Biossólidos e metais pesados em solos

A aplicação agrícola de lodos de esgoto ou biossólidos tem se tornado prática comum, mas pode causar o acúmulo de metais pesados nos solos, dependendo das características desses resíduos. Em geral, biossólidos de origem doméstica apresentam teores de metais inferiores aos dos oriundos de descarga industrial. A origem e o processo de tratamento influenciam as características desses materiais. A legislação que controla os níveis de metais pesados presentes nos biossólidos e a concentração máxima nos solos é controversa. O comportamento dos metais pesados em longo prazo, após o término da aplicação de biossólidos, não é bem conhecido. Nos solos, os metais pesados podem ser adsorvidos por meio de reações de adsorção específica e/ou não específica. Dentre os componentes que retém metais pesados, destacam-se os óxidos de Fe e a matéria orgânica. O pH, a CTC e a presença de cátions afetam a adsorção e a especiação iônica de metais pesados nos solos. Em solução, os metais encontram-se como íons livres e/ou formam complexos com ligantes orgânicos e inorgânicos. As espécies-livres são mais importantes em estudos de poluição ambiental, pois correspondem às formas prontamente biodisponíveis. Alguns programas computacionais calculam a atividade dos metais em solução e sua especiação iônica. O programa GEOCHEM-PC utiliza uma base de dados termodinâmicos (constante de estabilidade termodinâmica), a concentração total do metal e dos ligantes em solução. Isso permite observar o comportamento dos metais em solução e a resposta dos mesmos às mudanças nas condições do meio, tais como a variação do pH e da força iônica e a adição de ligantes orgânicos e inorgânicos via adubação.The application of sewage sludge or biosolids on soils has been widespread in agricultural areas. However, depending on their characteristics, they may cause increase in heavy metal concentration of treated soils. In general, domestic biosolids have lower heavy metal contents than industrial ones. Origin and treatment method of biosolids may markedly influence their characteristics. The legislation that controls the levels of heavy metal contents in biosolids and the maximum concentrations in soils is still controversial. In the long-term, heavy metal behavior after the and of biosolid application is still unknown. In soils, heavy metals may be adsorbed via specific or non-specific adsorption reactions. Iron oxides and organic matter are the most important soil constituents retaining heavy metals. The pH, CEC and the presence of competing ions also affect heavy metal adsorption and speciation in soils. In solution, heavy metals can be present either as free-ions or complexed with organic and inorganic ligands. Generally, free-ions are more relevant in environmental pollution studies since they are readily bioavailable. Some computer models can estimate heavy metal activity in solution and their ionic speciation. Thermodynamic data (thermodynamic stability constant), total metal and ligand concentrations are used by the GEOCHEM-PC program. This program allows studying heavy metal behavior in solution and the effect of changes in the conditions, such as pH and ionic strength and the application of organic and inorganic ligands caused by soil fertilization

Lead sorption and leaching from an Inceptisol sample amended with sugarcane vinasse

A vinhaça é produzida em grandes quantidades pela indústria de etanol e de aguardente (cachaça). Embora os efeitos da vinhaça nos atributos do solo sejam bem conhecidos, pouco se sabe sobre eles no comportamento sortivo de chumbo (Pb). Avaliaram-se a sorção e a lixiviação de Pb em amostras da camada superficial (0-20 cm) de um Cambissolo Háplico Tb Distrófico típico (CXbd) sob influência da vinhaça. Para o ensaio de sorção, as amostras foram peneiradas em malha de 2 mm, tratadas com vinhaça diluída 20% e 50% e ao natural (100%), empregando água destilada nas amostras controle. Em seguida, soluções com 0,05; 0,10; 0,25; 0,50 e 0,75 mmol L-1 de Pb foram adicionadas às amostras de solo. Para o ensaio de lixiviação, foram preparadas colunas de solo em tubos de PVC de 12 cm de altura e 4 cm de diâmetro interno, contendo 200 g de solo. As doses de vinhaça aplicadas sobre as colunas foram correspondentes a 150 e 300 m³ ha-1. As colunas foram mantidas incubadas com vinhaça por sete dias. Após esse período, foram aplicados sobre cada coluna 5 mL de uma solução de concentração 100 mmol L-1 de Pb e, posteriormente, realizadas sucessivas lixiviações, coletando-se o percolado para determinação do teor de Pb. A vinhaça aumentou a capacidade máxima de adsorção de Pb e sua energia de ligação com o solo em condições de equilíbrio (ensaio de sorção), mas em condições de não equilíbrio (ensaio de lixiviação em colunas), a vinhaça aumentou a lixiviação de Pb. Com base nesses resultados, atenção especial deve ser dada a áreas que estejam recebendo vinhaça ao longo dos anos e que estejam ocasionalmente sujeitas à contaminação por Pb.Vinasse is produced at high amounts by the ethanol and sugarcane spirits industries. Although the effects of vinasse on soil attributes are well elucidated, little is known about its effects on sorption and leaching of lead (Pb) from soils. This work evaluated the Pb sorption and leaching from disturbed topsoil samples (0-20 cm) of an Inceptisol, under the influence of sugarcane vinasse. Pb sorption was evaluated by batch sorption method, using air-dried samples (< 2 mm) treated with pure (100%), and diluted (20%, and 50%) vinasse. The amended soil samples were further reacted with 0.05; 0.10; 0.25; 0.50, and 0.75 mmol L-1 of Pb. To measure the Pb leached, soil columns were packed in PVC tubes, 12-cm long with 4-cm internal diameter filled with 200 g of treated soil. The vinasse doses applied over the columns corresponded to 0 (control), 150 and 300 m³ ha-1. Seven days later, 5 mL of a Pb solution (100 mmol L-1) was applied on the columns; they were successively leached and Pb was measured in the leachates. The vinasse increased the maximum sorption capacity and binding energy of Pb with the soil when at equilibrium conditions. However, at non-equilibrium conditions, the vinasse enhanced the Pb leaching. From these results, it is advised that special attention must be given to Pb contaminated areas where vinasse is applied

Extractabilidade de metais pesados em um solo tratado com lodo de esgoto

Few investigations have been carried out about the comparison of desorption rate and amount of heavy metals extracted successively by organic acid mixtures mimicking the rhizosphere and routine extractants in sewage sludge-amended soils. Extractions of Zn, Cd, Ni, Cr, and Cu were performed in samples of a sewage sludge-amended soil using seven extractants: four organic acid mixtures and three routine extractants (DTPA, Mehlich-I, and ammonium acetate). Results from single pass extractions, in which the extractable metal contents were determined by simply extracting the soil a single time, as well as from 15 successive extractions, in which the solid residues of the first extraction was successively extracted 14 additional times, of heavy metals were analyzed. The extractability of heavy metals in a single pass extraction was, in general, as follows: Mehlich-I >; DTPA >; organic acids >; NH4OAc. The highest rates of extraction followed the general order: DTPA >; Mehlich-I >; organic acids >; NH4OAc. While Mehlich-I presented the highest extractability of heavy metals among studied extractants, DTPA showed a high extractability of Zn, Cd, Ni, and Cu in a single extraction as well as the highest rates of extraction among the studied extractants. The transfer of heavy metals from soil to organic acid solutions is slower than to DTPA and Mehlich-I extractants.Poucos trabalhos têm sido realizados sobre a comparação da taxa de dessorção e da quantidade de metais extraídos sucessivamente por misturas de ácidos orgânicos que imitam a composição da rizosfera e por extratores usados na rotina em amostras de solo tratado com lodo de esgoto. Extrações de Zn, Cd, Ni, Cr e Cu foram realizadas em amostras de um solo de carga variável tratado com lodo de esgoto usando-se sete extratores: quatro misturas com ácidos orgânicos e três extratores usados na rotina (DTPA, Mehlich-I e acetato de amônio). Os resultados para uma única extração, em que o conteúdo de metais extraíveis foi determinado simplesmente extraindo-os do solo uma única vez, bem como após 15 extrações sucessivas, em que o resíduo sólido da primeira extração foi extraído sucessivamente por mais 14 vezes, foram analisados. A extractabilidade dos metais em uma extração simples foi, em geral, como segue: Mehlich-I >; DTPA >; ácidos orgânicos >; NH4OAc. As mais elevadas taxas de extração seguiram a ordem: DTPA >; Mehlich-I >; ácidos orgânicos >; NH4OAc. A maior extração de metais foi obtida com Mehlich-I, enquanto, o DTPA também extraiu alta quantidade de Zn, Cd, Ni e Cu em uma extração simples, bem como obteve as mais altas taxas de extração entre os extratores estudados. A transferência de metais do solo para as soluções de ácidos orgânicos foi mais lenta que para os extratores DTPA e Mehlich-I

Kasugamycin influence on bacterial blight of coffee and on green coffee beans physicochemical quality

Brazil stands out as the world’s largest coffee exporter. However, in the cold and windy regions, such as the southern of Minas Gerais, have been undergoing attack of diseases, including the bacterial blight of coffee caused by the bacterium Pseudomonas syringae pv. garcae, which despite not having the same importance as the coffee leaf rust, is causing damages and losses to the coffee plantation. The control is mainly done through preventive measures such as installation of windbreaks. When bacterial blight of coffee is already installed, the chemical control is used with syrups of copper-based products and antibiotics. The aim of the present study was to verify the efficiency of the antibiotic kasugamycin associated with copper hydroxide in the control of bacterial blight of coffee and raw coffee beans quality. The experimental design was a randomized block with five treatments, four replicates and plots of 10 plants in the field where the treatments consisted of different concentrations of the kasugamycin: 0.0, 250, 500, 750 and 1000 mL ha-1 added with 1.0 L copper hydroxide. The percent analysis was performed on the raw beans in order to verify their physical and chemical quality. The obtained results demonstrate that the solution is efficient in the control of bacterial blight of coffee as well as in the improvement of vegetative vigor and production, but does not influence the quality of raw coffee bean

Espécies tropicais de pteridófitas em associação com fungos micorrízicos arbusculares em solo contaminado com arsênio

The symbiosis of plants with mycorrhizal fungi represents an alternative to be considered during the processes of revegetation and rehabilitation of arsenic-contaminated soil. The aim of this study was to evaluate under greenhouse conditions the effect of arsenic on the mycorrhizal association of two species of tropical fern (Thelypteris salzmannii and Dicranopteris flexuosa). T. salzmannii had higher rates of colonization and higher density of spores while D. flexuosa showed greater sensitivity to smaller concentrations of arsenic and association with mycorrhizal fungi. Our results indicate that screening and selection of mycorrhizal fungal isolates/species is possible and effective for phytoremediation of arsenic-contaminated soils

Eficiência agronômica da adubação potássica na alface adubada com fontes alternativas de nutrientes

O objetivo desse estudo foi avaliar o efeito da aplicação de fontes alternativas de nutrientes na nutrição, produção e eficiência da adubação potássica na alface. O experimento foi conduzido em casa de vegetação, em vasos com 3,7 kg preenchidos com um Latossolo Vermelho Amarelo distrófico de textura média. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado e os tratamentos foram distribuídos em arranjo fatorial 4 x 6, sendo quatro doses de potássio (0; 200; 400; 600 kg ha-1 de K2O) e seis fontes alternativas de nutrientes (brecha, ultramáfica, biotita xisto, flogopitito, subproduto de mineração e subproduto de chapada), com quatro repetições. Foram determinados o teor e o acúmulo de potássio (K), cobre (Cu), zinco (Zn) e níquel (Ni) na parte aérea da alface e com esses dados foram calculados dois índices de eficiência da adubação potássica. As aplicações de doses crescentes das fontes alternativas de nutrientes promoveram melhorias na nutrição e aumentos na produção da alface. A eficiência da adubação potássica diminuiu com o aumento nas doses de potássio aplicadas pelas fontes alternativas de nutrientes, sendo que o subproduto de mineração e a ultramáfica foram superiores às demais fontes. Diante disso, pode-se afirmar que as rochas silicáticas moídas e os subprodutos de mineração constituem uma opção para adubação em sistemas de produção orgânica e convencional.The aim of this study was to evaluate the effect of alternative sources of nutrients on the nutrition, yield and efficiency of potassium fertilization in lettuce. The experiment was carried out in a greenhouse, using 3.7 kg pots filled with a dystrophic red-yellow Latosol of medium texture. The experimental design was randomized, with treatments divided into a 4 x 6 factorial: four doses of potassium (0; 200; 400; 600 kg ha-1 K2O) and six alternative sources of nutrients (breccia, ultramafic, biotite schist, phlogopite, and mining and Chapada by-products), with four replications. Content and accumulation were determined for potassium (K), copper (Cu), zinc (Zn) and nickel (Ni) in the lettuce shoots, and from these data two indices were calculated for the efficiency of potassium as a fertilizer. The application of increasing values of alternative sources of nutrients promoted improvements in nutrition and increases in lettuce yield. The efficiency of potassium fertilization decreased with the increase in values of potassium taken from alternative nutrient sources, with the mining by-products and the ultramafic being superior to the other sources. Crushed silicate rocks and mining by-products can therefore both be used as fertilizer in organic and conventional production systems

Effect of ionic strength of the equilibrium solution upon cadmium adsorption in Brazilian Oxisols

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da força iônica na adsorção de Cd em amostras de 17 Latossolos (horizonte A) de diversas regiões geográficas do Brasil. A reação dos solos com 0,167 mmol L-1 de Cd(NO3)2 foi avaliada por 72 horas em soluções de Ca(NO3)2 a 5, 50 e 150 mmol L-1 (pH 6,5; relação solo:solução 1:100) com forças iônicas de 15, 150 e 450 mmol L-1, respectivamente. A adsorção de Cd decresceu com o aumento da força iônica em todos os solos, com valores médios adsorvidos iguais a 12,17, 6,92 e 5,70 mmol kg-1 para as forças iônicas de 15, 150 e 450 mmol L-1, respectivamente. Na menor força iônica, a fração de Cd adsorvida foi positivamente correlacionada com argila, matéria orgânica, área superficial específica, caulinita, hematita e Fe2O3 extraído pelo ataque sulfúrico, ditionito-citrato-bicarbonato de sódio e pelo oxalato ácido de amônio, além do Al2O3 do ataque sulfúrico. Para a força iônica de 150 mmol L-1, não houve correlação entre a fração de Cd adsorvida e os atributos dos solos, enquanto em 450 mmol L-1 houve correlação com a matéria orgânica e área superficial específica. O Cd não é retido por sítios de adsorção específica, sendo potencialmente biodisponível nesses Latossolos.The objective of this work was to evaluate the effects of ionic strength upon Cd adsorption in samples of 17 Brazilian Oxisols. The reaction of the soil samples with 0.167 mmol L-1 Cd(NO3)2 at pH 6.5, using 5, 50 and 150 mmol L-1 Ca(NO3)2 as background solutions for ionic strength of 15, 150 and 450 mmol L-1, respectively (1:100 soil:solution ratio) was evaluated during 72 hours. Increasing ionic strength caused Cd adsorbed to decrease in all soils, with average adsorption values of 12.17, 6.92 and 5.70 mmol kg-1 for ionic strength of 15, 150, and 450 mmol L-1, respectively. In the lowest ionic strength, the adsorbed Cd fraction correlated positively with soil properties such as specific surface area, clay, organic matter, kaolinite and hematite content, ammonium oxalate-, DCB-, and sulfuric acid digestion-Fe, as well as sulfuric acid digestion-Al. For the ionic strength of 150 mmol L-1, there was not correlation between the adsorbed Cd fraction and the attributes of the soils, while in 450 mmol L-1 there was correlation with the organic matter and specific surface area. The Cd is not adsorbed by outer-sphere complex, and is potentiality bioavailable in those Oxisols

Effect of ionic strength of the equilibrium solution upon lead adsorption/desorption in Brazilian Oxisols

A adsorção/dessorção de metais pelos solos é afetada por vários fatores, dentre os quais, a concentração salina da solução do solo. Este estudo teve o objetivo de avaliar o efeito da variação da força iônica da solução de equilíbrio (I) sobre a adsorção/dessorção de Pb por Latossolos brasileiros. Amostras do horizonte A foram colocadas para reagir com Pb(NO3)2 0,15 mmol L-1 em Ca(NO3)2 5 e 50 mmol L-1 (pH 5,5; I = 15 e 150 mmol L-1; relação solo:solução 1:100), durante 72 horas. Em seguida, as amostras foram colocadas para dessorver em Ca(NO3)2 5 mmol L-1. Dos 17 Latossolos, apenas seis apresentaram diferenças significativas entre as quantidades adsorvidas nos dois valores de I. As correlações significativas obtidas entre as quantidades adsorvidas e alguns atributos dos solos (SiO2 e Fe2O3 do ataque sulfúrico, Fed e Feo, caulinita, hematita, CTC e superfície específica) foram as mesmas para os dois valores de I. A variação de I durante a adsorção teve pouco efeito sobre a dessorção de chumbo. A não-variação da quantidade adsorvida com a mudança de I indica que o Pb é adsorvido, na maioria dos Latossolos, como complexo de esfera interna. Conclui-se que, dentro destas condições experimentais, o Pb não fez parte do complexo de troca da maioria dos solos estudados.The ionic strength of soil solution influences metal availability and mobility in soils. Laboratory experiments were conducted in order to evaluate the effect of solution ionic strength (I) upon Pb adsorption/desorption in A-horizon samples of 17 Brazilian Oxisols. The effect of I upon Pb adsorption was evaluated after a 72-hour reaction of the soil samples with 0.15 mmol L-1 Pb(NO3)2 at pH 5.5, using 5 and 50 mmol L-1 Ca(NO3)2 as background solutions (I = 15 and 150 mmol L-1). Lead desorption was measured after a 72-hour reaction of the soil samples with 5 mmol L-1 Ca(NO3)2 at pH 5.5. All experiments were performed with a 1:100 soil:solution ratio. Increasing I caused Pb adsorption to decrease in six soils, while no significant change in Pb adsorption was observed for the remaining 11 Oxisols. Soil properties such as specific surface area, CEC, clay and hematite content, oxalate- and DCB-Fe, and sulfuric acid digestion-Si and -Fe correlated with Pb adsorption equally for both values of solution ionic strength. Changing I had a small effect on Pb desorption. The little change in the amount of Pb adsorbed upon variation of I indicates that Pb is adsorbed as an inner-sphere complex in most Oxisols. Therefore, this experiment suggests that Pb may not be part of the exchange complex of these soils

Força iônica da solução de equilíbrio na adsorção de arsênio em latossolos brasileiros

The objective of this work was to evaluate the effect of ionic strength of the equilibrium solution on adsorption and desorption of arsenic, in 17 Oxisols of different Brazilian geographic regions. Arsenic adsorption was evaluated at two values of ionic strength (15 and 150 mmol L-1), two doses of As (15 and 150 mmol L-1), soil:solution ratio of 1:100 and pH 5.5. There were no differences in percentages of adsorption between the values of ionic strength 15 and 150 mmol L-1 (63.51 and 64.46%). Desorption percentage at the dose 15 mmol L-1 was smaller than 15% at the two values of ionic strength, except for LVd4 and LAd1, in which the desorption percentage was higher than 20%.O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da força iônica da solução de equilíbrio sobre a adsorção e dessorção de arsênio, em 17 latossolos, de diferentes regiões geográficas brasileiras. A adsorção de As foi avaliada em dois valores de força iônica (15 e 150 mmol L-1), duas doses de As (15 e 150 mmol L-1), relação solo:solução final de 1:100 e pH 5,5. Não houve diferença nas porcentagens de adsorção, entre os valores de força iônica 15 e 150 mmol L-1 (63,51 e 64,46%). A porcentagem de dessorção na dose 15 mmol L-1 foi inferior a 15%, nos dois valores de força iônica, exceto para os solos LVd4 e LAd1, em que a porcentagem de dessorção foi superior a 20%