Cinco (05) microcosmos preparados em maio de 2013 para uma dissertação de mestrado foram monitorados durante 55 dias, 10 meses após o preparo, a fim de analisar-se a biodegradação da naftalina. Estes microcosmos foram mantidos em banho-maria sob as temperaturas de 30 ºC, 45º C e 60º C e inicialmente tinham uma concentração de 10mg/L de naftalina. O solo utilizado para a sua preparação foi o mesmo utilizado no preparo dos microcosmos analisados neste estudo.
Entretanto, no procedimento de preparo dos microcosmos em 2013, a naftalina adicionada foi preparada em solução líquida de metanol e não de água, como neste estudo.
Gráfico 8. Equação linear da reta.
Utilizou-se os dados obtidos no estudo realizado anteriormente para que se obtivesse os resultados mais próximos da realidade possíveis. Nesta etapa, só foi realizado o monitoramento dos microcosmos preparados anteriormente, e utilizou-se os dados já obtidos por Newfield (2013) para calcular-se a concentração de naftalina nas amostras.
Em 55 dias os microcosmos apresentaram uma taxa de degradação entre 25% e 40% da concentração inicial, 300 dias após a preparação da amostra, sinalizando que a degradação da naftalina por bactérias anaeróbias nativas ainda está em processo.
Gráfico 9 Concentração de naftalina nos microcosmos preparados há 300 dias. y = 1,1802x - 223,87 R² = 0,9956 -2000 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 Ar ea Concentração(ug/L)
Naftaleno (2013)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 0 20 40 60 C on cent ra çã o d e na ft al ina (u g/L) Tempo (dias)Microcosmos Ativos (300 dias)
S2-2-30 S3-2-45 S2-2-45 S3-2-45 S2-1-60O Gráfico 9 mostra que a concentração da naftalina após aproximadamente 355 dias da sua preparação encontra-se na faixa de 450 ug/L a 800ug/L. Nota-se que os microcosmos expostos a temperatura de 60ºC atingiram níveis de naftalina não detectáveis em menos de 365 dias, já os microcosmos mantidos a temperatura de 45ºC obtiveram concentrações mais elevadas, entre 450 e 550 µg/L e os mantidos a temperatura de 30ºC, entre 620 e 800 µg/L. Esta diferença na concentração da naftalina deve-se ao aumento da biodisponibilidade da naftalina quando submetida a temperaturas maiores e também ao aumento do metabolismo celular das bactérias (NEWFIELD, 2013).
Estes resultados indicam que uma área contaminada por petroquímicos, mantida a 30ºC, sob condições anaeróbias, só seria bioremediada após 365 dias de exposição as bactérias nativas, já uma área mantida a 60ºC, apresentaria um nível aceitável de biorremediação em 365 dias.
Na Figura 13 nota-se que os microcosmos ativos preparados 10 meses antes apresentam coloração verde, o que indica forte metabolismo celular. Os controles continuaram incolores, confirmando a sua esterilidade.
Figura 13. Microcosmos ativos verdes e controles incolores
Fonte: A autora (2014)
Nesse estudo também foi monitorada a pressão dos microcosmos, já que a naftalina adicionada aos frascos foi preparada em solução de metanol. Os microcosmos mantidos a 30ºC apresentaram pressões altas, de até 12 psi. Esse fato indica a presença de metano, produzido por bactérias metanogênicas. A fonte se deve ao metanol utilizado para preparar a solução de naftalina adicionada aos microcosmos. O monitoramento da pressão se deu inicialmente após 270 dias do preparo dos microcosmos. A pressão foi aliviada através da inserção de uma seringa de 60 mL no vazio dos microscomos
Tabela 6. Pressão nas amostras 270 dias após o preparo.
Amostra Pressão inicial (psi) Pressão Final (psi) Volume de ar retirado (mL)
S3-2-30 13,19 0,47 >60
S3-3-30 12,04 0,53 57
S3-C1-30 2,31 2,31 0
S3-C2-30 2,32 2,32 0
Tabela 7. Monitoramento da pressão (Psi) nos microcosmos.
Amostra Período
270 dias 285 dias 305 dias
S3-2-30 0,47 1,80 2,42
S3-3-30 0,53 1,58 2,64
S3-C1-30 2,31 1,77 1,10
S3-C2-30 2,32 2,02 2,08
A pressão nos microcosmos controle foi diminuindo conforme o tempo, o que indica que o gás metano não estava sendo produzido e a baixa pressão no microcosmo se deve a própria volatilização da naftalina e outras reações que possam ter vindo a ocorrer. Já o rápido aumento da pressão nos microcosmos ativos mostra que a produção de metano continua a ocorrer mesmo após quase um ano de degradação da naftalina. A pressão nos microcosmos mantidos a 45 ºC e 60 ºC não foi monitorada pois não apresentou valores significantes quando primeiramente medidas.
Nesse estudo, a naftalina foi adicionada diretamente a água subterrânea sintética, a fim de garantir que seria a fonte de carbono preferível aos microrganismos, já que hidrocarbonetos poliaromáticas (HAPs) são biologicamente difíceis de degradar, especialmente se há outra fonte de carbono, de mais fácil degradação, presente no ambiente.
Conclusão
Através dos resultados obtidos nesse estudo, concluiu-se que a degradação da naftalina ocorreu a partir do 35º dia de análise. Confirmando a hipótese de que a degradação da naftalina sob condições anaeróbias ocorre de forma lenta. Para resultados mais consistentes acerca da quantidade de tempo necessária para a completa remoção da naftalina do local contaminado, análises devem ser realizadas por um longo período de tempo, a fim de se estabelecer uma média de tempo para a remoção completa da naftalina pela biodegradação natural.
Através desse estudo também se concluiu que a quantidade de naftalina adsorvida pelo solo em 50 dias corresponde a 32% do presente nos microcosmos, apresentando uma constante de decaimento 10 vezes menor do que aquela apresentada pelos microcosmos ativos, o que mais uma vez comprova a atividade anaeróbia de degradação. Por fim, com o monitoramento e a análise dos microcosmos preparados há mais de 300 dias, concluiu-se que os níveis de contaminação atingiram concentrações insignificantes em menos de 1 ano, quando a água foi submetida a uma temperatura de 60ºC, elevando assim o processo de biodegradação pelas bactérias nativas quando comparado a microcosmos mantidos em temperaturas mais baixas, de 45ºC e 30ºC. Estes resultados ilustram o esperado, que as bactérias termófilas, atuantes na temperatura de 60ºC, possuem um metabolismo mais elevado que o das bactérias mesófilas, atuantes nas temperaturas de 30ºC e 45ºC.
Por fim, os resultados obtidos neste estudo foram excelentes para incorporar a literatura disponível que trata de dados sobre a degradação anaeróbia de naftaleno por bactérias nativas de solos contaminados por derivados do petróleo.
Recomendações
Recomenda-se o monitoramento dos microcosmos por um período de tempo mais longo, já que a degradação de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos sob condições anaeróbias é um processo que pode levar anos para chegar ao fim. Também, recomenda-se a execução de experimentos in
situ, para que as condições de degradação possam ser analisadas utilizando
as condições naturais de contaminação e não reproduzidas em menor escala em laboratório.
Referencias Bibliográficas
ABDANUR, A. Remediação de solo e água subterrânea contaminados por hidrocarbonetos de petróleo: estudo de caso na refinaria. 2005, 156f, Dissertação (Mestrado em Ciências do Solo) – Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2005.
ALPENDURATA, M. F. Solid-phase Microextraction: a promising technique for sample preparation in environmental analysis. Journal of
Chromatography, Amsterdam, v 889, p 3-14, 2000.
ANDRADE, J; AUGUSTO, F.; JARDIM, I. C. S. F. Biorremediação de solos contaminados por petróleo e seus derivados. Ecletica Quimica, vol. 35, n.3, São Paulo, 2010.
ANNWEILER, E., RICHNOW, H. H., ANTRANIKIAN, H. H., HEBENBROCK, S., GARMS, C., FRANKE, S., FRANCKE, W., MICHAELIS, W. Naphthalene Degradation and Incorporation of Naphthalene-Derived Carbon into Biomass by the Thermophile Bacillus thermoleovorans, Applied and
Environmental Microbiology. 2000, February; 66(2): 518–523.PMCID: PMC91857
BAMFORTH, S.; SINGLETON, I. Bioremediation of polycyclic aromatic hydrocarbons: current knowledge and future directions. Journal of
Chemical Technology and Biotechnology, Sussex, v.80, n.7, p.723-736,
2005.
BETANCUR-GALVIS L. A., ALVAREZ-BERNAL, D., RAMOS-VALDIVIA, A. C., DENDOOVEN, L. Bioremediation of polycyclic aromatic hydrocarbon- contaminated saline-alkaline soils of the former Lake Texcoco. Chemosphere 62, p1749–1760, 2006.
CHAGAS-SPINELLI, A. C. O. Biorremediação de solo argiloso contaminado por hidrocarbonetos poliaromáticos provenientes de derrame de óleo diesel. 2007, 174f, Tese (Doutorado em Geociências), Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2007.
COLLINS, C.H.; BRAGA, G.L. e BONATO, P.S. Introdução a métodos cromatográficos. 5ª ed, Campinas, Editora da Unicamp, 1993
COMPANHIA DE TECNOLOGIA DE SANEAMENTO AMBIENTAL. Relatório de estabelecimento de valores orientadores para solos e águas subterrâneas no estado de São Paulo / Dorothy C. P. Casarini [et al.]. - - São Paulo, p 49, 2001.
COMPANHIA DE TECNOLOGIA DE SANEAMENTO AMBIENTAL. Projeto CETESB – GTZ. 6530 – Lista Holandesa de valores de qualidade do solo e da águas subterrânea – Valores STI, julho de 1999.
CONAMA (Conselho Nacional do Meio Ambiente / Ministério do Meio Ambiente), 2016. Resolução Nº: 420, de 30 de dezembro de 2009. Site: http://www.mma.gov.br/port/conama/legiabre.cfm?codlegi=620, acessado em 26 de janeiro de 2016.
CONAMA (Conselho Nacional do Meio Ambiente / Ministério do Meio Ambiente), 2016. Resolução Nº 396, de 07 de abril de 2008. Site: http://www.mma.gov.br/port/conama/legiabre.cfm?codlegi=562, acessado em 26 de janeiro de 2016.
CORSEUIL, H. X. Enhanced Degradation of Monoaromatic Hydrocarbons in Sandy Aquifer Materials by Inoculation Using Biologically Active Carbon Reactors. PhD dissertation, Ann Arbor, MI, EUA, 1992.
CORSEUIL, H. X.; MARTINS, M. D. M. Contaminação de Águas Subterrâneas por Derramamento de Gasolina: O Problema é Grave?.
Revista Engenharia Sanitária e Ambiental, v. 2, n. 2, p.50-54, abr./jun. 1997.
CUNNINGHAM, C.J., IVSHINA, I.B., LOZINSKY, V.I., KUYUKINA, M.S., PHILP, J.C., 2004. Bioremediation of diesel-contaminated soil by microorganisms immobilized in polyvinyl alcohol. International
Biodeterioration & Biodegradation, 54, pp.167 – 174, 2004.
DAVIS, E. Groundwater and Ecosystems Restoration Research, United States Environmental Protection Agency, 2009.
FEITKENHAUER, H., MARKL, H. Biodegradation of Aliphatic and Aromatic Hydrocarbons at High Temperatures, Water Science and
Technology, vol. 47, no. 10, pp. 123-130, 2003.
FREITAS, R. G.; COSTA, C. A. C. Química Orgânica II, Ao livro técnico S.A, Rio de Janeiro, 1969.
GERVAIS, J. LUUKINEN, B.; BUHL, K.; STONE, D. Naphthalene Technical Fact Sheet; National Pesticide Information Center, Oregon State University Extension Services. 2010.
HARITASH, A.K.; KAUSHIK, C.P. Biodegradation aspects of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs): A review, Journal of Hazardous Materials Volume 169, Issues 1–3, 30 September 2009, Pages 1–15
HARRIS, D. C. Análise química quantitativa, 8 ed, Rio de Janeiro, LTC, 2012
HEITKAMP, M. A., J. P. FREEMAN, and C. E. CERNIGLIA. 1987. Naphthalene biodegradation in environmental microcosms: estimates of degradation rates and characterization of metabolites. Applied and
HIGARASHI, M. M. Processos oxidativos avançados aplicados à remediação de solos brasileiros contaminados com pesticidas. Tese (doutorado) – Universidade Estadual de Campinas, Instituto de química, Campinas, 1999.
Hulscher, T., Cornelissen, G. Effect of Temperature on Sorption Equilibrium and Sorption Kinetics of Organic Micropollutants - a review,
Chemosphere, vol. 32, no. 4, pp. 609-626, 1996.
IARC Monographs on the Evaluation of the Carcinogenic Risk to Humans , Vol. 82, Some Traditional Herbal Medicines, Some Mycotoxins, Naphthalene and Styrene, Naphthalene, Lyon, IARC Press , pp. 367–418, 1985
LIMA, U de A., AQUARONE, E., BORZANI W., SCHMIDELL, W. Biotecnologia Industrial, volume 3, 1ª edição, São Paulo, Editora Edgar Blucher Ltda, 2001.
MIHELCIC, J., LUTHY, R. Microbial Degradation of Acenaphthene and Naphthalene Under Denitrification Conditions in Soil-Water Systems,
Applied and Environmental Microbiology, vol. 54, no. 5, pp. 1188-1198, 1988
MADIGAN, J. MARTINKO, J. PARKER, Brock Biology of Microorganisms, 9 ed., 1984, p. 17.
MARIANO, J. B. Impactos Ambientais do refino de petroleo. Rio de Janeiro: Interciência, p228, 2005.
MCMILLAN-MCGEE CORP., “Technical Description: ET-DSP In Situ Thermal Remediation”, 2011.
MIHELCIC, J. R., and R. G. LUTHY. Degradation of polycyclic aromatic hydrocarbon compounds under various redox conditions in soil-water systems. Applied and Environmental Microbiology.54:1182–1187, 1988. MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE, Águas subterrâneas: um recurso a ser reconhecido e protegido. Agencia Crio, p7-9, Brasília, 2007.
MINISTRY OF ENVIRONMENT, Lands and ParksProvince of British Columbia, Ambient Water Quality Criteria For Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs), 1993.
MOLINA-BARAHONA, L., RODR ́IGUEZ-VÁZQUEZ, R., HERNÁNDEZ VELASCO, M., VEGA-JARQUIN C., ZAPATA-PÉREZ, O., MENDOZA- CANTÚ, A., ALBORES, A. 2004. Diesel removal from contaminated soils by biostimulation and supplementation with crop residues. Applied oil
Ecology, 27: pp.165-175.
Naphthalene by Indigenous Anaerobic Bacteria in Hydrocarbon Contaminated Soil. Mestrado Ciências Aplicadas – Engenharia Civil, University of Toronto, Toronto, 2014.
O'BRIEN J., WILSON I., ORTON T., POGNAN F. Investigation of the Alamar Blue (resazurin) fluorescent dye for the assessment of mammalian cell cytotoxicity. Eur Journal Biochemical. Sep;267(17):5421-6, 2000.
OWABOR, C., AGARRY, S., AYODELE, B., UDEH I., EHIOSUN, E. Comparative Study of the Adsorption and Desorption Behavior of Single and Multi-Ring Aromatics in Sediment Fractions, Advances in Chemical
Engineering and Science, vol. 3, pp. 67-73, 2013.
REBOUÇAS, A. C. Água doce no mundo e no Brasil. In: REBOUÇAS, A. C.; BRAGA, B.; TUNDISI, J. G. (org). Águas doces no Brasil: capital ecológico, uso e conservação. 3.ed. São Paulo: Escrituras Editora, 748p. 2006.
SAARI, E. Towards minimizing measurement uncertainty in total petroleum hydrocarbon determination by GC-FID. Acta. Univ. Oul. A. v544, 2009
SCHMIDT, C. A. B; Remediação in situ de solos e águas subterrâneas contaminados por líquidos orgânicos não miscíveis em água (NAPLs) Série Temática: Recursos Hídricos e Saneamento. Universidade Estadual do Rio de Janeiro Rio de Janeiro, vol 1, 62 p, 2010.
THOMAS, J.E. Fundamentos de Engenharia de Petróleo, Interciência:PETROBRAS, Rio de Janeiro, pp 15-20, 2001.
U.S ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY, How to Evaluate Alternative Cleanup Technologies for Underground Storage Tank Sites: A guide for Corretive Action, Chapter X In-Situ Groundwater Bioremediation, pp. X-1 - X-33., 1996.
U.S ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY. Toxicological Review of Naphthalene (CAS No. 91-20-3) in Support of Summary Information on the Integrated Risk Information System (IRIS). National Center for Environmental Assessment, Cincinnati, OH. 1998.
U.S ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY. Method Detection Limit (MDL) Development and Standardization. National Ambient Air Monitoring Conference, Nashville, TX. 2009.
VARASINI U., Metabolism of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in the Aquatic Environment, CRC PRESS. ISBN-10: 0849368448, 1989.
VIAMAJALA, S., PEYTON, B., RICHARDS, L., PETERSON, J. Solubilization, Solution, Equilibria and Biodegradation of PAH's Under Thermophilic Conditions, "Chemosphere, vol. 66, pp. 1094-1106, 2007 WIEDEMEIR, T.H., SWANSON, M.A., WILSON, J.T., KAMPBELL, D.H.; MILLER, R.N., HANSEN, J.E. Aproximation of Biodegradation Rate Constants for Monoaromatic Hydrocarbons (BTEX) in Groundwater. Ground. Monit. Rem., v.Summer, p. 186-194, 1996.
WISE D.L., TRANTOLO D.J., CINCHON E.J., INYANG H.I. 2000. Remediation Engineering of Contaminated Soils, Urilch Sttotmeister.ISBN- 13: 978-0824703325
Anexo I
Figura 14. Concentrações de naftaleno na água subterrânea e local de onde foram retiradas as amostras de solo.
Figura 15. Tabela do número t de Student, de acordo com o número de graus de liberdade.
Fonte: Csuros, M. Environmental Sampling and Analysis: Lab Manual
Tabela 8. Cálculo dos limites de detecção e quantificação Amostra Área DVP Média N Graus de
Liberdade Intervalo de Confiança Valor - t LD LQ 1 469,2 40,90 532,7142857 8 7 99% 2,998 122,6114108 408,9773541 2 497,2 3 527,1 4 528,3 5 547,1 6 579,3 7 580,8 8 602,1 Fonte: A autora (2014)