Monitoramento químico e físico-químico

V.5.3.2.1 Parâmetros Físico – químicos

Os parâmetros físico-químicos temperatuta, salinidade, pH e oxigenio dissolvido foram monitorados durante toda a fase de desenvolvimento do experimento e seus valores variaram segundo a tabela contida na Figura 77.

A biodegradação, de hidrocarbonetos de petróleo, no ambiente, é determinada principalmente por fatores abióticos e esses têm sido objeto de estudos nas últimas décadas. Os fungos suportam grandes variações ambientais. Entretanto, vários fatores podem afetar o crescimento e as atividades enzimáticas alterando as taxas de degradação de petróleo. Um dos fatores que interferem o metabolismo dos fungos, é a temperatura (SINGH, 2006).

Segundo Atlas (1981), a biodegradação dos hidrocarbonetos pode ocorrer em uma ampla variação de temperatura. A temperatura é essencial para as necessidades de crescimento dos fungos, tendo o petróleo como substrato. Baixas temperaturas geralmente retardam as taxas de volatilização dos hidrocarbonetos de baixo peso molecular, alguns dos quais são tóxicos para os fungos. Fungos também mostram uma tendência para resistir a ambientes secos e temperaturas elevadas. Os efeitos da temperatura são

T90 T60 T30 T0 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 L in ka g e D ist a n ce

também influenciados por outros fatores, tais como a qualidade da mistura de hidrocarbonetos e a composição da população fúngica (SINGH, 2006).

Durante o experimento 2, os valores para a temperatura da água, mensurados nas unidades de simulação variaram entre 21,74 ºC e 26,48ºC (Figura 77). Na Figura 75 pode-se observar que no T90 houve um aumento da temperatura em todas as unidades de simulação. No entanto, com aplicação do teste T, onde p= 0,666622, pode-se concluir que a diferença entre as médias do T0 e dos demais tempos de monitoramento não foram significativas, já que p>0,05 evidencia que não existem diferenças significativas ventre duas médias.

A biodegradação de hidrocarbonetos pode ocorrer em um grande intervalo de temperatura, de 0°C até 70°C, embora, em geral, a degradação ótima ocorra na gama de temperaturas mesófilas (20ºC e 45ºC) (DESAI; VYAS, 2006; SONAWDEKAR, 2012). Os parâmetros mensurados mostraram que as amostras não eram significativamente diferentes, independente do tipo de óleo, consórcio e tratamento de bioestímulo (fibra de coco e folha) utilizado, comprovando que durante todo o experimento não houveram grandes variações que comprometessem o processo de biorremediação.

Figura 75 - Gráfico com a variação dos valores da temperatura do experimento 2 mensurados

nas unidades de simulação nos tempos 0, 8, 15, 30, 45, 60, 75 e 90 dias

A escolha do pH depende dos microrganismos a serem utilizados para a degradação (SONAWDEKAR , 2012). Vários fungos crescem bem em níveis de 4-5, e são mais tolerantes a condições ácidas. Os valores de pH apresentaram-se compatíveis para águas estuarinas, variando entre 6,52 e

7,64 (Figura 76). Entretanto, a maior parte dos microrganismos tolera valores de pH na faixa de 5 a 9 e preferencialmente funcionam na faixa de 6,5 a 7,5 e também o pH de 7 a 8 tem sido encontrado como ótimo para degradação (YADAV; REDDY, 1993; SINGH, 2006; DESAI; VYAS, 2006), o que confirma que os valores encontrados no experimento 2 estão dentro dos padrões de tolerância para o crescimento dos microrganismos.

A aplicação do teste T, onde p=0,529851, mostrou que a diferença entre as médias do T0 e dos demais tempos de monitoramento não foram significativas, já que p>0,05 evidencia que não existe diferença significativa entre duas médias.

Figura 76 - Gráfico com a variação dos valores do pH do experimento 2 mensurados nas

unidades de simulação nos tempos 0, 8, 15, 30, 45, 60, 75 e 90 dias

O potencial redox (EH) dos sedimentos mede o seu estado de oxidação

controlando a direção do equilíbrio químico e consequentemente a redução ou oxidação do contaminante. Este, por sua por sua vez controla os compostos que o contaminante pode formar e a relativa solubilidade destes no meio ambiente (HAZEN, 2010; LIMA, 2010).

O potencial redox é condição limitante para aceleração do processo de biodegradação. No entanto, as concentrações oxidantes ou redutora, em especial irão afetar a atividade metabólica microbiana influenciando a sua atividade enzimática, podendo dificultar ou acelerar o processo de biodegradação (SUTHERSAN, 1999).

Em relação aos valores de EH, estes apresentaram condições oxidantes,

variando entre 22,78 e 44,91 mV (Figura 77). Segundo ERD (1998), valores

positivos de EH indicam condições ótimas para a biodegradação de compostos

orgânicos. Observando o gráfico da Figura 70 é possível observar que o EH

apresentou um aumento no T90 emrelação ao T0, mas essa variação não foi

significante estatisticamente. Com a aplicação do teste T, o valor de p foi igual a 0,576597, onde p>0,05 evidencia que não existe diferença significativa entre duas médias.

Figura 77 - Gráfico com a variação dos valores do EH do experimento 2 mensurados nas

unidades de simulação nos tempos 0, 8, 15, 30, 45, 60, 75 e 90 dias

A influência de vários outros fatores ambientais sobre a biodegradação de hidrocarbonetos foi estudada (ATLAS, 1981). O papel menor de fungos num ecossistema marinho pode ser atribuído à falta de esporulação em habitats marinhos, às características morfológicas, para a competitividade em meio aquático e inibição da germinação de esporos pela salinidade (SINGH, 2006).

Em geral, muitos isolados do solo, de água doce e estuarinos podem sobreviver em salinidades comparáveis a água do mar. Embora quanto maior a salinidade menor a taxa de degradação do óleo (SALLEH et al., 2003; SONAWDEKAR, 2012).

Segundo Atlas (1981), hidrocarbonetos foram adicionados a amostras naturais com ampla variação de salinidade (3,3-28,4), e foi possível observar que as taxas de metabolismo desses compostos diminuiu com aumento desse parâmetro. Os valores para salinidade variaram entre 22 e 34,92 (Figura 78), tendo um aumento da salinidade no T90, que pode ser justificado pelo aumento

da temperatura e consequentemente evaporação da água e maior concentração de sais nas unidades de simulação. Entretanto, ao longo do experimento, a diferença entre as médias do T0 e os demais tempos não foram significativas (p>0,05), com p=0,112104.

Segundo Atlas (1981), microrganismos isolados não crescem bem em salinidades inferiores a 1,5 a 2 (ATLAS, 1981). No presente experimento, a salinidade apresentou valores maiores que 2, o que mostra que a salinidade não foi um requisito impeditivo para o processo de biorremediação.

Figura 78 - Gráfico com a variação dos valores da salinidade do experimento 2 mensurados

nas unidades de simulação nos tempos 0, 8, 15, 30, 45, 60, 75 e 90 dias

Em processos de biorremediação de hidrocarbonetos, para que ocorra a degradação é necessário um receptor de elétrons, e o oxigênio é o mais comum. Embora a maior parte dos estudos tenha mostrado que processos de biodegradação de hidrocarbonetos são aeróbios, também tem sido relatada biodegradação anaeróbica desses compostos. Na ausência de oxigênio molecular, o nitrato, o ferro, o bicarbonato, o óxido nitroso e o sulfato, têm sido mostrados aceptores alternativos de elétros durante a degradação de hidrocarbonetos (DESAI; VYAS, 2006).

Os fungos podem ser do tipo aeróbio e anaeróbio, mas crescem melhor em condições aeróbias. O oxigênio ajuda na mineralização de hidrocarbonetos nos sedimentos do estuário. As velocidades de degradação de hidrocarbonetos são reduzidas com a diminuição do oxigênio (SINGH, 2006). Entretanto, Atlas (1981) relata que existem controvérsias sobre a necessidade absoluta do

oxigênio para a biodegradação de hidrocarboneto, ou se esses estão sujeitos à degradação anaeróbica.

No presente trabalho, com uso de uma bomba de oxigenação, o O.D. ao longo do experimento, variou entre 4,66 e 6,32 (mg/L) (Figura 79). Os passos iniciais do catabolismo de hidrocarbonetos alifáticos, cíclicos e aromáticos por fungos envolvem oxidação de substrato por oxigenases e oxigênio. Assim, as condições aeróbias são necessárias para a oxidação de hidrocarbonetos no meio ambiente (YADAV; REDDY, 1993). Taxas insignificantes de biodegradação dos hidrocarbonetos ocorrem em ambientes anaeróbicos (SINGH, 2006). Isso aponta para a necessidade de se adicionar uma fonte de oxigênio ao experimento, a fim de melhorar os processos de degradação ao longo de 90 dias.

Figura 79 - Gráfico com a variação dos valores de O.D. do experimento 2, mensurados nas

unidades de simulação nos tempos 0, 8, 15, 30, 45, 60, 75 e 90 dias

Através da estatística descritiva foi possível observar que as maiores médias dos parâmetros físico-químicos monitorados ocorreram no tempo 90 (Figura 80). Esse fato confirma o que foi observado nos gráficos e temperatura,

salinidade, O.D., e EH mostrados anteriormente (Figuras 75 a 79). Os tempos

T0 e T90 apresentaram maiores variações (máximo e mínimo). Enquanto que T60 apresentou menor variação.

Figura 80 – Gráfico de box plot para os parâmetros físico-químicos (pH, temperatura, EH, O.D.

e salinidade monitorados no experimento 2

Quanto aos resultados do teste de Cluster, as maiores similaridades são encontradas em T30 e T45. Foram formados dois principais grupos, um pelo T90 e outro pelo T0, T8, T60, T15, T75, T30, E T45. As menores similaridades foram encontradas entre o T90 e os demais tempos (Figura 81).

Figura 81 – Gráfico de similaridade (Cluster) entre as variáveis dos parâmetros físico-químicos

(pH, temperatura, EH, O.D. e salinidade monitorados no experimento 2

O tratamento estatístico utilizando a análise dos componentes principais (ACP) como ferramenta mostrou que os parâmetros físico-químicos (pH,

Média Média±SE Média±SD T0 T8 T15 T30 T45 T60 T75 T90 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 T90 T45 T30 T75 T15 T60 T8 T0 0 5 10 15 20 25

SALC SALCBR SALCBC SALBRFOSALBRFI SALBCFOSALBCFI_TC TCBR TCBC TBRFO TBRFI TBCFOTBCFI OC OCBR OCBC OBRFO OBRFI OBCFO OBCFI EHC EHCBR EHCBC EHBRFOEHBRFI EHBCFO EHBCFI -1 -0.5 0 0.5 1 PC 1 : 83,12% -1 -0.5 0 0.5 1 PC 2 : 15,15%

temperatura, EH e salinidade) monitorados no experimento 2, podem ser

explicados por 98,27 % de variância entre os dois fatores (Figuras 82a e b). No gráfico de pesos em PC1, todas as variáveis tendem a localizar-se mais à esquerda do gráfico dos pesos, mostrando que estas estão correlacionadas negativamente (Figura 82a).

A Figura 82b mostra o gráfico dos escores nas duas primeiras componentes. A primeira componente (83,12% da informação) foi interpretada de forma que podem ser observados 3 grupos. Os tempos 0, 60 e 90 estão correlacionados positivamente. Entretanto o tempo T90 está sendo influenciado por todas as variáveis. Isso pode ser justificado pela variação nos parâmetros que ocorreu nesse tempo.

Figura 82 - Análise dos Componentes Principais (ACP) para parâmetros físico-químicos (pH,

temperatura, EH, salinidade monitorados no experimento 2. Onde: (a) – Variáveis (pH,

temperatura, EH, O.D. e salinidade) e (b) – Casos (T0, T30, T60 e T90)

O gráfico de regressão linear também explica o conjunto de dados dos parâmetros físico-químicos ao longo do experimento 2. O coeficiente angular da reta obtida da regressão linear dos parâmetros em função do tempo, mostra que quanto maior a inclinação da reta (T60), menor a variação dos parâmetros. A maior variação se encontrou no tempo 90 (Figura 83).

(a) (b) T0 T30 T60 T90 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 PC 1: 83,12% -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 P C 2 : 1 5 ,1 5 %

Figura 83 – Gráfico de regressão linear para parâmetros físico-químicos (pH, temperatura, EH,

salinidade, monitorados no experimento 2