (3) demanda química de oxigênio Fonte: Gallagher e Felix (1985).
APÊNDICE 3 - Características físico-químicas (média e desvio padrão) da água de lixiviação do carvão mineral, coletada em Criciúma (SC).
Local
pH
Acidez(1)
(ppm)
Sulfatos (2)
(ppm)
Ferro(3)
(ppm)
L-1
(nascente do
rio Sangão)
7,3 + 0,3
2,2 + 1,6
0,2 + 0,1
< 0,1
L-4
(lagoa de
captação de
um lavador)
5,0 + 1,1
196,5 + 65,1
18,3 + 4,9
8,0 + 2,3
(1) método da titulação com hidróxido de sódio; (2) método da precipitação do sulfato de bário; (3) método da fenantrolina. Fonte: Silva Filho (em publicação).
APÊNDICE 4 - Características físico-químicas do efluente do gaseificador (licor fenólico), após a queima do carvão mineral procedente do Rio Grande do Sul.
Características
físico-químicas
carvão
COPELMI(1)
carvão
PALERMO(1)
fenol 3.000-3.500 ppm 2.000-2.500 ppm
cianetos 30 ppm 10 ppm
tiocianatos 910-1.200 ppm 500-800 ppm
tiossulfatos 1.050 ppm nd
sulfetos 150-300 ppm 50-100 ppm
sulfatos 50 ppm 50 ppm
amônia 3.500-4.000 ppm 2.500-3.000 ppm
cloretos 1.600 ppm nd
cálcio 1.600 ppm 1.600 ppm
sódio 15 ppm nd
sílica 10 ppm 10 ppm
alcatrão 600-1.100 ppm 80-100 ppm
DBO (2) 14.000 ppm 9.000 ppm
DQO (3) 30.000 ppm 20.000-23.000 ppm
(1) empresa fornecedora do carvão;
(2) demanda bioquímica de oxigênio;
(3) demanda química de oxigênio; Fonte: Mariese Olivo Brida (comunicação pessoal).
APÊNDICE 5 - O método colorimétrico da amino-antipirina para análise dos fenóis totais.
a. Reagentes
- Glicina 0,1 M (pH 9,7);
- K3Fe(CN)6 5,0% (p/v), diluído em glicina;
- 4-amino-antipirina 0,25% (p/v), diluído em glicina.
b. Metodologia
Em microplacas limpas e secas adicionar:
- amostra diluída ou concentrada.................... 100
l
- solução de ferrocianeto........................... 10
l
- solução de amino-antipirina....................... 100
l
Aguardar 15 minutos para a reação de cor.
c. Leitura
A leitura é automatica na Leitora de Microplacas (mod.2001
- WHITTAKER BIOPRODUCTS) utilizando o comprimento de
onda de 505 nm.
d. Reagentes extratores
Reagente A: Na3C6H5O7.2 H2O (p.m. 294,11)....9,605 g/500 ml
Reagente B: Na2HPO4.12 H2O (p.m. 358,14)... 35,850 g/500 ml
Tampão citrato-fosfato:
- 30,7 ml reagente A + 19,3 ml reagente B
- completar para 100 ml com água destilada
- corrigir o pH (4,0) com HCl.
APÊNDICE 6 - Modelo do teste de batelada(1) com a levedura
LEV-1 isolada do lodo ativado, fenol (0,5 g/l), solo (2,0 % p/v), sais minerais e amonium (MMO-II(2).
Teste
Inóculo(3)
Fenol
Solo
Solução
Análises(4)
(g/l) (g) (ml)
TD-1 LEV-1 0,5 2,0 100,0 fenol
TD-2 LEV-1 0,5 2,0 100,0 fenol
TD-3 LEV-1 0,5 - 100,0 fenol
TD-4 LEV-1 0,5 - 100,0 fenol
TD-5 - 0,5 2,0 100,0 fenol
TD-6 - 0,5 2,0 100,0 fenol
TD-7 - 0,5 - 100,0 fenol
(1) Erlenmeyer (250 ml) com 100 ml de solução, agitação contínua(32 rpm), temperatura ambiente (26 + 2 oC);
(2) MMO-II: K2HPO4 0,65 g/l; KH2PO4 0,17 g/l; MgSO4 7H2O 0,1 g/l; ClNH4 1,0 g/l; NaCl 0,5 g/l; FeSO4 7H2O (0,01M) 1,0 ml/l; CaCl2 (0,02M) 1,0 ml/l;
(3) Inóculo (1,0 ml) do crescimento (24 h) no meio TFn (Tryptic Soy broth 2,5 g/l; fenol 0,5 g/l);
(4) Método colorimétrico da amino-antipirina.
APÊNDICE 7 - Modelo do teste de batelada(1) com a levedura LEV-2 isolada do lodo ativado, com fenol (0,5 g/l), argila (2,0 % p/v), sais minerais e amonium (MMO-II)(2).
Teste
Inóculo(3)
Fenol
Argila
Solução
Análises(4)
(g/l) (g) (ml)
TD-1 LEV-2 0,5 2,0 100,0 fenol
TD-2 LEV-2 0,5 2,0 100,0 fenol
TD-3 LEV-2 0,5 - 100,0 fenol
TD-4 LEV-2 0,5 - 100,0 fenol
TD-5 - 0,5 2,0 100,0 fenol
TD-6 - 0,5 2,0 100,0 fenol
TD-7 - 0,5 - 100,0 fenol
(1) Erlenmeyer (250 ml) com 100 ml, incubação sob agitação contínua (32 rpm), temperatura ambiente (26 + 2 oC);
(2) MMO-II: K2HPO4 0,65 g/l; KH2PO4 0,17 g/l; MgSO4 7H2O 0,1 g/l; ClNH4 1,0 g/l; NaCl 0,5 g/l; FeSO4 7H2O (0,01M) 1,0 ml/l; CaCl2 (0,02M) 1,0 ml/l;
(3) Inóculo (1,0 ml) do crescimento (24 h) no meio TFn (Tryptic Soy broth 2,5 g/l; fenol 0,5 g/l);
(4) Método colorimétrico da amino-antipirina.
APÊNDICE 8 - Modelo do teste de batelada(1) com a levedura LEV-1 (isolada do lodo ativado) com fenol (0,5 g/l), argila montmorilonita (2,0 % p/v) em solução de sais minerais e amonium (MMO-II)(2).
Teste
Inóculo(3)
Fenol
Solo
Solução
Análises(4)
(g/l) (g) (ml)
TD-1 LEV-1 0,5 2,0 100,0 fenol
TD-2 LEV-1 0,5 2,0 100,0 fenol
TD-3 LEV-1 0,5 - 100,0 fenol
TD-4 LEV-1 0,5 - 100,0 fenol
TD-5 - 0,5 2,0 100,0 fenol
TD-6 - 0,5 2,0 100,0 fenol
TD-7 - 0,5 - 100,0 fenol
(1) Erlenmeyer (250 ml) com 100 ml, agitação contínua (32 rpm), temperatura ambiente (26 + 2 oC);
(2) MMO-II: K2HPO4 0,65 g/l; KH2PO4 0,17 g/l; MgSO4 7H2O 0,1 g/l; ClNH4 1,0 g/l; NaCl 0,5 g/l; FeSO4 7H2O (0,01M) 1,0 ml/l; CaCl2 (0,02M) 1,0 ml/l;
(3) Inóculo (1,0 ml) do crescimento (24 h) no meio TFn (Tryptic Soy broth 2,5 g/l; fenol 0,5 g/l);
(4) Método colorimétrico da amino-antipirina.
APÊNDICE 9 - Modelo do teste de batelada(1) com as leveduras LEV-1 e LEV-2 isoladas do lodo ativado, no meio de cultura TFn (Tryptic Soy Broth - 2,5 g/l), fenol (0,5 g/l), solução de sais minerais e amonium (MMO-II)(2).
Teste
Inóculo(3)
Fenol
TFn
Solução
Análises(4)
(g/l) (ml) (ml)
TD-1 LEV-1 0,5 100,0 - fenol
TD-2 LEV-1 0,5 100,0 - fenol
TD-3 LEV-1 0,5 - 100,0 fenol
TD-4 LEV-1 0,5 - 100,0 fenol
TD-5 LEV-2 0,5 100,0 - fenol
TD-6 LEV-2 0,5 100,0 - fenol
TD-7 LEV-2 0,5 - 100,0 fenol
TD-8 LEV-2 0,5 - 100,0 fenol
TD-9 - 0,5 100,0 - fenol
TD-10 - 0,5 - 100,0 fenol
(1) Erlenmeyer (250 ml) com 100 ml, agitação contínua (2) (32 rpm), temperatura ambiente (26 + 2 oC); (3) MMO-II: K2HPO4 0,65 g/l; KH2PO4 0,17 g/l; MgSO4 7H2O
0,1 g/l; ClNH4 1,0 g/l; NaCl 0,5 g/l; FeSO4 7H2O (0,01M) 1,0 ml/l; CaCl2 (0,02M) 1,0 ml/l;
(4) Inóculo (1,0 ml) do crescimento (24 h) no meio TFn (Tryptic Soy broth 2,5 g/l;fenol 0,5 g/l);
(5) Método colorimétrico da amino-antipirina.
APÊNDICE 10 - Teste de tolerância microbiana em tubos plásticos percoladores (TP-I). Esquema da adição do lodo ativado de um sistema de tratamento de efluentes de um gaseificador de carvão mineral e das leveduras LEV-1 e LEV-2, ao solo.
Teste
Suporte(1)
Inóculo(2
)
Resíduo adicionado(3)
P(4) - 1 solo LEV-1 250 ml de lodo ativado
P - 2 solo LEV-2 250 ml de lodo ativado
P - 3 solo - 250 ml de lodo ativado
P - 4 solo
esterilizado
- 250 ml de lodo ativado
P - 5 solo - -
P - 6 solo - -
(1) 1.000 g de solo seco peneirado (2,00 mm de diâmetro); (2) Inóculo (50 ml) a partir do meio TFn (Tryptic Soy
broth 2,5 g/l; fenol 0,5 g/l); (3) Lodo ativado da estação de tratamento do efluente do
gaseificador de carvão, diluído a 25% (v/v) em água destilada estéril;
(4) P: tubo percolador.
APÊNDICE 11 - Cronograma do teste de tolerância microbiana
no tubo plástico percolador (TP-I).
Datas
Descrição do material adicionado ao percolador
15/05/96 Início dos testes P-1, P-2 e P-3(1)
16/05/96 200 ml de água(2) em P-1 e P-2.
16/05/96 25 ml do inóculo de LEV-2(3) (1,5 x 106 UFC/ml)
em P-2.
16/05/96 25 ml do inóculo de LEV-1(3) (2,5 x 106 UFC/ml)
em P-1.
21/05/96 200 ml de água em P-3
27/05/96 200 ml de água em P-1, P-2 e P-3
03/06/96 25 ml do inóculo de LEV-2 (1,5 x 106 UFC/ml) em
P-2.
03/06/96 25 ml do inóculo de LEV-1 (2,5 x 106 UFC/ml) em
P-1
03/06/96 50 ml de água em P-3
15/06/96 Início dos testes P-4, P-5 e P-6
15/06/96 200 ml de água em P-4
17/07/96 250 ml do lodo ativado diluído (25% - v/v) em
P-1, P-2, P-3 e P-4
31/07/96 Últimas determinações
(1) P: tubo percolador. (2) Adição de água para manutenção da umidade; (3) LEV-1 e LEV-2: leveduras isoladas do lodo ativado.
APÊNDICE 12 - Teste de percolação (TP-II). Esquema da adição do lodo ativado e do inóculo da levedura LEV-2 isolada do lodo ativado (107 UFC/ml).
Tubo
percolador
Material
suporte(1)
Inóculo(2)
(% - v/v)
Lodo ativado(3)
(% - v/v)
P(4) - 10 solo 10,0 20,0
P - 11 solo 10,0 100,0
P - 12 solo 10,0 20,0
P - 13 solo 10,0 100,0
P - 14 solo 50,0 20,0
P - 15 solo 50,0 100,0
P - 16 solo 50,0 20,0
P - 17 solo 50,0 100,0
P - 18 solo - -
P - 19 solo - -
(3) solo seco peneirado (diâmetro de 2,00 mm) - 1.000 g; (4) crescimento no meio TFn, temperatura 28 oC, 24 h; (5) lodo ativado diluído em água destilada esterilizada; (6) P: tubo percolador.
APÊNDICE 13 - Cronograma do teste de percolação (TP-II).
Datas
Descrição do material adicionado ao percolador
24/07/97 Início dos testes P-10 a P-19
24/07/97 100 ml do inóculo de LEV-2(1) (10%) em P-10
a P-13
24/07/97 100 ml do inóculo de LEV-2 (50%) em P-14 a
P-17
24/07/97 100 ml de água(2) em P-18 e P-19
14/08/97 100 ml do efluente (20%) em P-10, P-12, P-14
e P-16
14/08/97 100 ml do efluente (100%) em P-11, P-13, P-
15 e P-17
14/08/97 100 ml de água em P-18 e P-19
13/11/97 100 ml do efluente (20%) em P-10, P-12, P-14
e P-16
13/11/97 100 ml do efluente (100%) em P-11, P-13, P-
15 e P-17
13/11/97 100 ml de água em P-18 e P-19
02/12/97 Últimas determinações
(1) LEV-2: levedura isolada do lodo ativado; (2) Água para manutenção da umidade (20 a 30% p/p); (3) P: tubo percolador.
APÊNDICE 14 - Monitoramento da umidade do solo nos tubos de percolação (TP-I), após a adição de água destilada esterilizada e do lodo ativado concentrado (diluído a 25% - v/v).
Data
Umidade(1) (% - p/p)
TP-1 TP-3 TP-4 TP-5 TP-6
15/05/96 13,5(2) 13,5(2) nd(3) nd nd
16/05/96 nd nd nd nd nd
27/05/96 nd nd nd nd nd
29/05/96 31,7 25,9 nd nd nd
03/06/96 nd nd nd nd nd
13/06/96 21,3 26,8 13,0(2) 13,0(2) 13,0(2)
15/06/96 nd nd nd nd nd
18/06/96 15,0 27,3 22,4 nd nd
02/07/96 12,6 27,2 18,1 nd nd
17/07/96 nd nd nd nd nd
18/07/96 20,9 32,3 27,8 nd nd
31/07/96 28,6 28,4 24,7 12,2 11,7
(1) peso líquido/peso total; (2) umidade inicial média do solo seco peneirado (2,0 mm);
(3) não determinado.
APÊNDICE 15 - Meios de cultura utilizados.
a. TFn Tryptic Soy broth (DIFCO) 2,5 g/l + fenol 0,5 g/l
(Barbosa et al., 1995). b. TFE Tryptic Soy broth (DIFCO) 2,5 g/l + efluente do
gaseificador (Barbosa et al., 1995). c. Solução de sais I (MMO-I) K2HPO4 0,65 g/l; KH2PO4 0,17 g/l; MgSO4 7H2O 0,1
g/l; NaNO3 1,0 g/l; NaCl 0,5 g/l; FeSO4 7H2O (0,01M) 1,0 ml/l; CaCl2 (0,02M) 1,0 ml/l (Providenti et al., 1995).
d. Solução de sais II (MMO-II) K2HPO4 0,65 g/l; KH2PO4 0,17 g/l; MgSO4 7H2O 0,1
g/l; ClNH4 1,0 g/l; NaCl 0,5 g/l; FeSO4 7H2O (0,01M) 1,0 ml/l; CaCl2 (0,02M) 1,0 ml/l (Providenti et.al., 1995).
e. MEL-Fn Melaço [carboidratos 65%; nitrogênio total 0,5%;
cinzas 8,5% e outros] 2,5 g/l + fenol 0,5 g/l; f. Agr-Fn
Agrosix [nitrogênio total 16,0 %; óxido de
potássio 4,0 % e outros] 2,5 g/l + fenol 0,5 g/l; g. GPENC Para o isolamento e a quantificação de leveduras:
Glicose 20 g/l; Peptona 10 g/l; Extrato de Levedura 5 g/l; NaCl 25g/l; Cloranfenicol 400 mg/l; pH 4,0 (Hagler et.al., 1997).
APÊNDICE 16 - Descrição do teste de crescimento em vasos.
Vasos (1)
Volume adicionado (em litros)
areia(2)
solo(3)
esterco(4)
LA-c(5)
LAt(6)
água (7)
TTV - A 2 20 - - 10 -
TTV - B 2 20 - - 10 -
TTV - C 2 20 - 2 - 1
TTV - D 2 20 - 2 - 1
TTV - E 2 20 2 - - 2
TTV - F 2 20 2 - - 2
TTV - G 2 20 - - - 2
TTV - H 2 20 - - - 2
(1) Vaso de amianto de 40 cm (diâmetro) x 40 cm (altura);
(2) Suporte filtrante lavado (diâmetro de 4,00 mm); (3) Solo seco peneirado (diâmetro de 2,00 mm); (4) Esterco bovino (estabilizado por 2 meses); (5) Lodo ativado concentrado (umidade de 50% p/p); (6) Lodo ativado (20 l fenol/ml); (7) Para manutenção da umidade (entre 20% e 30% - p/p).
APÊNDICE 17 - Cronograma do teste de crescimento em
vasos. Determinação do número de plântulas de Trifolium pratense (trevo).
Datas
Descrição do material adicionado aos vasos (1)
04/02/97 Início dos testes.
Preparo dos vasos TTV-A a TTV-H
04/02/97 Adição de água (2)
05/03/97 Primeira semeadura de Trifolium pratense
625 sementes/vaso(3)
17/03/97 Primeira contagem das plântulas
24/03/97 Segunda contagem das plântulas
14/04/97 Segunda semeadura de Trifolium pratense
625 sementes/vaso
24/04/97 Primeira contagem das plântulas
28/04/97 Segunda contagem das plântulas
(1) Vaso de amianto de 40 cm (diâmetro) x 40 cm (altura);
(2) Para manutenção da umidade (entre 20% e 30% - p/p); (3) Semeado 1,0 g (625 sementes)/vaso.
APÊNDICE 18 - Cronograma do teste de crescimento em vasos.
Determinação da massa seca de Avena sativa (aveia).
Datas
Descrição do material adicionado aos vasos (1)
30/04/97 Início dos testes.
Preparo dos vasos TTV-A a TTV-H
30/04/97 Preparo dos vasos TTV-I a TTV-J
Adição de calcário (2)
02/05/97 Adição de água (3)
13/05/97 Semeadura de Avena sativa
100 sementes/vaso
16/06/97 Corte das folhas de Avena sativa
04/07/97 Semeadura de Avena sativa
100 sementes/vaso
28/07/97 Corte das folhas de Avena sativa
(1) Vaso de amianto de 40 cm (diâmetro) x 40 cm (altura);
(2) Calcário dolomítico IMBRACAL (PRNT 90,2%) para correção do pH (para 6,0);
(3) Para manutenção da umidade (entre 20% e 30% - p/p).
APENDICE 19 - Características morfológicas coloniais e coloração de Gram das células bacterianas, após o crescimento no meio TSB (Tryptic Soy broth).
Cepa(1)
Coloração
de Gram(2)
Características das
colônias bacterianas
BIR-1 BGN finos, curtos e longos,GM, cápsulas.
Incolor/translúcida,centro amarelo, pequena, viscosa
BIR-4 BGN largos e grandes translúcida,pequena, cremosa BIR-6 BGN incolor/translúcida,centro
amarelo,pequena, viscosa ALC-69 BGN longos e finos,
GM cor palha, mucóide
ALC-103 BGN largos e grandes creme ALC-304 BGN translúcida, espraiada LAT-1 BGN curtos, GM esbranquiçada,grande, cremosa LAT-2 BGN curtos amarela, grande, cremosa LAT-3 GV amarela, grande, cremosa LAT-4 BGN, GM amarela, grande, cremosa LAT-6 BGN translúcida, espraiada LAT-8 BGN amarelo-creme, cremosa LAT-9 BGN palha-creme, cremosa LAT-11 GN amarela LAT-12 BGN curtos pequena, irregular, friável LAT-14 GV amarelo intenso LAT-15 GN amarela LAT-17 BGN, GM creme, bordo filamentoso LAT-18 GV creme LAT-20 BGN curtos branca brilhante LAT-21 GV creme LAT-22 BGN curtos, GM amarela LAT-23 GV amarela LAT-24 BGN, GM amarela LAT-25 BGN cremosa, rugosa
(1) cristal violeta, lugol e fucsina; (2) BGN: bastonete gram negativo; GN: gram negativo; GM: grânulo metacromático; GV: gram variável.
APÊNDICE 20 - Concentração residual do fenol (mg/l) no teste de batelada com: solo (2,0 % - p/v); inóculo da levedura LEV-2; e fenol (0,4 g/l), sob incubação a temperatura ambiente (26 + 2 oC) e agitação contínua (32 rpm), realizado em triplicata (média + desvio padrão).
Tempo
Fenol residual(1) (mg/l)
(h) LEV-2 + Solo Solo LEV-2
0 406,1 + 8,7 405,3 + 12,1 401,4 + 6,6
24 276,7 + 18,2 359,7 + 21,4 281,0 + 16,0
48 42,9 + 2,2 365,7 + 20,7 240,5 + 12,5
168 < 5,0(2) 378,7 + 23,3 221,5 + 20,3
192 nd(3) 307,7 + 22,8 210,3 + 23,3
(1) método colorimétrico: amino-antipirina; (2) limite de detecção do método; (3) não determinado.
APÊNDICE 21 - Concentração residual do fenol no teste de batelada com: solo (2,0 % - p/v); sais minerais e amonium (MMO-II); inóculo da levedura LEV-2 (7,7 + 0,2 x 107 UFC/ml); e fenol (0,4 g/l), sob incubação a temperatura ambiente (26 + 2 oC) e agitação contínua (32 rpm), realizado em triplicata (média + desvio padrão).
Tempo
Fenol residual(1) (mg/l)
(h) LAT-27 +Solo
+ MMO-II(2)
LAT-27
MMO-II
LAT-27 +
Solo
LAT-27
0 386,6 + 13,1 377,6 + 4,4 368,8 + 3,1 362,2 + 7,3
24 9,6 + 2,3 13,2 + 1,8 307,8 + 3,6 281,8 + 8,8
48 < 5,0(3) < 5,0 233,5 + 3,8 260,4 + 14,5
96 nd(4) nd 137,4 + 4,4 220,8 + 8,8
168 nd nd 28,2 + 6,2 283,5 + 20,1
528 nd nd < 5,0 < 5,0
(1) método colorimétrico: amino-antipirina; (2) MMO-II: K2HPO4 0,65 g/l; KH2PO4 0,17 g/l; MgSO4
7H2O 0,1 g/l; ClNH4 1,0 g/l; NaCl 0,5 g/l; FeSO4 7H2O (0,01M) 1,0 ml/l; CaCl2 (0,02M) 1,0 ml/l;
(3) limite de detecção do método; (4) não determinado.
APÊNDICE 22 - Concentração residual do fenol (mg/l) no teste de batelada com: argila (2,0 % - p/v); solo (2,0 % - p/v); inóculo da levedura LEV-2 (1,7 + 0,3 x 107 UFC/ml); e fenol (1,0 g/l), sob incubação a temperatura ambiente (26 + 2 oC) e agitação contínua (32 rpm), realizado em triplicata (média + desvio padrão).
Tempo
Fenol residual(1) (mg/l)
(h) LEV-2 +
Argila
LEV-2 +
Solo
Argila Solo LEV-2
0 1.043 + 38 1.035 + 87 986 + 25 982 + 26 967 + 71
6 1.005 + 29 975 + 81 nd(2) nd 1.010 + 30
12 987 + 67 922 + 46 nd nd 917 + 85
24 827 + 22 662 + 46 857 + 63 887 + 78 910 + 10
240 617 + 45 437 + 31 895 + 35 897 + 60 825 + 35
(1) método colorimétrico: amino-antipirina; (2) não determinado.
9. VITA
Julio Bernardo da Silva Filho, filho de Julio
Bernardo da Silva e Maria de Lourdes Borsatto da Silva,
nasceu em 30 de julho de 1958.
Estudou no Colégio Estadual Lapagesse em Criciúma,
onde completou o curso primário. O ginasial e o científico
foram realizados no Colégio Marista em Criciúma, até o ano
de 1976, quando ingressou no curso de Farmácia da UFSC em
Florianópolis, concluindo o mesmo em 1980.
Foi bolsista do CNPq no período em que realizou o
curso de pós-graduação em Ciências Biológicas, no
Instituto de Microbiologia da UFRJ, na cidade do Rio de
Janeiro, terminando em 1988.
Ingressou no curso de Doutorado em Ciência do
Solo, concentração em Microbiologia do Solo, da Faculdade
de Agronomia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul
em 1993.