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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.11.2005.tde-25012006-142443
Documento
Autor
Nome completo
Gláucia Cecília Gabrielli dos Santos
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2005
Orientador
Banca examinadora
Rodella, Arnaldo Antonio (Presidente)
Berton, Ronaldo Severiano
Camargo, Otavio Antonio de
Carmo, Janaína Braga do
Pires, Adriana Marlene Moreno
Título em português
Comportamento de B, Zn, Cu, Mn e Pb em solo contaminado sob cultivo de plantas e adição de fontes de matéria orgânica como amenizantes do efeito tóxico
Palavras-chave em português
boro
cultivo de plantas
íons
matéria orgânica
metal pesado do solo
reabilitação de áreas degradadas
toxicidade do solo
Resumo em português
Foram conduzidos dois experimentos em casa-de-vegetação com solo contaminado acidentalmente com metais pesados. No primeiro deles objetivou-se avaliar o potencial das espécies vegetais Brassica juncea, Raphunus sativus L., Hybiscus cannabinus e Amaranthus crentus em absorver, translocar e acumular zinco, cobre, manganês, chumbo e boro na parte aérea e assim atuarem na recuperação do solo estudado. No segundo experimento avaliou-se a aplicação dos materiais orgânicos: Solomax, turfa e concentrado húmico mineral como amenizantes de toxidez dos elementos citados para Brassica juncea. Em um terceiro experimento em laboratório, avaliou-se a capacidade de retenção de zinco pelos materiais orgânicos estudados. As variáveis avaliadas foram: produção de material vegetal; quantidades absorvida e acumulada de Zn, Cu, Mn, Pb e B; índices de translocação e remoção desses elementos pelas plantas. No solo foram determinados os teores total e disponível (DTPA e CaCl2 0,01 mol L-1) de Zn, Cu, Mn e Pb. No extrato de saturação foram determinados os teores solúvel (ICP-OES) e livre (eletroforese capilar) dos elementos citados, que também foram determinados na parte aérea da Brassica juncea. Resultados das determinações analíticas também foram introduzidos no programa de especiação iônica MINTEQ. Foram avaliados ainda os efeitos dos materiais orgânicos na distribuição dos metais pesados nas frações do solo. No ajuste dos dados do experimento de retenção de zinco foi a empregado o modelo de Freundlich e calculado o coeficiente de distribuição Kd. Embora as espécies tenham sido capazes de acumular quantidades elevadas dos elementos na parte aérea, elas não puderam ser consideradas hiperacumuladoras. O Amaranthus crentus e a Brassica juncea apresentaram os maiores índices de remoção para Zn, Mn e B. Os materiais orgânicos apresentaram valores elevados de Kd refletindo a alta afinidade do zinco pela fase sólida e elevada capacidade dos materiais orgânicos em imobilizar o elemento. Os elevados coeficientes de correlação obtidos para as isotermas de adsorção indicam que o modelo Freundlich pode ser utilizado para descrever a adsorção do Zn pelos materiais. A quantidade de Zn removida pelos materiais, em termos percentuais variou com o material e com o pH, sendo favorecida nos valores mais elevados. A turfa e o concentrado húmico reduziram os teores de metais extraídos por DTPA e CaCl2 sendo esta redução refletida nos teores acumulados pela Brassica juncea, contudo esta redução não foi suficiente para impedir os efeitos fitotóxicos dos elementos. A especiação dos metais mostrou que o Zn e o Mn encontraram-se principalmente na forma livre, enquanto que o Cu e o Pb apresentaram-se complexados à matéria orgânica dissolvida. Não foram observadas correlações significativas entre os teores dos metais determinados diretamente por eletroforese capilar e indiretamente pelo programa de especiação. O fracionamento seqüencial dos metais indicou que grande parte dos metais está ligada a frações pouco disponíveis do solo. Conclui-se que a aplicação da turfa e do concentrado húmico mineral juntamente com o cultivo do Amaranthus crentus e da Brassica juncea podem auxiliar na recuperação a longo prazo de solos contaminados com Zn, Mn Pb e B.
Título em inglês
Behavior of B, Zn, Cu, Mn e Pb in contaminated soil under plant cultivation and organic matter addition for metal toxicity amelioration
Palavras-chave em inglês
adsorption
boron
heavy metals
Kd
metal speciation
peat
phytoremediation
sequential extraction
Resumo em inglês
Two pot trials were carried out using a heavy metal accidentally contaminated soil. In the first one it was evaluated the plant absorbing, translocating and accumulating power for zinc, copper, manganese, lead and boron by the following vegetal species: Brassica juncea, Raphunus sativus L., Hybiscus cannabinus and Amaranthus crentus, so they could help in the rehabilitation of the studied soil. In the second pot trial it was evaluated the application of the following organic materials: Solomax, peat, and humic mineral concentrate for heavy metal toxicity amelioration for Brassica juncea. In a laboratory experiment it was evaluated the zinc retention capacity for the above mentioned organic materials. The measured variables were plant dry matter yield, absorbed and accumulated amounts of Zn, Cu, Mn, Pb and B; the translocation index and the removal index of metal by the mentioned plant species. The total and available (DTPA and CaCl2 001 mol L-1) content of Zn, Cu, Mn and Pb, were determined in soil samples. Concerning the soil saturation extract, the soluble and free forms of the mentioned elements were determined by ICPOES and capillary electrophoresis respectively. The same metals were also determined in the plant tissue of Brassica juncea. Analytical results were introduced in the chemical equilibrium program MINTEQ in order to calculate the concentration of the free forms of Zn, Cu, Mn, and Pb. A fractioning scheme for metals in soil was carried out in order to evaluate the effect of adding sources of organic carbon. The Freundlich model was used to account for zinc adsorption by the studied organic materials and the distribution coefficient Kd was also calculated. Although the plant species were able to accumulate high amounts of metal in the aerial part, that could not be considered as a hipper-accumulation process. The highest metal removal indexes were observed for Brassica juncea and Amaranthus crentus. Organic materials showed high values of Kd, reflecting its high affinity for zinc and a great capacity of zinc immobilization as well. Freundlich model was very effective in describing the adsorption isotherms as indicated by the high determination coefficients. Zinc retention was affected by the organic material type and pH, being favored by the highest studied pH values. Peat and humic mineral concentrate reduced the amounts of metals extracted by DTPA and CaCl2 in soil but the reduction was not great enough to avoid toxic effects in plants. Zn and Mn were present mostly as free cations in soil saturation extract while Pb and Cu were complexed by dissolved organic matter. It was not detected any significant correlation between free metal contents directly determined by capillary electrophoresis and those estimated by MINTEQ. Metal sequential extraction showed that most of them occurred in the least available fractions of soil. Peat and humic mineral concentrate application to soil associated with Amaranthus crentus and Brassica juncea cultivation may be used in long term amelioration of soils contaminated with Zn, Mn, Pb and B.
 
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Data de Publicação
2006-01-30
 
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