Efeito do Pó de Rocha na retenção de água em diferentes tipos de

1
Efeito da bentonita na remediação de solos contaminados com cádmio,
tendo o capim como planta teste(1)
Gilvanise Alves Tito2; Lúcia Helena Garófalo Chaves3
(1) Trabalho
executado com recursos da Capes
Pesquisadora Pós doc; Universidade Federal de Campina Grande; Campina Grande-PB; Email:
[email protected];
(3) Professora titular; Universidade Federal de Campina Grande; Campina Grande Email: [email protected],
(2)
RESUMO: A atividade industrial tem contribuído
muito para um aumento significativo nas
concentrações de íons metálicos em águas e solo.
Objetivou-se avaliar o efeito da aplicação da argila
bentonita na mitigação de solos contaminados com
cádmio (Cd), sobre a produção de capim braquiária,
como planta teste. O experimento foi conduzido em
casa de vegetação, com delineamento inteiramente
casualizado com quatro repetições. O solo
classificado como Latossolo Vermelho Eutroférrico,
foi contaminado em 3 mg kg-1 de Cd e misturado aos
tratamentos que consistiram de quatro doses de
bentonita 0; 30, 60 e 90 t ha-1. Os dados obtidos
foram submetidos à análise de variância e
comparação de médias pelo teste de Tukey. A
biomassa seca da raiz do capim foi influenciada pelas
doses crescentes de bentonita promovendo um
acréscimo em torno de 62,6%. Houve uma redução
em torno de 26,32% e 27,41% na concentração de
Cd na parte aérea e na raiz do capim. A incorporação
de bentonita ao solo promoveu a redução das
concentrações de Cd na planta, no entanto, não foi
suficiente para reduzir a toxidez das plantas pelo
cádmio.
Termos
de
indexação:
metais
argilomineral, Brachiaria brizantha.
pesados,
INTRODUÇÃO
Um dos problemas que afetam o meio ambiente é
a poluição química decorrente dos despejos
residenciais e industriais. A contaminação do meio
ambiente por metais pesados é resultado,
principalmente de atividades industriais, agrícolas e
descarte de resíduos.
A recuperação de solos contaminados por metais
pesados requer a adoção de técnicas para amenizar
a biodisponibilidade dos mesmos. Essas tecnologias
são muito variáveis, conforme a matriz contaminada,
a natureza do contaminante, o nível de contaminação
e a disponibilidade de recursos (Tavares et al., 2013).
Sendo assim, várias pesquisas utilizando matérias
adsorventes estão sendo conduzidas como forma de
reduzir os efeitos poluidores desses metais, como é
o caso dos minerais de argila. Diante disso, estudos
realizados por Abid-Ghorbel et al. (2010), Jiang et al.
(2010) e Bhattachryya & Gupta (2007) têm apontado
o potencial das argilas para a remoção de metais
pesados em virtude de suas vantagens: baixo custo,
disponibilidade e eficiência comparada com outros
adsorventes.
As bentonitas são compostas por argilominerais
do grupo da esmectita e impurezas de quartzo. Em
algumas variedades encontram-se também caulinita
e ilita (Gopinath et al., 2003). Devido sua alta
capacidade de troca catiônica, pode ser usada como
condicionador químico e físico de solos, como já foi
comprovado por Chaves et al. (1999) e Tito et al.
(2001). Estas argilas, encontradas em grandes
depósitos no município de Boa Vista, Estado da
Paraíba, por ser um sólido aniônico, têm uma notável
afinidade com metais.
O cádmio é um elemento altamente tóxico e vem
sendo descrito como o mais perigoso de todos os
metais contaminantes presente nos alimentos e no
ambiente do homem (Albertini et al., 2001). Ele é
tóxico nas plantas mesmo em baixas concentrações
e quando adicionado ao solo é rapidamente e
prontamente adsorvido pelas plantas, aumentando
drasticamente o nível do elemento acumulado
(Paganini et al., 2004). Segundo Malavolta (1994),
solos com teores de Cd acima de 3 mg kg-1 são
considerados tóxicos, impróprios para o cultivo de
espécies vegetais destinadas à alimentação.
Com este trabalho, objetivou-se avaliar o efeito da
aplicação da argila bentonita na mitigação de solos
contaminados com cádmio, sobre a produção de
capim braquiária, como planta teste.
MATERIAL E MÉTODOS
O experimento foi conduzido em casa de
vegetação da UFCG-PB, com delineamento
inteiramente casualizado com quatro repetições.
O solo classificado como Latossolo Vermelho
Eutroférrico foi contaminado com 3 mg kg-1 de Cd e
(CdSO4. 8/3H2O), misturado aos tratamentos que
consistiram de quatro doses de bentonita 0; 30, 60 e
90 t ha-1, correspondentes a 10,7; 21,4 e 32,1 g kg-1
de solo. Cada unidade experimental constou de um
vaso plástico com 8 kg de solo misturado com os
tratamentos e incubados por 20 dias antes do plantio
com umidade correspondente à capacidade de
campo. A adubação de fundação para nitrogênio,
2
fósforo e potássio, conforme Novais et al. (1991), foi
equivalente a 1,78 g de uréia, a 2,0 g de cloreto de
potássio (KCl) e a 13,33 g de superfosfato simples
(P2O5).
Decorrido o prazo de incubação, fez-se a
semeadura do capim (Brachiaria brizantha cv.), em
cada unidade experimental. Após 8 dias da
emergência, foram feitos os desbastes, deixando
duas plantas por unidade experimental. A irrigação
das mesmas foi feita com água de abastecimento,
mantendo-se a umidade do solo próximo a
capacidade de campo.
Aos 70 dias após o plantio, colheram-se,
separadamente, folhas e raiz e colocadas em estufa
de circulação de ar (65oC) até peso constante para
determinação da biomassa seca da parte aérea
(BSPA) e das raízes (BSR).
A determinação do Cd no tecido vegetal foi
realizada após digestão nitroperclórica. Em seguida,
foram feitas as leituras em ICP-OES segundo a
metodologia realizado por Oliva et al. (2003). A
quantidade acumulada do Cd na parte aérea (QPA)
e nas raízes (QR) das plantas (mg/vaso) foi calculada
pela expressão QPA ou QR = {BSPA, ou BSR (g) x
Concentração do elemento (mg kg-1)} / 1000.
Os resultados foram submetidos às análises de
variância e de regressão por polinômios ortogonais
utilizando-se o programa estatístico SISVAR
(Ferreira, 2011).
RESULTADOS E DISCUSSÃO
O comportamento linear crescente da biomassa
seca da raiz (BSR) do capim foi influenciado pelas
doses crescentes de bentonita, variando de 4,70 a
7,64 g, promovendo um acréscimo em torno de
62,55%. Os aumentos das biomassas secas das
partes aéreas e das raízes do capim indicam que a
bentonita, provavelmente pelo mecanismo de
adsorção, reduziu os efeitos tóxicos do cádmio,
favorecendo o desenvolvimento destas culturas.
Em função das doses crescentes de bentonita, a
concentração do cádmio, tanto na parte aérea quanto
na raiz do capim teve efeito significativo (Tabela 1).
Houve uma redução em torno de 26,32% e 27,41%
na concentração de Cd na parte aérea (CPA) e na
raiz (CR) da planta, respectivamente, quando
compara-se a maior dose com a testemunha (Figura
1B e 1C). Verifica-se que a concentração do Cd na
raiz foi maior do que na parte aérea; isso evidencia
que algumas espécies de plantas possuem em seu
sistema radicular mecanismos que podem impedir ou
reduzir a translocação do metal absorvido para a
parte aérea das plantas (Cornu et al., 2007). De
acordo com Marsola et al. (2005), a grande diferença
entre as concentrações da parte aérea e da raiz é
uma forma da planta se proteger da intoxicação.
Conforme Marques et al. (2002), os teores de Cd
na matéria seca que causam sintomas de
fitotoxidades nas plantas está no intervalo de 2-8 mg
kg-1 de Cd em peso seco. Na tabela 1, verifica-se que
a média geral da CPA e CR estão acima deste
intervalo, ou seja, todas as concentrações foram
consideradas tóxicas para as plantas.
A equação de regressão referente a quantidade
acumulada de cadmio na parte aérea do capim teve
o melhor ajuste na forma quadrática (Figura 1D).
Verifica-se que houve uma redução do acúmulo de
Cd nas folhas do capim variando de 0,67 mg/vaso (0
t ha-1 de bentonita) a 0,59 mg/vaso (90 t ha-1 de
bentonita), correspondendo a um decréscimo de
12,13%.
Apesar das doses de bentonita terem
proporcionado uma redução do metal na planta
(entre a dose B0 e B90), ainda não foi suficiente para
eliminar o risco de contaminação na cadeia
alimentar. Pois, no caso do capim também é
preocupante, uma vez que é consumido pelo animal
e, consequentemente, pode contaminar toda a
cadeia alimentar. Segundo Kumar et al. (2012) e
Marin et al. (2010), as principais preocupações
quanto aos efeitos dos metais pesados são a
participação dos mesmos na cadeia alimentar. Vale
ressaltar que o capim foi cultivado em solo com a
concentração máxima de Cd permitida para solos
agrícolas. Mesmo estando neste limite, é
preocupante o consumo de alimentos cultivados em
solos com a presença deste metal.
CONCLUSÕES
Para as condições apresentadas nesta pesquisa,
a aplicação de bentonita ao solo possibilitou a
redução das concentrações do cádmio, tanto na raiz
quanto na parte aérea do capim.
Apesar desta redução acima citada, a bentonita
não foi suficientemente eficaz para reduzir a toxidez
das plantas pelo cádmio.
AGRADECIMENTOS
Agradecimento especial a Coordenação de
Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior CAPES, pela concessão de bolsas à primeira autora.
REFERÊNCIAS
ABID-GHORBEL; GALAI, K. & TRABELSI-AYADI, M.
Retention of chromium (III) and cadmium (II) from aqueous
solution by illitic Clay as a low-cost adsorbent. Desalination,
256: 190-195, 2010.
3
ALBERTINI, S. & PRADO-FILHO, L.G. Isotermas de
adsorção de cádmio por Saccharomyces cerevisiae.
Revista de Ciência e Tecnologia de Alimentos, 21(2): 134138, 2001.
OLIVA, S.R.; RAITIO, H.; & MINGORANCE, M.D.
Comparison of two wet digestion procedures for multielement analysis of plant samples. Communications in Soil
Science and Plant Analysis, 34: 2913-2923, 2003.
BHATTACHARYYA, K. G. & GUPTA, S. S. Adsorptive
accumulation of Cd(II), Co(II), Cu(II), Pb(II) and Ni(II) fron
water on montmorillonite: Influence of acid actvation.
Jounal of Colloid and Interface Science, 310: 411-424,
2007.
PAGANINI, W.S.; SOUZA, A. & BOCCHIGLIERI, M.M.
Avaliação do comportamento de metais pesados no
tratamento de esgotos por disposição no solo. Engenharia
Sanitária e Ambiental, 9(3): 225-239, 2004.
CHAVES, L. H. G.; AZEVEDO, N. C.& TITO, G. A. Efeito
da aplicação de bentonita nas propriedades químicas de
um Regossolo Distrófico. Agropecuária Técnica (UFPB),
20(1):73-78, 1999.
CORNU, J.Y.; STAUNTON, S. & HINSINGER, P. Copper
concentration in plants and in the rhizosphere as influenced
by the iron status of tomato (Lycopersicon esculentum L.).
Plant and Soil, 292: 63-77, 2007.
FERREIRA, D.F. Sisvar: a computer statistical analysis
system. Revista Ciência Agrotécnica 35(6): 1039-1042,
2011.
GOPINATH, T.R.; CRUZ, V.C.A. & FREIRE, J.A. Estudo
comparativo da composição química e as variedades de
argilas bentoníticas da região de Boa Vista, Paraíba.
Revista de Geologia, 16(1): 35-48, 2003.
JIANG, M.-Q.; JIN, X.-Q. & CHEN, Z.-L. Adsorption of Pb
(II), Cd (II), Ni (II) and Cu (II) onto natural kaolinite clay.
Desalination, 252: 33-39, 2010.
KUMAR, P.S.; RAMALINGAM, S.& SATHYAASELVABALA
et al. Removal of Cd(II) from aqueous solution by
agricultural waste cashew nut shell. Korean Journal of
Chemical Engineering, 29:756–768, 2012.
MALAVOLTA, E. Fertilizantes e seu impacto ambiental:
micronutrientes e metais pesados, mitos, mistificações e
fatos. São Paulo: ProduQuímica, 1994. 153p.
MARIN, A.B.P.; AGUILAR, M.I.; ORTUNO, J.F. et al.
Biosorption of Zn(II) by orange waste in batch and packed
bed systems. Journal of Chemical Technology
Biotechnology, 85:1310–1318, 2010.
MARQUES, M.O.; MELO, W.J. de & MARQUES, T.A.
Metais pesados e o uso de biossólidos na agricultura. In:
Biossólidos na agricultura. 2. ed., São Paulo: ABES/SP,
2002, p.365-403.
MARSOLA, T.; MIYAZAWA, M.L. & PAVAN, M.A.
Accumulation of copper and zinc in the snap bean tissues
in relation to that extracted from the soil. Revista Brasileira
de Engenharia Agrícola e Ambiental. 9(1): 92-98, 2005.
NOVAIS, R. F.; NEVES, J. C.L. & BARROS, N.F. Ensaio
em ambiente controlado. In: OIVEIRA, A. J. (ed.) Métodos
de pesquisa em fertilidade do solo. Brasília: Embrapa-SEA.
1991. p. 189-253.
TAVARES, S.R.L.; OLIVEIRA, S.A. & SALGADO, C.M.
Avaliação de espécies vegetais na fitorremediação de
solos contaminados por metais pesados. Holos, 5:80-97,
2013.
TITO, G.A.; CHAVES, L.H.G.; GUERRA, H.O.C. et al.
Aplicação de Bentonita em um Regossolo. Efeito nas
Propriedades Físicas e Químicas do Solo. Agro-Ciencia
(Chillán. Impresa), 17: 51-58, 2001.
4
Tabela 1 - Resumo da análise de variância da biomassa seca da parte aérea (BSPA), biomassa seca da raiz
(BSR), concentração de Cd na parte aérea (CPA), concentração de Cd na raiz (CR) e quantidade acumulada
na parte aérea (QPA) e quantidade acumulada na raiz (QR) do capim, cultivado em solo contaminado com
cádmio, com doses crescente de bentonita.
Fonte de
variação
Gl
Bentonita
Linear
Quadrático
Erro
CV (%)
Média geral
3
1
1
12
Quadrado médio
BSPA
BSR
CPA
CR
QPA
QSR
14,41ns
8,48
11,27
25,83
6,35**
14,09**
4,86*
0,81
14,90
6,06
22,86**
51,52**
17,06ns
3,73
12,16
15,89
70,49*
131,58*
33,98ns
17,67
14,87
28,27
0,017*
0,016ns
0,023*
0,005
16,15
0,42
0,0021ns
0,0007
16,88
0,17
ns, * e **, não significativo, significativo ao nível de 5% e 1%, respectivamente.
6
4
2
y = 0,0326x + 4,704
R² = 0,86
0
0
60
30
20
10
y = -0,1049x + 34,447
R² = 0,99
0
0
30
60
Doses de bentonita (t ha-1)
90
B
25
20
15
10
y = -0,0535x + 18,295
R² = 0,75
5
0
90
C
40
Concentração de Cd
na raiz (mg kg-1)
30
0
Quantidade acumulada de
Cd na parte aérea (mg/vaso)
Biomassa seca da
raiz (g)
Concentração de Cd na
parte aéra (mg kg-1)
A
8
30
60
90
D
0,80
0,60
0,40
0,20
y = 6E-05x2 - 0,0063x + 0,6679
R² = 0,74
0,00
0
30
60
90
Doses de bentonita (t ha-1)
Figura 1 - Biomassa seca da raiz (A), concentração de Cd na parte aérea (B), concentração de Cd na raiz
(C) e quantidade acumulada na parte aérea (D) do capim cultivado em solo contaminado com cádmio, em
função das doses crescentes de bentonita.