Monitoramento físico-químico e químico

As transformações microbianas, os caminhos dos produtos de biodegradação e a persistência dos compostos dependem principalmente dos fatores físico- químicos do ambiente onde os microrganismos se encontram, provocando grande impacto na população (SUTHERSAN, 1998). As características físico-químicas determinam a acessibilidade dos compostos pelos microrganismos (LIMA et al., 2011).

Durante o experimento 1 os valores para temperatura da água, mensurados nas unidades de simulação, variaram entre 26,2 e 28,7ºC (Tabela 1). Na Tabela 1 pode-se observar que no T30 houve um aumento da temperatura, o que não

interfere no crescimento dos microrganismos e consequentemente na

biodegradação (ATLAS, 1981). Koning (2002) relata que temperaturas mais altas, a princípio, são as mais vantajosas para o processo de degradação, já que a solubilidade dos contaminantes e a biodisponibilidade dos compostos orgânicos aumentam, facilitando o processo de degradação.

Autores relatam que com o aumento da temperatura há o aumento do metabolismo microbiano e que a atividade enzimática apresenta um melhor metabolismo para os hidrocarbonetos a uma temperatura máxima de 30-40ºC (BOSSERT; BARTHA, 1984; LEAHY; COLWELL, 1990).

Tabela 1 - Tabela com a indicação dos valores de temperatura (Temp.), pH, oxigênio dissolvido

(O.D.), salinidade (SAL.) e EH ao longo do experimento 1 mensurados nas unidades de simulação

(REF01, SAT02, ARO02 e NSO04) no tempo 0 (T0) e após 30 dias (T30)

Os valores de pH apresentam-se compatíveis para águas estuarinas, variando entre 6,83 e 7,64 (Tabela 1). A maior parte dos microrganismos toleram valores de pH na faixa de 5 a 9, e preferencialmente funciona na faixa de 6,5 a 7,5

T0 T30 T0 T30 T0 T30 T0 T30 T0 T30

Unidades de

simulação TEMP.(°C) TEMP.(°C) pH pH O.D.(%) O.D.(%) SAL. SAL. EH (mV) EH (mV)

REF 01 26,2 28,2 7,17 6,83 92 82 36 39 25,3 28,7

SAT 02 26,2 28,2 7,47 7,23 96 99 36 39 32,6 26,4

ARO 03 26,7 28,7 7,64 7,39 85 98 37 39 44 29,9

(SINGH, 2006). Os valores encontrados para o pH no experimento 1, portanto, estiveram dentro dos padrões de tolerância para o crescimento dos microrganismos.

Segundo Vallejo et al. (2005) a maioria dos microrganismos desenvolve-se melhor com pH 7,0, por isso a importância do ajuste e a manutenção desse parâmetro durante o processo de biorremediação.

O potencial redox (EH) mede o estado de oxidação controlando a direção do

equilíbrio químico e consequentemente a redução ou oxidação do contaminante. Este, por sua vez controla os compostos que o contaminante pode formar e a

relativa solubilidade destes no meio ambiente (HAZEN, 2010). Os valores de EH

apresentam condições oxidante, variando entre 25,3 e 44 mV (Tabela 1). O potencial redox é condição limitante para aceleração do processo de biodegradação, o que limita a atividade metabólica microbiana influenciando a sua atividade enzimática

(SUTHERSAN, 1999). Segundo ERD (1998), valores positivos de EH indicam

condições ótimas para a biodegradação de compostos orgânicos.

Os valores para salinidade variaram entre 36 e 39 (Tabela 1). A salinidade se comportou de forma adequada para o desenvolvimento dos microrganismos típicos do manguezal segundo Singh (2006); Lima (2010). A presença de sais pode retardar ou inibir a biodegradação. Existem microrganismos, como os fungos, que se adaptam a condições de alta salinidade, sendo fundamental a acessibilidade dos contaminantes para os microrganismos (SINGH, 2006).

Outro fator determinante e limitante do metabolismo microbiano é a falta de oxigênio. Nas reações de biorremediação a depleção do o oxigênio dissolvido (O.D.) é um fator impeditivo e fator decisivo para iniciar e sustentar a biodegradação (CHAYABUTRA; JU, 2000).

O O.D. ao longo do experimento variou entre 82% e 100% (Tabela 1). A utilização da bomba de oxigenação teve como principal objetivo aerar e acelerar o processo de biodegradação. A disponibilidade de oxigênio é crucial para a biorremediação rápida, a biodegradação de hidrocarbonetos é essencialmente um processo aeróbio sendo a limitação de oxigênio um problema potencial em um ambiente (ZHU et al., 2004).

Todos os parâmetros físico–químicos se encontraram dentro dos padrões necessários para o crescimento microbiano.

Dibble e Bartha (1972) indicam que concentrações de nitrogênio e fósforo severamente limitam a extensão da degradação de hidrocarbonetos e que a adição

de nitrogênio e fósforo pode ser usada para estimular degradação microbiana de hidrocarbonetos.

Segundo Vallejo et al. (2005) podem ser encontrados valores baixos de fósforo ao longo do experimento pelo fato dos microrganismos o consumirem rapidamente no inicio da biodegradação. Esse fato pode ser observado nesse experimento nas unidades de simulação ARO03 e NSO04. Nas unidades de simulação REF01 e SAT02 pode ser observado um aumento na concentração de fósforo. Os valores de fósforo variaram de 59,30 (mínimo) e 138,58 (máximo) mg/kg (Figura 33).

Figura 33 - Gráfico com variação dos teores de fósforo nas unidades de simulação no 1º e 30º dia de

experimento

Os valores de nitrogênio total variaram de 0,08% (mínimo) e 0,12% (máximo). Na Figura 34 pode ser observado um aumento desse nutriente após 30 dias de experimento.

Figura 34 - Gráfico com variação dos teores de nitrogênio nas unidades de simulação no 1º e 30º dia

O carbono orgânico (C.O.) constitui o elemento fundamental da matéria orgânica (M.O.) dos solos, uma vez que essa M.O. é composta por cerca de 60% de C.O., enquanto os demais elementos perfazem o restante. Quando uma molécula do óleo chega ao solo, ela pode sofrer os processos de degradação e sorção, e os resultados desses dois processos podem ser: a absorção da molécula pelas plantas, a lixiviação da molécula para camadas subsuperficiais do solo (SILVA, 2009).

Em todas as unidades de simulação ocorreu uma diminuição de CO% após 30 dias de experimento (Figura 35). As concentrações em % variaram entre 1,23 (mínimo) e 1,57 (máximo).

Figura 35 - Gráfico com variação dos teores de CO% nas unidades de simulação no 1º e 30º día de

experimento

Com a finalidade de analisar a integração dos dados obtidos com o monitoramento físico-químico e químico, foi realizado tratamento estatístico utilizando a análise de componentes principais (ACP), como ferramenta.

A análise de componentes principais (ACP) das variáveis fósforo, nitrogênio, matéria orgânica, temperatura, pH, Eh (mV), salinidade e O.D. em amostras de sedimento controle (REF 01), contaminados com fração de saturados (SAT 02), contaminados com fração de aromáticos (ARO 03) e contaminados com NSO (NSO 04) e nos diferentes intervalos de tempo (casos) pode ser explicada pelas duas primeiras componentes (PC1 e PC2) de acordo com suas composições elementares. Juntas explicaram 88,15% de variância acumuladas dos dados (Figuras 36a e 36b).

Nessa análise, como o conjunto de dados contém oito variáveis, cada amostra pode ser imaginada, em termos geométricos, como um ponto localizado

num sistema de oito dimensões. Em PC1 (com 57, 16% de variância), as amostras NT0, NT30, MT0, MT30, PT30, O.D.T0, SAL.T0 e SAL.T30 tendem a localizarem-se mais à direita do gráfico dos escores, e as amostras EhT0, EhT30, O.D.T30, PT0, pHT0, pHT30, TEMP.T0 e TEMP.T30 tendem a se localizar mais a esquerda do gráfico, mostrando que estas estão correlacionadas negativamente. Analogamente (PC2 com 30,99% de variância), as amostra pHT30,O.D.T30, EhT30, NT0 e NT30 tende a localizar-se na parte superior, enquanto que as demais amostras tendem a se localizarem na parte inferior. As principais variáveis que explicam a PC1 são: nitrogênio (NT0 e NT30), matéria orgânica (MT30 e MT0), fósforo (PT30) e oxigênio dissolvido (O.D. T0). Essa distribuição espacial das variáveis nos eixos da PC 1

versos a PC 2, pode ser melhor visualizada no gráfico de pesos representado na

Figura 36a, a seguir.

Figura 36 - Análise dos Componentes Principais (ACP). Onde: (a) – Variáveis: fósforo, nitrogênio, matéria orgânica, temperatura, pH, Eh (mV), salinidade e O.D. aos tempos amostrais T0 e T30 e (b) – Casos - amostras de sedimento controle (REF 01), contaminados com fração de saturados (SAT 02), contaminados com fração de aromáticos (ARO 03) e contaminados com NSO (NSO 04). Círculos verdes correspondem as principais variáveis que explicam o PC1

Examinado a Figura 36b que representa o gráfico da PC 1 versos PC 2, pode- se observar que as amostras foram separadas em três grupos distintos de acordo as variáveis características de cada unidade de simulação analisada. A primeira componente (57,16% da informação), pode ser interpretada como um contraste entre, de um lado, REF01 e SAT02, e, em menor grau, ARO03 e NSO04. REF01 e SAT02 têm pesos positivos, sendo influenciadas pelas variáveis: NT0, NT30, MT30, MT0, PT30 e O.D. T0. As unidades de simulação ARO03 e NSO04, apresentaram

MT0 MT30 NT0 NT30 PT0 PT30 TEMP. T0 TEMP.T30 pH T0 pH T30 O.D. T0 O.D. T30 SAL.T0 SAL.T30 Eh (mV) T0 Eh (mV) T30 -1 -0.5 0 0.5 1 PC1 : 57,16% -1 -0.5 0 0.5 1 P C 2 : 3 0 ,9 9 % REF 01 SAT 02 ARO 03 NSO 04 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 PC1: 57,16% -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 P C 2 : 3 0 ,9 9 % (a) (b) 1 2 3

pesos negativos, uma vez que a unidade ARO03 sofreu influência principalmente da

temperatura no tempo 0 e 30, pelo fósforo no tempo 0 e pelo EH no tempo 0.

Enquanto que a unidade de simulação NSO04 parece ser influenciada pelo EH no

tempo 30. Da mesma forma, a localização do ARO03 e NSO04 no quadrante oposto de REF01 e SAT02, indica correlações negativas.