Quantificação de cobre e zinco avaliados por extratores químicos em solo contaminado

Trace elements are potentially toxic to the environment. Their toxicity in soils relies on their type of chemical associations. Hence it is important to determine the chemical form they occur in the soils in order to assess their quantities. The objective the present work was to evaluate the possibility of using the concentrations of Cu and Zn in different soil fractions and the total concentration as predictors of their quantification by comparing the classical extractants DTPA, Mehlich-1 and HCl. Comparisons were made also with the concentrations of absorbed by rice and soybean in contaminated soil. Seven soil samples with a different degree of contamination were studied using a randomized experimental design, with four replicates. By using an ICP-OES we analyzed the concentrations of Cu and Zn in the diagnostic leafs, at the end of the cycle (LCE) and several of its content in the soil: available extracted with the DTPA, Mehlich-1 and HCl extractants, soluble+exchangeable contents, bound to organic matter, to oxides and the total content. For both, soybean and rice, the concentrations of Cu and Zn extracted from the sequential extraction was found to be correlated with the concentration in LCE. For soybean, Zn concentration extracted with DTPA was correlated with the total concentration, while Cu concentration extracted with three extractors, DTPA, Mehlich-1 and HCl, correlated with the total concentration, probably due to the high concentration of Cu and Zn in this soil. For rice, both Cu and Zn concentration as extracted by the three extracting solutions correlated with the concentration of all the fractions and with the total concentration.Os elementos traços são potencialmente tóxicos para o meio ambiente. Estas toxicidades dependem de suas associações químicas. Por isso a determinação da forma química destes elementos no solo é importante para quantificá-lo. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a possibilidade de se utilizar teores de Cu e Zn nas diferentes frações do solo para prognosticar suas disponibilidades. Para isso, compararam-se as mesmas com soluções extratoras clássicas, como DTPA, Mehlich-1 e HCl, e com teores absorvidos por plantas de arroz e soja em materiais de solos contaminados. Foram estudadas sete amostras de solos com diferentes graus de contaminação empregando delineamento experimental inteiramente casualizado, com quatro repetições. Utilizando a técnica de ICP-OES, foram avaliados teores de Cu e Zn em folha diagnóstico e folha em final de ciclo (LCE) e no solo: teores disponíveis utilizando as soluções extratoras DTPA, Mehlich-1 e HCl, teores nas frações de solo solúvel+trocável, ligados à matéria orgânica e ligados a óxidos e o teor total. Para a soja e arroz, os teores de Cu e Zn extraídos do fracionamento correlacionaram significativamente com os teores obtidos na LCE. Para a soja, os teores de Zn extraídos com DTPA apresentaram alta correlação com os teores totais, enquanto que os teores de Cu extraídos pelos três extratores, DTPA, Mehlich-1 e HCl, correlacionaram com o teor total, provavelmente devido aos altos teores de Cu e Zn neste solo. Para o arroz, os teores de Cu e Zn extraídos pelas três soluções correlacionaram com teores em todas as frações e com o teor total

Heavy metals in vegetables and potential risk for human health

Ingestion of vegetables containing heavy metals is one of the main ways in which these elements enter the human body. Once entered, heavy metals are deposited in bone and fat tissues, overlapping noble minerals. Slowly released into the body, heavy metals can cause an array of diseases. This study aimed to investigate the concentrations of cadmium, nickel, lead, cobalt and chromium in the most frequently consumed foodstuff in the São Paulo State, Brazil and to compare the heavy metal contents with the permissible limits established by the Brazilian legislation. A value of intake of heavy metals in human diets was also calculated to estimate the risk to human health. Vegetable samples were collected at the São Paulo General Warehousing and Centers Company, and the heavy metal content was determined by atomic absorption spectrophotometry. All sampled vegetables presented average concentrations of Cd and Ni lower than the permissible limits established by the Brazilian legislation. Pb and Cr exceeded the limits in 44 % of the analyzed samples. The Brazilian legislation does not establish a permissible limit for Co contents. Regarding the consumption habit of the population in the São Paulo State, the daily ingestion of heavy metals was below the oral dose of reference, therefore, consumption of these vegetables can be considered safe and without risk to human health

Melhorando a disponibilidade de fósforo da rocha fosfórica de patos para Eucalipto: um estudo com radiotraçador 32P

Eucalyptus plantation in Brazil is generally set on low fertility soils, therefore phosphorus (P) fertilization is mandatory and increases the cost of plantation operation. Using species that more efficiently uptake phosphorus from less soluble sources is an interesting option. However, little is known about eucalyptus regarding its ability of using less soluble forms of phosphorus. The use of P by eucalyptus (E. urophylla, E. grandis, and E. urophylla ;´; E. grandis) was studied in greenhouse using a loamy-textured, hipodystrophic Typic Haplustox from the Cerrado region, and 32P isotopic method. The P sources tested were triple superphosphate (TSP), phosphate rock (PR) and the triple superphosphate mixed with PR (TSP+PR). The effectiveness of P sources in terms of increasing dry matter yield was TSP = (TSP + PR) >; PR, and the P uptake followed the order (TSP + PR) >; TSP >; PR for both species plus the hybrid. The increase in P uptake from PR due to TSP influence was 217.3% for E. urophylla, 235.7% for E. grandis, and 28.7% for E. urophylla ;´; E. grandis, indicating an enhancement effect of TSP on the effectiveness of PR. The hybrid E. urophylla ;´; E. grandis was the most efficient genotype on P soil use and E. grandis most exigent in P fertilizer.Como geralmente os solos usados para plantações de eucalipto no Brasil são de baixa fertilidade, a adubação fosfórica é indispensável, incrementando o custo da plantação. Espécies mais eficientes no uso de fósforo (P) de fontes pouco solúveis poderiam ser uma opção interessante. Porém, pouco se conhece ainda sobre o comportamento de eucalipto em relação à capacidade de usar fósforo de fontes com diferente solubilidade em água. O uso de P por eucalipto (E. urophylla, E. grandis, and E. urophylla ;´; E. grandis), foi estudado em experimento de casa de vegetação usando solo da Região de Cerrado, Latossolo Vermelho Amarelo hypodistrófico, e o método isotópico com 32P. As fontes de P usadas foram superfosfato triplo (SFT), rocha fosfórica (RF) e a mistura de superfosfato triplo com rocha fosfórica (SFT+RF). A eficácia das fontes de P em termos do aumento do rendimento de matéria seca seguiu a ordem SFT = (SFT + RF) >; RF e de P absorvido a ordem (SFT + RF) >; SFT >; RF por ambas as espécies e o híbrido de eucalipto. O incremento na absorção de P de RF, influenciada pela mistura com SFT foi de 217,3% em E. urophylla, 235,7% em E. grandis e 28,7% em E. urophylla ;´; E. grandis, indicando o efeito benéfico do SFT sobre a efetividade da RF. O híbrido E. urophylla ;´; E. grandis foi o genótipo mais eficiente no uso de P do solo e E. grandis o mais exigente em P do fertilizante

Distribuição de fósforo do fertilizante na planta de soja e sua exportação pela culturaDistribution of fertilizer phosphorus in soybean plant and its exportation by the crop

Este trabalho teve como objetivo avaliar a distribuição de fósforo (P) em diferentes partes da planta da soja e a exportação pelos grãos, em função de doses de P aplicados ao solo, com auxílio da técnica isotópica com 32P. O experimento foi conduzido em vasos em casa de vegetação, utilizando amostra de terra proveniente da camada arável de um Latossolo Vermelho Amarelo. Os tratamentos consistiram de doses de P (0, 10, 20, 40 e 80 mg dm-3), aplicadas na superfície do solo e incorporadas a aproximadamente 1,5 cm de profundidade, com três repetições. Todos os vasos receberam gessagem, calagem e solução de 32P igualmente. Ao final do ciclo as plantas, foram colhidas e analisadas quanto ao teor de P total e atividades de 32P nas diferentes partes da planta. O teor de P, na matéria seca e o acúmulo de P nas diferentes partes da planta, aumentaram com o aumento das doses aplicadas. Os teores obtidos no caule, folhas e cascas das vagens estavam abaixo da faixa considerada como adequada, e dentro da faixa adequada quando observados os teores nos grãos. Os maiores acúmulos e teores foram observados nos grãos, seguido de casca, folhas e caule. Adubações pesadas de P podem propiciar aumento no teor de P nos grãos.Abstract This work had the objective to evaluate the distribution of phosphorus (P) in different parts of the soybean plant and the exportation by grains, in function of doses of P applied to the soil, using the assistance of an isotopic technique with 32P. The experiment was carried out in pots in a greenhouse, using soil sample from the arable layer of a Red Yellow Latosoil. The experiments were consisted in doses of P rates (0, 10, 20, 40 and 80 mg dm-3), applied in soil surface and incorporated to approximately 1.5 cm depth with three replicates. All pots received the same amount of gypsum, liming and 32P solution. The plants were collected at the end of growth cycle and analyzed for total P and 32P activity in different plant parts. The P content in the dry material and consequently the P accumulation in different plant parts increased with increasing applied P rates. The P content in the stalk leaves and pods of the green beans were bellow the value considered as adequate, and within the adequate level for the grains. Higher accumulation and contents of P were observed in the grains, followed by the pod shell, leaves and stalks. Heavy P fertilization may propitiate increase in grains P content

Concentration of heavy metals in grain of plants cultivated in soil with different contamination levels

O objetivo deste trabalho foi avaliar a absorção e a capacidade de translocação de metais pesados do solo para os grãos de soja e arroz. O experimento foi realizado em casa de vegetação, em Latossolo Vermelho distroférrico, proveniente de Município de Paulínia, SP. As amostras de solo foram coletadas em sete pontos e organizadas em função da distância de uma fábrica emissora de poluente. O delineamento utilizado foi o inteiramente casualizado, com quatro repetições. Raízes, parte aérea e grãos foram submetidos à digestão por via úmida. A concentração dos metais pesados foi determinada por ICP-OES. Os teores de cádmio e cobre no grão estiveram em níveis adequados para ambas as culturas, enquanto os teores de manganês e zinco apresentaram-se em excesso, tendo acompanhado os níveis de contaminação do solo, com possibilidade de atingir níveis mais altos da cadeia trófica. As raízes limitaram a translocação de cádmio, cobre, ferro e chumbo para a parte aérea de ambas as culturas. Mesmo com a translocação limitada pelas raízes, o chumbo apresentou-se em altos teores nos grãos de soja, e pode, também, como o manganês e o zinco, atingir a cadeia alimentar.The aim of this work was to evaluate the absorption and capacity of translocation of heavy metals from the soil to rice and soybean grains. Experiment was carried out in a greenhouse using a dystrophic Typic Hapludox soil from the district of Paulínia, SP. Soil samples were collected in seven different points and were organized according to the distance from a factory, source of pollution. The experimental design used was the completely randomized, with four replications. The roots, aerial leaves and grains were submitted to humid digestion. The concentrations of heavy metals were determined by ICP-OES. Cadmium and copper concentrations in the grains were at normal levels for both cultures, however manganese and zinc concentrations were in excess, according to the levels of soil contamination, possibly being able to reach top trophic levels. The roots limited the translocation of cadmium, copper, iron and lead to the aerial parts of both cultures. Although the translocation of lead was also limited by the roots, it was present in high concentrations in soy grains and, well as manganese and zinc, it can reach the food chain

Chemical alterations and nickel phytoavailability in sewage sludge-amended soil

The alteration of soil chemicals and its influence on availability (DTPA extractant method) and phytoavailability (63Ni L-value, isotopic method) of Ni was studied in sewage sludge-amended soil at different pHs. The soil pHs were 4.3, 5.3 and 5.9 and the rates of sewage sludge (SS) 0, 15, 30, 45 and 60 Mg ha-1. The chemical and physicochemical soil characteristics were altered by the SS rate and increased the Ni availability and phytoavailability. The isotopic method (63Ni L-value) was more efficient in predicting the Ni phytoavailability that the Ni-DTPA extractant in soil pHs 5.3 and 5.9.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP

Produção de tomate em função da aplicação de enxofre

A importância do enxofre (S) já foi constatada para diversas culturas, sobretudo nos aspectos de produção, entretanto pode ser um fator limitante da produtividade devido ao sistema intensivo de cultivo. O objetivo deste trabalho foi avaliar a aplicação de S no desenvolvimento e produtividade do tomateiro. Foi conduzido um experimento em casa de vegetação, em vasos de 4 kg de solo, em Guarapuava-PR. O experimento foi instalado em blocos inteiramente casualizados sendo 6 doses de S (0, 20, 40, 60, 80 e 100 mg kg-1) na forma de gesso agrícola e 3 repetições. Nos vasos foram transplantadas uma muda de tomate (variedade Abiru), cultivadas por 115 dias. Os frutos foram colhidos, lavados e pesados e a parte aérea foi colhida, pesada e analisada em relação ao teor de carbono, nitrogênio e enxofre. A produção de frutos de tomate aumentaram em função das doses de S, sendo obtido aumento de 23 a 34%. A massa seca da parte aérea, teor e acumulo aumentaram em função das doses de S aplicadas ao solo. A relação C/S e N/S diminuiu na parte aérea do tomateiro em função das doses de S, com valores variando de 92 a 144 para C/S e de 2,1 a 3,1 para N/S. A relação média de C:N:S encontrada na parte aérea do tomate foi de 112:2,4:1.  A relação N/S de 2,36 na parte aérea foi a que representou equilíbrio entre esses nutrientes na obtenção da produtividade do tomateiro. The importance of sulfur (S) has already been noted by various cultures, especially on production aspects; however it might be a limiting factor of productivity due to intensive cultivation system. The purpose of this study was to evaluate the sulfur application on the tomato productivity development. An experiment was conducted in a greenhouse, on 4 kg vessels of soil, in Guarapuava-PR. The experiment was arranged in entirely randomized blocks, of which 6 doses of S (0, 20, 40, 60, 80 and 100 mg kg-1) in the form of agricultural gypsum along with 3 repetitions. Into the vessels it was transplanted a tomato plant (Abiru variety), cultivated for 115 days. The fruits were harvested, washed and weighed and the shoots were cropped, weighed and analyzed in relation to levels of carbon, nitrogen and sulfur. The tomato fruit production increased under sulfur doses, obtaining a 23 to 34% raise. The dry mass of the shoot, content and accumulation increased under the application of sulfur doses on the soil. The C/S and N/S relation decreased on the tomato shoot under sulfur doses, with variable values of 92 to 144 for C/S and 2.1 to 3.1 for N/S. The average relation of C:N:S found on the tomato shoot was of 112:2.4:1. The 2.6 N/S relation on the shoot was the one which presented balance of these nutrients on the tomato production obtainment

Cd phytoavailability in sewage sludge-amended soil of different pH estimated by an isotopic method and chemical extraction

The Cd phytoavailability in sewage sludge-amended soils of different pHs using the 109Cd L-value isotopic method and Cd extracted by DTPA has been determined. Maize plants (Zea mais L.) were grown under greenhouse conditions in a xanthic ferralsol at different pHs amended with five sewage sludge (SS) rates, and labeled with 74 kBq kg-1 of 109Cd. The SS rates altered the properties of the soil chemicals and these influenced the isotopic parameter (L-value) and percent of Cd uptake by plants from soil (%Cdpdfs) and SS (%CdpdfSS). L-values and Cd extracted by DTPA correlate significantly with SS rates and Cd uptake by plants and are efficient for predicting the Cd phytoavailability in the sewage sludge-amended soil.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP

Effect of triple superphosphate on the cadmium availability for some crops in a contaminated soil

O Cd é um elemento pontecialmente tóxico que, em altas concentrações nos sistemas agrícolas, pode entrar na cadeia alimentar e causar malefícios ao homem. Quando um solo apresenta níveis de Cd acima do permitido ou estabelecido, sua disponibilidade pode estar acima das concentrações de origem no solo. Entre as medidas para a redução da sua disponibilidade está a aplicação de fontes de fósforo que, porém, podem apresentar uma determinada concentração de Cd como impureza oriunda da sua matéria prima (fosfato natural). Uma técnica que permite a obtenção de informações sobre a origem e o destino do Cd do solo e do fertilizante no sistema solo-planta é a técnica isotópica com auxilio do 109Cd. O presente estudo teve por objetivos: a) desenvolver e aplicar a metodologia com o radioisótopo 109Cd na avaliação da fitodisponibilidade de Cd; b) quantificar o Cd do solo e do contido no superfosfato triplo que foi absorvido pelas culturas de alface, feijão, milho e eucalipto; c) estudar o efeito do P na absorção de Cd por essas culturas; d) identificar, dentre as culturas estudadas, as espécies vegetais que apresentam eficiência na extração de Cd e estabelecer doses de fosfato para remediação. Foi conduzido na casa de vegetação do Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA/USP), em Piracicaba-SP, um experimento, com delineamento inteiramente casualizado, para a determinação da fitodisponibilidade de Cd em solo contaminado, com 43 mg kg-1, e tratado com cinco doses de fósforo (0, 250, 500, 1000, 2000 e 4000 mg kg-1 de P) na forma de superfosfato triplo. As culturas estudadas foram alface, feijão, milho e eucalipto. Amostras de solo do experimento antes da semeadura do experimento foram retiradas e analisadas em relação ao pH(CaCl2), fósforo disponível e teor de Cd extraído por método de DTPA e Mehlich-1 e valo L (109Cd e 32P). A adição de superfosfato triplo no solo contaminado promoveu diminuição do pH do solo e aumento do teor de fósforo disponível. O extrator DTPA indicou uma redução da disponibilidade do Cd no solo enquanto Mehlich-1 acusou o contrario. Apesar das condições adversas do solo as culturas da alface, milho e eucalipto responderam a doses de P, com aumentos na produção de matéria seca, com exceção do feijoeiro que teve seu desenvolvimento comprometido. Os teores de Cd na alface diminuíram nas doses de 250 a 500 mg kg-1 e na cultura do milho nas doses de 250 a 1000 mg kg-1. No feijão os teores de Cd aumentaram e no eucalipto os teores de Cd não apresentaram diferenças. O valor L de Cd aumentou nas quatro culturas estudadas com a adição de superfosfato triplo, em todas as doses aplicadas. Dos totais de Cd encontrados nas culturas, 2 a 40% foram provenientes do superfosfato triplo. Dentre as culturas estudadas as que apresentaram potencial para projetos de fitorremediação de Cd foram eucalipto e milhoCadmium is one of potentially toxic element, which, in high concentrations in agricultural systems, may enter into the food chain and cause harm for man. When a soil presents Cd above the permitted or established level, its availability to the crops could be above the original concentration of the soil. Among the measures for reducing the availability of this element to the plant is the application of phosphorus sources, which, however, may present a certain concentration of Cd, as an impurity of raw material (phosphate rock). A technique which permit to obtain information on the origin and fate of Cd from the soil and of the fertilizer in soil plant systems is the isotopic technique using 109Cd. The present study had the objectives to: a) develop and apply of the methodology of 109Cd radioisotope on the evaluation of plant available soil Cd; b) quantity the soil Cd and of the triple superphosphate which was taken up by the lettuce, bean, corn and eucalyptus crops; c) study the effect of P on the Cd uptake by these crops; d) identify, among the crops studied, the plant species efficient in extracting Cd and establish rates of P for remediation. An experiment in a completely randomized design was conduced in the green house of Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA/USP), in Piracicaba-SP, to determine the plant availability of Cd in a contaminated soil with 43 mg kg-1 of this element treated with five rates of phosphorus (0, 250, 500, 1000, 2000 and 4000 mg kg-1 of P) as triple superphosphate. The crops studied were, lettuce, bean, corn and eucalyptus. Soil samples were analyzed for pH, available P and Cd using DTPA and Mehlich-1 extractants and L value (109Cd and 32P). The addition of the triple superphosphate to the contaminated soil promoted reduction in pH and increased available P. The DTPA extractant indicated reduction of Cd availability in the soil while the Mehlich-1 showed the opposite. In spite of soil adverse condition the lettuce, corn and eucalyptus plants responded to P rates, with increase in dry matter yield, except the bean, to which had the growth affected. The Cd content in the lettuce decreased in the rates of 250 to 500 mg kg-1 and for the corn crop in the rates of 250 to 1000 mg kg-1. For bean crop the Cd content increased but there was no difference for the eucalyptus. The L value for Cd increased in all four crops with the addition of triple superphosphate, in all rates. From the Cd accumulated in the crops, 2 to 40% was derived from the triple superphosphate. Among the crops studied, eucalyptus and corn presented potential for the phytoremediation purpos