BIOMASSA SECA DE MACRÓFITAS AQUÁTICAS AMAZÔNICA –
UMA
AVALIAÇÃO
PRELIMINAR
COMO
MATERIAL
ADSORVENTE NA REMOÇÃO DOS METAIS PESADOS Cr e Pb
DA ÁGUA
J. A. SILVA1, S. P. R. KIMURA1, J. C. MACEDO NETO1, J. C. PAIXÃO1, R. R. SANTOS1 1
Universidade do Estado do Amazonas, Escola Superior de Tecnologia, Departamento de Engenharia de Materiais
E-mail para contato: [email protected]
RESUMO – Este trabalho objetiva a avaliação da eficiência da biomassa seca da macrófita Pistia stratiotes como adsorvente natural dos metais pesados chumbo (Pb) e cromo (Cr) da água. A abundância da macrófita aquática, assim como demais espécies, é função do extenso ambiente aquático que a região amazônica apresenta (maior bacia hidrográfica). A espécie Pistia stratiotes é proveniente do lago do Buiuçú localizado na região de Parintins-Amazonas-Brasil. A biomassa da macrófita foi seca, passada em moinho e em seguida foi realizada a digestão nitroperclórica da biomassa antes e após sua exposição com as soluções contendo diferentes concentrações dos metais chumbo e cromo (2,50 µg mL-1; 5,00 µg mL-1; 7,50 µg mL-1; 10,00 µg mL-1 de cada metal) por um período de até 48 horas. Como fonte dos metais, utilizou-se para o chumbo o acetado de chumbo ((CH3COO)2PH2O) e para o cromo o dicromato de potássio(K2Cr2O7). As leituras das concentrações dos metais foram realizadas por absorção atômica. Como resultado, observou-se a eficiência da espécie Pistia stratiotes na remoção dos metais, tendo o cromo a maior percentagem de remoção, assim, a biomassa seca desta espécie pode ser considerada como material alternativo de baixo custo na remoção de metais pesados, contribuindo para a melhoria da qualidade da água.
1. INTRODUÇÃO
Dentre as muitas formas de contaminação despejadas nos corpos hídricos, os metais pesados ganham destaque por serem em sua maioria tóxicos mesmo em baixas concentrações, apesar de serem essenciais em muitos processos metabólicos aos organismos, quando em excesso podem tornar-se carcinogênicos e mutagênicos (Domingos et al., 2005). O efeito preocupante em relação aos metais pesados é a bioacumulação destes pela flora e fauna aquática que acaba atingindo o homem, produzindo efeitos subletais e letais decorrentes de disfunções metabólicas. O consumo habitual de água e alimentos como peixes contaminados, coloca em risco a saúde dos seres vivos. Quando absorvidos pelo ser humano, estes metais se acumulam no tecido ósseo e gorduroso, deslocando
minerais nobres dos ossos e músculos para a circulação, como consequência desse processo, provoca doenças ao homem.
Um metal é considerado pesado quando em sua forma elementar, apresentar uma densidade igual ou superior a 5 g/cm³ ou quando seu número atômico for maior que 20, a presença desses elementos na crosta terrestre é menor que 0,1%, podendo ser encontrados na forma elementar (sem sofrer alterações) ou formando compostos (Brady & Humiston, 1986; Caziñares, 2000; Pino, 2005). O cromo é considerado um metal pesado e pode existir em vários estados de oxidação, na natureza o metal possui estabilidade termodinâmica apenas nas formas de cromo hexavalente, Cr+6 e cromo trivalente Cr+3. A forma relativamente estável Cr+3 é considerada essencial para o mecanismo de manutenção da glicose, lipídios e proteínas (Korolczuck, 2000). Alguns tipos de doenças como problemas do crescimento, catarata ocular, arteriosclerose, menor tolerância a glicose e certas formas de diabetes, estão relacionadas à falta deste elemento no organismo. Porém níveis de Cr+3 acima dos índices toleráveis podem ser prejudiciais. Além do mais, quando no meio ambiente, o Cr+3 pode oxidar e passar a Cr+6 que é uma forma altamente tóxica e possui propriedades carcinogênicas e mutagênicas.
O chumbo é um dos poluentes ambiental mais conhecido por sua persistência no meio e por seu efeito nocivo aos ecossistemas e à saúde humana. No entanto, o chumbo é considerado também um metal de grande utilidade, sendo empregado de diversas maneiras nos processos industriais. O chumbo é um elemento não essencial aos seres humanos, plantas e animais, de fácil bioacumulação em ambientes aquáticos, podendo ser prontamente introduzido na cadeia trófica (Kabata – Pendias, 2004; Bi et al ., 2010).
A concentração de metais existentes no meio aquático nem sempre aponta os reais valores disponíveis para a biota (Chen, 2000). Podemos tomar como exemplo as macrófitas aquáticas com sua capacidade de acumular uma quantidade de até 100 mil vezes mais do que disponível no sistema (Mishra et al., 2008). Algumas espécies estudadas por Klumpp et al (2002) como a Eichornia crassipes e a Pistia stratiotes apresentaram acúmulo maior de metais principalmente nas raízes. Lima et al. (2014) utilizou as macrófitas aquáticas Salvinia natans na remoção de Pb e obteve bons resultados, Cantuaria et al. (2014) obteve bons resultados para a macrófita Salvinia cucullata na remoção de prata.
A macrófita Pistia stratiotes é uma erva aquática, da família das Araceae, de hábito livre flutuante livre ou semi enraizada quando se encontra em águas rasas (Pott, 2000; Amaral et al. 2008). Tem sido utilizada e indicada para remoção de nitrogênio (N), fosforo (P) e sólidos suspensos na água, melhorando a qualidade dos sistemas aquáticos (Lu et al., 2010), e indicada como bioacumuladora de cromo (Maine et al., 2004), demonstrando seu potencial para a melhoria da qualidade de água.
Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi fazer uma avaliação preliminar da eficácia da biomassa seca da macrófita Pistia stratiotes na remoção dos metais pesados cromo (Cr) e chumbo (Pb) em soluções preparadas com diferentes concentrações.
2. MATERIAL E MÉTODOS
O local de estudo denominado Lago do Buiuçú está inserido no maior sistema fluvial do mundo, a Bacia Hidrográfica Amazônica. A região Amazônica é conhecida por sua grande extensão territorial, sua vasta biodiversidade e pela dimensão de sua rede hidrográfica.
2.1 Descrição do local de estudo – Lago do Buiuçú
Parintins é um município brasileiro no interior do estado do Amazonas, tem uma área de 5.952 km², uma população estimada em 11. 575 habitantes segundo o IBGE (2015). A vegetação, típica da região amazônica, é formada por florestas de várzea e de terra firme tendo ao seu redor um relevo compostos por lagos, ilhotes, e entre esses se encontra o lago do Buiuçú local de estudo deste trabalho, conforme mostra a Figura 1. Por não estar localizado próximo ao perímetro urbano, o lago não está suscetível aos danos causados pela ação antrópica.
Figura 1 – Localização do lago do Buiuçú na região de Parintins/Am.(Fonte: Google Earth). Indivíduos da espécie Pistia stratiotes foram coletados no lago do Buiuçú, na região do município de Parintins/AM sob as coordenadas geográficas: Latitude 2° 40’5.20’’ e Longitude 56° 42’7.18’’. As macrófitas foram separadas em raízes e folhas, secas em estufa com circulação de ar durante 72h à temperatura de 55 °C, depois passada em moinho com peneira acoplada de 1 mm.
Para a determinação das concentrações dos metais chumbo (Pb) e cromo (Cr), na biomassa seca da Pistia stratiotes, realizou-se digestão nitroperclórica, conforme método descrito por Silva (1999) antes e após a realização dos experimentos e feita a determinação por espectrometria de absorção atômica. Também foram determinadas as concentrações dos metais na água utilizada na implantação do experimento, para a certificação da concentração inicial de cada metal em cada tratamento (Gonçalves Junior et al, 2009). As soluções contendo os metais foram preparadas a partir dos
reagentes analíticos acetato de chumbo ((CH3COO)2Pb 3H2O) e para o cromo utilizou-se dicromato de potássio (K2Cr2O7). Foram preparadas soluções com as seguintes concentrações: 0,00 µg mL-1 (testemunha); 2,50 µg mL-1 ( tratamento 1); 5,00 µg mL-1 (tratamento 2); 7,50 µg mL-1 (tratamento 3) e 10,00 µg mL-1 (tratamento 4) de cada metal (Pb e Cr).
As soluções contendo os metais foram acondicionadas em vasos de polietileno. Em cada vaso, utilizou-se 1,00 L de solução e 10 g da biomassa seca da macrófita devidamente colocada em sacos confeccionados com tecido de nylon. Em intervalos de tempo (1, 2, 3, 6, 10, 24, 34 e 48 h), alíquotas foram coletadas das soluções aquosas após a instalação do experimento. Decorrido 48 h da implantação do experimento, a biomassa da macrófita foi retirada e seca em estufa com circulação de ar por 48 h à 65 °C, sendo posteriormente pesada, triturada e procedido com a digestão nitroperclórica para leitura dos metais pesados.
2. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Nas Tabelas 1 e 2 são apresentadas as concentrações inicial e final dos metais chumbo e cromo para os tratamentos que ficaram em contato com a biomassa da Pistia stratiotes. Pode-se observar a eficiência da biomassa na remoção dos metais quando comparados os tratamentos.
Os valores são apresentados em termos de percentagem de remoção dos metais da solução. O cromo apresentou maior eficiência de remoção mantendo-se acima de 50%. Sune et al. (2007) demonstrou em estudos a eficiência da macrófita Pistia stratiotes na remoção de cromo. Para o chumbo, tem-se a taxa de remoção entre 25,6 e 34,99 % demonstrando a eficiência da macrófita também para esse metal.
Tabela 1 – Concentração dos metais chumbo e cromo na solução do experimento na fase inicial e final em relação aos tratamentos para a parte aérea (folha) da Pistia stratiotes.
2,50 5,00 7,50 10,00 Inicio 2,47 5,04 7,46 10,04 Final 1,79 3,75 4,85 6,96 % R 27,59 25,60 34,99 30,69 Inicio 2,49 5,03 7,52 10,01 Final 0,70 1,84 3,51 3,96 % R 72,03 63,38 53,32 60,47 Pb Cr
Metais Tratamento Tratamento (µg mL
-1
)
Tabela 2 – Concentração dos metais chumbo e cromo na solução do experimento na fase inicial e final em relação aos tratamentos para a raiz da Pistia stratiotes.
2,50 5,00 7,50 10,00 Inicio 2,47 5,01 7,38 9,97 Final 1,73 3,71 4,83 6,82 % R 30,16 26,05 34,62 31,64 Inicio 2,48 5,01 7,51 9,99 Final 0,85 1,61 3,45 3,75 % R 65,92 67,96 54,03 62,44
Metais Tratamento Tratamento (µg mL
-1 )
Pb
Cr
%R - percentagem de remoção dos metais na solução
Nas Figuras 2 e 3 apresenta-se a concentração dos metais Pb e Cr nos tratamentos em função dos diferentes tempos de amostragem da solução (1, 2, 3, 6, 10, 24, 34 e 48 h). Observa-se graficamente o comportamento e o tempo ideal para que ocorra a máxima remoção do metal. Para o Pb (Figura 2 a, b), tem-se que, para as concentrações 2,50 e 5,0 µg mL-1(tratamento 1 e 2) o melhor tempo de permanência da biomassa com a solução é entre 6 a 10 h. Para as soluções com 7,5 e 10,0 µg mL-1 (tratamento 3 e 4) a remoção ocorreu nas primeiras 3 horas de contato.
Figura 2 – Concentração de Pb (a) folha (b) raiz das soluções, nos diferentes tratamentos em função do tempo de contado com a biomassa.
Para o Cr (Figura 3 a, b), observa-se que o tempo que ocorre a máxima remoção do metal é de 3
h demonstrando mais rápida eficiência da biomassa Pistia stratiotes para absorção desse metal, além de ter apresentado maior taxa de remoção, conforme demonstrado nas Tabelas 1 e 2. Klump et al., (2002) e Maine et al.,(2004) investigam a utilização das espécies como biorremediadoras devido o seu potencial bioacumulativo de metais.
Figura 3 – Concentração de Cr (a) folha (b) raiz das soluções, nos diferentes tratamentos em função do tempo de contado com a biomassa.
A biomassa seca da espécie Pistia stratiotes demonstrou eficiência na remoção dos metais Pb e Cr (Figura 4 a, b) acumulando os metais em seus tecidos principalmente na raiz, esta parte da planta é responsável pela absorção de poluentes. O gráfico demonstra ainda que, a retenção do metal na biomassa está de acordo com o aumento da concentração na solução.
(a) (b)
Figura 4 – Acúmulo de Cr (a) e Pb (b) na biomassa da Pistia stratiotes nas diferentes concentrações.
3. CONCLUSÃO
Os resultados preliminares para a espécie Pistia stratiotes demonstraram a eficiência da macrófita na remoção dos metais chumbo e cromo quando submetida ao contado com soluções de diferentes concentrações. A raiz foi a parte da planta que apresentou maior capacidade de retenção dos metais. A macrófita removeu com maior eficiência o cromo, portanto, a biomassa seca pode ser considerada um material alternativo eficaz na remoção de metais pesados.
Agradecimentos
À FAPEAM pelo suporte financeiro e ao INPA pelo suporte técnico.
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