Metais pesados em solos de área de mineração e metalurgia de chumbo: I - Fitoextração Heavy metals in soils of a lead mining and metallurgy area: I - Phytoextraction

A fitoextração tem sido sugerida como alternativa viável às práticas tradicionais de recuperação de solos contaminados por metais pesados (remoção do solo e destinação em aterros ou coprocessamento em cimento, etc.), em razão dos menores custos e por ser menos impactante ao ambiente. Este trabalho objetivou avaliar a fitoextração induzida (uso de ácido cítrico como agente quelante) de metais pesados, com o cultivo de aveia-preta (Avena strigosa Schreber), girassol (Helianthus annuus L.) e grama-batatais (Paspalum notatum Flügge), em solos poluídos (solos 2, 3 e 4) de uma área de mineração de Pb em Adrianópolis (PR). O solo 1 foi amostrado em área de mata nativa (referência). O experimento foi realizado em casa de vegetação, com três repetições. Foram determinados os teores de Pb, Cd, Cu, Ni, Cr e Zn no solo com HNO3/HCl (3:1) concentrados. Após a colheita das plantas, determinaram-se a massa de matéria seca e os teores de metais pesados nas raízes e parte aérea (digestão nítrico-perclórica). Os solos contaminados (2, 3 e 4) apresentaram as seguintes faixas de teores de metais pesados (mg kg-1): Pb - 2.598,5 a 9.678,2; Cd - 1,9 a 22,2; Cu - 165,5 a 969,2; Ni - 22,6 a 38,4; Cr - 15,2 a 27,8; e Zn - 87,4 a 894,8. A adição de quelante não induziu a uma absorção mais efetiva de metais pesados pelas plantas. O solo 2 possibilitou melhor crescimento das plantas, e o girassol deve ser preferido na fitorremediação das áreas sob as mesmas condições. Na área próxima à planta fabril (solo 3) e nas áreas com grande ocorrência de rejeitos (solo 4), a fitoextração não foi eficiente. Nesses ambientes, recomenda-se o estudo de outras plantas nativas e, ou, exóticas resistentes a altos teores de Pb (solo 3) ou a remobilização de solo mais rejeito para aterros industriais (solo 4).<br>Phytoextraction has been suggested as a viable alternative to traditional restoration practices for heavy metal-contaminated soils (e.g., soil removal and disposal in land fill areas, or co-processing in cement), in view of the lower costs and lower environmental impact. This study had the objective of evaluating induced phytoextraction (use of chelating agent) of heavy metals in black oat (Avena strigosa Schreber), sunflower (Helianthus annuus L.) and Bahiagrass (Paspalum notatum Flügge) in polluted soils (soils 2, 3, and 4) of a Pb mining and processing area in Adrianópolis (PR), Brazil. The experiment was conducted in a greenhouse, with three replications. The soil Pb and Zn contents were determined using concentrated HNO3/HCl (3:1). After harvest, the dry biomass and heavy metal contents in the root and shoot parts were determined by nitro-perchloric digestion. The following values of heavy metal content were found in the contaminated soils (2, 3 and 4) (mg kg-1): Pb - 2,598.5 to 9,678.2; Cd - 1.9 to 22.2; Cu - 165.5 to 969.2; Ni - 22.6 to 38.4; Cr - 15.2 to 27.8 and Zn - 87.4 to 894.8. Chelate addition did not induce heavy metal uptake by the plants. Plant development in soil 2 was better and sunflower should be preferred for phytoremediation in areas under similar conditions. In the area surrounding the industrial plant (soil 3) and in the areas with high waste disposal (soil 4), phytoextraction was not efficient. In these environments other native plants and/or exotic Pb-resistant plants should be tested (soil 3) as well as the remobilization of soil with residues to industrial landfills

Distribution of cadmium in a cultivated soil in Britanny, France Distribuição de cádmio em solo cultivado na Bretanha, França

Cadmium (Cd) can be potentially toxic to the environment, and its bioavailability is related to the chemical forms it occurs in the soils. The distribution of Cd into the solid phase and its availability was investigated in a cultivated soil in Britanny, France. Cd sequential extraction was performed using a modified Tessier's sequential extraction protocol. Total content of Cd (n = 22 samples) ranged from 0.13 to 0.37 mg kg¹. Long term history of organic and mineral fertilizers application increased Cd concentration in the surface horizon. The fate of Cd was correlated with soil available P2O5 concentration and pH. The regression analysis (linear and non-linear) and Principal Component Analysis revealed the synergistic effect of P2O5 in the retention of Cd in cultivated soils. The following fractions' sequence was observed: bounded to Fe and Al oxides + phosphates > exchangeable > bound to organic matter » residual fraction.<br>O cádmio (Cd) pode ser tóxico no ambiente e sua biodisponibilidade está relacionada às formas químicas em que os metais se encontram no solo. Apresenta-se a distribuição deste metal na fase sólida de um solo cultivado na Bretanha, França, assim como fatores que influenciam sua disponibilidade. Foi realizada a extração sequencial do Cd utilizando o método Tessier, modificado. A concentração total de Cd, avaliada em 22 amostras, variou de 0,13 a 0,37 mg kg¹. O uso contínuo de fertilizantes orgânicos e minerais aumentou a concentração de Cd no horizonte superficial do solo. A distribuição do Cd foi relacionada à concentração de P2O5 disponível e ao pH. Análises de regressão (linear e não linear) e a Análise de Componentes Principais mostraram efeito sinérgico do P2O5 na retenção de Cd nos solos cultivados. O fracionamento apresentou a seguinte sequência: ligado a óxidos de Fe e de Al + fosfatos > trocável > ligado à matéria orgânica » residual

EDTA assisted phytorremediation of a Pb contamined soil: metal leaching and uptake by jack beans Lixiviação e absorção de Pb pelo feijão-de-porco assistido pela aplicação de EDTA no solo

Lead (Pb) is one of the main soil contaminants. It is also of difficult phytoremediation due to its low solubility and high retention on soil particles. EDTA application to soil is a strategy to increase heavy metal phytoextraction, but such chelants usually cause phytotoxicity and metal leaching side effects. Therefore, these research work objectives were to evaluate the effects of single (0.5 g kg-1) and split (0.25 + 0.25 g kg-1) EDTA application on Pb uptake by jack beans (Canavalia ensiformis L.) as well as on Pb vertical movement in a Pb contaminated soil material. Two sets of experiments were carried out under greenhouse conditions: in the first one, plants were grown in 3L-pots filled with a Pb-contaminated soil to evaluate Pb uptake by plants; for the second experiment, PVC-columns (42 cm height) were used to evaluate soil Pb leaching: the upper half-column (20 cm) was filled up with Pb-contaminated soil (1800 mg kg-1) whereas the lower half-column (20 cm) was filled with clean soil. Ten 60 mm-rainfalls with a duration of five hours were simulated by dropping distilled water on the top of columns, and leachates were collected for chemical analysis. Plants did not show any visual Pb toxicity symptoms or reduction in dry matter yield. Nevertheless, Pb uptake by jack beans regarded as total plant Pb accumulation was higher in EDTA-treated plants. Vertical Pb movement was observed mostly for the single EDTA application. EDTA addition to the soil favor Pb-phytoextraction by jack beans and the split EDTA application decrease the metal leaching, indicating less risk of environmental contamination.<br>O chumbo (Pb) é um dos principais contaminantes de solo. Os processos de remediação são dificultados devido à alta retenção do elemento às partículas do solo. A utilização do EDTA para aumentar a fitoextração dos metais do solo tem apresentado bons resultados. Contudo, os quelantes podem causar efeitos indesejáveis como a fitotoxidez e a lixiviação do metal. Nesse sentido, avaliou-se o efeito da aplicação única (0,5 g kg-1) e parcelada de EDTA (0,25 + 0,25 g kg-1) na absorção de Pb pelas plantas de feijão-de-porco (Canavalia ensiformis L.) e na movimentação vertical de Pb em solo contaminado, sob condições de casa de vegetação. Em um experimento, as plantas foram crescidas em vasos contendo 3 L de solo contaminado por Pb. No outro, utilizaram-se colunas de PVC com 42 cm de altura, preenchendo-se os primeiros 20 cm com solo contaminado com 1800 mg kg-1de Pb, seguido de outros 20 cm, com amostra de solo não contaminado. Nesse experimento, foram feitas dez lixiviações com água em volume equivalente a uma chuva de 60 mm cada. As plantas não apresentaram sintomas visuais de toxicidade de Pb, nem diferença na produção de massa seca do feijão em função dos tratamentos aplicados. No entanto, a absorção de Pb foi superior para as plantas que receberam EDTA. Houve movimentação vertical de Pb no solo, principalmente devido à aplicação única de EDTA. A adição de EDTA ao solo auxilia a fitoextração de Pb por plantas de feijão-de-porco e que o parcelamento do EDTA diminui a lixiviação do metal, mostrando se menos agressivo ao ambiente