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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.11.2003.tde-29052003-134033
Documento
Autor
Nome completo
Adriana Marlene Moreno Pires
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2003
Orientador
Banca examinadora
Prezotto, Maria Emilia Mattiazzo (Presidente)
Alleoni, Luis Reynaldo Ferracciu
Berton, Ronaldo Severiano
Casarin, Valter
Oliveira, Ricardo Ferraz de
Título em português
Ácidos orgânicos da rizosfera: aspectos qualitativos e quantitativos e fitodisponibilidade de metais pesados originários de biossólidos.
Palavras-chave em português
ácido orgânico
lodo de esgoto
metal pesado
rizosfera
Resumo em português
A fitodisponibilidade de metais pesados em solos tratados com biossólido está relacionada com o processo de solubilização destes metais presentes, predominantemente, na fase sólida do resíduo. A formação de complexos solúveis entre metais e ácidos orgânicos liberados na rizosfera por plantas e microorganismos parece ter um importante papel na solubilização e, consequentemente, na fitodisponibilidade dos metais pesados. Ainda não foi estabelecido um método de extração eficiente para estimar teores fitodisponíveis destes metais, provavelmente por que os extratores geralmente utilizados não simulam reações que ocorrem próximas às raízes. O presente estudo foi realizado com o objetivo de determinar a composição de ácidos orgânicos na rizosfera de algumas espécies vegetais cultivadas na presença de biossólidos, estudar o potencial de dissolução de metais pesados originários de biossólidos por estes ácidos orgânicos e testar a viabilidade do uso de soluções de ácidos orgânicos como extratores de metais pesados fitodisponíveis. Braquiária, eucalipto, cana de açúcar e milho foram cultivadas em areia ou areia tratada com biossólido. Análises cromatográficas foram realizadas em amostras coletadas do sistema hidropônico utilizado, identificando-se os ácidos acético, cítrico, lático e oxálico, respectivamente nas porcentagens de 43,21; 31,13; 20,41 e 5,25 calculadas em relação ao total de ácidos determinado. Os teores de ácido acético, lático e oxálico no extrato correlacionaram com os teores de Cd, Cu, Ni e Zn na parte aérea das espécies vegetais estudadas. O teor de ácido cítrico não correlacionou com nenhum dos metais estudados. Considerando-se a somatória dos teores dos ácidos estudados obteve-se correlação com o teor de metais pesados nas plantas, evidenciando o efeito destes ácidos na fitodisponibilidade dos metais. O estudo de cinética foi realizado utilizando-se solução dos ácidos acético, cítrico, lático e oxálico, preparada de modo a se obter concentração final igual a 0,05 e 0,10 mol L -1 . A extração foi feita segundo o método do equilíbrio de batch. A solução de ácidos orgânicos de concentração 0,10 mol L -1 extraiu maiores quantidades dos metais. A cinética de solubilização apresentou duas fases: uma inicial com rápida liberação dos metais, seguida de outra mais lenta tendendo ao equilíbrio. As constantes de velocidade mais altas foram observadas para Ni e Zn, seguidos de Cu, Cr e Pb. Os valores para o reservatório lábil não ultrapassaram 15% do total de metais presentes. A porcentagem referente ao reservatório lábil do metal em relação ao total presente obedeceu a ordem: Zn > Cu @ Ni > Cr @ Pb. Um método de extração de teores fitodisponíveis de metais pesados em solos tratados com biossólidos foi desenvolvido, sendo a solução extratora utilizada composta pelos ácidos acético, cítrico, lático e oxálico em concentrações de 1,00; 0,72; 0,49 e 0,12 mol L -1 , respectivamente. Amostras de terra e plantas provenientes de 3 experimentos de campo que apresentavam tipo de solo, espécie vegetal cultivada e origem do biossólido diferentes foram utilizadas para testar o método. As correlações entre os teores de Cu, Ni, Pb e Zn removidos pela solução de ácidos orgânicos e os teores destes metais no tecido vegetal foram significativas (1 %).
Título em inglês
Organic acids of the rhizosphere: qualitative and quantitative aspects and phytoavailability of sludge-borne heavy metals.
Palavras-chave em inglês
extractant
rizosphere
sewage sludge
Resumo em inglês
Heavy metals phytoavailability in soils treated with biosolid is directly related with the solubilization process of these metals, which are predominantly present at the solid phase of the residue. Soluble complex formation between metals and organic acids liberated into the rhizosphere by plants and microorganisms, seems to have an important role at the solubilization, and consequently, at the heavy metals phytoavailability. It was not yet established an efficient extraction method to estimate phytoavailable concentrations of heavy metals, probably because the extractors generally used do not simulate the reactions that occurs close to the roots. The present study was done with the purpose of determining the composition of organic acids at rhizosphere of some vegetal species cultivated on the presence of biosolid, to study solubilization potential of heavy metals originated from the residue by these organic acids, and to test viability of using organic acids solution as extractors of phytoavailable heavy metals. Marandu grass, eucalyptus, sugar cane and corn were cultivated in sand or sand treated with biossolid. Cromatographic analyzes were done in solutions samples collected from the hydroponics system used, identifying the acetic, citric, lactic and oxalic acids, in the percentages 43.21, 31.13, 20.41 and 5.25 respectively, calculated in relation to the determined total. Concentrations of acetic, lactic, and oxalic acids within the collected extract, significantly correlated with the concentrations of Cd, Cu, Ni and Zn with the shoot of the studied vegetal species. Citric acid concentration did not correlated with any of the studied metals. Considering the concentration sum of the studied acids, it was achieved a correlation with Cd, Cr, Cu, Ni e Zn concentration in the shoot of the plants, what makes evident the effect of these metals at heavy metal phyoavailability. The kinetics study of solubilization reaction of Cd, Cu, Cr, Ni, Pb and Zn in soils treated with biosolid was done using a solution of acetic, citric, lactic, and oxalic acids, prepared in such a way that a final concentration of 0,05 e 0,10 mol L -1 was obtained. The extraction was done following the batch equilibrium method. The solution of organic acids with a concentration of 0,10 mol L -1 extracted more quantities of Cu, Cr, Ni and Zn than the 0,05 mol L -1 solution. The solubilization kinetics presented two phases: an initial one with fast liberation of metals, followed by a slower one tending for equilibrium. The higher velocity constants were observed for Ni and Zn, followed by Cu, Cr and Pb. The values calculated for the labile pool did not exceeded 15% of the present metals total. The percentage concerned to this pool related to the total, followed the order: Zn > Cu @ Ni > Cr @ Pb. An extraction method of heavy metals phytoavailable in soil treated with biosolid was developed, and the extractor solution used was composed by acetic, citric, lactic, and oxalic acids in concentrations of 1,00; 0,72; 0,49 and 0,12 mol L -1 , respectively. Samples of soils and plants from 3 (three) field experiments, which presented different type of soil, cultivated vegetal specie, and biosolid origin, were used to test the method. Correlation between Cu, Ni, Pb and Zn concentration removed by the solution of organic acids, and the concentration of these metals within the vegetal tissue were significant (1 %).
 
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Data de Publicação
2003-07-01
 
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