Mariana Cunha Tayrine Fernandes
Professor: Dr. Rafael Arromba
FITORREMEDIAÇÃO DE
SOLOS
Química Analítica Ambiental
Introdução
A preocupação com o meio
ambiente evoluiu ao longo dos
anos e parte disso foi em função
da aplicação de técnicas
tradicionais inadequadas de
manejo do solo
A
SUSTENTABILIDADE
passou
a ser umas das palavras mais
importantes para designar a
modificação do enfoque dos
sistemas agrícolas brasileiros
Composição do solo: ar, água, matéria orgânica e
mineral
Estrutura que possibilita o desenvolvimento das
mais diversas espécies de plantas que
conhecemos
É do solo que retiramos a maior parte de nossa
alimentação direta ou indiretamente se este
estiver contaminado, nossa saúde estará em risco
Substâncias como lixo, esgoto,
agrotóxicos e outros tipos de
poluentes produzidos pela ação do
homem, provocam sérios efeitos no
meio ambiente.
Contaminação dos lençóis
freáticos, produzem gases tóxicos,
além de provocar sérias alterações
ambientais como, por exemplo, a
chuva ácida.
Tecnologias Inovativas de Tratamentos
(ITT´s)
Desenvolvimento de técnicas de remediação de
áreas contaminadas com diversos tipos de
poluentes.
Remediação
Consiste na aplicação de diferentes medidas de
contenção e tratamento do material contaminado
para o saneamento da área.
•
Ela pode ser
QUÍMICA
,
FÍSICA
ou
BIOLÓGICA
.
Remediação Química
• Os métodos convencionais são aqueles que usam íons como agentes oxidantes - por exemplo, o emprego de KMnO4;
• Os processos oxidativos avançados utilizam diferentes reagentes para produzir o radical hidroxila (•OH), uma espécie altamente oxidante e pouco seletiva.
Andrade Graciano, Vivian; de Souza Pires, Carolina; Godinho Teixeira, Silvio César; Lourenço Ziolli, Roberta; Vidal Pérez, Daniel. 2012. Remediação de um solo contaminado com petróleo por oxidação química. Revista Brasileira de Ciência do Solo 36: 1656-1660.
Processos convencionais ou oxidativos avançados
Remediação Física
Injeção de Ar (Air Sparging)
Utiliza o insuflamento de ar ou oxigênio na zona saturada do solo.
• O objetivo é promover uma espécie de "stripping" na água subterrânea, desprendendo os compostos orgânicos voláteis.
• A injeção de ar no solo também promove a biodegradação dos contaminantes pela atividade bacteriana aeróbia.
Mas apesar da alta eficiência que apresentam, essas técnicas são de
CUSTO ELEVADO e, algumas, de difícil execução, sendo
praticamente inviáveis para a aplicação em áreas extensas.
ALTERNATIVAS BIOLÓGICAS
SCHNOOR, J. L.; DEE, P. E. Technology evaluation report: phytoremediation.Pittsburgh, PA: Ground-Water Remediation Technologies Analysis Center. 1997. 37 p.
Fitorremediação
É uma técnica que consiste no uso de plantas e
sua comunidade microbiana associada para
degradar, sequestrar ou imobilizar poluentes
presentes no solo.
•
Pode envolver também o
EMPREGO DE AMENIZANTES
no solo, além de práticas agronômicas que, se aplicadas
em
conjunto,
removem,
imobilizam
ou
tornam
os
contaminantes menos tóxicos ao ecossistema.
SILICIANO, S. D.; GERMIDA, J. J. Enhanced phytoremediation of chlorobenzoates in rhizosphere soil. Soil Biology and Biochemistry, Oxford, v.31, p. 299-305, 1999.
Desde a década de 90, diversas pesquisas tiveram
como foco a fitorremediação, principalmente nos EUA
e Europa.
No Brasil, o termo fitorremediação ainda parece
desconhecido para grande parte da comunidade
científica.
SANTOS, J. B.; SILVA, A. A.; PROCÓPIO, S. O. et al. Fitorremediação de áreas contaminadas por herbicidas. In: SILVA, A. A.; SILVA, J. F. (Ed.). Tópicos
Brasil
Potencial de
uso dessa
tecnologia
Condições
climáticas
Biodiversidade
existente
BRASIL. Biodiversidade: riqueza de espécies. Ministério do Meio Ambiente, 2002. Disponível em: <http://www.mma.gov.br/biodiversidade/biodiv/ brasil.html>. Acessado em: 20/05/2014
Fitoextração Fitoacumulação Fitodegradação
Fitovolatilização Fitoestimulação Rizodegradação
Rizovolatilização Rizoestabilização
Fitoextração
Absorção e armazenamento dos contaminantes pelas
raízes ou são transportados e acumulados nas partes
Plantas acumuladoras de Pb, Cu, Co, Ni e Zn: Brassica
juncea; Aeolanthus biformifolius; Alyssum bertolonii e
Thlasp caerulescens.
Esta técnica utiliza plantas chamadas hiperacumuladoras
capazes de armazenar altas concentrações de metais
Fitoestabilização
Exemplos de plantas cultivadas com este fim são as espécies
de Haumaniastrum, Eragrostis, Ascolepis, Gladiolus e Alyssum.
Objetiva evitar a mobilização do contaminante e limitar sua
difusão no solo, através de uma cobertura vegetal.
Os contaminantes são incorporados e os metais são
precipitados sob formas insolúveis, sendo posteriormente
aprisionados na matriz do solo.
CUNNINGHAM, S. D.; ANDERSON, T. A.; SCHWAB, A. P. Phytoremediation of soils contaminated with organic pollutants. Advances in Agronomy, New York, v. 56, p. 55-114, 1996.
Fitoestimulação
As plantas devem apresentar um sistema radicular denso,
com raízes profundas que cubram uma grande área de
contato.
Esta técnica consiste no fato das raízes liberarem
exsudatos como, aminoácidos e polissacarídeos, que
estimulam a atividade dos microorganismos do solo,
degradando os contaminantes .
Fitovolatilização
Esta técnica pode ser empregada para compostos
orgânicos também.
Alguns íons de elementos como Hg, Se e As, são
absorvidos pelas raízes, convertidos em formas não
Fitodegradação
•
Processo
cujas
plantas
são
capazes
de
degradar
poluentes orgânicos. Em alguns casos, os poluentes são
degradados em moléculas que são usadas para o
crescimento da planta.
•
Os contaminantes orgânicos são degradados ou mineralizados
dentro das células vegetais por enzimas específicas.
•
Entre essas enzimas destacam-se:
nitroredutases (degradação de nitroaromáticos)
desalogenases (degradação de solventes clorados e pesticidas)
lacases (degradação de anilinas)
•
Populus sp. e Myriophyllium spicatum são exemplos de plantas
que possuem tais sistemas enzimáticos.
Rizofiltração
•
Esta técnica é utilizada, principalmente, com água
contaminada;
•
Similar a fitoextração, porém as plantas utilizadas
apresentam
raízes
que
desenvolvem
um
sistema
radicular com grande área de contato;
•
Quando
as
raízes
tornam-se
saturadas com os contaminantes, as
plantas são coletadas e trocadas
para a continuação da remediação.
•
Emprega plantas terrestres para absorver, concentrar
e/ou precipitar os contaminantes de um meio aquoso.
•
As plantas são mantidas num reator sistema hidropônico,
através do qual os efluentes passam e são absorvidos
pelas raízes, que concentram os contaminantes.
•
Plantas como Helianthus annus
e Brassica juncea provaram ter
potencial para esta tecnologia.
• Menor custo em relação às técnicas tradicionalmente utilizadas envolvendo a remoção do solo para tratamento;
• Os compostos orgânicos podem ser degradados a CO2 e H2O, removendo toda a fonte de contaminação;
• As propriedades biológicas e físicas do solo são preservadas;
• Plantas ajudam no controle do processo erosivo;
PIRES, F.R. et al. Fitorremediação de solos contaminados com herbicidas. Planta Daninha, Viçosa-MG, v.21, n.2, p.335-341, 2003
• Incorporação de matéria orgânica
ao solo, quando não há
necessidade de retirada das plantas fitorremediadoras da área contaminada;
• Podem ser implementadas com mínimo distúrbio ambiental, evitando escavações e tráfego pesado;
• Utiliza energia solar para realizar os processos
• Dificuldade na seleção de plantas para fitorremediação;
• Tempo requerido para obtenção de uma despoluição satisfatória pode ser longo;
• Clima e condições edáficas podem restringir o crescimento de plantas fitorremediadoras;
• Elevados níveis do contaminante no solo podem impedir a introdução de plantas no sítio contaminado;
PIRES, F.R. et al. Fitorremediação de solos contaminados com herbicidas. Planta Daninha, Viçosa-MG, v.21, n.2, p.335-341, 2003
• Na fitorremediação de orgânicos, as plantas podem metabolizar os compostos;
• Potencial de contaminação da cadeia alimentar;
• Possibilidade da planta fitorremediadora tornar-se planta daninha
• A Fitorremediação pode ser utilizada em solos contaminados com substâncias:
• É mais difícil trabalhar com contaminantes orgânicos devido à diversidade molecular que causa maior complexidade de análise.
Orgânicas Inorgânicas Metais pesados Subprodutos tóxicos da indústria Solventes clorados Explosivos Agrotóxicos Elementos contaminantes
A fitorremediação de áreas poluídas é bastante útil para o meio ambiente devido à utilização de plantas específicas que amenizam ou até mesmo despoluem totalmente áreas contaminadas;
• É necessário a utilização de plantas que possuam determinadas características:
• Solos contaminados apresentam limitações por serem, muitas vezes, tóxicos às plantas, o que dificulta a seleção de plantas resistentes e fitorremediadoras.
boa capacidade de absorção
sistema radicular profundo
acelerada taxa de crescimento
fácil colheita
resistência ao poluente
• Várias tecnologias de fitorremediação estão sendo usadas para retirar metais de áreas poluídas;
• O problema associado à contaminação dos solos por metais pesados se deve a existências de formas disponíveis desses elementos;
Metais como Cu2+ e Zn2+ necessários para o crescimento e desenvolvimento de plantas em excesso podem produzir sintomas tóxicos
e a inibição do crescimento da planta
BENNETT, L.E. et al. Analysis of Transgenic Indian Mustard Plants for Phytoremediation of Meta - Contaminated Mine Tailings. Journal of Environmental Quality 32: 432-440, 2003
As plantas transgênicas, bem como as do tipo silvestre, foram semeadas no
solo poluído por metais;
Após 14 semanas de crescimento, as plantas foram colhidas e as
concentrações de metais comparadas
Figura: Brassica Juncea
BENNETT et al. avaliaram o potencial de fitorremediação das plantas
transgênicas da Mostarda indiana (Brassica juncea) projetada para produzir peptídios ligantes de metais
Resultado:
As plantas transgênicas removeram mais metal de solo
contaminado que o tipo silvestre;
A
superprodução
de
grupos
tiol
ligantes
de
metais
e
fitoquelantes representam
uma estratégia promissora para
produção
de
plantas
com
maiores
propriedades
de
fitorremediação de metais pesados;
BENNETT, L.E. et al. Analysis of Transgenic Indian Mustard Plants for Phytoremediation of Meta - Contaminated Mine Tailings. Journal of Environmental Quality 32: 432-440, 2003
Uma fábrica de hexaclorociclohexano (HCH), pesticida organoclorado, foi desativada entre os anos de 1960 e 1965, permanecendo no local todo seu
acervo abandonado, inclusive os "stocks" e resíduos da produção fabril no RJ
O Ministério da Saúde decidiu proceder à neutralização do
HCH, numa tentativa de remediar a contaminação do solo, por meio da aplicação de
cal virgem (CaO)
Também foi sugerido o plantio de espécies florestais na área contaminada, visando uma fitorremediação associada ao
tratamento químico para promover a ciclagem de
nutrientes
BUOSI, D., FELFILI, J.M.,2004. Recuperação de áreas contaminadas por pesticidas organoclorados na Cidade de Meninos, município de Duque de Caxias, RJ. Revista Árvore 28(3) : 465-470.
• Duas espécies de eucalipto foram escolhidas devido ao seu rápido crescimento: Eucalyptus grandis e Corymbria citriodora
Eucalyptus grandis
Resultado:
Análises das amostras indicaram que o solo apresentou pH 8,2 na área de E. grandis
8,4 na área de C. citriodora
resultado positivo da fitorremediação, sendo esta melhor na área com plantio de E. grandis;
A área com plantio de C. citriodora apresentou maior conteúdo de matéria orgânica e solo menos argiloso, favorecendo a decomposição dos compostos organoclorados;
Herbicidas
• Solos contaminados com herbicidas apresentam certas limitações à fitorremediação por serem, muitas vezes, tóxicos para as plantas;
• Fator negativo: maior probabilidade de ocorrência de lixiviação das moléculas originais ou dos metabólitos para camadas mais profundas do solo, podendo atingir o lençol freático;
• A absorção de herbicidas pelas plantas é afetada pelas:
propriedades químicas do composto
condições ambientais
características das espécies vegetais
O desenvolvimento de herbicidas com efeitos residuais longos possibilitou o controle efetivo de plantas daninhas por um período de
tempo maior, reduzindo com isso o número de aplicações;
Foi observada a ocorrência de fitotoxicidade em culturas sensíveis plantadas após a utilização desses herbicidas, cujo
efeito residual varia de alguns meses até três anos ou mais; Esse fenômeno tem sido observado com os diversos herbicidas.
Nessa situação, é possível e recomendável o emprego de espécies vegetais na descontaminação do solo.
KNUTESON, S.L., WHITWELL, T., KLAINE, S.J. Influence of Plant Age and Size on Simazine Toxicity and Uptake. Journal of Environmental Quality 31: 2096-2103, 2002
Considerações Finais
• Estudos sobre a fitorremediação estão sendo desenvolvidos visando uma série de benefícios para o meio ambiente e para as futuras gerações;
• Vários são os poluentes e a cada dia surge algo novo, trazendo algum tipo de dano para o meio ambiente. Dessa forma, a utilização de algumas das técnicas de fitorremediação já representa uma esperança na descontaminação de áreas poluídas;
• O estudo e a subsequente avaliação da interação entre o solo, a planta e o poluente é um campo bastante necessário e promissor;
• É necessário que mais estudos nessa área sejam realizados para melhor conhecermos a capacidade fitorremediadora das plantas e sua possível utilização no combate à poluição.
