Uso de quelantes na solubilização de metais pesados de Latossolos contaminados pela adição de resíduos orgânico e inorgânico

Phytoremediation is an attractive technique for soils contaminated with heavy metals, especially in conjunction with chelating agents to assist metal phytoextraction. Nevertheless, their studies in Brazil are rare. Thus, the objective of the present work was to evaluate the efficiency of the chelating agents EDDS and EDTA for the solubilization of heavy metals from two Oxisols contaminated by organic sources in Jaguariúna (LVJ) and inorganic sources in Paulínia (LVP), São Paulo State, Southeastern Brazil. First, the soil samples were fractionated and the DTPA method was used to quantify heavy metals available forms. The results indicated that the metals were highly available in the soil fractions and could be solubilized by the chelating agents. The soil was suspended for 24 h in a chelating agent solution (EDTA or EDDS) at rates of 0, 250, 500 and 750 mg kg-1 of soil. The concentration of solubilized heavy metals was determined in the resulting solution. The extent of metal solubilization varied according to soil type, the chelating agent added and the specific metal. The amount of iron solubilized, as compared to the total iron (LVJ) was 11% (EDTA) and 19% (EDDS). EDDS solubilized more Cu than EDTA in both soils but more Ni in LVJ, while EDTA solubilized more Zn in both soils but more Cd in LVP. Both EDTA and EDDS may be useful for phytoextraction from soils, although the iron content is an important factor regarding the phytoextraction of heavy metals with chelating agents in Oxisols.A fitoextração tem sido uma opção atrativa para remediar solos contaminados com metais pesados, principalmente quando associada à aplicação de quelantes ao solo, embora no Brasil seus estudos sejam muito incipientes. Portanto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência dos quelantes EDTA e EDDS na solubilização de metais pesados em Latossolos contaminados por Cu, Zn, Cd e Ni, cujas fontes de contaminação foram: orgânica em Jaguariúna (LVJ) e inorgânica em Paulínia (LVP). Antes da solubilização dos metais com os quelantes as amostras de solo foram submetidas ao fracionamento seqüencial e à extração dos metais pesados pelo método do DTPA. Ainda, as amostras dos dois solos foram agitadas com as soluções dos quelantes, por 24 h, usando as seguintes doses: 0, 250, 500 e 750 mg kg-1 de solo, realizando-se a determinação dos metais pesados no sobrenadante. Tanto a extração com DTPA como o fracionamento seqüencial indicaram que os metais estavam nas frações disponíveis que poderiam ser solubilizados pelos quelantes. As quantidades solubilizadas de Cu, Fe, Zn e Ni variaram em função do tipo de solo, dos quelantes e das doses aplicadas. A solubilização do Fe em relação ao seu teor total no LVJ foi de 11% (EDTA) e 19% (EDDS). O EDDS solubilizou mais Cu em ambos os solos e Ni no LVJ, enquanto o EDTA apresentou maior solubilização do Zn também em ambos os solos e do Cd no LVP. Portanto, a utilização de tais complexantes pode ser promissora na fitoextração de metais em solos, mas a avaliação da concentração de Fe no solo torna-se importante quando se utiliza a técnica de fitoextração assistida por quelantes para remediar Latossolos contaminados com metais

Espécies vegetais na fitoextração de boro, cobre, chumbo, manganês e zinco de solo contaminado

A fitorremediação é uma opção atraente na remoção de solos contaminados com metais por ser uma técnica simples, de baixo custo e ambientalmente aceitável. O potencial de fitorremediação da kenaf (Hybiscus canabinnus), mostarda (Brassica juncea), rabanete (Raphunus sativus) and amaranto (Amaranthus crentus) foram examinadas num experimento usando solo contaminado por Zn, Cu, Mn, Pb e B. O experimento foi conduzido em vasos, cultivando as quatro espécies até o florescimento. Os índices de translocação, bioconcentração e remoção, o fator de transferência e o tempo necessário para atingir a remoção de 50% do elemento do solo, entre outros indicadores, foram empregados na tentativa de identificar uma espécie hiperacumuladora. A kenaf foi a espécie mais tolerante nas condições empregadas, com a maior produção de matéria seca e ausência de sintomas visuais de toxidez. O amaranto foi a espécie mais indicada na remediação do solo testado em condições de campo por apresentar os melhores índices de descontaminação para Zn e Mn entre as espécies testadas, além de também apresentar valores satisfatórios para remoção do B. Todas as espécies testadas foram capazes de remover B do solo. Apesar destes resultados, não foi possível identificar uma espécie hiperacumuladora.Phytoremediation is an attractive option to remove metal from contaminated soil since it is a simple, low-cost, and environmentally friendly procedure. To better examine the phytoremediation potential of kenaf (Hybiscus canabinnus), mustard (Brassica juncea), turnip (Raphunus sativus) and amaranth (Amaranthus crentus) plants, a greenhouse experiment was performed in which these species were grown on a soil contaminated with Zn, Cu, Mn, Pb and B. The translocation, the bioconcentration and the removal index, the transference factor and the time to reach 50% of element removal from soil, among other indicators, were used in order to identify a hyperaccumulator. Kenaf plants were more tolerant to the conditions tested, with the highest dry matter production and no visual toxicity symptoms. Amaranth would be the species chosen to remediate the soil under field conditions as it presented the higher indexes for decontamination of Zn and Mn and was also able to remove B. Turnip showed the best results for Pb removal. All species tested were able to remove B from soil. In spite, none of the plant species tested could be characterized as a hyperaccumulator

Fertility Evaluation of Limed Brazilian Soil Polluted with Scrap Metal Residue

The aim of this work was to characterize the main inorganic contaminants and evaluate the effect of lime addition, combined with soil dilution with uncontaminated soil, as a strategy for mitigation of these contaminants present in a soil polluted with auto scrap. The experiment was performed in a greenhouse at Campinas (São Paulo State, Brazil) in plastic pots (3 dm−3). Five soil mixtures, obtained by mixing an uncontaminated soil sample with contaminated soil (0, 25, 50, 75, and 100% contaminated soil), were evaluated for soil fertility, availability of inorganic contaminants, and corn development. In addition to the expected changes in soil chemistry due to the addition of lime, only the availability of Fe and Mn in the soil mixtures was affected, while the available contents of Cu, Zn, Cd, Cr, Ni, and Pb increased to some extent in the soil mixtures with higher proportion of contaminated soil. Liming of 10 t ha−1 followed by soil dilution at any proportion studied was not successful for mitigation of the inorganic contaminants to a desired level of soil fertility, as demonstrated by the available amounts extracted by the DTPA method (Zn, Pb, Cu, Ni, Cr, Cd) and hot water (B) still present in the soil. This fact was also proved by the phytotoxicity observed and caused by high amounts of B and Zn accumulating in the plant tissue

Assessment of Copper and Zinc in Soils of a Vineyard Region in the State of São Paulo, Brazil

This soil acidification may increase the bioavailability of copper (Cu) and zinc (Zn) in soils. The objective of this study was to verify the concentrations of Cu and Zn in soils of a vineyard region, including sample acidification, to simulate acid rain. The study was developed in an area of vineyard cultivation, with an adjacent land having other crops grown, in the state of São Paulo, Brazil. Soil samples were collected and GPS located under different uses and coverings. The extracted solutions used to determine the available Cu and Zn forms were diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA), pH 7.3, and calcium chloride 0.01 M. The total forms were obtained by HNO3 digestion. The amounts of Cu and Zn extracted using DTPA were considered high in most of the samples and were greater in the areas cultivated with vineyards that had received fungicide applications for several decades. The total forms were higher in vineyard soils. The amounts of Cu and Zn extracted using CaCl2 did not have good correlation with vineyards or with other metals' forms. The results confirmed that the soil was enriched with Cu and Zn due to the management of the vineyards with chemicals for several decades

Behavior of B, Zn, Cu, Mn e Pb in contaminated soil under plant cultivation and organic matter addition for metal toxicity amelioration

Foram conduzidos dois experimentos em casa-de-vegetação com solo contaminado acidentalmente com metais pesados. No primeiro deles objetivou-se avaliar o potencial das espécies vegetais Brassica juncea, Raphunus sativus L., Hybiscus cannabinus e Amaranthus crentus em absorver, translocar e acumular zinco, cobre, manganês, chumbo e boro na parte aérea e assim atuarem na recuperação do solo estudado. No segundo experimento avaliou-se a aplicação dos materiais orgânicos: Solomax, turfa e concentrado húmico mineral como amenizantes de toxidez dos elementos citados para Brassica juncea. Em um terceiro experimento em laboratório, avaliou-se a capacidade de retenção de zinco pelos materiais orgânicos estudados. As variáveis avaliadas foram: produção de material vegetal; quantidades absorvida e acumulada de Zn, Cu, Mn, Pb e B; índices de translocação e remoção desses elementos pelas plantas. No solo foram determinados os teores total e disponível (DTPA e CaCl2 0,01 mol L-1) de Zn, Cu, Mn e Pb. No extrato de saturação foram determinados os teores solúvel (ICP-OES) e livre (eletroforese capilar) dos elementos citados, que também foram determinados na parte aérea da Brassica juncea. Resultados das determinações analíticas também foram introduzidos no programa de especiação iônica MINTEQ. Foram avaliados ainda os efeitos dos materiais orgânicos na distribuição dos metais pesados nas frações do solo. No ajuste dos dados do experimento de retenção de zinco foi a empregado o modelo de Freundlich e calculado o coeficiente de distribuição Kd. Embora as espécies tenham sido capazes de acumular quantidades elevadas dos elementos na parte aérea, elas não puderam ser consideradas hiperacumuladoras. O Amaranthus crentus e a Brassica juncea apresentaram os maiores índices de remoção para Zn, Mn e B. Os materiais orgânicos apresentaram valores elevados de Kd refletindo a alta afinidade do zinco pela fase sólida e elevada capacidade dos materiais orgânicos em imobilizar o elemento. Os elevados coeficientes de correlação obtidos para as isotermas de adsorção indicam que o modelo Freundlich pode ser utilizado para descrever a adsorção do Zn pelos materiais. A quantidade de Zn removida pelos materiais, em termos percentuais variou com o material e com o pH, sendo favorecida nos valores mais elevados. A turfa e o concentrado húmico reduziram os teores de metais extraídos por DTPA e CaCl2 sendo esta redução refletida nos teores acumulados pela Brassica juncea, contudo esta redução não foi suficiente para impedir os efeitos fitotóxicos dos elementos. A especiação dos metais mostrou que o Zn e o Mn encontraram-se principalmente na forma livre, enquanto que o Cu e o Pb apresentaram-se complexados à matéria orgânica dissolvida. Não foram observadas correlações significativas entre os teores dos metais determinados diretamente por eletroforese capilar e indiretamente pelo programa de especiação. O fracionamento seqüencial dos metais indicou que grande parte dos metais está ligada a frações pouco disponíveis do solo. Conclui-se que a aplicação da turfa e do concentrado húmico mineral juntamente com o cultivo do Amaranthus crentus e da Brassica juncea podem auxiliar na recuperação a longo prazo de solos contaminados com Zn, Mn Pb e B.Two pot trials were carried out using a heavy metal accidentally contaminated soil. In the first one it was evaluated the plant absorbing, translocating and accumulating power for zinc, copper, manganese, lead and boron by the following vegetal species: Brassica juncea, Raphunus sativus L., Hybiscus cannabinus and Amaranthus crentus, so they could help in the rehabilitation of the studied soil. In the second pot trial it was evaluated the application of the following organic materials: Solomax, peat, and humic mineral concentrate for heavy metal toxicity amelioration for Brassica juncea. In a laboratory experiment it was evaluated the zinc retention capacity for the above mentioned organic materials. The measured variables were plant dry matter yield, absorbed and accumulated amounts of Zn, Cu, Mn, Pb and B; the translocation index and the removal index of metal by the mentioned plant species. The total and available (DTPA and CaCl2 001 mol L-1) content of Zn, Cu, Mn and Pb, were determined in soil samples. Concerning the soil saturation extract, the soluble and free forms of the mentioned elements were determined by ICPOES and capillary electrophoresis respectively. The same metals were also determined in the plant tissue of Brassica juncea. Analytical results were introduced in the chemical equilibrium program MINTEQ in order to calculate the concentration of the free forms of Zn, Cu, Mn, and Pb. A fractioning scheme for metals in soil was carried out in order to evaluate the effect of adding sources of organic carbon. The Freundlich model was used to account for zinc adsorption by the studied organic materials and the distribution coefficient Kd was also calculated. Although the plant species were able to accumulate high amounts of metal in the aerial part, that could not be considered as a hipper-accumulation process. The highest metal removal indexes were observed for Brassica juncea and Amaranthus crentus. Organic materials showed high values of Kd, reflecting its high affinity for zinc and a great capacity of zinc immobilization as well. Freundlich model was very effective in describing the adsorption isotherms as indicated by the high determination coefficients. Zinc retention was affected by the organic material type and pH, being favored by the highest studied pH values. Peat and humic mineral concentrate reduced the amounts of metals extracted by DTPA and CaCl2 in soil but the reduction was not great enough to avoid toxic effects in plants. Zn and Mn were present mostly as free cations in soil saturation extract while Pb and Cu were complexed by dissolved organic matter. It was not detected any significant correlation between free metal contents directly determined by capillary electrophoresis and those estimated by MINTEQ. Metal sequential extraction showed that most of them occurred in the least available fractions of soil. Peat and humic mineral concentrate application to soil associated with Amaranthus crentus and Brassica juncea cultivation may be used in long term amelioration of soils contaminated with Zn, Mn, Pb and B

Disponibilidade de zinco para o milho em latossolo vermelho tratado com pó-de-aciaria

The costs related to the construction and maintenance of industrial landfills, and the environmental risks that they may represent, have increased the interest of several types of industries in studying the possibility of applying residues to agricultural soils. This study evaluates the efficiency of flue dust as a zinc source for corn, and the zinc availability for corn evaluated by four methods. A greenhouse experiment carried out at Campinas, SP, Brazil, evaluated the effect of two zinc sources (flue dust and zinc sulphate), at three rates (5, 50 and 150 mg dm-3), in one soil (Rhodic Hapludox) under two pH conditions (5.0 and 6.0). The treatments were arranged in a randomized factorial scheme design with three replications. Zinc availability indexes were determined by the pH 7.3 DTPA, Mehlich-1, and Mehlich-3 methods. The free Zn2+ activity in soil solution was calculated by the MINTEQ computer model. The extraction methods and the activity of the free ion Zn2+ were equally reliable to evaluate zinc availability in the soil amended with flue dust. More than 70% of the total Zn present in the saturation extract was in the free ion form, and the remainder was mainly complexed to SO4(2-) and OH-, independent of soil pH. Flue dust is a zinc supplier to plants. All tested methods were efficient in evaluating Zn availability for corn, independently of soil pH.Os custos com a construção e manutenção de aterros industriais e os riscos ambientais que podem representar têm aumentado o interesse de vários tipos de indústrias em estudar a viabilidade de aplicação de resíduos no solo agrícola. Este trabalho avalia a eficiência do pó de aciaria quanto ao suprimento de zinco para o milho e a disponibilidade desse metal comparada por quatro métodos de extração. O experimento foi conduzido em casa de vegetação em Campinas, SP, Brasil, avaliando o efeito de duas fontes de zinco (pó de aciaria e sulfato de zinco), em três doses (5, 50 e 150 mg dm-3) e um solo (Latossolo Vermelho) com dois valores de pH (5,0 e 6,0). Os tratamentos foram distribuídos em esquema fatorial com três repetições. A disponibilidade de zinco foi determinada por DTPA pH 7.3, Mehlich-1 e Mehlich-3 e a atividade do Zn2+ livre na solução do solo foi calculada pelo modelo MINTEQ. Nos dois valores de pH estudados, tanto a atividade do Zn2+ como os três métodos de extração foram igualmente eficientes em avaliar a disponibilidade de zinco para as plantas em solos tratados com pó de aciaria. Mais que 70% do Zn total presente no extrato de saturação estava como íon livre e o restante complexado com SO4(2-) e OH-, independente do pH do solo. O pó de aciaria é uma fonte de zinco para as plantas. Todos os métodos testados foram eficientes em estimar a disponibilidade de Zn para o milho, independente do p

Chelating agents to solubilize heavy metals from Oxisols contaminated by the addition of organic and inorganic residues Uso de quelantes na solubilização de metais pesados de Latossolos contaminados pela adição de resíduos orgânico e inorgânico

Phytoremediation is an attractive technique for soils contaminated with heavy metals, especially in conjunction with chelating agents to assist metal phytoextraction. Nevertheless, their studies in Brazil are rare. Thus, the objective of the present work was to evaluate the efficiency of the chelating agents EDDS and EDTA for the solubilization of heavy metals from two Oxisols contaminated by organic sources in Jaguariúna (LVJ) and inorganic sources in Paulínia (LVP), São Paulo State, Southeastern Brazil. First, the soil samples were fractionated and the DTPA method was used to quantify heavy metals available forms. The results indicated that the metals were highly available in the soil fractions and could be solubilized by the chelating agents. The soil was suspended for 24 h in a chelating agent solution (EDTA or EDDS) at rates of 0, 250, 500 and 750 mg kg-1 of soil. The concentration of solubilized heavy metals was determined in the resulting solution. The extent of metal solubilization varied according to soil type, the chelating agent added and the specific metal. The amount of iron solubilized, as compared to the total iron (LVJ) was 11% (EDTA) and 19% (EDDS). EDDS solubilized more Cu than EDTA in both soils but more Ni in LVJ, while EDTA solubilized more Zn in both soils but more Cd in LVP. Both EDTA and EDDS may be useful for phytoextraction from soils, although the iron content is an important factor regarding the phytoextraction of heavy metals with chelating agents in Oxisols.<br>A fitoextração tem sido uma opção atrativa para remediar solos contaminados com metais pesados, principalmente quando associada à aplicação de quelantes ao solo, embora no Brasil seus estudos sejam muito incipientes. Portanto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência dos quelantes EDTA e EDDS na solubilização de metais pesados em Latossolos contaminados por Cu, Zn, Cd e Ni, cujas fontes de contaminação foram: orgânica em Jaguariúna (LVJ) e inorgânica em Paulínia (LVP). Antes da solubilização dos metais com os quelantes as amostras de solo foram submetidas ao fracionamento seqüencial e à extração dos metais pesados pelo método do DTPA. Ainda, as amostras dos dois solos foram agitadas com as soluções dos quelantes, por 24 h, usando as seguintes doses: 0, 250, 500 e 750 mg kg-1 de solo, realizando-se a determinação dos metais pesados no sobrenadante. Tanto a extração com DTPA como o fracionamento seqüencial indicaram que os metais estavam nas frações disponíveis que poderiam ser solubilizados pelos quelantes. As quantidades solubilizadas de Cu, Fe, Zn e Ni variaram em função do tipo de solo, dos quelantes e das doses aplicadas. A solubilização do Fe em relação ao seu teor total no LVJ foi de 11% (EDTA) e 19% (EDDS). O EDDS solubilizou mais Cu em ambos os solos e Ni no LVJ, enquanto o EDTA apresentou maior solubilização do Zn também em ambos os solos e do Cd no LVP. Portanto, a utilização de tais complexantes pode ser promissora na fitoextração de metais em solos, mas a avaliação da concentração de Fe no solo torna-se importante quando se utiliza a técnica de fitoextração assistida por quelantes para remediar Latossolos contaminados com metais