Avaliação da Transferência de Metais Pesados no - TECLIM

UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
ESCOLA POLITÉCNICA
DEPTº DE ENGENHARIA AMBIENTAL - DEA
MESTRADO PROFISSIONAL EM
GERENCIAMENTO E TECNOLOGIAS
AMBIENTAIS NO PROCESSO PRODUTIVO
JOSÉ ARTUR LEMOS PASSOS
AVALIAÇÃO DA TRANSFERÊNCIA DE METAIS
PESADOS NO SISTEMA SOLO-PLANTA E O SEU
DESENVOLVIMENTO: ESTUDO DE CASO DO
LODO DA CETREL
SALVADOR
2004
JOSÉ ARTUR LEMOS PASSOS
AVALIAÇÃO DA TRANSFERÊNCIA DE METAIS PESADOS NO
SISTEMA SOLO-PLANTA E O SEU DESENVOLVIMENTO:
ESTUDO DE CASO DO LODO DA CETREL
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-graduação em
Gerenciamento e Tecnologia Ambientais no Processo
Produtivo, Mestrado Profissional da Escola Politécnica,
Universidade Federal da Bahia, como requisito parcial para a
obtenção do grau de Mestre.
Orientadora: Profª. Dr.ª Josanídia Santana Lima
Co-Orientadora: Profª. Dr.ª Márcia Mara de Oliveira Marinho
Salvador
2004
1
2
AGRADECIMENTOS
A Deus, fonte inspiradora da Fé e porto seguro da nossa caminhada pela vida.
À empresa Cetrel S.A. – Empresa de Proteção Ambiental, aqui representada pelos seus diretores
Carlos Eugênio F. B. de Menezes e Renato Reis Vitória, pela oportunidade de fazer este mestrado
e por disponibilizar todos os recursos necessários para a montagem do experimento e para as
análises de laboratório.
A todos os colegas de trabalho pelo apoio prestado, em especial ao colega e amigo engenheiro
Sérgio Tomich Silva.
À Profª. Dr.ª Josanídia Santana Lima, pela orientação, pelas sugestões, pela disponibilização do
composto utilizado no experimento e pela dedicação durante todas as fases do desenvolvimento
deste trabalho.
À Profª. Dr.ª Márcia Mara de Oliveira Marinho, pela co-orientação e sua especial dedicação na
orientação final para o fechamento desta dissertação.
Ao geólogo Péricles Alves de Lima Júnior, da empresa Caraíba Metais, pelas sugestões e pela
liberação da área para coletar o solo controle utilizado no experimento.
À empresa Limpec – Limpeza Pública de Camaçari, pela disponibilização de uma área dentro da
sua central de tratamento e disposição do composto orgânico, para que fosse montado o
experimento de campo na sua primeira fase.
Ao estagiário de Engenharia Sanitária e Ambiental Felipe Villa e ao ajudante de operação
Lucivaldo de Jesus Alcântara, pelo empenho e dedicação durante toda a fase do experimento.
3
Aos engenheiros José Luis R. Bravo e Francisco Alves P. Filho , pela disponibilidade na tradução
do resumo para o inglês.
Aos meus pais, Artur e Eline (in memorian), pelo incentivo, apoio e pela força que souberam
transmitir a seus filhos e por terem despertado o gosto e mostrado a importância de estar sempre
aprendendo.
À minha irmã Maria Auxiliadora, por sua admiração e seu incentivo aos que buscam o
aprimoramento contínuo na área profissional.
À minha mulher Solana, pelo carinho, incentivo e apoio em tudo que faço.
Ao meu filho Artur, pela paciência que teve (apesar da sua pouca idade de sete anos) de esperar e
de se conformar em adiar inúmeras vezes as nossas brincadeiras de final de semana.
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RESUMO
Este trabalho teve como objetivo central avaliar o efeito da composição lodo/composto orgânico
no processo de transferência de metais pesados no sistema solo-planta e no desenvolvimento
vegetal do coentro (Coriandrum sativum). Os metais pesados analisados e interpretados nesta
dissertação foram: cádmio, chumbo, cobre, cromo, ferro, manganês, níquel e zinco e o lodo que
foi utilizado é um subproduto do sistema de tratamento de efluentes líquidos da Cetrel S.A. –
Empresa de Proteção Ambiental. A pesquisa desenvolveu-se a partir de um estudo experimental
orientado pelo método interpretativo e de um teste de campo em que misturas, em proporções
diferentes de lodo, de composto orgânico e solo controle, foram colocadas dentro de vasos nos
quais o coentro foi plantado. Após a conclusão do seu ciclo de vida, os diferentes substratos
foram amostrados e analisados para verificação de seu comportamento. Realizaram-se
comparações, tendo em vista o objetivo do trabalho e os resultados encontrados foram
comparados a legislações (nacional e internacional) e a trabalhos semelhantes. Apesar de outros
trabalhos com o lodo já terem sido desenvolvidos, esta dissertação pretende subsidiar a Cetrel na
busca de outras formas de utilização e/ou aplicações para o lodo visando ao seu aproveitamento
agrícola, assim como servir de referência para outras empresas e outros trabalhos semelhantes.
Palavras-chave: Resíduo sólido industrial; Lodo industrial; Reciclagem; Compostagem; Metais
pesados.
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ABSTRACT
This work has as its central objective the assessment of sludge composition/organic compound
effect in the heavy metals transference of a soil-plant system and in the development of the
coentro (Coriandrum sativum). The heavy metals that have been analysed in this dissertation
were cadmium, lead, chromium, iron, manganese, nickel and zinc. On the other hand, the sludge
used is a byproduct of the Wastewater Treatment Plant (WTP) of Cetrel S. A. – Environmental
Protection Company. The research was developed from an experimental study that was oriented
by the interpretative method and from a field test where blends of the organic compound and
control soil, with different proportions of sludge, were put in containers for the coentro
cultivation. After the conclusion of its life cicle, the different substracts were sampled and
assayed for verifying its behavior. Comparisons have been made considering this work objective,
and the results obtained were compared with the correspondent legislation (national and
international) and also with similar works. In despite of analogous works that have been
developed in this subject, this dissertation intends to assist Cetrel in the searching of other ways
of use and/or aplication of the sludge as a agricultural purpose, as well as to serve as reference to
other companies and similar initiatives.
Key-words: Industrial solid waste; Industrial sludge; Recycling; Composting; Metals.
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LISTA DE TABELAS
Tabela 01 Teores de metais (mg/kg) no tecido foliar encontrado no experimento da Embrapa
(2003), para o capim-elefante e o feijão-de-porco, utilizando o lodo da Cetrel.....52
Tabela 02 Teores de metais ( mg/kg) em diferentes partes e tipos de plantas.....53
Tabela 03 Média e desvio padrão das características químicas e físicas do lodo, composto e solo
controle.....60
Tabela 04 Resultado dos metais na água usada para regar o experimento.....64
Tabela 05 Análise química e física (média de 03 réplicas e desvio padrão) dos tratamentos antes
do plantio.....65
Tabela 06 Análise química (média de 05 réplicas e seus desvios padrões) dos tratamentos póscolheita.....66
Tabela 07 Biomassa vegetal – úmida e seca, em função dos substratos.....78
Tabela 08 Metais no tecido vegetal (médias e seus respectivos desvios padrões).....79
Tabela 09
Média dos metais (total e disponível) e desvio padrão nos tratamentos antes do
plantio (AP) e pós-colheita (PC).....97
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1 Área do entorno da coleta do solo controle.....59
Figura 2 Outra vista da área da coleta do solo controle.....59
Figura 3 Coleta da amostra do solo controle.....59
Figura 4 Preparo dos substratos.....63
Figura 5 Detalhe dos vasos de polietileno e bancada inicial.....63
Figura 6 Detalhe da coleta de amostra para o laboratório Laviet.....63
Figura 7 Vista geral do local onde o experimento foi reiniciado.....67
Figura 8 Balança analítica utilizada no experimento.....113
Figura 9 Estufa utilizada no experimento.....113
8
LISTA DE QUADROS
Quadro 01
Concentrações totais de elementos considerados excessivos do ponto de vista de
fitotoxidez ..... 31
Quadro 02
Concentrações máximas permitidas no lodo, com base nos critérios definidos na
legislação Usepa – Regulamentação 503.....46
Quadro 03 Carga máxima acumulada de metais pela aplicação do lodo, com base nos critérios
definidos na legislação Usepa – Regulamentação 503.....47
Quadro 04
Limites de metais pesados no lodo e no solo fixados pela proposta de norma da
Sanepar.....48
Quadro 05
Concentração máxima permitida de metais em solo quando tratados com lodo de
esgoto (mg/kg).....49
9
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 01
Resultado da biomassa vegetal (peso úmido), nos diferentes tratamentos, após
aplicação da Análise de Variância do programa Statistica.....76
Gráfico 02
Resultado da biomassa vegetal (peso seco), nos diferentes tratamentos, após
aplicação da Análise de Variância do programa Statistica.....77
Gráfico 03 Resultado do cádmio no tecido vegetal, nos diferentes tratamentos, após aplicação da
Análise de Variância do programa Statistica.....83
Gráfico 04 Resultado do chumbo no tecido vegetal, nos diferentes tratamentos, após aplicação
da Análise de Variância do programa Statistica.....83
Gráfico 05 Resultado do cobre no tecido vegetal, nos diferentes tratamentos, após aplicação da
Análise de Variância do programa Statistica.....84
Gráfico 06 Resultado do cromo no tecido vegetal, nos diferentes tratamentos, após aplicação da
Análise de Variância do programa Statistica.....84
Gráfico 07 Resultado do ferro no tecido vegetal, nos diferentes tratamentos, após aplicação da
Análise de Variância do programa Statistica.....85
Gráfico 08 Resultado do manganês no tecido vegetal, nos diferentes tratamentos, após aplicação
da Análise de Variância do programa Statistica.....85
Gráfico 09 Resultado do níquel no tecido vegetal, nos diferentes tratamentos, após aplicação da
Análise de Variância do programa Statistica.....86
Gráfico 10 Resultado do zinco no tecido vegetal, nos diferentes tratamentos, após aplicação da
Análise de Variância do programa Statistica.....86
10
Gráfico 11
Resultado do cádmio (total) antes do plantio, nos diferentes tratamentos, após
aplicação da Análise de Variância do programa Statistica.....87
Gráfico 12 Resultado do cádmio (disponível) antes do plantio, nos diferentes tratamentos, após
aplicação da Análise de Variância do programa Statistica.....88
Gráfico 13 Resultado do chumbo (total) antes do plantio, nos diferentes tratamentos, após
aplicação da Análise de Variância do programa Statistica.....88
Gráfico 14 Resultado do chumbo (disponível) antes do plantio, nos diferentes tratamentos, após
aplicação da Análise de Variância do programa Statistica.....89
Gráfico 15 Resultado do cobre (total) antes do plantio, nos diferentes tratamentos, após aplicação
da Análise de Variância do programa Statistica.....89
Gráfico 16 Resultado do cobre (disponível) antes do plantio, nos diferentes tratamentos, após
aplicação da Análise de Variância do programa Statistica.....90
Gráfico 17
Resultado do cromo (total) antes do plantio, nos diferentes tratamentos, após
aplicação da Análise de Variância do programa Statistica.....90
Gráfico 18 Resultado do cromo (disponível) antes do plantio, nos diferentes tratamentos, após
aplicação da Análise de Variância do programa Statistica.....91
Gráfico 19 Resultado do ferro (total) antes do plantio, nos diferentes tratamentos, após aplicação
da Análise de Variância do programa Statistica.....91
Gráfico 20 Resultado do ferro (disponível) antes do plantio, nos diferentes tratamentos, após
aplicação da Análise de Variância do programa Statistica.....92
11
Gráfico 21 Resultado do manganês (total) antes do plantio, nos diferentes tratamentos, após
aplicação da Análise de Variância do programa Statistica.....92
Gráfico 22 Resultado do manganês (disponível) antes do plantio, nos diferentes tratamentos,
após aplicação da Análise de Variância do programa Statistica.....93
Gráfico 23
Resultado do níquel (total) antes do plantio, nos diferentes tratamentos, após
aplicação da Análise de Variância do programa Statistica.....93
Gráfico 24 Resultado do níquel (disponível) antes do plantio, nos diferentes tratamentos, após
aplicação da Análise de Variância do programa Statistica.....94
Gráfico 25 Resultado do zinco (total) antes do plantio, nos diferentes tratamentos, após aplicação
da Análise de Variância do programa Statistica.....94
Gráfico 26 Resultado do zinco (disponível) antes do plantio, nos diferentes tratamentos, após
aplicação da Análise de Variância do programa Statistica.....95
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LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
AGRUFBA – Escola de Agronomia da Universidade Federal da Bahia
ANOVA – Análise de Variância
AWARD – Manual de aplicação do lodo produzido pela AWS para os fazendeiros
AWS – Anglian Water Services
CEASA – Central de Abastecimento S/A
CRA – Capacidade de Retenção de Água
CRA – Centro de Recursos Ambientais, órgão ambiental do Estado da Bahia
CTC – Capacidade de Troca Catiônica
CETESB – Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental, órgão ambiental do Estado de
São Paulo
CETREL – Empresa de Proteção Ambiental, localizada no Pólo Petroquímico de Camaçari,
Bahia
CIA – Centro Industrial de Aratu, Salvador-Bahia
C/N – Relação Carbono/Nitrogênio
CNPMF – Centro Nacional de Pesquisa de Mandioca e Fruticultura da EMBRAPA, Cruz das
Almas, Bahia
CSJ – Companhia de Saneamento de Jundiaí
DBO – Demanda Bioquímica de Oxigênio
ECT – Estação Central de Tratamento de Efluentes
EMBRAPA – Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária
EUA – Estados Unidos da América
FINEP – Fundo Institucional Nacional para Estudos e Pesquisas
13
GCA – Gulf Coast Authority
LAVIET – Laboratório de Alternativas Viáveis a Impactos em Ecossistemas Terrestres
LIMPEC - Limpeza Pública de Camaçari
PETROBRAS – Petróleo Brasileiro S/A
PROSAB – Programa de Pesquisa em Saneamento Básico
REVAP – Refinaria Vale da Paraíba
SANEPAR – Companhia de Saneamento do Paraná
SITEL – Sistema de Tratamento de Efluentes Líquidos
TFSA – Terra Fina Seca ao Ar
U E – União Européia
USEPA – United States Environmental Protection Agency
WEF – Water Environmental Federation
WHO – World Health Organization
14
SUMÁRIO
1 –INTRODUÇÃO.....17
1.1 – O CONTEXTO E A JUSTIFICATIVA DO TRABALHO.....17
1.2 – OBJETIVO.................................................21
1.3 – A ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO.....23
2- FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA.....24
2.1 – ASPECTOS AMBIENTAIS DA APLICAÇÃO DE BIOSSÓLIDOS EM SOLOS.....24
2.2 – PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DOS METAIS ANALISADOS NO TRABALHO...31
2.3 – EXPERIÊNCIAS JÁ DESENVOLVIDAS, LEGISLAÇÕES E ESTUDOS
SEMELHANTES.....43
3- MATERIAL E MÉTODO.....54
3.1 – LODO DA CETREL.....56
3.2 – COMPOSTO ORGÂNICO DA REDE REVIVER.....56
3.3 – SOLO CONTROLE.....57
3.4 – PLANTA TESTE.....61
3.5 – TRATAMENTO E SUAS CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS.....61
3.6 - CONDIÇÕES EXPERIMENTAIS.....66
3.7 – METODOLOGIA PARA ADEQUAÇÃO DA CAPACIDADE DE CAMPO EM
“VASOS”.....68
3.8 – METODOLOGIAS DAS ANÁLISES FÍSICO-QUÍMICAS DO SOLO E DOS
TRATAMENTOS E DETERMINAÇÃO DOS METAIS PESADOS NOS
VEGETAIS.....70
3.9 – METODOLOGIA PARA DETERMINAÇÃO DA BIOMASSA VEGETAL.....73
3.10 – ANÁLISE ESTATÍSTICA DOS DADOS.....74
15
4 – RESULTADOS E DISCUSSÃO.....76
4.1 – VOLUME DA BIOMASSA VEGETAL EM FUNÇÃO DOS TRATAMENTOS.....76
4.2 – TEOR DOS METAIS NO TECIDO VEGETAL (RAIZ + PARTE AÉREA) EM FUNÇÃO
DOS TRATAMENTOS.....79
4.3 – TEOR DOS METAIS (TOTAL E DISPONÍVEL) NOS TRATAMENTOS ANTES DO
PLANTIO.....87
5 – CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES.....103
5.1 – CONCLUSÕES QUANTO AO EXPERIMENTO.....103
5.2 – CONCLUSÕES QUANTO ÀS LIMITAÇÕES DO ESTUDO.....105
5.3 – RECOMENDAÇÕES PARA TRABALHOS FUTUROS.....106
5.4 – RECOMENDAÇÃO PARA A CETREL.....106
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.....107
ANEXO 1.....113
16
CAPÍTULO
1
INTRODUÇÃO
1.1 – O CONTEXTO E A JUSTIFICATIVA DO TRABALHO
Atualmente é fácil perceber a perturbação que o homem causa ao destruir um ecossistema
interrompendo o seu equilíbrio biológico. Nos ecossistemas terrestres esse equilíbrio é formado
por uma complexa interação entre as comunidades vegetais, animais e outros componentes,
principalmente o solo. O intenso processo de industrialização, pelo qual o país passou nos
últimos 30 anos, o crescimento populacional, o desmatamento indiscriminado e a ocupação
inadequada de áreas foram responsáveis por graves desequilíbrios ambientais como, por exemplo,
o desenvolvimento acelerado de processos erosivos, com conseqüente perda de fertilidade dos
solos e o assoreamento de rios. Aliado à atividade humana, ao clima tropical e subtropical de
países como o Brasil e às condições de origem geológicas, os terrenos acidentados também
contribuem para que grande parte dos solos seja de baixa fertilidade, deixando-os mais
vulneráveis às agressões provocadas pela ação antrópica (BERTONI,1999, citado por LIMA et
al., 2001).
Para Espírito Santo (2001), a atividade industrial exerce uma forte influência no processo de
degradação dos solos. As emissões atmosféricas, por exemplo, podem desencadear uma série de
reações, que podem levar à morte da vegetação, acarretando a desestruturação e o
17
desaparecimento da vida no solo. Do mesmo modo, a deposição de resíduos industriais no solo
contamina o lençol freático, o próprio solo e compromete o equilíbrio do mesmo.
De acordo com Lima e outros (2001), apesar dos impactos advindos da ação antrópica no meio
ambiente, a utilização dos recursos naturais se faz necessária, portanto, a ocupação humana, as
atividades industriais e os sistemas agrícolas devem ser compatíveis com a natureza do solo e
com o seu ecossistema, mantendo equilibrado o binômio utilização/conservação.
Segundo Souza (2001), o homem é um articulador entre o meio ambiente e o que a humanidade
produz. É responsável pelo equilíbrio entre a retirada de matérias primas da natureza e os
impactos ambientais a ela causados. Por essa razão, ele deve se conscientizar da problemática
ambiental causada pela excessiva demanda de materiais produzidos para atender aos anseios da
sociedade moderna e deve sempre buscar alternativas para a preservação do meio ambiente,
garantindo sua própria sobrevivência e das gerações futuras.
Essas alternativas devem ser cada vez mais focadas em “tecnologias mais limpas”, ou seja, em
tecnologias que permitam o máximo aproveitamento dos recursos naturais, de forma que o
impacto ambiental seja o menor possível; ou que permitam o reaproveitamento/reciclagem dos
resíduos gerados, a fim de que se consiga um desenvolvimento sustentável e, desta forma se
possa garantir a sobrevivência de gerações futuras.
Lima e outros (2001), citam, referenciando diversos autores (Berton, 2000; Melo & Marques,
2000; Deschamps & Favaretto, 1999; Dionísio et al., 1999; Miyazawa et al., 1999; Berton, 1994;
Logan,1994 e Glória, 1992), que o tratamento biológico de efluentes é um exemplo de tecnologia
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mais limpa. Efluentes, quer sejam industriais ou domésticos, podem gerar um lodo rico em
matéria orgânica. Os efluentes, quando reciclados, deixam de ser resíduos e passam a ser um
subproduto, trazendo vantagens como, por exemplo, a sua aplicação em solos degradados. O
biossólido (lodo produzido pelos sistemas de tratamento biológicos de esgotos), proveniente de
estações de tratamento de esgotos domésticos e efluentes industriais, por conter matéria orgânica,
macro e micro nutrientes, pode ser uma alternativa viável à recuperação de solos degradados .
Com relação ao termo “biossólido”, a WEF (Water Environmental Federation – Federação
Ambiental da Água dos EUA) usa para designar o lodo produzido pelos sistemas de tratamento
biológicos de esgotos, desde que seu destino final tenha uma finalidade útil. Para Bettiol e outros
(2000), no entanto, o termo “biossólido” deve ser reservado para um produto estabilizado, caso
contrário deve-se empregar os termos: torta, lodo ou sólidos.
A Cetrel S.A. – Empresa de Proteção Ambiental é uma empresa privada que iniciou suas
atividades em 1978, juntamente com as indústrias do Pólo Petroquímico de Camaçari, no estado
da Bahia, sendo responsável, desde então, pelo tratamento e disposição final dos efluentes e
resíduos industriais, assim como pelo monitoramento ambiental de toda área sob influência do
complexo industrial. A empresa produz aproximadamente 22 toneladas (em base seca) de lodo
por dia e o mesmo é um subproduto do sistema de tratamento de efluentes líquidos que é feito por
meio do processo de lodos ativados. A estação de tratamento tem, atualmente, capacidade para
tratar 108.000 m3/dia de efluentes contendo 1.000 ppm de Demanda Bioquímica de Oxigênio
(DBO). O lodo gerado no processo passa por cinco espessadores com capacidade de carga de
20kg/m2/dia, onde ocorre a desidratação por gravidade, aumentando o teor de sólidos de 1% para
4%. Em seguida, o lodo é enviado para três digestores aeróbios, providos de aeradores fixos, cuja
19
função é reduzir a quantidade de biomassa e, consequentemente, a quantidade de lodo a ser
disposto nas fazendas de lodo ou “landfarming”.
As alternativas de aproveitamento e/ou disposição final de biossólidos, podem ser as seguintes,
segundo Tsutya (2000) (citado por EMBRAPA, 2003): 1) Uso agrícola pela aplicação direta ao
solo ou como composto, fertilizante e solo sintético (“N-Viro Soil”); 2) Disposição em aterro
sanitário; 3) Reuso industrial na produção de agregado leve, fabricação de tijolos e cerâmica e
produção de cimento; 4) Incineração; 5) Conversão em óleo combustível; 6) Recuperação de
solo/áreas degradados; 7) “Landfarming”; 8) Disposição oceânica.
A Cetrel vem buscando alternativas mais nobres do que a disposição do lodo nas suas fazendas
de lodo como, por exemplo, o uso agrícola. Para tanto, é fundamental o conhecimento do
potencial de transferência dos metais pesados no sistema solo-planta, pois todo lodo proveniente
de processos de tratamento de efluentes industriais tem como fator limitante a quantidade e a
disponibilidade desses metais.
Pesquisas já foram realizadas, e outras estão em andamento, no intuito de aproveitar o lodo,
transformando-o em um produto de aplicação agrícola, por meio da reciclagem e da mudança da
sua condição de resíduo para produto transformado e enriquecido, o que, conseqüentemente, lhe
propicia uma destinação final ambientalmente mais adequada. Dessa forma, sua denominação
passaria de lodo para biossólido.
20
Considerando que o aterro, a incineração e a disposição oceânica do lodo são alternativas caras e
ambientalmente consideradas tecnologias “fim de tubo”. pretende-se avaliar a possibilidade de se
dar um aproveitamento mais nobre a esse lodo, incrementando-se o Programa de Reciclagem
Agrícola do Biossólido já existente na Cetrel. Pesquisas no sentido de se avaliar o potencial
agrícola do lodo já vêm sendo desenvolvidas dentro desse programa. A proposta aqui
apresentada, por sua vez, incrementa a abordagem dessas pesquisas, porque contempla a
possibilidade de adicionar composto orgânico ao lodo produzido a partir de resíduos orgânicos
domiciliares.
Diante desse contexto, o tema desta dissertação é bastante pertinente, pois os resultados deste
trabalho subsidiará a Cetrel na busca de outras formas de utilização e/ou aplicações para o lodo,
visando o seu aproveitamento agrícola. Além disso, este estudo certamente servirá de referência
para outras empresas e trabalhos semelhantes.
A bibliografia apresentada como fonte de pesquisa e experiências já realizadas nacional e
internacionalmente não só subsidiaram o embasamento teórico necessário, mas também
fortaleceram as recomendações e conclusões desta dissertação.
1.2 – OBJETIVO
Esta dissertação tem como objetivo responder a seguinte questão: Qual o efeito da composição
lodo/composto orgânico no processo de transferência de metais pesados no sistema solo-planta e
no desenvolvimento vegetal do coentro (Coriandrum sativum)?
21
O lodo é um subproduto do processo de tratamento dos efluentes líquidos da Cetrel, através do
processo biológico conhecido como “lodos ativados” e o composto orgânico (produzido pela
Rede Reviver - rede de cooperação destinada a encontrar soluções para o problema da produção e
destinação de resíduos sólidos) é um composto resultante das sobras de frutas, verduras, legumes
etc, proveniente da Ceasa – Central de Abastecimento S/A, que serve aos municípios de
Salvador, Simões Filho e Lauro de Freitas.
Os metais pesados analisados e interpretados nesta dissertação foram: cádmio, chumbo, cobre,
cromo, ferro, manganês, níquel e zinco.
A escolha do coentro se fez em virtude da sua larga utilização na culinária baiana e por essa
hortaliça ter um ciclo de vida, até a sua colheita, relativamente curto, em torno de 35 dias. A taxa
de aplicação do lodo para o teste piloto teve como base o valor de 150 t de lodo seco/ha, quando
está misturado apenas ao solo controle, e de 75 t de lodo seco/ha, quando na mistura acrescentase o composto orgânico, esse também com essa mesma taxa de aplicação.
A decisão de avaliar os benefícios que a composição lodo/composto orgânico trazem ao
desenvolvimento de produtos agrícolas – a exemplo do coentro, hortaliça largamente utilizada
como condimento na culinária baiana – apresenta-se como uma escolha altamente relevante tendo
em vista a busca de alternativas seguras para a destinação do lodo produzido na Cetrel.
22
1.3 – A ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO
Esta dissertação está dividida em cinco capítulos, sendo este o capítulo introdutório, no qual se
apresenta o contexto e a justificativa do trabalho, além do objetivo e a estrutura dos demais
capítulos, apresentada a seguir.
O segundo capítulo traz a fundamentação teórica, contendo os aspectos da aplicação dos
biossólidos em solos e apresenta as principais características dos metais analisados no trabalho,
além de discutir experiências já desenvolvidas, estudos semelhantes e legislações relacionadas ao
tema.
O terceiro capítulo trata dos materiais e métodos utilizados no experimento, descreve o
experimento, as características do lodo, do composto, do solo controle e da planta teste; apresenta
o preparo dos substratos e as condições experimentais; apresenta a metodologia para adequação
da capacidade de campo e um resumo das metodologias das análises físico-químicas do solo e
dos substratos, bem como a metodologia para determinação dos metais pesados nos vegetais.
Também apresenta a metodologia para determinação da biomassa vegetal e a metodologia
aplicada para a análise estatística dos resultados.
O quarto capítulo apresenta e discute os resultados do trabalho, através de gráficos e tabelas,
interpretando-os e comparando-os a outros trabalhos e com as legislações pertinentes ao tema.
O quinto capítulo apresenta as conclusões oriundas do trabalho, assim como as recomendações
para trabalhos futuros e para a Cetrel.
23
CAPÍTULO
2
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
2.1 – ASPECTOS AMBIENTAIS DA APLICAÇÃO DE BIOSSÓLIDOS EM SOLOS
A aplicação do biossólido ao solo é, teoricamente, a forma mais sustentável de utilizar esse
resíduo, pois promove alterações benéficas no meio onde é aplicado e o conseqüente melhor
crescimento das plantas. Essa premissa, entretanto, necessita ser testada, caso a caso, em virtude
das diferenças de composição de cada material e, principalmente, para se avaliar os possíveis
efeitos adversos de sua aplicação. Isso vai permitir o estabelecimento de uma prática de aplicação
o mais segura, dentro dos preceitos técnicos e da legislação disponível. Nesse tipo de trabalho é
crucial que os efeitos sejam quantificados e monitorados a curto, médio e longo prazo
(EMBRAPA, 2003).
Dentre as diversas alternativas de reaproveitamento do biossólido, seu uso em solos agrícolas tem
se destacado mundialmente, por reduzir a pressão de exploração sobre os recursos naturais
(BROWN, 1991, citado por BETTIOL et al., 2000), por viabilizar a reciclagem de nutrientes,
promover melhorias químicas, biológicas e físicas, especialmente na estruturação do solo, e por
apresentar uma possibilidade de disposição do lodo (ANDREOLI et al., 1994, citado por
BETTIOL et al., 2000). Um dos objetivos da utilização de lodo na agricultura, por exemplo, é o
fornecimento de nutrientes, particularmente nitrogênio e fósforo, atentando para não causar um
excessivo acúmulo de elementos fitotóxicos ou biocumulativos que pode provocar danos à saúde
24
pública ou veterinária, distúrbios diversos, poluição das águas e danos à propriedade. Para
Outwater (1994), citado por Bettiol e outros (2000), a alternativa da reciclagem agrícola tem o
grande benefício de transformar um resíduo em um importante insumo agrícola, que fornece
matéria orgânica e nutrientes ao solo, trazendo também vantagens indiretas ao homem e ao
ambiente. As vantagens são: reduzir os efeitos adversos à saúde causados pela incineração,
diminuir a dependência de fertilizantes químicos e melhorar as condições para o balanço do CO2
pelo incremento da matéria orgânica no solo. Segundo Silva (1999), a matéria orgânica presente
em grande quantidade em resíduos sólidos domésticos e em alguns tipos de resíduos industriais
proporciona melhorias nas características físico-químicas e biológicas do solo como, por
exemplo, correção da acidez (no caso de solos ácidos), aumento na capacidade de retenção de
água, incremento da atividade microbiológica, liberação de nutrientes etc. Kiehl (1998), citado
por Souza (2001), afirma que a aplicação de composto orgânico aos solos tem sido recomendada
também como uma maneira de controlar a toxicidade causada por certos elementos químicos
encontrados em quantidade acima do normal. Também Tessier e outros (1979), citados por Souza
(2001), afirmam que a matéria orgânica tem grande afinidade com metais pesados.
Apesar de apresentar pontos positivos, a utilização do biossólido requer critérios e conhecimento
sobre o tipo de resíduo usado, bem como sobre a interação do mesmo no sistema solo-planta, já
que esse resíduo pode provocar danos ao meio ambiente através do acúmulo de metais pesados na
cadeia trófica (BERTON, 2000, citado por LIMA et al., 2001). O biossólido pode sofrer reações
químicas e biológicas no solo, capazes de alterar a solubilidade e mobilidade dos metais que
estão incorporados na sua estrutura e, conseqüentemente, a disponibilidade e toxicidade destes
metais para os organismos. Desse modo, a utilização desse resíduo como agente beneficiador de
25
solos deverá ser monitorada, para que seus benefícios possam ser maiores que a possível
contaminação decorrente do seu uso (MIYAZAWA et al,1999, citado por LIMA et al, 2001).
O sistema solo-planta é comumente descrito por vários compartimentos que se comunicam
mediante reações de transferência, todas elas reversíveis. A fase sólida consiste do complexo
organo-mineral do solo ou seja, de associação de argila com o humus. O elemento (essencial,
benéfico ou tóxico), no ensinamento de Aristóteles, pode ser (MALAVOLTA, 1980):
(1) Essencial – sem ele a planta não vive; faz parte de compostos vitais ou de reações
cruciais para a vida da planta, pode ser um macronutriente ou um micronutriente, de
acordo com a quantidade exigida.
(2) Benéfico ou Útil – não é essencial, a planta pode viver sem eles; sua presença
entretanto, é capaz de contribuir para o crescimento, produção ou para a resistência
a condições desfavoráveis do meio (clima, pragas, moléstias, compostos tóxicos do
solo, da água e do ar).
(3) Tóxico – prejudicial à planta e não enquadrado em nenhuma das duas categorias
anteriores.
Segundo Malavolta (1994), a lista dos elementos essenciais conta hoje em dia com os seguintes
macro e micronutrientes, fornecidos pelo solo ou pelo adubo ou corretivo, além do carbono (C),
hidrogênio (H) e o oxigênio (O) que vem do ar e da água:
− Macronutrientes – nitrogênio (N), fósforo (P), potássio (K), cálcio (Ca), magnésio
(Mg), enxofre (S);
26
− Micronutrientes – boro (B), cloro (Cl), cobalto (Co), cobre (Cu), ferro (Fe),
manganês (Mn), molibdênio (Mo), níquel (Ni), sódio (Na), selênio (Se), silício (Si),
zinco (Zn).
Continuando com Malavolta (1994), entre os elementos benéficos costuma-se citar o sódio e o
silício. O primeiro devido ao fato que pode substituir parcialmente o potássio (K) quando o solo é
pobre neste elemento. Entretanto, é aceito que o Na é essencial para algumas espécies,
geralmente gramíneas, que fazem fotossíntese via o carbono C-4. Qualquer elemento (macro ou
micronutriente) benéfico pode se tornar tóxico quando presente no tecido em concentração ou
teor suficientemente alto. Os elementos classificados como tóxicos – entre os quais se incluem
alguns metais pesados – prejudicam crescimento e produção mesmo quando presentes na matéria
seca em teores relativamente baixos.
Para que o biossólido possa ser empregado com segurança no beneficiamento de solos, algumas
medidas devem ser tomadas, tais como: determinar o valor fertilizante (teores de nitrogênio,
fósforo, potássio e matéria orgânica) do lodo, visando à adubação adequada, ou seja, aquela que
atenda as demandas nutricionais das culturas a serem desenvolvidas; determinar as concentrações
de componentes potencialmente tóxicos, particularmente dos metais pesados no lodo e no solo
usuário, com monitoramento a longo prazo desse solo; observar o turno de aplicação e a
coordenação com as épocas de plantio, aradura e colheita; avaliar a possibilidade de riscos
veterinários à saúde pública e de poluição de água considerando o tipo de manejo escolhido e a
posição topográfica e geográfica da área; avaliar o dano potencial, pelo odor, ao público em geral
e em especial ao usuário.
27
A relação carbono (C)/nitrogênio (N), conforme se pode ler em Buckman & Brady (1969),
citados por Malavolta (1976), é importante porque:
a) quando se adiciona ao solo restos de cultura com uma C/N muito alta, ocorre competição pelo
nitrogênio disponível entre microorganismo e planta;
b) como a relação é suficientemente constante, a manutenção do nível de matéria orgânica no
solo depende do teor de N.
Ainda segundo Malavolta (1976), em solos cultivados em condições normais de clima temperado
na região subtropical, a relação C/N usualmente se estabiliza em torno do valor de 10-12/1.
Lima (2002) ressalta que algumas características dos vegetais influenciam na distribuição e no
acúmulo de metais, tais como: configuração geométrica e a anatomia das folhas; características
da rizosfera que, através de exsudações, alteram o pH, população e atividade microbiana, de
modo que famílias, gêneros, espécies diferentes têm comportamento específico frente à dinâmica
de metais (ex: legumes absorvem mais metais do que gramíneas e dicotiledôneas).
Ainda segundo Lima (2002), existem vegetais que são considerados de pouca, de moderada ou de
alta capacidade de acumulação de metais. Entre os que são de pouca acumulação temos as
leguminosas (feijão). Entre os que contém uma capacidade moderada de acumulação temos o
alho, cebola, abóbora, melancia, coentro, cenoura etc. Entre os que têm uma alta acumulação
temos o espinafre, couve, brócolis, repolho, jiló, tomate, alface, girassol etc. O vegetal utilizado
no experimento de campo, ou seja, o coentro, é considerado de acúmulo moderado.
28
Fatores ambientais também influenciam a distribuição e dinâmica de absorção de metais pelas
plantas: intensidade das chuvas, temperatura, evaporação, ventos etc. (LIMA, 2002).
Vale também ressaltar que características da serapilheira e do solo influenciam na distribuição
dos metais. Para Lima (2002), a serapilheira age como filtro, controlando os mecanismos de
infiltração de água. Outras características da serapilheira são: suaviza a percolação da água e
funciona como um reservatório de metais acumulados nas folhas. É importante considerar que o
excesso de metais altera o processo de decomposição interferindo na ciclagem de nutrientes.
Quanto ao solo, existem alguns conflitos sobre a compreensão da sua capacidade de retenção de
metais ou da mobilização de metais no mesmo. Segundo LIMA (2002), essas discordâncias
podem ser melhor entendidas se considerarmos o seguinte: a formação de quelatos solúveis pode
mobilizar metais como o Cd, Mn e Zn; a decomposição da matéria orgânica pode liberar metais
presos a moléculas orgânicas; a microflora presente nas partículas da superfície do solo pode
restringir a troca de íons, acelerando a lixiviação dos metais, e a formação de quelatos insolúveis
pode imobilizar metais como Pb e Cu.
Para Andreoli (2001), a formação de complexos metálicos com compostos orgânicos,
principalmente ácidos húmicos e fúlvicos, diminui a disponibilidade e toxidez de metais pesados
para as plantas e reduz sua mobilidade no solo. A capacidade de retenção de metais do solo é
dinâmica e pode ser alterada pelo manejo. Os principais fatores responsáveis pelo aumento da
capacidade de retenção do solo são o aumento da matéria orgânica com adubação orgânica,
adubação verde, cobertura morta e o aumento de pH. A constante de estabilidade dos complexos
29
organometálicos aumenta com o aumento de pH, atingindo a máxima estabilidade na região de
neutralidade.
Ainda segundo Andreoli (2001), a quantidade de metal disponível para as plantas em um solo é
apenas uma pequena fração do seu total e essa disponibilidade depende, principalmente, do pH,
dos teores da matéria orgânica e da argila, e da mineralogia dos solos. Desse modo, excetuandose as características intrínsecas dos solos, o manejo do solo que promova alterações no pH e na
matéria orgânica pode alterar a disponibilidade de metais para as plantas.
A retenção ou mobilização do metal no solo depende de fatores como: pH, teor e qualidade da
matéria orgânica, presença de óxidos de ferro e manganês, presença de argila etc. Como exemplo,
tem-se que o pH exerce maior influência na retenção do cádmio e do zinco. Já a matéria orgânica
exerce maior influência na retenção do cobre e chumbo.
Em Lima (2002), a distribuição de metais no solo e as características do sistema radicular influem
na absorção de metais. A quantidade de metal absorvida depende da biodisponibilidade do metal,
área de concentração no solo, profundidade, distribuição do sistema radicular etc.
A concentração de metais também varia nos tecidos das plantas. Em geral, os grãos contêm
concentrações menores de metais que as partes vegetativas das plantas. Com relação à entrada
dos metais pesados na cadeia alimentar, Cardoso e Chasin (2001) referem-se a Chaney e Oliver
(1996) – citados por Bettiol e Camargo (2000) – os quais afirmam que as plantas podem
funcionar tanto como um mecanismo de transferência de contaminantes do solo para níveis mais
altos da cadeia trófica, quanto como uma importante barreira nessa transferência, restringindo a
30
absorção da maioria dos elementos do solo. Para alguns metais, tais como: cobre, zinco, níquel,
boro e manganês, a planta não consegue estabelecer qualquer proteção quanto às suas entradas na
cadeia alimentar.
2.2 – PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DOS METAIS ANALISADOS NO TRABALHO
Níveis de tolerância para metais pesados no solo (micronutrientes ou não) foram compilados por
vários autores com base em recomendações oficiais de diversos países. A seguir, o quadro 01
reúne dados apresentados por KABATA-PENDIAS & PENDIAS (1985), onde apresenta as
concentrações totais de elementos considerados excessivos do ponto de vista de fitotoxidez. Vale
ressaltar que os números se referem a teores totais e não aos disponíveis.
Quadro 01 : Concentrações totais de elementos considerados excessivos do ponto de
vista de fitotoxidez
Elementos
Teores (ppm)
Ag
2
As
15-50
B
25-100
Be
10
Br
10-20
Cd
3-8
Co
25-50
Cr
75-100
31
Cu
60-125
F
200-1000
Hg
0,3-5
Mn
1500-3000
Mo
2-10
Ni
100
Pb
100-400
Sb
5-10
Se
5-10
Sn
50
Ti
1
V
50-100
Zn
70-400
Fonte: KABATA-PENDIAS & PENDIAS (1985)
Como pode ser visto no quadro acima, dos 8 metais estudados na dissertação, apenas o ferro (Fe)
não foi contemplado.
Serão apresentadas a seguir algumas características dos 8 metais que foram investigados no
experimento.
32
•
CÁDMIO (Cd):
É um elemento relativamente raro, não sendo encontrado na natureza em estado puro. Ele está
associado, principalmente, a sulfitos em minérios de zinco, chumbo e cobre. Não obstante esse
fato, sua primeira purificação ocorreu em 1817, sendo que a sua produção comercial somente se
tornou importante no início do século. O cádmio é, portanto, um metal do século 20 (WHO,
1992).
Segundo Cardoso e Chasin (2001), o cádmio e seus compostos são considerados muito perigosos
ao meio ambiente e à saúde do homem. Além da sua ecotoxicidade, são compostos que se
acumulam na cadeia alimentar atingindo o homem em concentrações tais que, aliadas à cinética
do metal, caracteristicamente lenta em termos de excreção, tornam-se altas devido ao caráter
cumulativo que apresentam. São, portanto, capazes de causar danos irreversíveis à saúde humana.
A adsorção de cádmio por partículas do solo é maior em pH neutro ou alcalino do que em pH
ácido, o que eleva a sua concentração no solo e, conseqüentemente, diminui a sua disponibilidade
para a planta, ou seja, a absorção de cádmio pela planta decresce com o aumento do pH (ATSDR,
1997; WHO, 1992, citados por CARDOSO e CHASIN, 2001). Outros fatores como, por
exemplo, a capacidade de troca catiônica (CTC) e a presença de hidróxidos de manganês e ferro,
matéria orgânica e carbonato de cálcio diminuem a disponibilidade do cádmio para a planta.
33
•
CHUMBO (Pb):
O chumbo é relativamente abundante na crosta terrestre, tendo uma concentração média entre 10
e 20 mg/kg (WHO, 1995). De acordo com Paoliello e Chasin (2001), citando Bellinger e Savitz
(1997), os níveis naturais de chumbo em solos rurais apresentam-se normalmente com
concentrações menores de 30 ppm; entretanto, nos arredores das grandes cidades, áreas próximas
a fundições ou a rodovias com alto tráfego, as concentrações do metal no solo podem exceder a
10.000 ppm.
Nas plantas superiores, o chumbo está associado à parede celular. Parte do metal que passa para a
célula da raiz da planta pode combinar-se com novos materiais da parede celular e, em seguida,
ser removido do citoplasma para a parede da célula. Existem evidências de que há pouca
translocação do chumbo remanescente nas células da raiz para outras partes da planta, pois os
níveis desse metal encontrados no broto e no tecido foliar são geralmente muito menores do que
naquela parte da planta. A captação foliar do chumbo ocorre, mas numa extensão muito pequena
(WHO, 1995).
A adsorção do chumbo é um processo potencialmente importante para a redução da
disponibilidade do metal. Devido ao processo de adsorção ser essencialmente irreversível, a
presença de uma fonte adsorvente no solo também pode acarretar reduções na disponibilidade do
chumbo. Os óxidos de manganês têm sido reconhecidos como fontes adsorventes para o chumbo
(HETTIARACHCHI et al., 2000, citado por PAOLIELLO e CHASIN, 2001).
34
•
COBRE (Cu):
A espécie metálica é estável em ambientes secos; reage lentamente com a umidade do ar
formando um filme amorfo esverdeado de hidroxicarbonatos e hidroxissulfatos sobre superfície
do metal, protegendo-o contra posterior oxidação. Essa forma é pouco solúvel em água e em
soluções salinas, sendo solúvel em soluções ácidas somente na presença de um agente oxidante,
como o ácido nítrico e o ácido sulfúrico concentrado. É ainda solúvel em soluções alcalinas de
hidróxido de amônio, de carbonato de sódio e de cianeto na presença de oxigênio (WHO, 1998).
Para Islam e outros (2000), citados por Pedrozo e Lima (2001), quando a quantidade de matéria
orgânica é baixa, a concentração de minerais ou de ferro, manganês e óxidos de alumínio torna-se
importante na adsorção do cobre. Como o cobre se liga mais fortemente ao solo que outros
cátions divalentes, sua distribuição é menos influenciada pelo pH do que a de outros metais. Em
geral, o cobre se complexa mais fortemente e em maior proporção com substâncias orgânicas do
que o Zn, Cd e Pb. Devido à variedade de condições que influenciam a sua disponibilidade, o
cobre total no solo não indica acuradamente a deficiência ou excesso desse metal na vegetação
(WHO, 1998). Mobilização apreciável do cobre ocorre somente com a lixiviação em pH próximo
a 3. Assim, parece improvável que as chuvas ácidas possam mobilizar o cobre em solos ricos em
matéria orgânica, a menos que o seu pH seja inferior a 3 (HSDB - Hazardous Substance Data
Bank, 2000, citado por PEDROZO e LIMA, 2001).
O cobre é um elemento essencial para toda a biota. Foi identificado em plantas e animais no
século 19 e proclamado como catalisador biológico no século 20.
Estudos nutricionais
subsequentes demonstraram que o cobre e outros metais são necessários para o crescimento
35
ótimo de plantas e animais (WHO, 1998). De acordo a WHO (1998), o cobre é requerido em
pequenas quantidades para o crescimento normal da planta, 5 a 20 mg/kg. Menos que 4 mg/kg é
um percentual considerado deficiente e mais de 20 mg/kg, tóxico. Dependendo da espécie de
planta, do órgão da planta, do estágio de seu desenvolvimento e do suprimento de nitrogênio,
essas faixas podem ser maiores.
A deficiência de cobre é observada pelo retardo no crescimento, necrose do meristema apical,
folhas descoloridas e lignificação insuficiente das paredes dos vasos lenhosos. Pode-se dizer,
então, que a concentração do mineral nas plantas depende de quatro fatores básicos interrelacionados: fatores genéricos (gênero, espécie, variedade), tipo de solo, clima e estágio de
maturidade da planta (PRADA et al., 1998, citado por PEDROZO e LIMA, 2001).
Segundo a USEPA – United State Environmental Protection Agency, a carga cumulativa máxima
permitida de cobre para aplicação de lodo em solos agrícolas é de 1.500 kg/ha e a taxa de
aplicação anual máxima em solos agrícolas tratados com lodo de esgoto é equivalente a 75 kg/ha
(BETTIOL e CAMARGO, 2000).
Para a WHO (1998), quando as concentrações de cobre no solo elevam-se a mais de 150 mg/kg,
tanto as espécies nativas como as cultivadas apresentam efeitos crônicos. Concentrações de cobre
entre 500-10.000 mg/kg permitem o crescimento somente de espécie e linhagens tolerantes ao
cobre.
36
•
CROMO (Cr):
O cromo ocorre nos estados de oxidação –2 a +6, porém o Cr0, Cr(II), Cr(III) e Cr(VI) são mais
comumente encontrados. A forma bivalente é facilmente oxidada à forma trivalente pelo ar. Com
relação à toxicidade para o homem, somente as formas trivalente e hexavalente são importantes.
Este elemento é emitido no ar não somente por processos industriais, mas também por processos
de combustão, incluindo as queimas de florestas. Enquanto suspenso no ar, a forma hexavalente
é, provavelmente, estável; ao depositar-se no solo, pode entrar em contato com matéria orgânica e
reduzir-se a cromo trivalente (WHO, 1988).
Segundo a ATSDR – Agency for Toxic Substances and Disease Registry (2000), citado por da
Silva e Pedrozo (2001), o cromo no solo encontra-se presente, principalmente, na forma de óxido
insolúvel Cr2O3nH2O, de baixa mobilidade no solo. O padrão de migração vertical do cromo no
solo indica que, após um período inicial de mobilidade, esse metal forma complexos insolúveis,
dificilmente lixiviados. O mesmo ocorre horizontalmente, o cromo é pouco lixiviado por formar
complexos com a matéria orgânica. Enchentes e subsequente decomposição anaeróbica de
detritos de plantas podem elevar a mobilização do cromo (III) no solo devido à formação de
complexos solúveis. Essa complexação é favorecida quando o pH do solo é baixo. Existe no solo
uma pequena porcentagem de cromo total nas formas solúveis de cromo (VI) e cromo (III), que
apresentam maior mobilidade. A mobilidade dessas formas depende das características de
adsorção do solo: teor de argila e, em menor extensão, teor de Fe2O3 e de matéria orgânica. A
matéria orgânica presente no solo pode converter o cromo (VI) em cromo (III). O cromo
irreversivelmente adsorvido ao solo – por exemplo, na rede mineral intersticial da geotita,
FeOOH – não estará disponível a plantas e animais sob nenhuma circunstância. Já para o HSDB 37
Hazardous Substance Data Bank, 2000, citado por da Silva e Pedrozo (2001), o cromo está
presente em solos, normalmente, na forma de Cr (III) que tem pouca mobilidade, a não ser
quando há Cr (VI) envolvido no processo. O Cr (III) é absorvido em terra argilosa e em partículas
de materiais orgânicos, podendo ser mobilizado se houver formação de complexos com
moléculas orgânicas.
Ainda segundo a ATSDR – Agency for Toxic Substances and Disease Registry (2000), citada por
da Silva e Pedrozo (2001), o cromo (VI) solúvel e não adsorvido e os complexos solúveis de
cromo (III) podem ser lixiviados do solo para as águas profundas. Quanto maior o pH do solo,
maior a capacidade de lixiviação do cromo (VI). No entanto, o pH baixo presente nas chuvas
ácidas pode facilitar a lixiviação no solo de compostos de cromo (VI) e (III) solúveis em ácido.
Nos vegetais, a maior parte do cromo é retida nas raízes e somente uma pequena parcela é
transportada para as partes superiores das plantas, sendo improvável a bioacumulação do cromo
proveniente do solo nessas partes.
Tanto o Cr (III) como o Cr (VI) estão igualmente disponíveis para o crescimento de plantas em
soluções nutritivas, e o resultado da maioria dos estudos indica que o Cr (VI) é mais tóxico que o
Cr (III). Níveis de 200 µg/g (peso seco) de Cr (III) em solo resultam numa redução de 23 a 36%
na produção de capim, alface e rabanete; níveis de 5 µg/g (peso seco) retardam o
desenvolvimento do tabaco e inibem o aproveitamento dos nutrientes pela soja. (CANADIAN
ENVIROMENTAL PROTECTION ACT, 1994, citado por da SILVA e PEDROZO, 2001).
38
Para da Silva e Pedrozo (2001), o processo de absorção e acumulação de metais em diferentes
plantas depende da concentração dos metais disponíveis no solo, de sua solubilidade e da espécie
de plantio cultivada naquele determinado solo.
•
FERRO (Fe):
No ambiente, o ferro é oxidado primeiramente à forma ferrosa e, então, à forma férrica. Os
compostos FeO, Fe3O4 e δ-Fe2O3 são interconversíveis. O estado férrico do ferro é muito
propenso a sofrer hidrólise e formar polímeros de hidróxido de ferro insolúvel, geralmente
denominado ferrugem (O’NEIL, 1991; HUEBERS, 1991; KROSCHWITZ, 1995; HSDB (2000),
citado por de LIMA e PEDROZO, 2001).
Para Warman e Cooper (2000), citados por Lima e Pedrozo (2001), a quantidade de ferro num
solo sem interferência antropogênica depende da proximidade deste com rochas naturais e do
grau de intemperismo ao longo do tempo. O tipo de solo tem um papel importante na distribuição
de elementos metálicos. Solos com elevado teor de argila tendem a reduzir a mobilidade e
disponibilidade dos metais para os vegetais.
Segundo Huebers (1991), citado por de Lima e Pedrozo (2001), o processo de obtenção do ferro
pelos vegetais envolve a captação do metal do solo pela raiz e o seu transporte até as folhas. A
entrada de ferro parece ser contínua durante o crescimento do vegetal, pois não há transferência
do metal de uma folha para outra. Para que a entrada do ferro pelas raízes da planta aconteça, a
forma insolúvel desse metal presente no solo [Fe(OH)3] tem de ser solubilizada. Um dos
39
mecanismos próprios das plantas é a liberação de íons de hidrogênio pela raiz, o que diminui o
pH no seu entorno favorecendo a solubilização do elemento. A redução ocorre também pela ação
de agentes redutores especiais secretados concomitantemente com os íons H+ . O ferro, uma vez
absorvido, será oxidado no metaxilema, quelado por citrato e transportado até as extremidades
elevadas do vegetal.
•
MANGANÊS (Mn):
É o metal de transição mais abundante após o ferro e o titânio, e os compostos mais comuns são
formados nos estados de oxidação +2, +3 e +7. Os sais manganosos (Mn (II), Mn2+) são solúveis
em água, com exceção do fosfato e do carbonato, que apresentam solubilidade menor (WHO,
1981).
Segundo Barceloux (1999), citado por Martins e de Lima (2001), o manganês ocorre em quase
todos os tipos de solo nas formas divalente e tetravalente em concentrações que variam entre 40 a
900 mg Mn/kg. Dependendo da atividade de mineração, a concentração desse elemento pode
atingir níveis em torno de 7.000 mg/kg.
Para a WHO (1981), a toxicidade do manganês para as plantas pode expressar-se em solos
contendo níveis do metal acima de 1.000 mg/kg peso seco, o que ocorre em solos muito ácidos. O
pH pode ser elevado com a adição de cal e fertilizantes. As plantas absorvem o manganês no
estado bivalente, presente em maior concentração em solo com pH reduzido e aerado. Solos com
tais características e não fertilizados com compostos básicos como cal, aumentam a solubilidade
do metal e sua disponibilidade para as plantas. Áreas com baixa concentração de manganês no
40
solo (abaixo de 500 mg/kg) estão associadas a baixos níveis de manganês nas plantas (30 a 70
mg/kg, peso seco). A concentração de Mn no solo é normalmente baixa. É, portanto, irrelevante a
contribuição deste elemento para o conteúdo total de Mn nos organismos vivos.
•
NÍQUEL (Ni):
Para Merian (1991), o níquel é o 24° elemento em ordem de abundância na crosta terrestre. A
bioacumulação de compostos de níquel, para muitas plantas e animais, requer condições
ambientais favoráveis (por exemplo, chuva ácida) que promovam a formação do Ni
+2
e a
complexação /formação de complexos com ligantes orgânicos (ácidos húmicos).
Muitos compostos de níquel são relativamente solúveis com valores de pH abaixo de 6,5. O
níquel existe, predominantemente, na forma de hidróxidos, que é insolúvel, para valores de pH
acima de 6,7 (MERIAN, 1991).
De acordo com Halstead e outros (1969) e NAS – National Academy of Sciences (1975), citado
por Merian (1991), a concentração de níquel em plantas pode variar entre 0,05 a 5,0 mg/kg (peso
seco). Valores acima de 70 mg/kg são tóxicos para a maioria das plantas.
41
•
ZINCO (Zn):
Segundo Merian (1991), o zinco ocorre em quase todos os minerais da crosta terrestre, com uma
concentração média de aproximadamente 70 mg/kg. A sua toxicidade e da maioria dos seus
compostos é geralmente baixa. Salvo algumas exceções, a toxicidade do zinco tem significância
menor se comparada, por exemplo, à sua deficiência em plantas, animais e no homem. A
concentração de zinco em solos, considerados não contaminados, varia de 10 a 300 mg/kg.
De acordo com a legislação alemã, os lodos provenientes de tratamento de esgotos não devem
conter mais que 3.000 mg/kg de zinco (peso seco), para prevenir que os solos excedam o valor de
300 mg/kg (peso seco) desse metal após receberem a aplicação desses lodos (ABFKLARV, 1982,
citado por MERIAN, 1991).
A concentração do zinco nas plantas é influenciada pela idade e o estado de vegetação em que a
planta se encontra (SIEGERT et al., 1986, citado por MERIAN, 1991). Usualmente, encontra-se
maior quantidade desse elemento em plantas jovens. Durante o período de vida de uma planta, a
concentração decresce em conseqüência da diluição (MUGWIRA e KNEZEK, 1971, citados por
MERIAN, 1991). A concentração normal do zinco nas plantas varia de 15 a 20 mg/kg (peso seco)
(EL BASSAM, 1982, citado por MERIAN, 1991). Deficiência de zinco ocorre em níveis abaixo
de 20 mg/kg nas folhas e valores acima de 400 mg/kg são considerados tóxicos (BOAWN e
RASMUSSEN, 1971; JONES, 1972, citado por MERIAN, 1991).
42
2.3
–
EXPERIÊNCIAS
JÁ
DESENVOLVIDAS,
LEGISLAÇÕES
E
ESTUDOS
SEMELHANTES
A aplicação de lodo no solo é uma prática que vem sendo adotada com sucesso em vários países
e regiões do mundo desde a década de 70, e também no Brasil embora em menor escala
(CETREL, 1997).
Os biossólidos, no Brasil, são produzidos com diferentes características, mas é possível separálos basicamente em dois grupos: aqueles de origem urbana e aqueles de origem industrial. Ambos
apresentam uma base orgânica e nutrientes essenciais às plantas, podendo funcionar como
condicionantes de solo e, em alguns casos, com poder corretivo. Os biossólidos de contribuição
urbana apresentam como limitações a ocorrência de patógenos e metais pesados. Os biossólidos
de contribuição industrial têm na presença de metais pesados o seu principal inconveniente para
aplicação ao solo. Nos últimos dez anos, tem havido um volume maior de trabalhos de pesquisa
no Brasil, porém uma boa parte deles é realizada com enfoque em aspectos pontuais e com
objetivos de curto prazo. Normalmente, o enfoque é na disponibilidade de metais pesados no
solo. Apesar da quantidade relativamente pequena de pesquisas, existem experiências práticas de
aplicação no Paraná e no Distrito Federal. Nos dois casos, o biossólido é de origem urbana
(EMBRAPA, 2003).
No Brasil, a situação merece atenção. Além de se dispor de poucos dados sobre a dinâmica dos
metais pesados no ambiente, a acidez da maioria dos solos brasileiros facilita a mobilidade dos
mesmos (PROSAB, 1999).
43
Conforme informações Cetrel (1997), o uso de lodo na agricultura vem sendo feito na Inglaterra
há muitos anos com o objetivo de fornecer nutrientes, sobretudo nitrogênio, fósforo e húmus,
com os devidos cuidados para se evitar o acúmulo excessivo de elementos fitotóxicos, danos à
saúde humana e de animais, poluição das águas e danos à propriedade. Uma experiência bem
sucedida do uso do lodo na agricultura tem sido praticado numa região chamada East Anglia na
Inglaterra. Nesse país, a aplicação do lodo na agricultura é feita segundo o Plano AWARD, que
foi introduzido em 1978 e posteriormente modificado em 1989 para atender às exigências da
Diretiva 86/278 da União Européia relativa à utilização de lodo. O referido plano foi elaborado,
inicialmente, para controlar as atividades da empresa AWS–Anglian Water Services e,
posteriormente, foi transformado em um manual de boas práticas para uso do lodo na agricultura
dessa empresa, estando à disposição de técnicos e de quem possa se interessar, inclusive
fazendeiros engajados na disposição do lodo em terras agricultáveis. Esse manual, denominado
AWARD, faz parte de todos os contratos que se refiram ao lodo.
Já nos Estados Unidos da América (EUA), segundo informações Cetrel (1997), o lodo
(biossólido) é visto como um recurso orgânico valioso, e o governo incentiva firmemente a sua
utilização pelos fazendeiros como uma fonte de nutrientes e como condicionador de solo. São
reciclados cerca de 40% do biossólido produzido em 15.000 estações públicas de tratamento de
esgotos sanitários (2,5 milhões de toneladas), em uma área correspondente a 0,2% das terras
agricultáveis do país. Os padrões para aplicação agrícola de lodo adotados nos EUA foram
desenvolvidos com base em dados de análises de 70 substâncias inorgânicas e 330 substâncias
orgânicas presentes nas 220 estações de tratamento mais representativas, bem como a partir de
situações reais observadas no campo. Desse modo, cumprem a função de, ao mesmo tempo,
garantir a proteção ambiental e incentivar o reaproveitamento do lodo .
44
Ainda segundo Cetrel (1997), no Brasil, a aplicação de lodo no solo de estações de tratamento
tem sido feita por algumas empresas tais como: Sitel – Sistema de Tratamento de Efluentes
Líquidos (Pólo Petroquímico de Triunfo – RS); Petrobrás (Refinaria do Vale da Paraíba – Revap
SP) e CSJ – Companhia de Saneamento de Jundiaí (SP).
A experiência da empresa Cetrel com a aplicação do lodo da estação de tratamento e também de
borras oleosas industriais no solo teve início em 1981, com a operação de uma unidade piloto
constituída de dois lotes de fazenda ou “landfarming”, cada qual com 240 m2. A pesquisa
desenvolvida nessa unidade de lodo contou com consultoria internacional da empresa GCA - Gulf
Coast Authority durante um período de dois anos. Os resultados positivos obtidos levaram à
implantação, em 1983, de mais 17 ha (hectare) de fazenda de lodo, em lotes de 1,5 ha cada uma,
que substituíram as lagoas de lodo iniciais. Novos 17 ha de fazendas de lodo foram implantados a
partir de 1991, quando da última ampliação da ECT – Estação Central de Tratamento de
Efluentes, totalizando 34 ha. A utilização agrícola do lodo é uma alternativa que, além de
permitir o aproveitamento de um recurso, possibilitará a otimização das fazendas (CETREL,
1997). O lodo é incorporado a uma camada argilosa através de implementos agrícolas (arado de
disco entre outros) nas fazendas de lodo ou “landfarming”. O lodo também vem sendo usado no
controle de erosões de taludes da empresa Cetrel e em jardins, posteriormente à sua incorporação
nas fazendas de lodo (quando é chamado de biossólido) ou mesmo antes de ser aplicado nas
mesmas.
45
De acordo com Cetrel (1997), várias legislações e normas têm sido estabelecidas em todo o
mundo, com intuito tanto de garantir a continuidade da prática de aproveitamento do lodo como
um recurso valioso, quanto de prevenir danos à saúde pública e ao ambiente que poderiam
decorrer de sua aplicação.
A legislação brasileira sobre o assunto ainda é precária. A Cetesb – Companhia de Tecnologia de
Saneamento Ambiental, Órgão Ambiental do Estado de São Paulo, editou um manual técnico
Cetesb (1999), com o objetivo de estabelecer critérios e requisitos para a elaboração de projetos,
implantação e operação de sistemas de aplicação de lodos de sistemas de tratamento biológico de
despejos líquidos sanitários ou industriais, em áreas agrícolas, visando ao atendimento de
exigências ambientais. A referida empresa baseou-se fundamentalmente nos critérios definidos na
legislação USEPA – Regulamentação 503, quadros 02 e 03 seguintes.
Quadro 02: Concentrações máximas permitidas no lodo, com base nos critérios definidos na
legislação USEPA – Regulamentação 503.
Metal
Arsênio
Concentração máxima permitida no lodo
(base seca) – mg/kg
75
Cádmio
85
Cobre
4300
Chumbo
840
Mercúrio
57
Molibdênio
75
Níquel
420
Selênio
100
Zinco
7500
46
Quadro 03: Carga máxima acumulada de metais pela aplicação do lodo, com base nos critérios
definidos na legislação USEPA – Regulamentação 503.
Metal
Arsênio
Carga máxima acumulada de metais
pela aplicação do lodo (base seca) mg/kg
41
Cádmio
39
Cobre
1500
Chumbo
300
Mercúrio
17
Níquel
420
Selênio
100
Zinco
2800
Outro estado brasileiro que ousou em propor uma norma foi o Paraná, através da sua empresa de
saneamento básico, Sanepar – Empresa de Saneamento do Paraná, com padrões mais restritivos
que os da USEPA e da Cetesb.
47
O quadro 04 a seguir apresenta os limites de metais pesados no lodo e no solo fixados pela
proposta de norma da Sanepar.
Quadro 04: Limites de metais pesados no lodo e no solo fixados pela proposta de norma da
Sanepar.
Elemento
Valor limite no lodo
Valor limite no solo
(mg/kg matéria seca)
(mg/kg matéria seca)
Cádmio - Cd
20
1
Cobre - Cu
1.000
50
Níquel - Ni
300
30
Chumbo - Pb
750
50
Zinco - Zn
2.500
150
Mercúrio - Hg
16
1
Cromo - Cr
1.000
100
Fonte: PROSAB – Manual prático, 1999.
É, também, pertinente mostrar o quadro 05 a seguir, em que estão resumidas as principais
legislações a nível internacional e em que é apresentada a concentração máxima permitida de
metais em solos quando tratados com lodo de esgoto.
48
Quadro 05: Concentração máxima permitida de metais em solos quando tratados com lodo de
esgoto (mg/kg)
PAÍS
ANO
Cd
Cu
Cr
Ni
Pb
Zn
Hg
Comunidade Européia
1986
1-3
50 – 140
100 - 150
30 - 75
50 - 300
150 - 300
1 – 1,5
França
1988
2
100
150
50
100
300
1
Alemanha (a)
1992
1,5
60
100
50
100
200
1
Itália
1990
3
100
150
50
100
300
-
-
1
50
100
30
50
150
1
Reino Unido (b)
1989
3
135
400
75
300
300
1
Dinamarca
1990
0,5
40
30
15
40
100
0,5
Finlândia
1995
0,5
100
200
60
60
150
0,2
Noruega
-
1
50
100
30
50
150
1
Suécia
-
0,5
40
30
15
40
100
0,5
1993
20
750
1500
210
150
1400
8
1984
3,5
140
600
35
300
300
1
1992
3
140
600
35
550
280
1
Canadá (Ontário)
-
1,6
100
120
32
60
220
0,5
Canadá (Quebec)
-
2
-
-
18
50
185
0,5
Espanha
Estados Unidos
Nova Zelândia
a)
Os valores são para pH > 6. Para pH 5 a 6, os limites para Cd e Zn são 1 e 150 mg/kg, respectivamente;
b)
Os valores mostrados são para pH 6 a 7. Existem outros valores para pH 5 a 6 e > 7.
FONTE: McGRATH et al. (1994); DEPARTMENT OF HEALTH (1992); LUE-HING et al. (1992); EPA
(1994), citado por PROSAB (1999) – no livro Uso e manejo do lodo de esgoto na agricultura.
A viabilidade de utilização agrícola do lodo produzido no tratamento de efluentes já havia sido
demonstrada preliminarmente em programa conduzido pela empresa Cetrel com apoio da Finep
em 1982/83. Quando foi em 1997, a empresa Cetrel contratou a empresa inglesa Ecossistem, que
elaborou, sob a orientação do Dr. Tim Evans, o “Código de Prática para o uso do Lodo Biológico
da Cetrel na Agricultura”, com base na melhor prática do Reino Unido e dos Estados Unidos da
América, particularmente no código do Reino Unido decorrente da diretiva da União Européia n.º
86/278/UE. (CETREL, 1997)
49
A empresa Cetrel também contratou um trabalho na forma de consultoria/pesquisa denominado
“Uso de Biossólidos Industriais na Agricultura”, tendo como participantes: a Embrapa Mandioca
e Fruticultura – CNPMF (Cruz das Almas - Bahia) e a Escola de Agronomia da Universidade
Federal da Bahia – AGRUFBA. Esse trabalho teve seu início em maio de 1997 e foi concluído
em novembro de 2003. Seu objetivo geral era executar ações de pesquisa que permitissem
demonstrar o valor agronômico do resíduo industrial (lodo) produzido pela Cetrel, buscando uma
associação com potenciais aplicações comerciais. Nele, foi utilizado o biossólido de origem pura,
ou seja, sem mistura com solo ou outro material, assim como o biossólido utilizado no
experimento desta dissertação.
Nessa pesquisa realizada pela Embrapa, inicialmente fez-se um trabalho de campo para averiguar
o valor agronômico do biossólido comparando-o com outras fontes orgânicas de uso freqüente na
agricultura como, por exemplo, a adubação mineral preconizada para as culturas-alvo (feijão-deporco e capim). Nessa etapa verificou-se também o potencial de fornecimento de nutrientes do
biossólido à planta, por meio da resposta desta à complementação mineral dos principais
macronutrientes adicionados à aplicação do biossólido. A seguir são apresentadas as principais
conclusões desse trabalho da Embrapa.
•
O biossólido apresenta, para os metais analisados, teores abaixo dos níveis críticos
estabelecidos pela legislação americana, atualmente em uso no Brasil;
•
O biossólido apresenta baixa taxa de degradação de sua fração orgânica quando aplicado ao
solo, sendo este um fator limitante à aplicação contínua de doses elevadas;
50
•
O biossólido pode ser utilizado na produção de mudas de espécies frutíferas e essências
florestais. A dose a ser aplicada dependerá dos demais componentes do substrato e da
exigência nutricional da planta;
•
A reação do biossólido no solo é alcalina, elevando o pH a valores mais adequados às plantas
e corrigindo o alumínio trocável, com significativo efeito residual;
•
A fertilidade do solo como um todo é favorecida com o uso do biossólido;
•
O biossólido promove o crescimento de diferentes espécies vegetais, fornecendo nutrientes
essenciais, principalmente nitrogênio, fósforo, cálcio, enxofre e micronutrientes; seu potencial
agronômico se assemelha ao do esterco;
•
Dos metais analisados, a concentração de Zn, Cu, Ni, Cd e Mn aumenta na solução do solo,
independente da forma de parcelamento do produto. Esse efeito é mais intenso para o zinco,
elemento que deve ser rigorosamente monitorado;
•
As concentrações de metais na solução do solo diminuem com o tempo, atingindo valores
semelhantes aos tratamentos sem aplicação do produto;
•
As águas subterrâneas recebem, ao longo do tempo, contribuição de íons presentes no
biossólido, com ênfase para nitrato, cálcio e sulfato. Dos metais pesados analisados, o zinco
apresenta possibilidade de ocorrência. Moléculas orgânicas não apresentam contribuição
significativa;
•
Não há acúmulo de metais na parte aérea do capim-elefante;
•
O níquel presente no biossólido e no solo aumenta os teores na parte aérea do feijão-de-porco,
mas não é translocado para a semente;
51
•
O zinco acumula em maiores teores na planta capim-elefante em comparação com o feijãode-porco, ao longo do tempo, sendo este efeito menor com o parcelamento das doses de
biossólidos.
Com relação a teores de metais em plantas, a tabela 01, a seguir, apresenta os resultados
encontrados no experimento da Embrapa (2003) que utilizou o lodo da Cetrel.
Tabela 01: Teores de metais (mg/kg) encontrados no tecido foliar do capim-elefante e do feijãode-porco no experimento da Embrapa (2003) que utilizou o lodo da Cetrel.
Tratamentos Zinco
Cobre
Ferro
Manganês Cádmio
Cromo
Níquel
Chumbo
Capim
elefante
–
parte aérea
17,3
4,50
109,0
7,3
0,14
6,75
0,36
1,16
28,3
7,63
62,0
6,3
0,14
5,45
0,49
1,17
118,0
19,7
160,0
10,8
0,04
6,15
0,92
0,31
103,0
17,8
152,0
9,7
0,04
5,50
0,54
0,31
( 120 t/ha)
Capim
elefante
–
parte aérea
( 240 t/ha)
Feijão
de
porco
–
parte aérea
( 120 t/ha)
Feijão
de
porco
–
parte aérea
( 240 t/ha)
52
A tabela 02 seguinte apresenta os teores de metais médios encontrados em diferentes partes e
tipos de plantas, cultivadas em solos considerados não contaminados.
Tabela 02: Teores de metais (mg/kg) em diferentes partes e tipos de plantas.
Espécie
Trigo-grão
Aveia-grão
Alface
Capim
Citros
Chá
Girassol
Espinafre
Milho
Pinheiro
Videira
Cádmio
0,29
0,19
0,68
2,97
0,20
0,01
0,48
1,2
0,32
0,57
0,05
Cobalto
0,03
0,02
0,19
0,29
0,14
0,09
0,11
0,22
0,06
1,20
1,61
Cromo
0,30
0,19
2,38
3,81
0,10
0,94
4,50
0,60
0,80
1,16
Cobre
Níquel
5,0
6,0
9,0
15,0
9,0
48,0
7,5
12,0
4,0
4,0
206,0
0,25
4,60
1,25
6,64
2,36
0,76
3,25
0,35
3,96
28,10
Chumbo Zinco
0,20
0,48
2,74
5,95
1,17
0,35
2,80
2,87
1,70
9,71
1,01
5,0
54,0
49,0
82,0
43,0
22,0
113,0
129,0
65,0
313,0
32,5
Fonte: ANDREOLI (2001).
Como se pode perceber, a tabela 02 acima apresenta seis dos oito metais utilizados no
experimento desta dissertação. Não contemplou apenas o ferro e o manganês.
Diversas empresas do Pólo Petroquímico de Camaçari já utilizaram e utilizam o lodo da Cetrel.
Dentre essas empresas, a Caraíba Metais S/A (metalurgia do cobre), situada na área oeste deste
complexo industrial, já desenvolveu trabalho específico com o uso do biossólido denominado
“Projeto Caraíba Metais : Uso do Biossólido na Recuperação de áreas Degradadas no Entorno da
Caraíba Metais S/A”, com relatório técnico final concluído em novembro de 2001 (LIMA et al,
2001). Nesse trabalho, a Caraíba aplicou o biossólido (lodo incorporado a uma camada de solo
argilo/arenosa) a uma taxa equivalente a 50 t/ha. Outros trabalhos estão sendo desenvolvidos pela
Caraíba com taxas de aplicação de 100 t/ha e 150 t/ha.
53
CAPÍTULO
3
MATERIAIS E MÉTODOS
Foram realizados 04 tratamentos com 05 repetições utilizando amostras de lodo da Cetrel,
composto orgânico da Rede Reviver e solo controle, cujas características vem descritas abaixo.
A metodologia utilizada foi: realização de um estudo experimental orientado pelo método
interpretativo e de um teste piloto da mistura do lodo da Cetrel com o composto orgânico
produzido pela Rede Reviver (esta rede de cooperação é destinada a encontrar soluções para o
problema da produção e destinação de resíduos sólidos, é coordenada pelo Laviet – Laboratório
de Avaliação de Impactos em Ecossistemas Terrestres, que fica no departamento de Botânica do
Instituto de Biologia da Universidade Federal da Bahia, e tem a Limpec – Empresa de Limpeza
Pública de Camaçari como principal parceira). Para o teste piloto foram realizadas misturas do
lodo e do composto, em proporções diferentes, a fim de se obter um composto mais enriquecido.
As informações geradas no teste piloto foram analisadas e interpretadas com o objetivo de
promover a utilização do lodo da Cetrel no beneficiamento de solos agrícolas. Essas análises
foram complementadas com pesquisa em livros, trabalhos técnicos etc. (nacionais e
internacionais) a fim de verificar o potencial de uso agrícola que não traga problemas ambientais
nem de saúde pública.
54
O experimento ocorreu inicialmente nas dependências do aterro sanitário da Limpec. Para sua
execução, utilizou-se uma bancada de madeira de 3,00 m x 2,00 m, acima do nível do solo
aproximadamente 1,00 m, com proteção nos pés para evitar que formigas subissem. Para a
mistura lodo/composto em diversas proporções e o solo (controle), 20 vasos de polietileno de 7,0
l foram dispostos matricialmente (4 fileiras e 5 vasos por fileira). Posteriormente, o experimento
foi transferido para as dependências da Cetrel, em razão das chuvas intensas que ocorreram no
período do teste, pois não se estava conseguindo manter a capacidade de campo entre 70% e
80%.
A amostra de solo (controle) utilizada foi de uma área adjacente da empresa Caraíba Metais,
situada na área industrial oeste do Pólo Petroquímico de Camaçari - Ba, a uma profundidade
entre 0 – 20 cm.
Conforme já foi dito, a planta teste utilizada no experimento foi o coentro (Coriandrum sativum)
e, no seu plantio em vasos, foram experimentadas 04 tratamentos, sendo um o controle, de acordo
com o apresentado a seguir:
•
lodo da Cetrel na proporção de 150 t/ha;
•
composto da Rede de Reviver na proporção de 150 t/ha;
•
lodo da Cetrel na proporção de 75 t/ha misturado ao composto na mesma proporção;
•
100% solo (controle).
55
Os laboratórios utilizados para as análises físico-químicas foram o da Cetrel S/A - Empresa de
Proteção Ambiental e o Laviet – Laboratório de Alternativas Viáveis a Impactos em
Ecossistemas Terrestres, do Departamento de Botânica no Instituto de Biologia da UFBA –
Universidade Federal da Bahia.
Parâmetros físico-químicos (condutividade elétrica, umidade, densidade aparente, pH, carbono,
nitrogênio, relação C/N, teor de matéria orgânica, CTC) e a concentração de metais pesados (Cu,
Ni, Fe, Mn, Pb, Cd, Cr, Zn) foram avaliados no solo, no lodo, no composto, nos tratamentos e no
vegetal (aéreo + radicular).
3.1 LODO DA CETREL
O lodo selecionado para o experimento foi pré-secado em um leito de secagem, atingindo uma
umidade de 51,22%. Coletou-se aproximadamente 150 kg, que foram colocados em um tambor
metálico de 200 l e levados para o local do teste de campo no aterro sanitário da Limpec.
Posteriormente, o material foi transferido para a área de resíduos sólidos especiais dentro da
Cetrel. A idade do lodo era de 20 a 25 dias.
3.2 COMPOSTO ORGÂNICO DA REDE REVIVER
O composto foi produzido na Usina de Compostagem da Rede Reviver, localizada nas
dependências da central de tratamentos de resíduos da Limpec.
56
Os resíduos orgânicos selecionados foram provenientes da Ceasa – Central de Abastecimento
S/A do município de Salvador-Ba, localizada na rodovia CIA - Aeroporto, sendo constituídos de
restos de frutas, verduras e legumes. Aproximadamente 150 kg de composto maturado foram
coletados e colocados em um tambor metálico de 200 l, com uma umidade de 7,42%.
3.3 SOLO CONTROLE
A amostra do solo utilizada no experimento foi proveniente de uma área adjacente à empresa
Caraíba Metais. A região apresenta topografia plana com ligeiras ondulações, com altitude
variando entre 60 e 200 m. O relevo é classificado como planície quase uniforme, composta de
sedimentos antigos (paleozóicos e mesozóicos), apresentando pequenas elevações costeiras e
dunas arredondadas em forma de meia-lua e elevações mais acentuadas, com topo plano,
chamadas de tabuleiros. Segundo Ribeiro (1981), citado por Lima e outros (2001), os solos de
maior ocorrência nesse tipo de formação são latossolos coesos e os podzólicos. O solo podzol,
encontrado na maior parte da região, apesar de apresentar baixa fertilidade natural, era utilizado
para pastagens e culturas de subsistência mantidas por pequenos proprietários de sítios e chácaras
(BARANI, 1990, citado por LIMA et al., 2001).
De acordo com Veloso (1991), citado por LIMA e outros(2001), a região está situada no sistema
edáfico de primeira ocupação (formações pioneiras) apresentando uma cobertura vegetal
composta por manchas de restinga, floresta ombrófila densa, brejo e matas ciliares, que crescem
sobre solos ácidos, de alta permeabilidade, baixa fertilidade natural e grande susceptibilidade à
erosão, caracterizando um ambiente de extrema fragilidade.
57
De acordo com informações de Miranda (1999), essas áreas sofreram vários tipos de ações
impactantes. Primeiramente, foi a ação das máquinas que trabalharam nas obras de terraplenagem
para a construção da indústria, retirando a cobertura vegetal e o horizonte O do solo (camada com
matéria orgânica), deixando-o totalmente exposto aos agentes erosivos. Em seguida, as chuvas
intensas, que se precipitam anualmente sobre esses solos, causaram um intenso processo erosivo
nas outras camadas compostas principalmente de areias quartzosas, carreando partículas,
assoreando drasticamente a micro bacia do rio Lamarão e deixando expostas as camadas de
sedimento formadas por fragmentos de rochas e seixos.
58
As figuras 1 e 2, a seguir, mostram o local e seu entorno de onde se coletou o solo controle.
Figura 1 – Área do entorno da coleta do solo controle Figura 2: Outra vista da área da coleta do solo cont.
A coleta foi realizada no dia 03 de julho de 2003, a uma profundidade entre 0-20 cm, conforme
pode ser visto na figura 3 seguinte.
Figura 3 – Coleta da amostra do solo controle
59
A tabela seguinte resume as médias e desvios padrões das características químicas e físicas do
lodo, composto e solo controle comparada a valores de referência em solo na profundidade 0-20
cm.
.
Tabela 03: Média e desvio padrão das características químicas e físicas do lodo, composto e solo controle
Parâmetros analisados
Lodo
Composto
Solo controle
Cond. Elétrica µS.cm-1
pH H2O
Matéria Org. (g/kg)
C (g/kg)
N (g/kg)
C/N
P (mg/kg)
S-SO4 (mg/kg)
Ca +2 (Cmol/kg)
Mg +2 (Cmol/kg)
4747 ± 74,09
6,14 ± 0,05
353 ± 6,94
204 ± 4,97
32 ± 1,25
6,38
11.681 ± 162,02
1507 ± 52,01
27,87 ± 1,69
8,55 ± 0,82
937 ± 139,12
7,1 ± 0,06
140 ± 4,64
82 ± 1,70
5,8 ± 0,26
14,14
386 ± 15,63
91 ± 4,99
6,63 ± 0,26
4,90 ± 0,14
23 ± 2,83
4,7 ± 0,24
1,0 ± 0,00
0,3 ± 0,05
< 0,1 ± 0,00
3,0
1,0 ± 0,14
44 ± 4,99
0,13 ± 0,02
0,16 ± 0,00
Na +1 (Cmol/kg)
K +1 (Cmol/kg)
Al +3 (Cmol/kg)
7,88 ± 0,09
0,92 ± 0,01
0,92 ± 0,02
1,56 ± 0,05
7,97 ± 0,08
0,00
0,03 ± 0,00
0,01 ± 0,00
0,50 ± 0,02
SOMA (Cmol/kg)
H-Al (Cmol/kg)
CTC (Cmol/kg)
Saturação por base – V %
CRA (g/kg)
Argila (g/kg)
Silte (g/kg)
Areia fina (g/kg)
Areia grossa (g/kg)
Umidade 105 º C (%)
45,22 ± 0,97
10,61 ± 0,56
55,83 ± 0,49
80,99 ± 1,13
132 ± 3,56
19 ± 1,25
40 ± 5,10
23 ± 3,09
411 ± 5,72
15,1 ± 0,05
21,06 ± 0,33
0,00
21,06 ± 0,33
100,00 ± 0,00
703 ± 12,47
39 ± 2,52
13 ± 6,38
334 ± 18,52
446 ± 17,91
2,8 ± 0,08
0,32 ± 0,02
0,50 ± 0,13
0,82 ± 0,12
40,7 ± 7,92
310 ± 8,16
106 ± 0,00
8 ± 0,47
375 ± 7,13
508 ± 6,80
0,2 ± 0,00
Valores de referência
em solo (*)
> 4.000 solo salino4
< 5,0 – acidez elevada1
< 15 – baixo1
< 8 – baixo2
< 8 – baixo2
< 10 – baixo2
> 5,0 - adequado
< 2,0 – baixo2
< 0,4 – baixo2 , 0,4 a
0,8 médio2
< 0,10 – baixo1
>0,3–solos
álicos1(muito pobre)
< 5,0 – baixo1
-
Dens. de partícula (g/cm3)
Dens. global (g/cm3)
1,4 ± 0,00
0,7 ± 0,00
2,1 ± 0,00
1,1 ± 0,05
2,4 ± 0,05
1,6 ± 0,00
-
(*) Valores de referência segundo: 1-Tomé Jr, 1997; 2-EBDA, 1989; 3-Raij et al., 1996, apud Tomé Jr, 1997;
4-EMBRAPA, 1984.
FONTE: ESPÍRITO SANTO, 2001.
60
3.4 PLANTA TESTE
A planta teste utilizada no experimento foi o coentro, Coriandrum sativum, pelo fato de o mesmo
ser um condimento largamente usado na culinária, principalmente na baiana, e ter um ciclo de
vida até a sua colheita em torno de 35 dias.
O coentro é cultura de clima quente, não suportando baixas temperaturas, razão pela qual é
semeado de setembro a fevereiro, em localidades altas e frias. Já em localidades quentes, de baixa
altitude, pode ser semeado durante o ano todo. As cultivares verde Cheiroso e Português são
plantadas, entre nós. Semeia-se em canteiros definitivos, em sulcos distanciados de 30 cm, em
filete contínuo, desbastando-se, posteriormente, as plantas para 10 cm, nas fileiras. Planta pouco
exigente em fertilidade e tolerante à acidez, todavia reage à aplicação de superfosfato simples, 50
g/m2, bem como a adubações nitrogenadas leves, feitas em cobertura. (FILGUEIRA, 1982).
3.5 PREPARO DOS TRATAMENTOS E SUAS CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS
Após a coleta do solo controle, do lodo da Cetrel e do composto, ocorrida no dia 03 de julho de
2003, todos esses resíduos foram transferidos para o local do experimento e armazenados em
tambores metálicos de 200 litros de capacidade.
61
Houve necessidade de preparar duas vezes os tratamentos. O primeiro ocorreu no dia 08 de julho,
o outro em 30 de agosto. As composições foram as seguintes:
a) lodo da Cetrel na proporção de 150 t/ha;
b) composto da Rede Reviver na proporção de 150 t/ha;
c) lodo da Cetrel na proporção de 75 t/ha misturado ao composto na mesma proporção;
d) 100% solo (controle).
Os tratamentos obtidos foram transferidos para vasos rígidos de polietileno e estes, distribuídos
em uma bancada de madeira de 3,00 x 2,00 m e 1 m acima do nível do solo com proteção nos pés
para se evitar formigas. Posteriormente, o experimento foi transferido para as dependências da
Cetrel, e colocado diretamente em um pátio cimentado. Foram utilizados 20 vasos de 7,0 l de
polietileno, dispostos matricialmente (4 fileiras e 5 vasos por fileira). Para cada tratamento,
houve cinco repetições.
62
As figuras 4, 5 e 6, a seguir, mostram o preparo dos tratamentos, detalhe dos vasos de polietileno
utilizados no experimento e o detalhe da coleta de amostra dos tratamentos para encaminhamento
ao laboratório Laviet.
Figura 4 – Preparo dos substratos
Figura 5 – Detalhe dos vasos de polietileno e bancada inicial Figura 6 – Detalhe da coleta de amostra para o Laviet
Quando necessário, a capacidade de campo de todos os vasos foi devidamente ajustada até atingir
valores entre 70% e 80%, com a água que abastece a área administrativa da Cetrel.
63
Posteriormente foi plantada a semente do coentro (após um tempo de incubação de 20 dias),
colocando-se 5 sementes por vaso.
A Tabela 04 mostra resultados da análise da água usada para regar o experimento.
Tabela 04: Resultado dos metais na água usada para regar o experimento
Metais
Cádmio Cromo
mg/l
mg/l
total
Resultado < 0,0058
total
< 0,20
Cobre
mg/l
Fe
mg/l
total
total
0,0027
Ferro
dissolvido
Mg/l
< 0,042 < 0,0042
Manga- Níquel Chumbo Zinco
nês
mg/l
mg/l
mg/l
total
total
total
mg/l
total
<0,012 <0,0098 <0,0035 <0,051
A tabela 05 apresenta as médias e desvios padrões das análises químicas e físicas dos tratamentos
antes do plantio:
64
Tabela 05: Análise química e física (média de 03 repetições e desvio padrão) dos tratamentos
antes do plantio
Parâmetros analisados
Solo + Composto
Solo + Lodo
Solo + Comp + Lodo
44 ± 4,50
128 ± 11,09
112 ± 3,68
pH H2O
6,9 ± 0,05
6,7 ± 0,00
6,7 ± 0,00
Matéria Org. (g/kg)
8,3 ± 0,21
23,4 ± 0,59
19,0 ± 0,00
C (g/kg)
4,8 ± 0,12
13,6 ± 0,34
11,0 ± 0,00
N (g/kg)
0,5 ± 0,00
1,8 ± 0,95
1,4 ± 0,00
C/N
9,6
7,6
7,8
P (mg/kg)
67 ± 0,94
4.201 ± 67,44
1.174 ± 93,42
S-SO4 (mg/kg)
11 ± 1,25
24 ± 2,16
20 ± 2,94
Cond. Elétrica µS.cm
-1
Ca
+2
(Cmol/kg)
1,62 ± 0,06
4,31 ± 0,05
3,93 ± 0,11
Mg
+2
(Cmol/kg)
0,72 ± 0,23
0,41 ± 0,04
0,50 ± 0,18
Na
+1
(Cmol/kg)
0,07 ± 0,00
0,16 ± 0,01
0,11 ± 0,01
K
+1
(Cmol/kg)
0,15 ± 0,00
0,05 ± 0,00
0,09 ± 0,01
Al
+3
(Cmol/kg)
0,00
0,00
0,00
SOMA (Cmol/kg)
2,53 ± 0,24
4,94 ± 0,07
4,64 ± 0,12
H-Al (Cmol/kg)
0,38 ± 0,08
1,32 ± 0,12
0,93 ± 0,16
CTC (Cmol/kg)
3,08 ± 0,35
6,25 ± 0,09
5,57 ± 0,28
Saturação por base – V ( % )
82,76 ± 8,16
78,96 ± 1,64
83,39 ± 1,90
CRA(g/kg)
315 ± 2,49
360 ± 16,52
352 ± 5,79
Argila (g/kg)
106 ± 2,05
108 ± 0,47
111 ± 0,94
Silte (g/kg)
68 ± 8,18
71 ± 7,26
67 ± 3,56
Areia Fina (g/kg)
341 ± 11,86
313 ± 7,41
341 ± 10,87
Areia Grossa (g/kg)
469 ± 7,26
469 ± 1,70
455 ± 11,52
Umidade a 105°C (% )
6,0 ± 0,82
15,0 ± 0,82
6,3 ± 0,47
2,5 ± 0,05
2,4 ± 0,00
2,4 ± 0,05
1,6 ± 0,05
1,5 ± 0,00
1,6 ± 0,05
3
Dens. de partícula (g/cm )
3
Dens. global (g/cm )
A após a colheita do coentro, foi realizada a caracterização química nos mesmos tratamentos. Os
resultados são apresentados na Tabela 06 a seguir.
65
Tabela 06: Análise química (média de 05 repetições e seus desvios padrões) dos tratamentos póscolheita
Parâmetros analisados
Cond. Elétrica µS.cm-1
pH H2O
Matéria Org. (g/kg)
N (g/kg)
P (mg/kg)
S-SO4 (mg/kg)
Ca +2 (Cmol/kg)
Mg +2 (Cmol/kg)
Na +1 (Cmol/kg)
K +1 (Cmol/kg)
Al +3 (Cmol/kg)
SOMA (Cmol/kg)
H-Al (Cmol/kg)
CTC (Cmol/kg)
Saturação por base – V %
Solo controle
Solo + Comp.
Solo + Lodo
Solo + Composto
+ Lodo
98 ± 15,51
4,5 ± 0,10
0,92 ± 0,11
0,12 ± 0,03
3 ± 0,63
8 ± 1,94
0,24 ± 0,07
0,47 ± 0,15
0,16 ± 0,02
0,04 ± 0,01
0,05 ± 0,00
0,91 ± 0,09
0,41 ± 0,18
1,32 ± 0,23
71 ± 8,87
361 ± 60,52
6,4 ± 0,06
16,52 ± 1,42
0,90 ± 0,09
618 ± 123,40
33 ± 8,12
4,17 ± 0,13
1,39 ± 0,36
0,21 ± 0,05
0,13 ± 0,02
0,00 ± 0,00
5,90 ± 0,44
1,23 ± 0,13
7,14 ± 0,37
82 ± 2,42
527 ± 64,40
6,2 ± 0,04
16,10 ± 2,94
1,02 ± 0,13
776 ± 62,85
44 ± 14,11
4,18 ± 0,52
1,90 ± 0,33
0,24 ± 0,03
0,05 ± 0,00
0,00 ± 0,00
6,37 ± 0,35
1,95 ± 0,23
8,32 ± 0,45
77 ± 2,24
118 ± 9,83
6,0 ± 0,35
8,41 ± 0,81
0,39 ± 0,08
62 ± 3,19
25 ± 1,02
1,50 ± 0,15
1,24 ± 0,11
0,17 ± 0,02
0,19 ± 0,01
0,00 ± 0,00
3,07 ± 0,20
0,31 ± 0,31
3,38 ± 0,30
91 ± 3,19
3.6 CONDIÇÕES EXPERIMENTAIS
O experimento para avaliar o efeito da composição lodo Cetrel/composto orgânico da Rede
Reviver na transferência de metais pesados no sistema solo-planta e no desenvolvimento do
coentro foi instalado nas dependências do aterro sanitário da Limpec no dia 08 de julho de 2003.
Em virtude das chuvas intensas e do conseqüente encharcamento dos vasos, não houve
germinação. Diante do ocorrido, o teste foi reiniciado em 30 de agosto de 2003 nas dependências
66
da Cetrel (área de resíduos especiais), num local cimentado e com uma cobertura em telhas
translúcidas, para um melhor acompanhamento e controle das ações intempéries e para que
houvesse a constante incidência do sol nos vasos. E assim, evitando-se o excesso de chuvas, foi
possível se ter um controle da capacidade de campo entre 70% e 80%. A figura 7 a seguir
apresenta uma vista geral desse novo local onde o experimento foi realizado.
Figura 7 – Vista geral do local onde o experimento foi reiniciado
O plantio definitivo foi realizado no dia 19de setembro de 2003. Fez-se um controle diário a fim
de manter a quantidade suficiente de água para a germinação das sementes em cada vaso, ou seja,
quando necessário para manter a capacidade de campo entre 70% e 80%, ela era adicionada.
Para que não houvesse diferença na incidência de sol, a posição dos vasos foi mudada
diariamente e de forma aleatória, sendo assim possível uma uniformidade da incidência solar ao
longo do teste de campo.
67
No acompanhamento diário, observou-se o início da germinação em 2 vasos com o tratamento
(solo + lodo + composto) no dia 26 de setembro de 2003, o que corresponde a um período de sete
dias após o plantio. Em 30 de setembro 2003, foi observado que nos vasos restantes a germinação
tinha ocorrido. Em 17 de outubro de 2003, todas as plantas dos vasos foram colhidas e
imediatamente pesadas (peso úmido), em seguida, foram secas em estufa e encaminhadas para
análises no laboratório.
Nos vasos que continham apenas o solo controle a germinação e crescimento do coentro
ocorreram, no entanto, as hortaliças apresentaram massa vegetal insuficiente para a realização das
análises laboratoriais. Diante desse fato, foi feito um replantio, apenas para o solo controle, em
que foram semeadas entre 20 e 50 sementes visando à obtenção de massa vegetativa suficiente
para análise.
O replantio teve seu início em 17 de outubro de 2003 e sua conclusão em 14 de novembro. Para
as determinações analíticas pós-colheita, as misturas que serviram como tratamentos, foram secas
ao ar durante uma semana em área livre coberta, sendo sempre revirado e homogeneizado. Após
esse período de tempo, a metade do solo de cada vaso foi ensacada e encaminhada para análise
no laboratório.
3.7 METODOLOGIA PARA ADEQUAÇÃO DA CAPACIDADE DE CAMPO EM “VASOS”
A capacidade de campo é a capacidade máxima de retenção de água de um solo. Um solo atinge
sua capacidade máxima de campo quando, após uma irrigação ou chuva abundante, o excesso de
água é drenado sem impedimento. Para efeito agronômico, a capacidade de campo ideal é aquela
68
entre 70 e 80% da capacidade de armazenamento de água de um solo. A seguir é apresentado o
roteiro que foi utilizado para manter a capacidade de campo entre 70% e 80%, seguindo Queiroz
(1998).
ROTEIRO PARA ADEQUAÇÃO DE CAPACIDADE DE CAMPO EM VASOS.
Esse roteiro consta da dissertação de mestrado de José Eustáquio Guimarães de Queiroz. A
seqüência de atividades para a adequação de capacidade de campos em “vasos” segundo esse
roteiro é:
1- Pesagem do solo seco ao ar;
2- Pesagem do recipiente (vaso ou saco);
3- Transferência do solo para o recipiente;
4- Adição de água bem lentamente, até a completa saturação do solo (quando surge a primeira
gota d’água, cessa-se a rega e anota-se o horário dessa operação);
5- Pesar o recipiente com o solo que foi saturado, após 24 h;
6- Do peso encontrado (solo + recipiente após 24 h) deverá ser subtraído o peso anterior (solo
seco + recipiente). O valor encontrado deve ser multiplicado pela capacidade de campo desejada;
o valor da multiplicação indica a quantidade de água necessária para atingir a capacidade de
campo desejada;
7- Para compensar a perda de água por evapotranspiração é aconselhável pesar alguns recipientes
(diariamente). O peso (solo seco + recipiente) somado ao valor da multiplicação acima indica o
peso do solo na capacidade de campo desejada.
69
3.8
METODOLOGIAS DAS
ANÁLISES
FÍSICO-QUÍMICAS
DO
SOLO
E
DOS
TRATAMENTOS E DETERMINAÇÃO DE METAIS PESADOS NOS VEGETAIS
A seguir são apresentadas as metodologias utilizadas nas análises:
•
O pH em água foi determinado em suspensão de solo e água deionizada, conforme
metodologia descrita pela Embrapa (1997).
•
O cálcio, o magnésio e o alumínio trocáveis foram determinados titulometricamente em
extrato de KCl 1 mol L-1 , na proporção 1:10. O cálcio e o magnésio foram titulados com
EDTA 0,025 mol L-1 e o alumínio com NaOH 0,025 mol L-1 (EMBRAPA, 1997).
•
A SOMA é a soma dos valores das bases trocáveis (Na, K, Ca e Mg).
•
A acidez potencial (H + Al) foi determinada conforme metodologia descrita pela Embrapa
(1997).
•
O fósforo, o sódio e o potássio foram extraídos com o extrator de Mehlich 1, uma mistura
ácida de HCl 0,05 mol L-1
e H2SO4 0,025 mol L-1 . O fósforo foi determinado
fotocolorimetricamente, o sódio e o potássio em fotômetro de chama.
•
A CTC (Capacidade de Troca Catiônica) foi obtida pela soma dos valores das bases trocáveis
(Na, K, Ca e Mg) com acidez potencial (H - Al), conforme metodologia da Embrapa (1979).
70
•
A CRA (Capacidade de Retenção de Água) , que determina a capacidade que um solo ou
composto tem de reter água na forma capilar, foi obtida utilizando a metodologia
desenvolvida pelo Laviet (1997).
•
A saturação por base é obtida através da seguinte equação: SOMA x 100/CTC.
•
O teor de nitrogênio total foi determinado pelo método Kjedahl, descrito no Manual de Dabin
(Manual de Laboratório de Química dos Solos e Pedologia Aplicada), com métodos de
análise de Perraud e outros (1976).
•
O carbono total e a matéria orgânica do solo controle, composto, lodo e substratos foram
determinados pelo método da Embrapa (1997) utilizado para via úmida. Conforme esse
método, multiplica-se o valor encontrado para o carbono total pelo fator 1,72. Esse produto
equivale à matéria orgânica.
•
A granulometria foi determinada usando-se o método da pipeta (EMBRAPA, 1997). Após
dispersão com NaOH 1 mol L-1 , (2:10:1, solo:água:solução), a fração areia foi separada por
tamisação, seca em estufa e pesada para obtenção do seu percentual na amostra. A fração
argila foi separada pipetando-se uma alíquota da solução, que foi transferida para uma
cápsula de porcelana, seca em estufa e pesada, determinando-se assim o seu percentual na
amostra. O silte foi obtido pela diferença dessas duas frações (areia e argila), em relação à
amostra original.
71
•
A densidade da partícula (dp) foi determinada pesando-se 20g de TFSA (Terra Fina Seca ao
Ar) em um balão volumétrico de 50 ml com tampa. Em seguida, foram adicionados 15 ml de
álcool etílico PA, homogeneizado e deixado em repouso por uma hora. Posteriormente, o
balão foi destampado, colocado em um dessecador e, em seguida, foi feita uma aplicação de
vácuo por um período de tempo entre 15-20 min. O balão foi avolumado para 50 ml com
álcool etílico. O volume acrescentado para avolumar o balão foi chamado de V1 e a densidade
foi calculada pela fórmula: dp (g.cm-3)= 20/ (35 – V1) (EMPRAPA, 1991).
•
A densidade global (dg) foi determinada adicionando-se porções de 20 ml do composto, solo,
lodo e substratos em uma proveta de 100 ml. A proveta foi elevada a uma altura de 10 cm e
batida 10 vezes em uma borracha de 0,5 cm de espessura para nivelar o material. A operação
foi repetida até completar o volume da proveta e a densidade foi calculada pela fórmula: dg
(g.cm-3) = P2 – P1 / 100, onde P2 = peso da proveta + solo nivelado e P1 = peso da proveta
vazia (EMBRAPA, 1997).
•
Os resultados das análises químicas e físicas realizadas no solo controle, lodo, composto e
demais substratos foram obtidos a partir da média de três réplicas.
•
A extração dos metais foi feita nos substratos (total e disponível) e no tecido vegetal.
•
A extração dos metais disponíveis foi realizada com o extrator de Mehlich 1, uma mistura
ácida de HCl 0,05 mol L-1 e H2SO4 0,025 mol L-1. O primeiro passo do processo de extração é
pesar 5,0 gramas de solo (terra fina seca ao ar) peneirado a 2,0 mm. Posteriormente, adiciona-
72
se 23 ml do reativo Melich e agita-se a mistura por 5 minutos. Depois, o material é filtrado
em papel whatman ou similar (filtração média) e os metais são dosados no extrato
(EMBRAPA, 1997).
•
Para a extração dos metais totais foi utilizado o método SW 846-3050 da USEPA (Agência de
Proteção Ambiental dos Estados Unidos da América) (RAIJ, B. et al., 2001).
•
Com relação ao tecido vegetal, para a extração dos metais foi utilizado o método de digestão
nítrico-perclórica descrito por Malavolta e outros (1989).
As leituras para a determinação da concentração dos metais nos substratos foram feitas com a
utilização de dois equipamentos: espectrofotometro de absorção atômica, da marca VARIAN,
modelo AA-200 e espectrometro de plasma simultâneo (ICP/Ótico), da marca SPECTRO,
modelo CIRUS ccd – axial.
3.9 METODOLOGIA PARA DETERMINAÇÃO DA BIOMASSA VEGETAL
Imediatamente após a colheita, o coentro teve sua biomassa fresca determinada em uma balança
analítica (marca Sartorius, modelo BP 2215; ver figura 8, em anexo) e foi colocado em uma
estufa (marca Orion, modelo 515; ver figura 9 em anexo), por três dias, à temperatura de 55 oC.
Após os três dias, as plantas foram pesadas novamente em balança analítica (peso seco) e
encaminhadas para análises no laboratório Laviet.
73
3.10 ANÁLISE ESTATÍSTICA DOS DADOS
Para o tratamento estatístico dos dados desta dissertação foi utilizado a ANOVA – Análise de
Variância, através do programa “Statística”, pois é um teste de hipóteses para comparação de
médias de duas ou mais populações. O objetivo da análise de variância é verificar se as amostras
foram retiradas de populações com o mesmo valor de média.(LAPPONI, 2000).
Na interpretação do dados, quando o “nível de significância” é menor do que 0,05, significa que
a diferença entre as médias não é ao acaso, ou seja, as variações das quantidades dos metais ou
de outro parâmetro que se deseja analisar têm relação com os tratamentos utilizados. Resultado
maior do que 0,05 significa que o valor encontrado para os metais ou outro parâmetro independe
dos tratamentos.
Segundo Magnusson (2003), tradicionalmente, os cientistas da área biológica têm considerado
que um fenômeno existe se há menos do que uma chance em 20 (0,05) de que ele não exista. Essa
probabilidade, que funciona como um critério para se determinar se o fenômeno existe ou não – e
que, nesse caso é de 0,05 –, é chamada pelos estatísticos de “nível de significância”
A seguir é apresentado o delineamento estatístico adotado pela utilização da ANOVA.
Tabela de Análise de Variância ou tabela ANOVA.
Causas de Variação SQ (soma
quadrados)
Entre Grupos
SQG
Dentro dos Grupos SQR
Total
SQT
dos GDL
(g.l)
K–1
N-K
N-1
MQ (quadrados médios)
Teste F
MQG
MQR
MQG/MQR
74
K = número de tratamentos
N = número de repetições
· SQT = SQG + SQR (mede a variação geral de todas as observações).
· SQT é a soma dos quadrados totais, decomposta em:
· SQG soma dos quadrados dos grupos (tratamentos), associada exclusivamente a um efeito dos
grupos
· SQR soma dos quadrados dos resíduos, devidos exclusivamente ao erro aleatório, medida dentro
dos grupos.
· MQG = Média quadrada dos grupos
· MQR = Média quadrada dos resíduos (entre os grupos)
· SQG e MQG: medem a variação total entre as médias
· SQR e MQR: medem a variação das observações de cada grupo
f = MQG
MQR
N – 1=(K – 1) + (N – K)
SQT = SQG + SQR
MQG = SQG (K – 1)
A hipótese nula sempre será rejeitada quando f calculado for maior que o valor tabelado. Da
mesma forma, se MQG for maior que MQR, rejeita-se a hipótese nula.
75
CAPÍTULO
4
RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 – VOLUME DA BIOMASSA VEGETAL EM FUNÇÃO DOS TRATAMENTOS
Os gráficos 01 e 02 a seguir apresentam o resultado da biomassa vegetal nos diferentes
tratamentos.
BIOMASSA VEGETAL
Peso Úmido no Tecido Vegetal X Tratamentos
Nível de significância - p<0,0000
16
14
12
Peso Úmido
10
8
6
4
2
0
-2
Solo Controle
Solo+Lodo+Composto
Solo+Lodo
Solo+Composto
Gráfico 01 – Resultado da biomassa vegetal (peso úmido), nos diferentes tratamentos, após aplicação da Análise de
Variância do programa Statistica
76
BIOMASSA VEGTAL
Peso Seco no Tecido Vegetal X Tratamentos
Nível de significância - p<0,0000
4,0
3,5
3,0
Peso Seco
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
-0,5
Solo Controle
Solo+Lodo+Composto
Solo+Lodo
Solo+Composto
Gráfico 02 – Resultado da biomassa vegetal (peso seco), nos diferentes tratamentos, após aplicação da Análise de
Variância do programa Statistica
Interpretando-se os gráficos 01 e 02 acima, pode-se concluir que os resultados encontrados nesta
dissertação têm relação direta com os tratamentos utilizados, pois ambos mostram níveis de
significância menores que 0,05.
A tabela 07 a seguir apresenta a biomassa vegetal em função do plantio pela variação dos
tratamentos.
77
Tabela 07 – Biomassa Vegetal Total – Úmida e Seca, em função dos tratamentos
Amostra
Solo controle com 5 sementes
(cinco réplicas)
Solo controle com 20
sementes (três réplicas)
Solo controle com 50
sementes (três réplicas)
Solo + Lodo com 5 sementes
(cinco réplicas)
Solo + Composto com 5
sementes (cinco réplicas)
Solo + Composto + Lodo
com 5 sementes (cinco
réplicas)
Média e desvio padrão
Peso Úmido (g)
Média e desvio padrão
Peso Seco (g)
0,6297 ± 0,62
0,2703 ± 0,35
0,3879 ± 0,26
0,0359 ± 0,05
1,2066 ± 0,18
0,2022 ± 0,07
2,1216 ± 0,84
0,4395 ± 0,16
5,1238 ± 2,88
0,7184 ± 0,44
13,7859 ± 5,62
3,3213 ± 1,66
Como pode ser verificado na tabela 07 acima, o solo controle apresentou o menor peso e o
tratamento (solo + lodo + composto) apresentou o maior peso, tanto na biomassa úmida quanto
na seca. Em ordem crescente de biomassa vegetal produzida temos: solo controle, solo + lodo,
solo + composto e solo + lodo + composto. Foi necessário variar a quantidade de sementes, para
o tratamento solo controle, devido à insuficiência de massa vegetal produzida para análises com o
plantio inicial de 5 sementes/vaso.
Ainda sobre a tabela 07 (biomassa vegetal total - úmida e seca) e os gráficos 01 e 02 – referente
à produção da biomassa vegetal total (úmida e seca) a partir de tratamentos diferenciados , podese concluir que o tratamento solo + lodo + composto foi o que melhor produção de biomassa
vegetal apresentou. Essa conclusão pode ser reforçada observando-se os resultados encontrados
nas tabelas 03 e 05, que apresentam as características químicas e físicas dos tratamentos e que
nos permite perceber que o tratamento solo + lodo + composto apresenta um melhor equilíbrio
78
em relação aos parâmetros analisados. A tabela 06, que apresenta a média dos metais (total e
disponível) nos tratamentos antes e depois do plantio, também reforça essa conclusão.
4.2 – TEOR DOS METAIS NO TECIDO VEGETAL (RAIZ + PARTE AÉREA) EM FUNÇÃO
DOS TRATAMENTOS
A transferência dos metais para o tecido vegetal é apresentada na tabela 08 a seguir e nos gráficos
03 a 10 a seguir.
Tabela 08 – Metais no tecido vegetal (médias e seus respectivos desvios padrões)
Tecido foliar
Solo controle
Solo + lodo +
composto
(5
réplicas)
Solo + lodo (3
réplicas)
Solo+ composto
(3 réplicas)
Cadmio Cromo
mg/kg mg/kg
0,33
5,9
Cobre
mg/kg
205,0
Ferro
mg/kg
1400,0
Manganês
mg/kg
17,0
Níquel
mg/kg
< 2,1
Chumbo
mg/kg
11,0
Zinco
mg/kg
32,0
0,46 ±
5,24 ±
30,58 ±
2540,0 ±
20,80 ±
2,10 ±
13,0 ±
28,40 ±
0,1
1,4
14,9
49,0
0,7
0,0
1,1
0,5
0,67 ±
4,33 ±
57,67 ±
1866,67 ±
31,67 ±
2,10 ±
12,33 ±
57,33 ±
0,0
0,74 ±
0,9
2,00 ±
12,5
23,25 ±
262,5
1433,33 ±
4,7
39,33 ±
0,0
2,10 ±
2,1
14,00 ±
8,1
33,33 ±
0,1
0,3
2,8
47,1
1,2
0,0
0,8
0,5
Avaliando-se os resultados da tabela 08, à luz das análises estatísticas, constata-se que, para os
metais níquel e chumbo, os valores encontrados não são alterados quando os tratamentos são
diferentes. Para os demais metais, o tratamento solo + lodo + composto transferiu mais cromo e
ferro para o tecido vegetal; o tratamento solo + lodo transferiu mais cobre e zinco, e o tratamento
solo + composto transferiu mais cádmio e manganês.
79
Ao comparar os resultados desta dissertação contidos na tabela 08 com os resultados
apresentados na tabela 02 (Teores de metais (mg/kg) em diferentes partes e tipos de plantas),
têm-se as seguintes interpretações:
Para o metal cádmio, os teores médios encontrados nos diferentes tipos e partes das plantas
variaram no intervalo de 0,01 a 2,97 mg/kg. Comparando os números da tabela 02 com os
resultados encontrados no experimento deste trabalho para os diferentes tratamentos, pode-se
constatar que os mesmos permaneceram dentro da faixa.
Em relação ao cromo, o intervalo variou entre 0,10 e 4,50 mg/kg. Ao se comparar os resultados
obtidos no experimento realizado com os dados acima, percebe-se que apenas o tratamento solo +
lodo + composto saiu do intervalo, apresentando um valor de 5,24 mg/kg; 16% superior ao limite
máximo do intervalo. Já para o metal cobre, o intervalo variou entre 4,0 e 206,0 mg/kg. Todos os
tratamentos do experimento apresentaram valores contidos nesse intervalo.
Quanto ao metal níquel, o intervalo variou entre 0,25 e 28,10 mg/kg. Também para esse metal,
todos os resultados encontrados, para os diferentes tratamentos do experimento, estão contidos
nesse intervalo.
Em relação ao chumbo, o intervalo variou de 0,20 a 9,71 mg/kg. Para esse metal, todos os
resultados encontrados em todos os tratamentos do experimento não se encontram nesse
intervalo, todos ficaram acima.
80
Com referência ao zinco, o mesmo encontra-se no intervalo de 5,0 a 313,0 mg/kg. Também para
esse metal, todos os resultados obtidos no experimento, para os diferentes tratamentos,
apresentaram valores dentro do mesmo intervalo da tabela 02.
Uma outra comparação pode ser feita entre os resultados do experimento desta dissertação e os
resultados encontrados na pesquisa realizada pela Embrapa (2003), na qual o lodo da Cetrel foi
utilizado na plantação do capim-elefante e no feijão-de-porco, com diversas taxas de aplicação do
lodo no solo. A tabela 01 (Teores de metais (mg/kg) encontrados no tecido foliar do capimelefante e do feijão-de-porco no experimento da Embrapa (2003) que utilizou o lodo da Cetrel)
apresenta os resultados para a taxa de aplicação de 120 t/ha e 240 t/ha.
Comparando os resultados da tabela 01 com os valores encontrados no experimento desta
dissertação do plantio do coentro (tabela 08 – metais no tecido vegetal), observa-se que a
absorção dos metais por espécie de planta variou não só pelo tipo de planta, como também pela
taxa de aplicação de lodo ou de composto no solo.
Apesar de os resultados dos metais cobre, ferro, manganês, cádmio, níquel e chumbo no
experimento desta dissertação estarem acima dos valores do experimento apresentado no trabalho
da Embrapa (EMBRAPA, 2003), aqueles resultados não estão tão distante destes últimos, com
exceção dos valores para o ferro e chumbo que chegaram a superar os resultados da Embrapa em
20 vezes.
81
Essas diferenças foram influenciadas por diversos fatores: do solo controle utilizado em cada um
dos experimentos de aplicação de lodo, do fato de a absorção das plantas variar de acordo com as
espécies e também do próprio lodo utilizado, que não foi o mesmo.
Pelo apresentado em todas as discussões acima, conclui-se que as taxas de aplicação utilizadas no
experimento desta dissertação são muito elevadas e favorecem a transferência, para o tecido
vegetal do coentro, de teores de metais superiores aos valores médios, independentemente do
tratamento. Essa afirmação pode ser feita apesar de os tratamentos utilizados no experimento não
apresentarem todos os metais que figuram na tabela 02 e de cada um deles ter a sua
particularidade em relação a determinado metal.
82
Os gráficos de 03 a 10, que se seguem, referem-se aos metais no tecido vegetal.
METAIS NO TECIDO VEGETAL ( RAIZ + PARTE AÉREA)
O metal Cádmio X Tratamentos
Nível de significância : p<0,0260
0,80
0,75
0,70
CÁDMIO ( mg/kg )
0,65
0,60
0,55
0,50
0,45
0,40
0,35
0,30
0,25
Solo Controle
Solo+Lodo+Composto
Solo+Lodo
Solo+Composto
Gráfico 03 - Resultado do cádmio no tecido vegetal, nos diferentes tratamentos, após aplicação da Análise de Variância do
programa Statistica
METAIS NO TECIDO VEGETAL ( RAIZ + PARTE AÉREA )
O metal Chumbo X Tratamentos
Nível de significância : p<0,4166
14,5
14,0
CHUMBO ( mg/kg )
13,5
13,0
12,5
12,0
11,5
11,0
10,5
Solo Controle
Solo+Lodo+Composto
Solo+Lodo
Solo+Composto
Gráfico 04 - Resultado do chumbo no tecido vegetal, nos diferentes tratamentos, após aplicação da Análise de Variância
do programa Statistica
83
METAIS NO TECIDO VEGETAL ( RAIZ + PARTE AÉREA )
O metal Cobre X Tratamentos
Nível de significância : p<0,0002
250
COBRE ( mg/kg )
200
150
100
50
0
Solo Controle
Solo+Lodo+Composto
Solo+Lodo
Solo+Composto
Gráfico 05 - Resultado do cobre no tecido vegetal, nos diferentes tratamentos, após aplicação da Análise de Variância do
programa Statistica
METAIS NO TECIDO VEGETAL ( RAIZ + PARTE AÉREA )
O metal Cromo X Tratamentos
Nível de significância : p<0,0333
6,5
6,0
5,5
CROMO ( mg/kg )
5,0
4,5
4,0
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
Solo Controle
Solo+Lodo+Composto
Solo+Lodo
Solo+Composto
Gráfico 06 - Resultado do cromo no tecido vegetal, nos diferentes tratamentos, após aplicação da Análise de Variância do
programa Statistica
84
METAIS NO TECIDO VEGETAL ( RAIZ + PARTE AÉREA )
O metal Ferro X Tratamentos
Nível de significância : p<0,0001
2800
2600
FERRO ( mg/kg )
2400
2200
2000
1800
1600
1400
1200
Solo Controle
Solo+Lodo+Composto
Solo+Lodo
Solo+Composto
Gráfico 07 - Resultado do ferro no tecido vegetal, nos diferentes tratamentos, após aplicação da Análise de Variância do
programa Statistica
METAIS NO TECIDO VEGETAL ( RAIZ + PARTE AÉREA )
O metal Manganês X Tratamentos
Nível de significância : p<0,0001
45
40
MANGANÊS ( mg/kg )
35
30
25
20
15
10
Solo Controle
Solo+Lodo+Composto
Solo+Lodo
Solo+Composto
Gráfico 08 - Resultado do manganês no tecido vegetal, nos diferentes tratamentos, após aplicação da Análise de Variância
do programa Statistica
85
METAIS NO TECIDO VEGETAL ( RAIZ + PARTE AÉREA )
O metal Níquel X Tratamentos
Nível de significância : não pôde ser computado ( valores iguais )
3,5
3,0
NÍQUEL ( mg/kg )
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
Solo Controle
Solo+Lodo+Composto
Solo+Lodo
Solo+Composto
Gráfico 09 - Resultado do níquel no tecido vegetal, nos diferentes tratamentos, após aplicação da Análise de Variância do
programa Statistica
METAIS NO TECIDO VEGETAL ( RAIZ + PARTE AÉREA )
O metal Zinco X Tratamentos
Nível de significância : p<0,0003
65
60
ZINCO ( mg/kg )
55
50
45
40
35
30
25
Solo Controle
Solo+Lodo+Composto
Solo+Lodo
Solo+Composto
Gráfico 10 - Resultado do zinco no tecido vegetal, nos diferentes tratamentos, após aplicação da Análise de Variância do
programa Statistica
86
Ao interpretar os gráficos acima, considerando-se o nível de significância, verifica-se que apenas
para o metal chumbo os resultados encontrados foram maiores do 0,05 e que para o metal níquel
houve um valor constante (um mesmo valor para diferentes tratamentos). A partir desses dados,
pode-se concluir que os resultados encontrados para os metais chumbo e níquel não sofreram
interferência dos tratamentos, pois para diferentes tratamentos os valores não tiveram alterações
significativas.
4.3 – TEOR DOS METAIS (TOTAL E DISPONÍVEL) NOS TRATAMENTOS ANTES DO
PLANTIO
Os gráficos de 11 a 26 seguintes apresentam os resultados dos metais (total e disponível) antes do
plantio, pela aplicação da análise de variância –ANOVA.
METAIS(TOTAL) ANTES DO PLANTIO
O metal Cádmio X Tratamentos
Nível de significância: não pôde ser computado
0,50
0,45
CÁDMIO(mg/kg)
0,40
0,35
0,30
0,25
0,20
0,15
0,10
Solo controle
Solo+Lodo
Solo+Composto
Solo+Lodo+Composto
TRATAMENTOS
Gráfico 11 - Resultado do Cádmio (total) antes do plantio, nos diferentes tratamentos, após aplicação da Análise de
Variância do programa Statistica
87
METAIS (DISPONÍVEL) ANTES DO PLANTIO
O metal Cádmio X Tratamentos
Nível de significância: p<0,1210
0,024
0,022
CÁDMIO (mg/kg)
0,020
0,018
0,016
0,014
0,012
Solo Controle
Solo+Lodo
Solo+Composto
Solo+Lodo+Composto
TRATAMENTOS
Gráfico 12 - Resultado do Cádmio (disponível) antes do plantio, nos diferentes tratamentos, após aplicação da Análise de
Variância do programa Statistica
METAIS(TOTAL) ANTES DO PLANTIO
O metal Chumbo X Tratamentos
Nível de significância: p<0,0047
11
10
CHUMBO (mg/kg)
9
8
7
6
5
4
3
Solo Controle
Solo+Lodo
Solo+Composto
Solo+Lodo+Composto
TRATAMENTOS
Gráfico 13 - Resultado do Chumbo (total) antes do plantio, nos diferentes tratamentos, após aplicação da Análise de
Variância do programa Statistica
88
METAIS(DISPONÍVEL) ANTES DO PLANTIO
O metal Chumbo X Tratamentos
Nível de significância: p<0,0000
1,2
1,0
CHUMBO (mg/kg)
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
-0,2
Solo Controle
Solo+Lodo
Solo+Composto
Solo+Lodo+Composto
TRATAMENTOS
Gráfico 14 - Resultado do Chumbo (disponível) antes do plantio, nos diferentes tratamentos, após aplicação da Análise de
Variância do programa Statistica
METAIS(TOTAL) ANTES DO PLANTIO
O metal Cobre X Tratamentos
Nível de significância : p<0,0004
75
70
65
COBRE (mg/kg)
60
55
50
45
40
35
30
Solo
Solo+Lodo
Solo+Composto
Solo+Lodo+Composto
TRATAMENTOS
Gráfico 15 - Resultado do Cobre (total) antes do plantio, nos diferentes tratamentos após aplicação da Análise de
Variância do programa Statistica
89
METAIS (DISPONÍVEL) ANTES DO PLANTIO
O metal Cobre X Tratamentos
Nível de significância: p<0,3252
55
50
45
COBRE (mg/kg)
40
35
30
25
20
15
10
Solo Controle
Solo+Lodo
Solo+Composto
Solo+Lodo+Composto
TRATAMENTOS
Gráfico 16 - Resultado do Cobre (disponível) antes do plantio, nos diferentes tratamentos, após aplicação da Análise de
Variância do programa Statistica
METAIS(TOTAL) ANTES DO PLANTIO
O metal Cromo X Tratamentos
Nível de significância: p<0,1890
24
CROMO (mg/kg)
22
20
18
16
14
12
Solo Controle
Solo+Lodo
Solo+Composto
Solo+Lodo+Composto
TRATAMENTOS
Gráfico 17 - Resultado do Cromo (total) antes do plantio, nos diferentes tratamentos, após aplicação da Análise de
Variância do programa Statistica
90
METAIS (DISPONÍVEL) ANTES DO PLANTIO
O metal Cromo X Tratamentos
Nível de significância: p<0,0000
0,9
0,8
CROMO (mg/kg)
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
Solo Controle
Solo+Lodo
Solo+Composto
Solo+Lodo+Composto
TRATAMENTOS
Gráfico 18 - Resultado do Cromo (disponível) antes do plantio, nos diferentes tratamentos, após aplicação da Análise de
Variância do programa Statistica
METAIS(TOTAL) ANTES DO PLANTIO
O metal Ferro X Tratamentos
Nível de significância: p<0,0000
12000
11000
10000
FERRO (mg/kg)
9000
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
Solo Controle
Solo+Lodo
Solo+Composto
Solo+Lodo+Composto
TRATAMENTOS
Gráfico 19 - Resultado do Ferro (total) antes do plantio, nos diferentes tratamentos, após aplicação da Análise de
Variância do programa Statistica
91
METAIS (DISPONÍVEL) ANTES DO PLANTIO
O metal Ferro X Tratamentos
Nível de significância: p<0,9912
37
36
35
FERRO (mg/kg)
34
33
32
31
30
29
28
Solo Controle
Solo+Lodo
Solo+Composto
Solo+Lodo+Composto
TRATAMENTOS
Gráfico 20 - Resultado do Ferro (disponível) antes do plantio, nos diferentes tratamentos, após aplicação da Análise de
Variância do programa Statistica
METAIS(TOTAL) ANTES DO PLANTIO
O metal manganês X Tratamentos
Nível de significância: p<0,0004
20
18
MANGANÊS (mg/kg)
16
14
12
10
8
6
4
Solo Controle
Solo+Lodo
Solo+Composto
Solo+Lodo+Composto
TRATAMENTOS
Gráfico 21 - Resultado do Manganês (total) antes do plantio, nos diferentes tratamentos, após aplicação da Análise de
Variância do programa Statistica
92
METAIS(DISPONÍVEL) ANTES DO PLANTIO
O metal Manganês X Tratamentos
Nível de significância: p<0,5971
40
35
MANGANÊS (mg/kg)
30
25
20
15
10
5
0
-5
Solo Controle
Solo+Lodo
Solo+Composto
Solo+Lodo+Composto
TRATAMENTOS
Gráfico 22 - Resultado do Manganês (disponível) antes do plantio, nos diferentes tratamentos, após aplicação da Análise
de Variância do programa Statistica
METAIS(TOTAL) ANTES DO PLANTIO
O metal Níquel X Tratamentos
Nível de significância: p<0,0483
9
8
NÍQUEL (mg/kg)
7
6
5
4
3
2
1
0
Solo Controle
Solo+Lodo
Solo+Composto
Solo+Lodo+Composto
TRATAMENTOS
Gráfico 23 - Resultado do Níquel (total) antes do plantio, nos diferentes tratamentos, após aplicação da Análise de
Variância do programa Statistica
93
METAIS(DISPONÍVEL) ANTES DO PLANTIO
O metal Níquel X Tratamentos
Nível de significância: p<0,0003
0,7
0,6
NÍQUEL (mg/kg)
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
Solo Controle
Solo+Lodo
Solo+Composto
Solo+Lodo+Composto
TRATAMENTOS
Gráfico 24 - Resultado do Níquel (disponível) antes do plantio, nos diferentes tratamentos, após aplicação da Análise de
Variância do programa Statistica
METAIS(TOTAL) ANTES DO PLANTIO
O metal Zinco X Tratamentos
Nível de significância: p<0,0000
22
20
ZINCO (mg/kg)
18
16
14
12
10
8
Solo Controle
Solo+Lodo
Solo+Composto
Solo+Lodo+Composto
TRATAMENTOS
Gráfico 25 - Resultado do Zinco (total) antes do plantio, nos diferentes tratamentos, após aplicação da Análise de
Variância do programa Statistica
94
METAIS(DISPONÍVEL) ANTES DO PLANTIO
O metal Zinco X Tratamentos
Nível de significância: p<0,0003
0,40
0,35
ZINCO (mg/kg)
0,30
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
Solo Controle
Solo+Lodo
Solo+Composto
Solo+Lodo+Composto
TRATAMENTOS
Gráfico 26 - Resultado do Zinco (disponível) antes do plantio, nos diferentes tratamentos, após aplicação da Análise de
Variância do programa Statistica
Avaliando esses 16 gráficos, verifica-se que nos gráficos de metais (total), o nível de
significância ficou abaixo de 0,05 para todos, significando que os resultados encontrados sofrem
interferência do tipo de tratamento.
Já nos gráficos de metais (disponível), apenas o cromo e o níquel apresentaram valores para o
nível de significância menores que 0,05. Para os demais metais, todos ficaram com o nível de
significância acima de 0,05, evidenciando que a presença do metal não está diretamente
relacionada com o tratamento.
Observando a tabela 09, no que se refere à média dos metais (total) nos tratamentos antes do
plantio (AP) e pós-colheita (PC), verifica-se que, para os metais estudados, aparecem em ordem
decrescente de concentração: lodo, composto e solo controle. As exceções são o cobre e o
chumbo, para os quais o solo controle apresentou maiores concentrações que o composto. Esse
95
resultado era esperado, pois o solo controle utilizado no experimento foi proveniente de uma área
do entorno da Caraíba Metais, uma metalurgia do cobre que produz cobre eletrolítico e cujas
emissões contêm particulados com esses metais.
Comparando os resultados encontrados no experimento apresentados na tabela 09 (no que tange à
média dos metais (total) nos tratamentos antes do plantio (AP) e pós-colheita (PC)) com o quadro
01 (Concentrações máximas permitidas no lodo, com base nos critérios definidos na legislação
USEPA – Regulamentação 503), observa-se que todos os metais avaliados no experimento no
lodo, no composto e no solo controle estão abaixo da concentração limite permitida.
No experimento, foi utilizada a taxa de aplicação de 150 t/ha (para o lodo e para o composto na
mistura com o solo controle) e de 75 t/ha de lodo + 75 t/ha do composto, quando misturados ao
solo controle.
Comparando os resultados da tabela 09 (média dos metais (total) nos tratamentos antes do plantio
(AP) e pós-colheita (PC)) com o do quadro 03 (carga máxima acumulada de metais pela
aplicação do lodo, com base nos critérios definidos na legislação USEPA – Regulamentação 503)
verifica-se que em todos os tratamentos os valores encontrados estão abaixo da legislação.
96
Tabela 09: Média dos metais (total e disponível) e desvio padrão nos tratamentos antes do plantio (AP) e pós-colheita (PC)
LODO
Cádmio
(mg/l)
Cromo
(mg/l)
Cobre
(mg/l)
Ferro
(mg/l)
Manganês
(mg/l)
Níquel
(mg/l)
Chumbo
(mg/l)
Zinco
(mg/l)
COMPOSTO
Total
Disponível
Total
Disponível
AP
AP
AP
AP
SOLO CONTROLE
Total
AP
Disponível
PC
AP
PC
0,014
< 0,1 ±
±
0,0
0,01
0,075
< 0,125
±
± 0,0
0,065
Total
SOLO +
COMPOSTO +
LODO
SOLO +
COMPOSTO
SOLO + LODO
Disponível
Total
Disponível
Total
Disponível
AP
PC
AP
PC
AP
PC
AP
PC
AP
PC
AP
PC
< 0,4
± 0,0
<2±
0
< 0,02
± 0,0
< 0,1
± 0,0
< 0,4
± 0,0
<2±
0
< 0,02
± 0,0
< 0,1
± 0,0
< 0,4
± 0,0
<2
±0
< 0,02
± 0,0
< 0,1 ±
0,0
15,7 ±
0,5
10,2 ±
1
0,305
±
0,005
0,305
± 0,1
23,0 ±
0,8
9,4 ±
1
0,8 ±
0,0
0,14
5±
0,05
19,0 ±
7,1
14,0
±1
0,19 ±
0,01
< 0,125
± 0,0
3,8 ± 0,0
0,019 ± 0,01
< 0,16 ± 0,0
0,0095 ± 0,0
< 0,16
± 0,0
<2±
0
83,0 ± 2,0
0,036 ± 0,015
37,0 ± 0,9
0,10 ± 0,03
14,0
±3
9,3 ±
2
430,0 ± 5,0
1,4 ± 0,00
21,0 ± 0,5
0,4 ± 0,16
39,0
±6
55,0 ±
12
20,5
±1
12,5 ±
1,8
69,7 ±
5
47,0 ±
6
17,5 ±
0,0
12,5 ±
2,15
37,7 ±
2,5
32,0 ±
9
14,66 ±
0,85
7,0 ±
1,8
57,3 ±
4,6
39,0
±4
16,5 ±
0,41
7,0 ±
1,1
9800 ± 47,0
2,55 ± 0,165
5700 ± 0,0
29,0 ± 4,25
2900
± 47
4400
± 679
3,9 ±
0,375
7,5 ±
1,35
9933
± 94,3
3000
± 232
32,65
± 0,24
31,5 ±
5,45
8333
±
262,5
5200
± 314
29,0 ±
3,90
25,0
±
4,75
10300
±
244,9
7400
32,84 ±
±
0,625
873
17,0 ±
3,25
270,0 ± 5,0
8,0 ± 0,25
67,0 ± 2,9
17,5 ± 6,40
11,0
±1
17,3 ±
1,2
14,0 ±
3
10,16
± 0,47
8,0 ±
1,65
6,6 ±
2,5
7,3 ±
1
2,8 ±
0,36
5,9 ±
0,95
8,6 ±
0,4
15,0
±2
8,0 ±
0,41
2,45 ±
0,25
100,0 ± 0,0
1,25 ± 0,48
61,0 ± 0,0
0,55 ± 0,025
8,0 ±
4
2,2 ±
0,2
3,8 ±
0
1,5 ±
0,2
< 1,1
±0
2,0 ±
0
< 0,055
± 0,0
1,05
±
0,15
< 1,1
±0
3,1
±0
0,38 ±
0,065
< 0,075
± 0,0
160,0 ± 0,0
1,30 ± 0,4
4,0 ± 0,5
0,33 ± 0,02
6,6 ±
1
9,6 ±
0,2
32,0 ±
3
1,5 ±
0,3
3,6 ±
1,7
16,0 ±
4
0,085 ±
0,015
0,9 ±
0,15
3,8 ±
1,5
26,0
±2
0,635 ± 0,295 ±
0,045
0,0
340,0 ± 12,0
8,0 ± 0,235
41,0 ± 1,2
8,0 ± 0,25
9,5 ±
1
20,0 ±
0,0
18,0 ±
3
11,0 ±
1,9
14,3 ±
0,5
5,4 ±
2
0,04 ±
0,0
7,7 ±
1,1
18,7 ±
0,5
16,0
±3
0,22 ±
0,01
0,06
< 0,05
±
± 0,0
0,005
0,32
< 0,075
2,9 ±
±
1
± 0,0
0,075
0,125
14,0 ±
0,65 ±
±
1
0,2
0,035
0,15
22,0 ±
0,38 ±
±
13
0,3
0,075
3,1 ±
1
0,585
±
0,085
0,965
±
0,025
0,33 ±
0,005
Obs.: Os tratamentos antes do plantio (AP) possuem 03 réplicas e os pós-colheita (PC), 05 réplicas
97
2,05 ±
0,25
Comparando-se os metais estudados nesta dissertação com os metais sobre os quais há
legislação, mostrados no quadro 04 (Limites de metais pesados no lodo e no solo fixados
pela proposta de norma da Sanepar), observa-se que apenas o mercúrio não foi
contemplado. Ao se comparar os valores no quadro 04 com os resultados encontrados no
experimento – apresentados na tabela 09 –, verifica-se que todos os metais, tanto para o
lodo quanto para o composto, estão abaixo dos valores legislados.
No que diz respeito aos tratamentos, se compararmos a média dos metais (total) antes do
plantio, apresentadas na tabela 09, com os valores limite de metais no solo apresentados
no quadro 04, observa-se que todos os resultados encontrados no experimento atendem
aos valores apresentados na proposta de norma da Sanepar, com exceção apenas do
cobre nos tratamentos solo + lodo e solo + lodo + composto, já que estes apresentaram
69,7 mg/kg e 57,3 mg/kg, respectivamente. Esses valores decorrem do teor de cobre no
lodo, que foi de 430 mg/kg.
Observando-se a tabela 09 e comparando-se os metais (total) antes do plantio nos
tratamentos: solo + lodo, solo + composto e solo + lodo + composto, verifica-se que o
cromo apresentou uma maior concentração no tratamento solo + composto. Já em
relação aos metais cobre, manganês, níquel e chumbo, o tratamento solo + lodo
apresentou as maiores concentrações. Com relação aos metais ferro e zinco, o tratamento
solo + lodo + composto foi o que apresentou as maiores concentrações. Para o metal
cádmio, todos os tratamentos apresentaram valores menores que o limite de detecção.
98
Focando ainda a tabela 09, no que se refere à média dos metais (disponível) nos
tratamentos antes do plantio (AP) e pós-colheita (PC), observa-se que, para o tratamento
solo + lodo, os metais cobre, manganês, níquel, chumbo e zinco apresentaram
concentrações maiores. Quanto ao cromo, sua maior concentração foi no tratamento solo
+ composto e, em relação ao o metal ferro, foi o tratamento solo + lodo + composto o
que apresentou a maior concentração. O cádmio não apresentou alteração em relação aos
tratamentos, permanecendo abaixo do limite de detecção. No resultado de análise de
metal total, esse metal se comportou da mesma forma.
Comparando os resultados dos metais total da tabela 09 com os valores de referência do
quadro 01, verifica-se que do ponto de vista de fitotoxidez, os tratamentos utilizados no
experimento apresentaram os metais com valores abaixo dos teores considerados
excessivos.
O manejo do solo que promova alterações no pH e na matéria orgânica pode alterar a
disponibilidade de metais para as plantas (ANDREOLI, 2001). Essa constatação pode
ser feita a partir do experimento desta dissertação, pois quando se obteve os tratamentos
através das misturas entre o solo controle com o lodo ou com o composto ou com lodo +
composto, o teor de metais se reduziu nos resultados das análises tanto na fração de
metal total quanto na fração do metal disponível. Essa melhora na redução da
disponibilidade vem comprovar a importância do teor da matéria orgânica e da elevação
do pH, o que é proporcionado com a mistura tanto do lodo quanto do composto ao solo
controle.
99
Vale ressaltar que, antes da obtenção dos tratamentos através da mistura do solo controle
com o lodo e o composto, o composto apresentou uma maior disponibilidade para o
ferro e o manganês; o solo controle, para o cobre. Em relação aos demais metais
avaliados no experimento, foi no lodo que os metais apresentaram maior disponibilidade
para as plantas.
Como era esperado, em função da maior presença dos metais no lodo, o tratamento solo
+ lodo apresentou maior disponibilidade para a maioria dos metais, quando comparado
com o tratamento solo + composto e com o tratamento solo + lodo + composto.
Comparando os três tratamentos (solo + lodo, solo + composto e solo + lodo +
composto), verificou-se que o tratamento solo + composto foi o que apresentou a menor
disponibilidade para os metais, com exceção do cromo, cuja disponibilidade foi maior
nesse tratamento.
Fazendo-se uma comparação entre o tratamento solo + lodo e o tratamento solo + lodo +
composto, observou-se nesse último menores disponibilidades para os metais cromo,
cobre, manganês, níquel, chumbo e zinco; sendo que o cádmio e o ferro permaneceram
praticamente sem alteração.
Ainda com relação a tabela 09, é evidente a ação do composto na redução dos metais e
melhor
ainda
a
combinação
lodo/composto
apresentado
no
tratamento
solo+lodo+composto.
100
Fazendo uma comparação da relação C/N que usualmente se estabiliza em torno do
valor de 10-12/1 em solos de clima temperado na região subtropical (MALAVOLTA,
1976) com os valores encontrados na tabela 05, para os parâmetros carbono(C),
nitrogênio (N) e a sua relação (C/N), verifica-se que o tratamento solo + lodo +
composto apresenta a melhor relação na faixa de 10-12/1, apesar de o resultado de 9,6
encontrado na divisão para o tratamento solo + composto aparentemente apresentar o
valor maior. Avaliando esse tratamento, verifica-se que o mesmo apresenta os menores
valores de C e N quando comparado com os dois outros, quais sejam, o tratamento solo
+ lodo e o tratamento solo + lodo + composto.
Outro parâmetro que pode ser comparado para ratificar a conclusão de que o tratamento
solo + lodo + composto foi o que apresentou os melhores resultados é a capacidade de
troca catiônica (CTC), pois segundo Malavolta (1996) uma maior CTC significa que
maiores quantidades de cátions podem ser armazenadas e, posteriormente, através das
reações de troca iônica, cedidas aos vegetais.
Comparando os resultados encontrados no experimento desta dissertação com os
resultados para a CTC apresentados nas tabelas 03 e 05, verificou-se que o tratamento
solo + lodo + composto apresenta um valor equilibrado após a mistura, ainda que o
tratamento solo + lodo apresente o maior valor de CTC, em razão do maior valor da
CTC que o lodo possui individualmente.
101
Considerando o objetivo desta dissertação, esta constatação em relação ao CTC mostra
que o tratamento lodo + composto no solo apresentou um melhor desenvolvimento do
coentro, especialmente quando se compara o desenvolvimento do vegetal nos
tratamentos de forma individualizada, ou seja, com o solo + lodo e com o solo +
composto.
102
CAPÍTULO
5
CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
5.1 – CONCLUSÕES QUANTO AO EXPERIMENTO
Ao final do experimento e após os resultados de análises e suas interpretações, pode-se
chegar às seguintes conclusões:
•
Em relação aos oito metais estudados, o tratamento solo + lodo + composto
apresentou uma redução na transferência de cinco desses metais para o tecido
vegetal (cádmio, cobre, manganês, níquel, zinco), quando comparado ao tratamento
solo + lodo, conforme pode ser comprovado na tabela 08.
•
O níquel e o chumbo, no que se refere à transferência de metais para o tecido vegetal
(tabela 08), não sofreram variações quando os tratamentos foram diferenciados.
•
É evidente a ação do composto na redução dos metais e melhor ainda quando foi
usado a combinação lodo/composto no tratamento solo+lodo+compsoto, evidenciado
na tabela 09.
103
•
As taxas de aplicação utilizadas no experimento desta dissertação foram muito
elevadas, transferindo para o tecido vegetal do coentro teores de metais superiores às
médias apresentadas para cada tipo de planta, ou para cada parte dessa,
independentemente do tratamento utilizado; apesar de cada tratamento não ter
apresentado todos os oito metais estudados com valores acima dos relacionados na
tabela 02 e também cada um dos tratamentos ter sua particularidade em relação a
determinado metal.
•
O tratamento solo + lodo + composto foi o que melhor apresentou produção de
biomassa vegetal, quando comparado com os demais tratamentos.
•
Todos os tratamentos (solo + lodo, solo + lodo + composto e solo + composto)
apresentaram, para os 08 metais estudados no experimento, valores abaixo da
concentração máxima permitida em lodo (quadro 02) e da concentração máxima
acumulada de metais em solo (quadro 03), pelos critérios definidos na legislação
USEPA – Regulamentação 503.
•
Apenas o metal cobre (dos oito metais estudados na dissertação) apresentou valores
maiores do que o valor limite no solo que consta da proposta de norma da Sanepar
(quadro 04), nos tratamentos solo + lodo e solo + lodo + composto. Esse não
atendimento decorre do alto teor de cobre que o lodo utilizado apresentava (430
mg/kg).
104
5.2 – CONCLUSÕES QUANTO ÀS LIMITAÇÕES DO ESTUDO
Apesar de o experimento estar limitado a apenas um tipo de solo como também a uma
única espécie de planta, foi possível chegar às seguintes conclusões:
•
Sendo a matéria orgânica o principal componente dos solos, a adição de resíduos que
contenham alto teor desse componente (como o lodo ou o lodo + composto do
experimento) a solos com baixo teor da mesma traz grandes benefícios. Nesse
sentido, essa adição é uma forma de incremento do componente num curto espaço de
tempo;
•
Como cada planta tem a sua particularidade de absorção de metais, para a definição
de taxas de aplicação do lodo em solos, deve ser levado em consideração qual tipo
de espécie de vegetal será plantada;
•
O tipo de solo onde o lodo vai ser aplicado influencia na disponibilidade dos metais
para a planta. Por essa razão, quando da aplicação do lodo, deve-se acompanhar a
disponibilidade dos metais levando em conta o tipo de solo e as suas principais
características como, por exemplo, CTC (Capacidade de Troca Catiônica), pH, teor
de matéria orgânica etc.
105
5.3 – RECOMENDAÇÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
Em futuras pesquisas com o lodo da Cetrel, outros tópicos poderão ser abordados. A
título de sugestão, recomendaria:
•
Testar o comportamento do biossólido (lodo + material argiloso da célula do
“landfarming”) para taxas de aplicação superiores a 30 t/ha, taxa esta atualmente
indicada no “Código de prática para o uso do lodo biológico da Cetrel na
agricultura”;
•
Testar outras taxas de aplicação (inferiores a 150 t/ha), por exemplo, 50 t/ha e 100
t/ha, para o lodo puro, ou seja, sem estar incorporado às células de “landfarming”;
em solos do entorno do Pólo Petroquímico de Camaçari, que compreendem os
municípios de Camaçari e Dias D’Ávila na Bahia.
5.4 – RECOMENDAÇÃO PARA A CETREL
•
Toda vez que for disponibilizado um lote do lodo para a aplicação agrícola, deve-se
fazer uma varredura dos metais que se pretende controlar, a fim de se calcular a taxa
de aplicação ideal que não traga toxicidade às plantas e ao meio ambiente, pois o
lodo não apresenta uma constante nos resultados em relação à concentração de
metais. Atentar também para o tipo de solo em que será aplicado o lodo, pois o
mesmo tem interferência na disponibilidade de metais.
106
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111
______. Environmental Health Criteria 17 - Manganese. Geneva, 1981.
______. Environmental Health Criteria 165 – Inorganic Lead. Geneve, 1995.
112
ANEXO 1
FOTOS DA BALANÇA E ESTUFA UTILIZADAS NO EXPERIMENTO
Figura 8 – Balança analítica utilizada no experimento
Figura 9 – Estufa utilizada no experimento
113
UFBA
UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
ESCOLA POLITÉCNICA
DEPTº DE ENGENHARIA AMBIENTAL - DEA
MESTRADO PROFISSIONAL EM GERENCIAMENTO E
TECNOLOGIAS
AMBIENTAIS NO PROCESSO PRODUTIVO
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