UFRRJINSTITUTO DE AGRONOMIACURSO DE PS-GRADUAO EM AGRONOMIA CINCIAS DO SOLO

2013

Caracterizao de uma rea contaminada com metais pesados e possveis solues. San Jos de las Lajas, Mayabeque-Cuba. Estudo de Caso.

SAEL SNCHEZ ELAS

Fonte http://pensareco.blogspot.com/2010/08/pensar-eco-fala-sobre-o-conceito-de.html; leonamsouza.blogspot.comO ser humano sempre alimentou a ideia de que o solo teria uma capacidade ilimitada para assimilar cargas poluidoras, de maneira que todo o descarte de resduos seria totalmente assimilado , sem maiores consequncias . (Rocca, 2006)*

A degradao dos solos: um fenmeno geralFebles, 2007

Alguns processos para recuperar ambientes degradados com metais pesados no solo.Remoo do solo e resguardo numa rea de contenoLavagem do soloMtodos electrocinticos

Uma vez que ocorre a remoo do solo contaminado para o posterior tratamento, essa rea pode ser aterrada com solo no contaminado onde podem-se plantar novas espcies florestais (Vangronsveld y Cunningham, 1998). Segundo a EPA em 1997, este procedimento teria um elevado custo, porque precisa da escavao, remoo, traslado, e de outra rea para depositar o solo contaminado que seria tratado ou confinado, alem das conseqncias e perturbaes ambientais.

A lavagem do solo uma tcnica que utiliza um dissolvente, geralmente gua combinada com aditivos qumicos , junto ao procedimento mecnico para depurar o solo. Assim, so retirados os contaminantes

Biorremediao (Donat, 1994)Remediao microbianaFitorremediaoInoculaoBioaumentaoBiolixiviaoImovilizao de elementos-trao

Componentes que determinam o sucesso de Biorremediaoplanta-microorganismo

Acumulao de metais em plantas.Disponibilidade e/ou presena dos contaminante no solo. DeterminaoAcumuladorasPseudototais Remoo dos elementos-traoBiorremediao(Fitorremediao)FitoextraoMicrorganismos rizosfricosbactrias diazotrficasFMAsTipo de plantaMicrobiota Tolerante

FMAs-Micorrizas

Micorrizas

Micorrizas e Metais Pesados

Micorrizas e Metais Pesados

Acumulao de Metais pesados (Zn, Cd) Razes e MicorrizasHifas e esporos (20 ppm de Cd CdCO3)

Micorrizas e Metais PesadosMecanismo de desentoxicao em fungus micorrzicos arbusculares (FMA), Ghre e Paszkowski (2006).

GlomalinaFoi descoberta em 1996, foi confundida com parte da matria orgnica do solo.

A glomalina uma glicoprotena capaz de armazenar at um 40% do carbono no solo, alm disso, est relacionada com a estabilidade dos agregados. Foi descoberta por Kristine A. Nichols.

A glomalina pesa de 2 a 24 vezes mais que os cidos hmicos. "Glomalin: Hiding Place for a Third of the World's Stored Soil Carbon"was published in theSeptember 2002issue ofAgricultural Researchmagazine.

Micorrizas e Metais PesadosContribution of AM fungi to phytoremediation of HM.Top: Non-mycorrhizal plant in HM-polluted soil. Left panelImproved stabilization of HM in soil upon mycorrhizal colonization; Favored for phytostabilization. Right panel Enhanced uptake and transfer of HM to the shoot (left plant) and increased biomass of plants resulting from AM-fungi enhanced nutrition leading toincreased removal of HM from soil (right plant); beneficial for phytoextraction. (red dots HM in the soi Vera Go hre Uta Paszkowski l; orange or red plant orfungal parts: low and high concentrations of HM, respectively)Gohre e Paszkowski, 2006

Outros Microorganismos(bactrias diazotrficas)

Braz. J. Microbiol.vol.34suppl.1So PauloNov.2003doi: 10.1590/S1517-83822003000500015 ENVIRONMENTAL AND SOIL MICROBIOLOGYResistncia a metais pesados em microorganismos isolados de ambientes de minas de Carvo em Santa Catarina.Enrichment experiments using GYA-pH 3 media were also conducted in increasing metal concentrations (up to 100 mM of Zn, Ni, Cd and Cu), Resistance test The isolates were tested for heavy metals (ZnCl2, NiCl2, CdCl2 and CuSO4) resistance as described by Malik and Jaiswal, 2000 (7), using GYA media (pH 4.0 for acidophilics and 5.5 for the remainders) for bacteria and yeast, and MEA media for filamentous fungi. The concentrations tested were 1, 5, 10 and 20 mM, except in the filamentous fungi, which was only 10 mM, keeping, in all cases, the same incubation conditions as in the isolation procedure. Castro-Silva et. al. (2003)

Revista Brasileira de Cincia do SoloPrintISSN0100-0683Rev. Bras. Cinc. Solovol.28no.1ViosaJan./Feb.2004doi: 10.1590/S0100-06832004000100009 SEO III - BIOLOGIA DO SOLO

Densidade e diversidade fenotpica de bactrias diazotrficas endfitas em solos mineros de bauxita em processo de reabilitao.Melloni et. al (2004)

Teores elevados de elementos-traoNATURAIS VS ANTROPICOS

Mapa do municpio de San Jos de las Lajas, provncia Mayabeque, com os focos de contaminao. Agroecossistema avaliado frente Indstria de Cermica Branca Adalberto Vidal (Foco No. 4), situado aos 2205829.81 N e 8200957.65O

Teores pseudototais em solos de Cuba, Artemisa e MayabqueAmaral sobrinho et al. (2011)

Tem a funo de prover uma orientao quantitativa no processo de avaliao de reas contaminadas e a contribuir na tomada de deciso sobre as aes emergenciais, com vistas proteo da sade humana (CONAMA, 2009).Valores Orientadores

Valor de Referncia de Qualidade VRQ: a concentrao de determinada substncia que define a qualidade natural do solo e da gua subterrnea;

Valor de Preveno VP: a concentrao de valor limite de determinada substncia no solo, tal que ele seja capaz de sustentar a sua funcionalidade, , protegendo os receptores ecolgicos e a qualidade das guas subterrneas. (Requer monitoramento);

Valor de Investigao VI: a concentrao de determinada substncia no solo ou na gua subterrnea, acima da qual existem riscos potenciais, diretos ou indiretos sade humana.

Definio e classificao de nveis de contaminao

Valores Orientadores

Valores orientadores para solos segundo CONAMA (2009). Os valores so expressos em mg.kg-1.SubstnciaReferncia de Qualidade 1Preveno2Investigao2Agrcola*ResidencialIndustrialAntimnio

Equipe da UFRRJ (Brasil) UNAH (Cuba) visitando a rea (2008)

Ferraltico Amarillento lixiviado etrico profundo (Hernndez et al., 2004)

Ferrasols (WRB, 2007)Proximidade com os resduosreas cultivadas

Em ambientes contaminados por elementos-trao encontram-se plantas e microrganismos rizosfricos adaptados a tais condies, dentro das quais h gramneas associadas com fungos micorrzicos e bactrias diazotrficas. Estes podem ser empregados no estabelecimento de tcnicas de recuperao desses solos (Biorremediao).Hiptese

Caracterizao qumica do solo, teores pseudototais e biodisponveis.

ObjetivosLevantamento das espcies vegetais assim como determinao dos teores acumulados nas plantas. Associar plantas hiperacumuladoras de elementos-trao com a diversidade e atividade de fungos micorrzicos e bactrias diazotrficas. Caracterizar a diversidade morfolgica de FMAs. Isolar bactrias tolerantes aos elementos-trao.

Caracterizar o impacto antropognico na comunidade microbiana atravs de biondicadores de qualidade de solos.

Propor estratgia de recuperao dos solos contaminados com elementos-trao com emprego de gramneas e fungos micorrzicos e bactrias diazotrficas. (Biorremediao).

Materiais e Mtodos

Agroecossistema Mapa do municpio de San Jos de las lajas, com os focos de contaminao segundo o CEDAR (2004). Seguido de rea de trabalho frente indstria de cermica branca. Pode-se observar o despejo do esgoto da indstria espalhado em uma rea agrcola perto de um assentamento rural.

Esquema da empresa e o agroecossistema impactado pelos elementos-trao

Amostragem de soloGPS manual (Garmin Etrex 12555489) (Cuesta e Villanueva, 2000)Spatial Analyst do ArcGis (9.2 ESRI)-IQW

Localizao dos pontos em UTM (sem ajuste)

Anlises laboratoriais Determinaes das concentraes pseudototais de Pb, Zn, Co, Cu e Ni - Extrao com gua rgia (ISO 11466, 1995).

Extrao sequencial de (Pb, Zn, Co) BCR (modificado)

Ure et al. (1993) Caracterizao qumica e fsica -Metodologia Manual de Mtodos de Anlise de solo EMBRAPA (1997).

Fraes ReagenteReao-Frao do soloProcessamento das amostrasF1gua destiladasolvelsem agitao, *Centrifugao 15min/3000 rpmF2MgCl2 1MtrocvelAgitao 2hrs *15min/3000 rpmF3C2H4O2 0,11Mcido trocvelAgitao 16-20 hrs e*15min/3000 rpm F4NH2OH 0,1 M xidos de Fe e MnAgitao 20hrs e *15min/3000 rpmF5aH2O2Matria orgnica(banho Maria) 1:30 hr/min posteriormente F5bF5bNH2OH 0,1M20hrs F6Frao residual=biodisponvel(F1+F2+F3)-pseudototal

Norma cubana (2004).

Contagem de aerobios totais e coliformes, segundo o Manual de anlises microbiolgicas Novo (2007) e Atlas e Bartha (2007).

Coleta de Amostras (5 amostras)

- Canal de despejo residual lquido (CDL) gua residual- Caixa de despejo slido (CDS)-amostras de sedimentos e gua.

Anlises microbiolgicas

Levantamento de espcies vegetais (perodo fevereiro, 2009)Mtodo do metro quadrado (Pea e Del Pozo, 2004) Valor de cobertura (1-100%) XLSTAT. Pro 7.5. Foi realizada uma anlise de correlao de Person entre o nmeros de espcies por m2 e o contedo pseudotal dos elementos-trao.

Anlise de correlao de Person

Prueba de esfericidad de Bartlett:

Chi-cuadrado (valor observado)36,305Chi-cuadrado (valor crtico)32,671GDL21p-value unilateral0,020Alpha0,05

Estudo da tolerncia de Brachiaria decumbens e isolamento de bactrias diazotrficas solo contaminado com elevados teores de Pb, Zn e Co.

Foram usadas amostras do solo de Cuba

Testemunha solo no contaminado.Inteiramente casualizado - 11x3 sendo um total de 36 amostras.

Estudo da tolerncia de Brachiaria decumbens e isolamento de bactrias diazotrficas solo contaminado com elevados teores de Pb, Zn e Co.

Clorofila a (massa fresca mg.g-1) =(0,0127)(Abs663)-(0,00269)(Abs645)

Clorofila b (massa fresca mg.g-1) =(0,229)(Abs645)-(0,00488)(Abs663)

Clorofilas Totais (massa fresca mg.g-1) =(0,0202)(Abs645)+(0,00802)(Abs663)Pigmentos fotossintticosIsolamento de bactrias diazotrficas -LGI, NFb e JNFb (Dobereiner, 1988; Baldani, 1999)

Diversidade de fungos micorrzicos arbuscularesO isolamento dos Fungos Micorrzicos Arbusculares foi feito seguindo o protocolo da Embrapa Agrobiologia Lab. Micorrizas e modificado de Gedermann e Nicolson (1963)

Contagem de esporos em placas com anis concntricos (5mm) -Montagem de lminas e observaes, esteroscpio e microscpio (40x)

Identificao Instituto de Ecologia y Sistemtica de la Habana-Cuba. (Furrazola et al., 2011)

Mediante um microscpio Karl Zeiss e cmera acoplada AxioVision (v. 3.1 software at 1300 1030 dpi) foram feitas fotografias de cada tipo de esporo identificado que foram usadas como auxilio na classificao e identificao de gneros e espcies.

Resultados

Distribuio espacial Pb>Zn>Co>Ni>Cu

Distribuio espacial de Pb (mg.kg-1)

Especiao de Pb pela extrao sequencial(mg.kg-1) x100

Extrao sequencial, eixo: y(mgkg-1),x(pontos de amostragem). F1(solvel em gua), F2 (trocvel), F3(cido solvel), F4(ligado aos xidos de fe e Mn), F5 (matria orgnica), F6 (Residual), Pb-Pst (pseudototal), IB ( ndice de biodisponibilidade).

Distribuio espacial de Zn (mg.kg-1).

Especiao de Zn pela extrao sequencial

Extrao sequencial, eixos: y(mgkg-1),x (pontos de amostragem). F1(solvel em gua), F2 (trocvel), F3(cido solvel), F4(ligado aos xidos de fe e Mn), F5 (matria orgnica), F6 (Residual), Pb-Pst (pseudototal), IB ( ndice de biodisponibilidade).]

Distribuio espacial de Co (mg.kg-1).

Especiao de Co pela extrao sequencial

Extrao sequencial y (mgkg-1),x(pontos de amostragem). F1(solvel em gua), F2 (trocvel), F3(cido solvel), F4(ligado aos xidos de fe e Mn), F5 (matria orgnica), F6 (Residual), Pb-Pst (pseudototal), IB ( ndice de biodisponibilidade).]

Anlise de componentes principais ACP e correlaes entre os elementos-trao

Fenmenos crsicos e escoamentos das guas residuaisModificado de Febles, 2006)

Teores totais e parmetros de qualidade no despejo lquido e teores pseudototais no despejo slido do canal e do substrato contaminado da rea em estudo. (mg.Kg-1 solo seco).

CDL(total)CDS(gua) (mgL-1)Valores admissveisCDS(sedimento)SC (0-20 cm)Valores Refernciade qualidade*2Pb0.220.2340.05*18600MaxMinPAI49683,337033,3372180900Cu0.070.1911.0*120072,3319,9760200600Zn0.320.2535.0*19104650,001566,6730010002000Co0.150.080.05*1651450,6737,67253590Ni0.120.040.02*16.0100,3321,673070130

*1 Norma Cubana (2004) guas. *2Valores de Referencia CONAMA (2009) P: preveno; A: agrcola; I: Industrial

Anlises microbiolgicas do efluente despejado no canal e na caixa de conteno, assim como do solo contaminado prximo da zona de sada do efluente.

Anlises MicrobiolgicasCDL(total)CDS(gua)Valores PermissveisC. aerbios (u.f.c/ml)1.0x1041.3x1070.0Coliformes totais (37oC) (N.M.P./100 ml)3950

Bioindicadores de qualidade solo

reaCmicCO2-CqCO2CorgpHqMICTS136,47+17,77 c0,14 + 0,011b1,02+0,09a1,86 + 0,63b8,08+0,3a0,78n.sTM162,94+25,99b0,13 + 0,015b0,80+0,06b1,96 + 0,16b7,8+0,07b0,83n.sTI249,20+20,94 a0,17 + 0, 007a0,68+0,04c2,88 + 0,26a7,69+0,12b0,86n.sE.P7,930,0030,0230,090,04-C. V (%)P < 0,0529,090,00014,040,000018,970,000027,350,00003,170,0000-DiferenasTS

Relao entre quociente metablico e a reduo da biomassa microbiana (%)

Distribuio porcentual de cada espcie por m2 dentro da rea estuda

Teores totais de Pb, Co e Zn (mg.Kg-1 de massa seca) presentes nas partes areas e radical nas espcies predominantes na rea contaminada.

EspciePartePbCoZn...........................................mgkg1......................Cyperus gigantus L.Folhas + Caule69,07+0,94,41+0,51290,50+4,77Raiz72,21+0,931,20+0,04620,67+1,61Cynodon nlemfuensisFolhas + Caule312,47+17,625,21+0,041281,50+3,12Raiz235,25+1,182,11+0,01416+13,44PA/Raz Cyperus0,963,760,47PA/Raz Cynodon1,332,463,08Valores indicadoresPermissiveis5-10-27-150Txicos0,5-10-50-10030-300< 1,0>100

Relao entre plantas e elementos-trao pseudototais

Contedo de clorofila nas plantas de Brachiaria decumbens germinadas em solo contaminado com elementos-trao (mg.g-1)

Isolados bacterianos obtidos em meios seletivos para bactrias diazotrficas pelo NMP/mL, a partir do fitotron.

Diversidade de FMAsagroecossistema contaminado

Especie/parcelaEcossistema NaturalTero inferior Tero Mdia Tero superior Acaulospora morrowiae cf.47000Acaulospora sp 0240000Diversispora spurca3352016020Gigaspora margarita10000Glomus albidum 03800Glomus halonatum 20030Glomus intrradices cf.100278590Glomus sp 014680200Glomus microcarpum cf. 1586000Glomus sp 031472257150Glomus sp 04 aggregatum-like27000Glomus sp 057000Glomus sp 067000Glomus sp 077000Glomus geosporum cf.7000Glomus sp 0927000Glomus sp 1020000Glomus sp 110300Glomus sp 120723220Kuklospora kentinensis 20030Ornamentado 017000Pacispora sp 010307Pacispora sp 020070Pacispora cf. Ornamentada sp 037000Paraglomus ocultum213133823352457Glomus sinuosum4371343Fuscutata savannicola10000Xerofitica sp 01 (gen. novo)2000Densidad de esporas en 100g3118169833642837No. de Especies239106

Espcies isoladas no agroecossistema contaminado

Estratgia de Recuperao do agroecossistema contaminado com metais pesados

Obrigado.

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