fitorremediação de solos 1s2014

Mariana Cunha

Tayrine Fernandes

Professor: Dr. Rafael Arromba

FITORREMEDIAÇÃO DE

SOLOS

Universidade Federal de Juiz de Fora

Instituto de Ciências Exatas

Departamento de Química

Química Analítica Ambiental

Juiz de Fora, 18 de Junho de 2014

Introdução

A preocupação com o meio ambiente evoluiu ao longo dos

anos e parte disso foi em função da aplicação de técnicas

tradicionais inadequadas de manejo do solo

A SUSTENTABILIDADE passou a ser umas das palavras mais importantes para designar a modificação do enfoque dos

sistemas agrícolas brasileiros

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http://www.cpatc.embrapa.br/publicacoes_2009/doc_156.pdf acessado em 13/05/2014.

Composição do solo: ar, água, matéria orgânica e

mineral

Estrutura que possibilita o desenvolvimento das

mais diversas espécies de plantas que

conhecemos

É do solo que retiramos a maior parte de nossa

alimentação direta ou indiretamente se este

estiver contaminado, nossa saúde estará em risco

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Substâncias como lixo, esgoto,

agrotóxicos e outros tipos de

poluentes produzidos pela ação do

homem, provocam sérios efeitos no

meio ambiente.

Contaminação dos lençóis

freáticos, produzem gases tóxicos,

além de provocar sérias alterações

ambientais como, por exemplo, a

chuva ácida.

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Tecnologias Inovativas de Tratamentos (ITT´s)

Desenvolvimento de técnicas de remediação de áreas contaminadas com diversos tipos de

poluentes.

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Remediação

Consiste na aplicação de diferentes medidas de

contenção e tratamento do material contaminado

para o saneamento da área.

• Ela pode ser QUÍMICA, FÍSICA ou BIOLÓGICA.

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Remediação Química

• Os métodos convencionais são aqueles que usam íons como

agentes oxidantes - por exemplo, o emprego de KMnO4;

• Os processos oxidativos avançados utilizam diferentes reagentes

para produzir o radical hidroxila (•OH), uma espécie altamente

oxidante e pouco seletiva.

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Andrade Graciano, Vivian; de Souza Pires, Carolina; Godinho Teixeira, Silvio César; Lourenço Ziolli, Roberta; Vidal Pérez, Daniel. 2012. Remediação de um

solo contaminado com petróleo por oxidação química. Revista Brasileira de Ciência do Solo 36: 1656-1660.

Processos convencionais ou oxidativos avançados

Tratamento de solos contaminados com petróleo

Remediação Física

Injeção de Ar (Air Sparging)

Utiliza o insuflamento de ar ou oxigênio na zona saturada do solo.

• O objetivo é promover uma espécie de "stripping" na águasubterrânea, desprendendo os compostos orgânicos voláteis.

• A injeção de ar no solo também promove a biodegradação doscontaminantes pela atividade bacteriana aeróbia.

8

http://pt.wikipedia.org/wiki/Remediação_de_áreas acessado em 15/06/2014

http://pt.wikipedia.org/wiki/Remediação_de_áreas

Mas apesar da alta eficiência que apresentam, essas técnicas são de

CUSTO ELEVADO e, algumas, de difícil execução, sendo

praticamente inviáveis para a aplicação em áreas extensas.

ALTERNATIVAS BIOLÓGICAS

9

SCHNOOR, J. L.; DEE, P. E. Technology evaluation report: phytoremediation.Pittsburgh, PA: Ground-Water Remediation Technologies Analysis

Center. 1997. 37 p.

Fitorremediação

É uma técnica que consiste no uso de plantas e

sua comunidade microbiana associada para

degradar, sequestrar ou imobilizar poluentes

presentes no solo.

• Pode envolver também o EMPREGO DE AMENIZANTES

no solo, além de práticas agronômicas que, se aplicadas

em conjunto, removem, imobilizam ou tornam os

contaminantes menos tóxicos ao ecossistema.

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SILICIANO, S. D.; GERMIDA, J. J. Enhanced phytoremediation of chlorobenzoates in rhizosphere soil. Soil Biology and Biochemistry, Oxford, v.31, p. 299-

305, 1999.

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Desde a década de 90, diversas pesquisas tiveram

como foco a fitorremediação, principalmente nos EUA

e Europa.

No Brasil, o termo fitorremediação ainda parece

desconhecido para grande parte da comunidade

científica.

SANTOS, J. B.; SILVA, A. A.; PROCÓPIO, S. O. et al. Fitorremediação de áreas contaminadas por herbicidas. In: SILVA, A. A.; SILVA, J. F. (Ed.). Tópicos

em manejo de plantas daninhas. Viçosa: UFV, 2007. p. 249-278.

Brasil Potencial de uso dessa tecnologia

Condições climáticas

Biodiversidade existente

12

BRASIL. Biodiversidade: riqueza de espécies. Ministério do Meio Ambiente, 2002. Disponível em: <http://www.mma.gov.br/biodiversidade/biodiv/ brasil.html>.

Acessado em: 20/05/2014

Fitoextração Fitoacumulação Fitodegradação

Fitovolatilização Fitoestimulação Rizodegradação

Rizovolatilização Rizoestabilização

Mecanismos Biológicos da Fitorremediação

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Fitoextração

Absorção e armazenamento dos contaminantes pelas

raízes ou são transportados e acumulados nas partes

aéreas.

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Plantas acumuladoras de Pb, Cu, Co, Ni e Zn: Brassicajuncea; Aeolanthus biformifolius; Alyssum bertolonii e

Thlasp caerulescens.

Esta técnica utiliza plantas chamadas hiperacumuladorascapazes de armazenar altas concentrações de metais

(0,1% a 1% do peso seco, dependendo do metal).

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Fitoestabilização

Exemplos de plantas cultivadas com este fim são as espécies de Haumaniastrum, Eragrostis, Ascolepis, Gladiolus e Alyssum.

Objetiva evitar a mobilização do contaminante e limitar sua difusão no solo, através de uma cobertura vegetal.

Os contaminantes são incorporados e os metais são precipitados sob formas insolúveis, sendo posteriormente

aprisionados na matriz do solo.

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CUNNINGHAM, S. D.; ANDERSON, T. A.; SCHWAB, A. P. Phytoremediation of soils contaminated with organic pollutants. Advances in Agronomy, New

York, v. 56, p. 55-114, 1996.

Fitoestimulação

As plantas devem apresentar um sistema radicular denso, com raízes profundas que cubram uma grande área de

contato.

Esta técnica consiste no fato das raízes liberarem exsudatos como, aminoácidos e polissacarídeos, que estimulam a atividade dos microorganismos do solo,

degradando os contaminantes .

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Fitovolatilização

Esta técnica pode ser empregada para compostos orgânicos também.

Alguns íons de elementos como Hg, Se e As, são absorvidos pelas raízes, convertidos em formas não

tóxicas e depois liberados na atmosfera.

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Fitodegradação

• Processo cujas plantas são capazes de degradar

poluentes orgânicos. Em alguns casos, os poluentes são

degradados em moléculas que são usadas para o

crescimento da planta.

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• Os contaminantes orgânicos são degradados ou mineralizados

dentro das células vegetais por enzimas específicas.

• Entre essas enzimas destacam-se:

nitroredutases (degradação de nitroaromáticos)

desalogenases (degradação de solventes clorados e pesticidas)

lacases (degradação de anilinas)

• Populus sp. e Myriophyllium spicatum são exemplos de plantas

que possuem tais sistemas enzimáticos.

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Rizofiltração

• Esta técnica é utilizada, principalmente, com água

contaminada;

• Similar a fitoextração, porém as plantas utilizadas

apresentam raízes que desenvolvem um sistema

radicular com grande área de contato;

• Quando as raízes tornam-se

saturadas com os contaminantes, as

plantas são coletadas e trocadas

para a continuação da remediação.

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• Emprega plantas terrestres para absorver, concentrar

e/ou precipitar os contaminantes de um meio aquoso.

• As plantas são mantidas num reator sistema hidropônico,

através do qual os efluentes passam e são absorvidos

pelas raízes, que concentram os contaminantes.

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• Plantas como Helianthus annus

e Brassica juncea provaram ter

potencial para esta tecnologia.

Vantagens• Menor custo em relação às

técnicas tradicionalmente utilizadas

envolvendo a remoção do solo

para tratamento;

• Os compostos orgânicos podem

ser degradados a CO2 e H2O,

removendo toda a fonte de

contaminação;

• As propriedades biológicas e

físicas do solo são preservadas;

• Plantas ajudam no controle do

processo erosivo;

PIRES, F.R. et al. Fitorremediação de solos contaminados com herbicidas. Planta Daninha, Viçosa-MG, v.21, n.2, p.335-341, 2003

• Incorporação de matéria orgânica

ao solo, quando não há

necessidade de retirada das

plantas fitorremediadoras da área

contaminada;

• Podem ser implementadas com

mínimo distúrbio ambiental,

evitando escavações e tráfego

pesado;

• Utiliza energia solar para realizar

os processos

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Desvantagens

• Dificuldade na seleção de plantas

para fitorremediação;

• Tempo requerido para obtenção de

uma despoluição satisfatória pode

ser longo;

• Clima e condições edáficas podem

restringir o crescimento de plantas

fitorremediadoras;

• Elevados níveis do contaminante

no solo podem impedir a

introdução de plantas no sítio

contaminado;

PIRES, F.R. et al. Fitorremediação de solos contaminados com herbicidas. Planta Daninha, Viçosa-MG, v.21, n.2, p.335-341, 2003

• Na fitorremediação de orgânicos,

as plantas podem metabolizar os

compostos;

• Potencial de contaminação da

cadeia alimentar;

• Possibilidade da planta

fitorremediadora tornar-se planta

daninha

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Aplicações

• A Fitorremediação pode ser utilizada em solos contaminados com

substâncias:

• É mais difícil trabalhar com contaminantes orgânicos devido à diversidade

molecular que causa maior complexidade de análise.

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Orgânicas Inorgânicas

Metais

pesados

Subprodutos

tóxicos da

indústria

Solventes

clorados

ExplosivosAgrotóxicos

Elementos

contaminantes

• A fitorremediação de áreas poluídas é bastante útil para o meio ambiente

devido à utilização de plantas específicas que amenizam ou até mesmo

despoluem totalmente áreas contaminadas;

• É necessário a utilização de plantas que possuam determinadas

características:

• Solos contaminados apresentam limitações por serem, muitas vezes,

tóxicos às plantas, o que dificulta a seleção de plantas resistentes e

fitorremediadoras.

boa capacidade de absorção

sistema radicular profundo

acelerada taxa de crescimento

fácil colheita

resistência ao poluente

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COUTINHO, H. D., Fitorremediação: Considerações Gerais e Características de Utilização, Lisboa. Portugal, Silva Lusitana, 2007

Metais Pesados

• Várias tecnologias de fitorremediação estão sendo usadas para retirar

metais de áreas poluídas;

• O problema associado à contaminação dos solos por metais pesados se

deve a existências de formas disponíveis desses elementos;

27

Metais como Cu2+ e Zn2+

necessários para o

crescimento e

desenvolvimento de

plantas

em excesso podem

produzir sintomas tóxicos

e a inibição do

crescimento da planta

BENNETT, L.E. et al. Analysis of Transgenic Indian Mustard Plants for Phytoremediation of Meta - Contaminated Mine Tailings.

Journal of Environmental Quality 32: 432-440, 2003

As plantas transgênicas, bem como as do tipo silvestre, foram semeadas no

solo poluído por metais;

Após 14 semanas de crescimento, as plantas foram colhidas e as

concentrações de metais comparadasFigura: Brassica Juncea

BENNETT et al. avaliaram o potencial

de fitorremediação das plantas

transgênicas da Mostarda indiana

(Brassica juncea) projetada para

produzir peptídios ligantes de metais

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Resultado:

As plantas transgênicas removeram mais metal de solo

contaminado que o tipo silvestre;

A superprodução de grupos tiol ligantes de metais e

fitoquelantes representam uma estratégia promissora para

produção de plantas com maiores propriedades de

fitorremediação de metais pesados;

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BENNETT, L.E. et al. Analysis of Transgenic Indian Mustard Plants for Phytoremediation of Meta - Contaminated Mine Tailings.

Journal of Environmental Quality 32: 432-440, 2003

Pesticidas

Uma fábrica de hexaclorociclohexano (HCH), pesticida organoclorado, foi

desativada entre os anos de 1960 e 1965, permanecendo no local todo seu

acervo abandonado, inclusive os "stocks" e resíduos da produção fabril no

RJ

O Ministério da Saúde decidiu

proceder à neutralização do

HCH, numa tentativa de

remediar a contaminação do

solo, por meio da aplicação de

cal virgem (CaO)

Também foi sugerido o plantio de

espécies florestais na área

contaminada, visando uma

fitorremediação associada ao

tratamento químico para

promover a ciclagem de

nutrientes

30

BUOSI, D., FELFILI, J.M.,2004. Recuperação de áreas contaminadas por pesticidas organoclorados na Cidade de Meninos,

município de Duque de Caxias, RJ. Revista Árvore 28(3) : 465-470.

• Duas espécies de eucalipto foram escolhidas devido ao seu rápido

crescimento: Eucalyptus grandis e Corymbria citriodora

Eucalyptus grandisCorymbria citriodora

31

32

Resultado:

Análises das amostras indicaram que o solo apresentou pH

8,2 na área de E. grandis

8,4 na área de C. citriodora

resultado positivo da fitorremediação, sendo esta melhor na área com

plantio de E. grandis;

A área com plantio de C. citriodora apresentou maior conteúdo de

matéria orgânica e solo menos argiloso, favorecendo a decomposição

dos compostos organoclorados;

Herbicidas

• Solos contaminados com herbicidas apresentam certas limitações à

fitorremediação por serem, muitas vezes, tóxicos para as plantas;

• Fator negativo: maior probabilidade de ocorrência de lixiviação das

moléculas originais ou dos metabólitos para camadas mais profundas do

solo, podendo atingir o lençol freático;

• A absorção de herbicidas pelas plantas é afetada pelas:

propriedades químicas do composto

condições ambientais

características das espécies vegetais

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PIRES, F.R. et al. Seleção de plantas com potencial de fitorremediação de Tebuthioron. Planta Daninha 21(3) : 451-458, 2003b

O desenvolvimento de herbicidas com efeitos residuais longos

possibilitou o controle efetivo de plantas daninhas por um período de

tempo maior, reduzindo com isso o número de aplicações;

Foi observada a ocorrência de fitotoxicidade em culturas

sensíveis plantadas após a utilização desses herbicidas, cujo

efeito residual varia de alguns meses até três anos ou mais;

Esse fenômeno tem sido observado com os diversos herbicidas.

Nessa situação, é possível e recomendável o emprego de

espécies vegetais na descontaminação do solo.

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KNUTESON, S.L., WHITWELL, T., KLAINE, S.J. Influence of Plant Age and Size on Simazine Toxicity and Uptake. Journal of

Environmental Quality 31: 2096-2103, 2002

Considerações Finais

• Estudos sobre a fitorremediação estão sendo desenvolvidos visando

uma série de benefícios para o meio ambiente e para as futuras

gerações;

• Vários são os poluentes e a cada dia surge algo novo, trazendo

algum tipo de dano para o meio ambiente. Dessa forma, a utilização

de algumas das técnicas de fitorremediação já representa uma

esperança na descontaminação de áreas poluídas;

• O estudo e a subsequente avaliação da interação entre o solo, a

planta e o poluente é um campo bastante necessário e promissor;

• É necessário que mais estudos nessa área sejam realizados para

melhor conhecermos a capacidade fitorremediadora das plantas e

sua possível utilização no combate à poluição.

35

Obrigada pela atenção!

36

fitorremediação de solos 1s2014

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