toxicidade dos ametais no solo e nas plantas

Se
I
Br
F
1
2
TOXICIDADE DOS AMETAIS NO SOLO E NAS PLANTAS:
UMA REVISÃO DE LITERATURA
Ladilson de Souza Macêdo1 e Waldirene Bezerra Barcos Morril2
Embrapa/Empresa Estadual de Pesquisa Agropecuária da Paraíba S.A. - Emepa. E-mail: [email protected]
Curso Engenharia Agrícola, Universidade Federal Rural de Pernambuco. E-mail: [email protected]
INTRODUÇÃO
COMPORTAMENTO DO IODO
NO SOLO E NA PLANTA
O
solo é a base dos sistemas
agrícolas sustentáveis, sendo
sua preservação de vital
importância para a manutenção da
produtividade, qualidade ambiental e
s e g u r a n ç a a l i m e n t a r. E s s a
conceituação infere que análises de
solo confiáveis devem ser realizadas
quando forem diagnosticados
problemas afetos a suposta presença de
ametais nos solos agrícolas que podem
causar toxidez nas plantas cultivadas,
no homem e nos animais, observandose os níveis críticos, que variam
conforme a espécie vegetal.
Esses elementos químicos quando
encontrados em concentrações
elevadas são potencialmente tóxicos às
plantas econômicas cultivadas, mas
técnicas agronômicas como a calagem
e as adubações fosfatadas e orgânicas
podem diminuir os efeitos tóxicos de
iodo e flúor, por exemplo, em solos
poluídos. A aplicação de calcário não é
eficiente à redução da toxidez de
selênio, mas aplicações de adubos
fosfatados e nitrogenados podem
reduzir seus efeitos.
Concentrações excessivas de
ametais resultam em fitotoxicidade,
causando disfunções, devido a
habilidade dos íons ligarem-se
fortemente a átomos de oxigênio,
nitrogênio e enxofre que são
abundantes em sistemas biológicos.
O presente artigo apresenta uma
revisão de literatura a respeito da
toxicidade dos ametais, visando
contribuir para a diminuição dos efeitos
deletérios desses elementos químicos
na agricultura.
Solo: Origem e Comportamento
O teor de iodo (I) na crosta terrestre
equivale a 1 mg/kg, sendo encontrado
na forma do ânion iodeto (I-) na
salmoura e águas que acompanham o
petróleo e na forma de iodato (IO3 ) nos
depósitos de salitre do Chile (Joly,
1966).
O conteúdo de iodo em muitas
rochas varia de 0,01 a 6 mg/kg e no solo
de 0,1 a 40 mg/kg, com uma média de
2,8 mg/kg. Entretanto, em solos de
países ilha (Irlanda, Japão, Nova
Zelândia) o teor pode chegar a 80
mg/kg. Todos os compostos de iodo são
facilmente solúveis, portanto, o
intemperismo das rochas resulta na
liberação da maior parte do iodo do
solo. Embora o iodo seja transportado
pela água para os oceanos, sua grande
sorção por carbono, matéria orgânica e
argilas influencia em muito seu ciclo
(Kabata-Pendias & Pendias, 1984).
Relataram estes autores que a alta
interação iodo-matéria orgânica
provoca acúmulo do mesmo em
horizontes superficiais do solo. Em
solos gleisados é esperada uma alta
concentração de iodo em horizontes
mais profundos.
As plantas são capazes de absorver
iodo diretamente da atmosfera tanto via
cutícula quanto por partículas
componentes dos pêlos celulares. Altos
níveis de cloro podem reduzir os efeitos
tóxicos de iodo, sugerindo haver um
efeito competitivo entre esses
elementos (Lewis & Powers, citados
por Bergmann, 1982).
O sintoma de toxidez de iodo é uma
clorose na margem das folhas velhas,
enquanto as folhas mais jovens
adquirem coloração verde-escuro
(Kabata-Pendias & Pendias, 1984). Em
tomateiro, as folhas mais velhas
amarelecem e caem, enquanto as mais
novas permanecem verdes; o
crescimento diminui e as folhas se
encurvam para a base, mostrando
necrose nas pontas e margens
(Malavolta, 1980; Bergmann, 1982).
Estes autores relataram que o iodo é
requerido na alimentação humana e
animal por tratar-se de um elemento
essencial para o hormônio tiroxina.
Kabata-Pendias & Pendias (1984)
preconizam que a calagem é uma forma
de reduzir, pela elevação do pH, a
disponibilidade de iodo.
COMPORTAMENTO DO
BROMO NO SOLO E NA PLANTA
Solo: Origem e Comportamento
Planta: Absorção e Transporte
O mecanismo de absorção de iodo
pelas plantas não é conhecido. No
entanto, sabe-se que as folhas possuem
mais iodo do que as raízes, indicando
que o mesmo é translocado na planta
(Kabata-Pendias & Pendias, 1984).
A concentração de bromo (Br) na
crosta terrestre varia de 0,2 a 1,0 mg/kg
tornando-se maior em sedimentos
argilosos. No solo, o conteúdo do
elemento varia de 5 a 40 mg/kg, sendo
que as maiores quantidades de bromo
são registradas em solos japoneses
Tecnol. & Ciên. Agropec., João Pessoa, v.2., n.2, p.39-42, jun. 2008
39
derivados de cinzas vulcânicas
(Kabata-Pendias & Pendias, 1984).
Muitos dos compostos de bromo são
semelhantes aos seus correspondentes
compostos de cloro (Cl) e estreitas
correlações entre Cl e Br, em vários
tipos de rocha, têm sido registradas
(Joly, 1966). Já que os dois elementos
ocorrem juntos na natureza, a taxa
Br/Cl é um fator importante para definir
várias unidades geológicas.
Poucos compostos bromados
ocorrem naturalmente como minerais
(por exemplo,
brometo de prata,
AgBr). É um elemento altamente
volátil, sendo seus sais, à semelhança
dos sais de cloro, rapidamente solúveis,
conhecido como o elemento mais
lixiviado no perfil do solo. Os carvões
mineral e orgânico são conhecidos
acumuladores de bromo e uma forte
correlação de bromo com carbono
orgânico tem sido registrado.
A principal fonte antropogênica de
bromo é a liberação pelo escapamento
de veículo, seguida por fumigantes de
solo (brometo de metila, CH3Br) e
componentes de fertilizantes potássios
(Kabata-Pendias & Pendias, 1984).
Planta: Absorção e Transporte
O bromo é absorvido pelas plantas
na forma do íon brometo (Br ), sendo
que a vegetação marinha possui mais
Bromo que a terrestre. Embora ocorra
em todos os tecidos das plantas, não é
ainda conhecida a sua essencialidade
(Malavolta, 1980; Kabata-Pendias &
Pendias, 1984).
O teor de bromo é, normalmente,
maior em folhas do que em raízes,
sendo facilmente solúvel nos tecidos.
De modo geral, as plantas absorvem
rapidamente o bromo quando
cultivadas em solos enriquecidos com
este elemento. No entanto, o método de
transporte do bromo do solo para as
plantas não foi ainda descrito (KabataPendias & Pendias, 1984).
O bromo pode substituir parte da
exigência de Cl, portanto, seu excesso é
tóxico para as plantas. Há diferenças de
sensibilidade a bromo entre as espécies,
existindo algumas sensíveis como o
cravo, crisântemo, batatinha, espinafre,
40
beterraba e outras tolerantes (podem
apresentar 2.000 mg/kg e não
manifestarem
sintomas) como
cenoura, fumo e tomateiro (Malavolta,
1980; Bergmann, 1982).
Os sintomas de toxidez de bromo
assemelham-se aos do excesso de sais,
ocorrendo uma clorose foliar seguida
de necrose dos pontos e margens das
folhas em expansão, podendo também
ocorrer um prejuízo na germinação das
sementes.
COMPORTAMENTO DO
SELÊNIO NO SOLO E NA
PLANTA
Solo: Origem e Comportamento
O teor médio de selênio (Se) na
litosfera é de 0,09 mg/kg, porém certas
formações geológicas são
excepcionalmente ricas neste elemento
(Mello et al., 1984).
O selênio é um dos elementos mais
dispersos no globo terrestre,
encontrando-se em quantidades
pequenas (em geral, menos de 100
mg/kg) em quase todos os materiais que
compõem a crosta terrestre (Malavolta,
1980).
O comportamento do selênio no
solo:1) em solos ácidos, gleisados e
com alto conteúdo de matéria orgânica,
2dominam os selenetos (Se e selenetossulfetos). Essas formas são muito
móveis e, portanto, dificilmente
disponíveis para as plantas; 2) em solos
minerais bem drenados, com pH
próximo ao neutro, existem,
exclusivamente, selenitos (SeO2-3);
selenitos alcalinos são solúveis,
enquanto selenitos de ferro são
insolúveis, além disso, os selenitos são
rápidos e completamente fixados por
óxidos e hidróxidos de Fe, tornando-se,
assim, pouco disponíveis para as
plantas; 3) em solos alcalinos e bem
oxidados, os selenatos (SeO2-4) ocorrem
amplamente. São facilmente solúveis e,
portanto, não fixados por óxidos de
ferro, podendo então ser altamente
móveis e facilmente absorvidos pelas
plantas.
Tecnol. & Ciên. Agropec., João Pessoa, v.2, n.2, p.39-42, jun. 2008
Planta: Absorção e Transporte
Em geral, a absorção de selênio
depende das condições climáticas,
regime hídrico do solo, potencial de
óxido-redução, pH e conteúdo de
sesquióxidos do solo (Kabata-Pendias
& Pendias, 1984).
A forma assimilável de selênio é
constituída pelos selenatos (SeO2-4) e
possivelmente por alguns compostos
orgânicos. Tem-se observado que o
acúmulo de selênio assimilável em
níveis tóxicos se restringe a solos de
regiões áridas e semi-áridas,
principalmente, quando não irrigados
(Mello et al., 1984).
A distribuição interna de selênio nas
plantas depende de muitos fatores
nutricionais, mas sua concentração em
pontos de crescimento, em sementes, e
também em raiz foi observada. Em
plantas, o selênio pode substituir
potencialmente o enxofre em suas
propriedades bioquímicas, sendo capaz
de substituir o enxofre em aminoácidos
assim como em muitos processos
biológicos. selênio e enxofre
competem pelos mesmos sítios de
absorção (Malavolta, 1980).
Para certas plantas conhecidas
como acumuladoras, o selênio parece
ser útil para o bom desenvolvimento; é
tóxico, contudo, para as não
acumuladoras. Certas forragens são
acumuladoras de selênio e nelas a
concentração pode alcançar níveis
tóxicos aos animais (Mello et al.,
1984). Em plantas não acumuladoras, o
selênio é principalmente encontrado
em proteínas, mas as plantas
acumuladoras possuem habilidade de
sintetizá-lo em aminoácidos não
protéicos, o que previne a toxicidade
(Bergmann, 1982).
Os sintomas de toxidez de selênio
são redução do crescimento, clorose
das folhas e uma coloração rósea das
raízes (Bergmann, 1982; Neal, 1990).
Para se evitar o problema da toxidez
de selênio sugerem-se cuidadosa
investigação e mapeamento das áreas
seleníferas; desenvolvimento mais
completo da lista das plantas
acumuladoras; melhor conhecimento
dos sintomas de toxidez apresentados
pelos animais e interdição das as áreas
mais críticas à criação animal (Mello et
al., 1984). Como o SO2-4 compete com
o SeO2-4 na absorção, o emprego do
primeiro em
adubações pode
contribuir para reduzir ou eliminar a
toxidez (Malavolta, 1980; Bergmann,
1982). Kabata-Pendias & Pendias
(1984) sugerem aplicações de adubos
fosfatados e nitrogenados como
amenizadores do problema e que a
aplicação de calcário não é eficiente
para reduzir a toxidez de selênio.
COMPORTAMENTO DO
FLÚOR NO SOLO E NA PLANTA
Solo: Origem e Comportamento
Embora constituindo somente
0,065% da crosta terrestre, o flúor (F)
pode ser considerado um elemento
ubíquo, distribuindo-se desde vulcões e
suas emanações, passando por
diferentes rochas, oceanos, lagos e rios
e outras formas de água natural , além
disso, o flúor está presente nos ossos,
dentes e sangue dos mamíferos e em
todas as partes das plantas (Arndt et al.,
1995; Amaral, 1997).
Segundo Adriano (1986), os valores
médios de flúor total (mg/kg)
encontrados nas rochas são: basalto,
360; andesito, 210; riolito, 480;
fonolito, 930; gabro e diabásio, 420;
granito e granodiorito, 810; rochas
básicas, 1.000; calcário, 220; dolomita,
260; arenito, 180; sedimentos
oceânicos, 730; minerais silicatados,
650 e em solos variando de 200 a 300,
os principais minerais contendo flúor
são: fluorita (CaF 2 ), fluorapatita
[Ca5(PO4)3F] e criolita (Na3AlF6),
conforme Amaral (1997).
Embora pouco se fale sobre o flúor,
no caso da poluição antropogênica, ele
está associado a compostos altamente
reativos. Estes compostos, na forma de
partículas ou gases de exaustão,
geralmente liberados pelo aquecimento
de rochas e solos, resultam, entre
outros, dos seguintes processos
industriais: grandes incineradores
(principalmente a carvão); fundição de
alumínio (Al) e outros metais não-
ferrosos; produção de superfosfato e
outros minerais; fabricação de vidro,
cerâmica, esmalte, teflon, gás
refrigerante, aerossol, inseticida
esterilizante; processamento de urânio;
floretação da água (Arndt et al., 1995;
Amaral, 1997). O flúor destaca-se
como um dos componentes da chuva
ácida, sendo facilmente o mais
fitotóxico dos poluentes atmosféricos
mais comuns (Bustamante, 1988; Arndt
et al., 1995).
Em conseqüência da sua alta
reatividade, especialmente na forma de
ácido fluorídrico (HF), o flúor se
comporta, seja no transporte ou na
dispersão, de maneira diferente de
outros contaminantes atmosféricos.
Assim, não foi observado até agora um
transporte à distância de qualidades
significativas desses poluentes; no
entanto, em áreas mais próximas de
emitentes, são freqüentemente
encontradas nas camadas de ar
próximas ao solo, concentração de risco
para as plantas (Arndt et al., 1995). Por
isto a toxidade de flúor ocorre somente
em locais poluídos industrialmente
(Malavolta, 1980; Mengel & Kirkby,
1982).
A concentração de flúor natural
cresce em profundidade no solo e
somente 5 a 10% do flúor total
encontra-se na solução do solo. Sob
condições naturais, essa concentração
raramente ultrapassa 1 mg/L, no
entanto, em solos de regiões altamente
poluídas, pode atingir 10 mg/L
(Amaral, 1997).
A quantidade total de flúor no solo
não se correlaciona com sua
disponibilidade. Diversos fatores
controlam sua disponibilidade para as
plantas, entre esses: pH, tipo de solo e
quantidade de argila, concentração de
Ca e P no solo. Quando o pH do solo é
alto ou quando o solo apresenta grande
quantidade de Ca ou P, o flúor é fixado
como CaF2 ou Al2(SiF6)2. Mesmo
quando o nível de flúor solúvel é alto,
como em condições de solo ácido, ele
não é facilmente absorvido pelas raízes
das plantas (Mengel & Kirkby, 1982).
Wenzel & Blum, citados por Amaral
(1997), avaliando solos contaminados
com flúor liberado em regiões
m e t a l ú rg i c a s , c o n c l u í r a m q u e
solubilidade do flúor total foi mínima
em pH 6,0-6,5. A maior solubilidade
em condições de acidez foi explicada
pela formação de complexos catiônicos
envolvendo alumínio, enquanto o
aumento da solubilidade do flúor em
pH maior que 6,5 deveu-se à dessorção
do flúor induzida pela repulsão das
superfícies carregadas negativamente.
Desse modo, concluíram que o risco de
contaminação para a cadeia alimentar e
o lençol freático é baixa em solos pouco
ácidos, mas aumenta em condições
fortemente ácidas tanto quanto em
condições alcalinas.
O flúor é relativamente imóvel no
solo e, em sua maior parte, está
combinado com espécies químicas que
não são prontamente solúveis ou
trocáveis. Os solos intemperizados
possuem tendência de fixar flúor, sendo
essa uma propriedade desejável se os
solos em questão fossem usados para o
tratamento de rejeitos com elevada
concentração de flúor solúvel. O
acúmulo de flúor nas camadas
superficiais do solo tem merecido
destaque, principalmente, nas regiões
de clima temperado, ressaltando-se os
estudos sobre as mudanças das
propriedades químicas dos materiais
orgânicos do solo, a atividade de macro
e microrganismos e a ciclagem de
nutrientes. Por outro lado, nos solos
tropicais, a dinâmica do flúor e seus
possíveis efeitos benéficos como
melhorador das condições
edafoclimáticas não vêm recebendo a
atenção que a potencialidade do tema
desperta (Amaral, 1997).
Planta: Absorção e Transporte
O flúor (F) não é essencial para as
plantas, mas especula-se, que o seja
para os animais (Adriano, 1986). As
plantas absorvem o elemento na forma
do íon fluoreto (F-), passivamente,
entretanto, pouco flúor é absorvido
pelas raízes que, em igualdade de
condições, absorvem 100 vezes mais
íon cloreto (Cl ) que fluoreto (F ). A
baixa absorção e a baixa
disponibilidade ajudam a explicar a
pequena freqüência com que aparece a
Tecnol. & Ciên. Agropec., João Pessoa, v.2., n.2, p.39-42, jun. 2008
41
fito toxidez de flúor nas plantas e os
baixos teores nelas encontrados: 2-20
mg/kg (Malavolta, 1980; Mengel &
Kirkby, 1982; Amaral, 1997).
Um arbusto sul africano,
Dichapetalum cynoson, pode acumular
até 200 mg/kg, como ácido flúor
acético, sendo tóxico para os animais,
pois este ácido é convertido em flúor
citrato que inibe competitivamente a
aconitase, enzima responsável pela
conversão do citrato em isocitrato no
ciclo dos ácidos tricarboxílicos
(Malavolta, 1980; Mengel & Kirkby,
1982). No caso de algumas espécies da
família Theaceae, que são
reconhecidamente uma das principais
plantas acumuladoras de F e Al, têm
sido encontradas concentrações
superiores a 4.000 mg/kg, sem
problemas de fitotoxidade (Amaral,
1997).
O flúor em forma gasosa penetra no
tecido foliar, sobretudo, através dos
estômatos, mas também, em menor
proporção, através da cutícula e
lenticelas de ramificações. No
mesofilo, migra com a corrente de
transpiração para as zonas foliares de
evaporação (Arndt et al., 1995). Em
estudos com flúor marcado (HF18) foi
demonstrado que existe um transporte
basipetalar do flúor para a raiz e outros
órgãos, acompanhando a corrente de
assimilados (Ledbetter et al., citados
por Arndt et al., 1995).
As plantas, geralmente, acumulam
pequenas quantidades de flúor variando
fundamentalmente com a espécie
vegetal e seu estágio de crescimento.
Plantas crescidas em solos ou em outros
meios (por exemplo, solução nutritiva)
com a mesma concentração de flúor
podem apresentar diferenças nos teores
desse elemento na folhas ou em outra
parte aérea analisada, mostrando a
existência de capacidades distintas de
absorção de flúor pelas raízes e/ou
transporte e distribuição dentro da
planta (Amaral, 1997). Quando em
níveis elevados, o flúor provoca
aumento na atividade da desidrogenase
de glicose 6-P, catalase, peroxidase,
oxidase do citrocromo; inibe a
atividade de fosfatases, enolases,
fosfoglicomutase e hexoquinases
(Malavolta, 1980; Mengel & Kirkby,
1982; Amaral, 1997) e, provavelmente,
deve ocorrer diminuição nas atividades
2+
de enzimas que são ativadas pelo Mg
através da formação de compostos
insolúveis de F, Mg e P (Malavolta ,
1980).
Em monocotiledôneas, o primeiro
sintoma é geralmente clorose na ponta
das folhas e nas margens de folhas em
desenvolvimento. A clorose se estende
às áreas intercostais que finalmente se
tornam necrosadas. Em dicotiledôneas
o primeiro sintoma é, geralmente, uma
clorose que ocorre na extremidade da
folha, depois se estende ao longo das
margens e para a lâmina foliar entre as
nervuras. À medida que a exposição
aumenta em duração e intensidade, as
áreas com clorose na extremidade das
folhas se transformam em necrose e
caem, gerando um aspecto entalhado
(Arndt et al., 1995). Calagem e
adubação com Ca ou P reduzem a
disponibilidade de F no solo.
REFERÊNCIAS
ADRIANO, D. C. Trade elements in
the terrestrial environment. New
York: Springer-Verlag, 1986.533 p.
AMARAL, F.C.S. Efeito do flúor
sobre o alumínio e o fósforo em um
podzólico vermelho-amarelo e sua
acumulação em algumas espécies
vegetais. 1997. 118 p. Tese (Doutorado
em Solos e Nutrição de Plantas) Escola Superior de Agricultura “Luiz
de Queiroz”, São Paulo, 1997.
A R N D T, U . ; F L O R E S , F. ;
WEINSTEIN, L. Efeitos do flúor
sobre as plantas: diagnose de danos
da vegetação do Brasil. Porto Alegre:
UFRGS, 1995. 155 p.
B E R G M A N N , W. N u t r i t i o n a l
disorders of plants: developments,
visual and analytical dignosis. New
York: Gustav Fischer Verlang Jena,
1982. 741 p.
BUSTAMANTE, M. M. C. Efeitos
fisiológicos e bioquímicos do flúor
em dois cultivares de soja (Glycine
max. L. Merrill).1988. 75 p.
Dissertação (Mestrado em Fisiologia
Vegetal) – Universidade Federal de
Viçosa, Viçosa, 1988.
JOLY, W.L. A química dos não
metais. São Paulo: Edgard Bliichet,
1966. 176 p .
KABATA-PENDIAS, A. PENDIAS,
H. Trace elements in soils and plants
Boca Raton: CRC Press, 1984. 315 p.
MALAVOLTA, E. Elementos de
nutrição mineral de plantas. São
Paulo: Ceres, 1980. 251 p.
M E L L O , F. A . F. ; B R A S I L
SOBRINHO, M. O. C.; ARZOLLA, S.;
SILVEIRA, R. I.; COBRA NETO, A.;
KIEHL, J. C. Fertilidade do solo. 2. ed
Piracicaba: Nobel, 1984. 400 p.
MENGEL, K.; KIRKBY, E. A.
Principles of plant nutrition. 3 ed.
Worblanfe-Bern: International Potash
Institute, 1982, 655 p.
NEAL, R.H. Selenium. In:
ALLOWAY, B.J. (Ed.). Heavy metals
in soils. New York: Jonh Wiley & Sons,
1990. p. 237-260.
Recebido em janeiro de 2008 e aprovado em maio de 2008
42
Tecnol. & Ciên. Agropec., João Pessoa, v.2, n.2, p.39-42, jun. 2008