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Universidade Federal de Juiz de ForaInstituto de Ciências ExatasDepartamento de Química
Química Analítica Ambiental
Grupo: Carla SoaresGrupo: Carla SoaresFlávia Flávia HerediaHerediaLarissa Larissa LavoratoLavoratoPatrícia BarrosPatrícia Barros
Professor: Rafael ArrombaProfessor: Rafael Arromba
Juiz de Fora, 08 de Janeiro de 2014Juiz de Fora, 08 de Janeiro de 2014 1
�
Introdução
Rochas Minerais MO Água Ar
2
� Constitui a interface entre a geosfera, a atmosfera e ahidrosfera, alojando a maior parte da biosfera.
� Recurso não renovável!
�� É um sistema muito dinâmico que desempenha
inúmeras funções e presta serviços vitais para asatividades humanas e a sobrevivência dosecossistemas.
Introdução
ecossistemas.
Produção de biomassa
Armazenamento e Filtragem
Transformação de nutrientes
Fornece matérias-primas
Reservatório de carbono
Blum, W. E. 2005. Functions of soil society and the environment. Reviews in Environmental Science andBiotechnology, 4(3): 75-79. 3
�
Poluição de Solos
Substâncias orgânicas
Compostos orgânicos
Minerais e sólidos
Microbiológica
4
orgânicas naturais • Águas residuais
e urbanas• Estrume• Indústrias
orgânicos sintéticos • Pesticidas• Substâncias de
origem industrial
sólidos inorgânicos em suspensão• Derivado de
erosão• Descargas
industriais
•Assentamentos urbanos e animal
�
Introdução
Áreas contaminadasAlternativas para
despoluir
Soluções que englobamSoluções que englobam
eficiência na descontaminação
simplicidade na execução
tempo demandado
pelo processoMenor custo
Biorremediação
6
�
Introdução
Biorremediação:
técnica que objetiva descontaminar solo eágua por meio da utilização deorganismos vivos, como microrganismosorganismos vivos, como microrganismose plantas.
Dentro da Biorremediação se encontra a Fitorremediação
7
�Segundo Accioly & Siqueira (2000):� A Fitorremediação envolve o emprego de plantas, sua
microbiota associada e de amenizantes (corretivos,fertilizantes, matéria orgânica etc.) do solo, além de
Fitorremediação
fertilizantes, matéria orgânica etc.) do solo, além depráticas agronômicas que, se aplicadas em conjunto,removem, imobilizam ou tornam os contaminantes inofensivosao ecossistema.
� Quando comparada com técnicas tradicionais comobombeamento e tratamento, ou remoção física da camadacontaminada, a fitorremediação tem sido consideradavantajosa, principalmente por sua eficiência nadescontaminação e pelo baixo custo
8
�
Fitorremediação
As plantas podem ajudar a limpar muitos tipos de contaminantes, incluindo metais, pesticidas, explosivos e contaminantes, incluindo metais, pesticidas, explosivos e petróleo. Esta é uma forma não-poluente e de baixo custo
para remover e/ou estabilizar substâncias tóxicas que poderiam ser lixiviadas do solo pela chuva e contaminar as
fontes de água
9
�
Aplicação e mecanismosA Fitorremediação pode ser utilizada em solos contaminados com substâncias:
OrgânicasMetais
pesados Subprodutos
Pesquisa mais difundida
Inorgânicas
pesados Subprodutos tóxicos da indústria
Solventes clorados
Explosivos
Agrotóxicos
Elementos contaminantes
� Em geral, é mais difícil trabalhar com contaminantes orgânicos � diversidadeMolecular � complexidade de análise � constantes transformações a que estão sujeitos.
10
�� Metais (Pb, Zn, Cu, Ni,Hg, Se),� Compostos inorgânicos (NO3
-NH4+, PO43-),
� Elementos químicos radioativos (U, Cs, Sr),
Substâncias alvo
Elementos químicos radioativos (U, Cs, Sr),� Hidrocarbonetos derivados de petróleo (BTEX),� Pesticidas e herbicidas (atrazine, bentazona),� Compostos clorados e nitroaromáticos,� Explosivos (TNT),� Solventes clorados (TCE, PCE)� Resíduos orgânicos industriais
11
�� Para o sucesso da fitorremediação, as plantas usadas
devem ter tolerância aos contaminantes, capacidade deremovê-los e extraí-los, e mineralizá-los no ambiente.
� Sua utilização é baseada na seletividade, natural oudesenvolvida, que algumas espécies possuem a
Aplicação e mecanismos
Sua utilização é baseada na seletividade, natural oudesenvolvida, que algumas espécies possuem adeterminados tipos de compostos ou mecanismos deação. Fato comum em espécies agrícolas e daninhas,tolerantes a certos herbicidas.
� A seletividade deve-se ao fato de que os compostosorgânicos podem ser translocados para outros tecidos da plantae subseqüentemente volatilizados; podem ainda sofrer parcialou completa degradação ou ser transformados em compostosmenos tóxicos
12
�
Principais mecanismos
A fitorremediação pode ser dividida em oito processos que dependem das características morfofisiológicas do vegetal:
Fitoextração Fitoacumulação FitodegradaçãoFitoextração
RizoestabilizaçãoRizovolatilizaçãoRizodegradação
Fitovolatilização Fitoestimulação
Fitoacumulação Fitodegradação
13
�
Principais mecanismos
Fitoextração
consiste na absorção dos contaminantes pelas raízes
Acumulação nos tecidos vegetais
contaminantes pelas raízes das plantas, sendo aí armazenados, ou são
transportados e acumulados nas partes aéreas das plantas. Se
usam plantas acumuladoras de metais
pesados para extraírem os poluentes inorgânicos.
14
http://www.educacaopublica.rj.gov.br/biblioteca/biologia/0026.html acesso em 07/01/2014
�
Principais mecanismos
Fitodegradação
Bioconversão do contaminante em formas
Enzimas degradam poluentes
contaminante em formas menos tóxicas ou não-tóxicas
nas raízes ou em outros órgãos dos vegetais; em
alguns casos a transformação ocorre de forma intensa,
resultando na mineralização do xenobiótico. Ocorre após a fitoextração, ou mesmo após a
fitoacumulação15
http://www.educacaopublica.rj.gov.br/biblioteca/biologia/0026.html acesso em 07/01/2014
�Fitovolatilização
os contaminantes
Principais mecanismos
Conversão de poluentes em
compostos voláteisos contaminantes absorvidos pelas raízes
das plantas são convertidos em formas
menos tóxicas e liberadas para a
atmosfera. Neste caso, as plantas têm que ter
alta capacidade de transpiração
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compostos voláteis
http://www.educacaopublica.rj.gov.br/biblioteca/biologia/0026.html acesso em 07/01/2014
�Fitoestimulação
consiste no fato das raízes liberarem exsudatos como,
Principais mecanismos
liberarem exsudatos como, aminoácidos e
polissacarídeos, que estimulam a atividade dos microorganismos do solo,
degradando os contaminantes . As plantas
devem apresentar um sistema radicular denso,
com raízes profundas que cubram uma grande área
de contato. 17
Degradação dos poluentes por
bactérias adsorvidas nas
raízes
http://www.educacaopublica.rj.gov.br/biblioteca/biologia/0026.html acesso em 07/01/2014
�Fitoestabilização
as plantas protegem o solo contaminado da
Principais mecanismos
solo contaminado da erosão eólica e hídrica;
imobilizam os contaminantes no solo,
por formação de compostos de baixa
solubilidade na zona da raiz, adsorção à raiz, ou absorção e acumulação
na raiz, reduzindo a lixiviação, ou a entrada
na cadeia alimentar 18
Incorporação à liginina das paredes
celulares
http://www.educacaopublica.rj.gov.br/biblioteca/biologia/0026.html acesso em 07/01/2014
�
As plantas em potencial devem possuir algumas características
Capacidade de absorção, concentração e/ou metabolização e tolerância ao contaminante
Capacidade de removê-los, extraí-los, e mineralizá-losno ambiente
Alta taxa de crescimento e produção de biomassa
Fácil colheita
Capacidade de desenvolver-se bem em ambientes diversos
19
�
Espécies fitorremediadoras
Feijão-de-porco (Canavalia ensiformis)
Milheto (Pennsetumglaucun)
20
Girassol (Helianthus annus)
�� As características físico-químicas do solo devem ser
conhecidas.
� Identificação dos poluentes bem como sua
Pré-requisitos para utilização da Fitorremediação
� Identificação dos poluentes bem como suadistribuição na área.
� Qualquer fator que venha a interferir negativamente nodesempenho das plantas deve ser controlado ouminimizado.
� Conhecer as condições de domínio da manipulaçãoin situ dos organismos, a acessibilidade, o local, apossibilidade de isolamento e contenção da contaminação.
21
�� Metais Tóxicos� Há aproximadamente 2.000 a.C., grandes quantidades de
chumbo eram obtidas de minérios início da utilização
Aplicações
chumbo eram obtidas de minérios início da utilização desse metal pelo homem.
� A presença de metais no solo está associada a localização geográfica.
controle da quantidade de metais:
� limitar o uso de produtos agrícolas� proibir a produção de alimentos em solos contaminados
SANTOS, G. C. G. dos; RODELLA, A. A. Poluição do solo e qualidade ambiental. USP/ESALQ. Revista Brás. Ci. Solo, v. 31, p. 793-804, 2007.
�
� Toxicidade do metal:
Aplicações
Dose;Espécie química.
� Os metais podem ser classificados em:● Elementos essenciais: Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Mo, Se e Zn.● Não essenciais: As, Ba, Cd, Hg e P.
Material Química Analítica Ambiental, Rafael Arromba, Departamento de Química, UFJF, 2 ° semestre de 2013.
�
agricultura, mineração e siderurgia
Aplicações
sérios problemas de poluição ambiental
� EUA e Europa perda na produção de alimentos.� Brasil 1970, descoberta de depósitos,
usualmente clandestinos de resíduosquímicos perigosos.
KOS, B.; LESTAN, D. Induced phytoextraction/soil washing of using biodegradable chelate and permeable barriers. Environ. Sci. Technol., v. 37, p. 624-629, 2003.
�� A utilização de plantas para descontaminação do solo
apareceu de um princípio inverso:
Aplicações
�� No caso dos metais, as espécies acumuladoras teriam
maior potencial fitoextrator, mas geralmente apresentamtamanho reduzido e baixa taxa de crescimento, o quelimita sua aplicação em larga escala.
Aplicações
limita sua aplicação em larga escala.
� Vantagens: melhora o aporte de matéria orgânicaaumenta a quantidade de raízesatenua processos erosivosmelhora o habitat de microorganismos
RASKIN, I; SMITH, R. D.; SALT, D. E. Phytoextration of metals using plants to remove pollutants from the environment. Current Opinion in Biotechnology, v. 18, p. 221-285, 1997.
�� Gonzaga et al. (2006) constataram que as samambaias
hiperacumulam arsênio.Pteris vittat: capacidade para remover arsênio do solo.
Aplicações
Pityrogramma calomelanos: capacidade semelhante paraacumular arsênio.
Pteriscopper vittata crescendo em solo contaminado com cromato de arsênio (Central Florida- USA).
�� Pesticidas� Cidade de Meninos (Rio de Janeiro): havia uma fábrica de
hexaclorociclohexano (HCH), que é um pesticidaorganoclorado, a qual foi desativada entre os anos de
Aplicações
organoclorado, a qual foi desativada entre os anos de1960 e 1965, porém, permaneceu no local todo seu acervoabandonado, inclusive os "stocks" e resíduos daprodução.
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.
novos compostos e novos riscosMinistério da Saúde do Brasil decidiu proceder àneutralização do HCH por meio da aplicaçãode cal virgem (CaO).
�� Associado à aplicação da cal (CaO) e à agregação de
adubo orgânico ao solo, foi sugerido o plantio e espéciesflorestais na área contaminada.
Aplicações
� Duas espécies de eucalipto foram escolhidas: Eucalyptusgrandise e Corymbria citriodora.
Fitorremediação: promover a ciclagem
de nutrientes
LASAT, M.M., 2002. Phytoextraction of Toxic Metals: A Review of Biological Mechanisms. Journal of Environmental Quality 31: 109-120.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.
�� Resultados: o solo apresentou pH igual a 8,2 e 8,4 nas
amostras de solo 1 (área de E. grandis) e de solo 2 (área deC. citriodora).
Aplicações
condição favorece a retenção de compostos organoclorados no solo
� A interação entre plantas, poluente e solo é o primeiropasso para a realização eficaz da técnica defitorremediação.
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.
�� Herbicidas� Solos contaminados com herbicidas apresentam certas
limitações à fitorremediação: por serem tóxicos para asplantas.
Aplicações
plantas.� Fator negativo: maior probabilidade de ocorrência de
lixiviação das suas moléculas originais ou dos seusmetabólitos para camadas mais profundas do solo,podendo atingir o lençol freático.
31
�� A possibilidade de uma planta ser fitorremediadora
depende do tipo de poluente plantas que possui maiorresistência ao poluente.
� Exemplo: As espécies mais eficientes na descontaminação
Aplicações
� Exemplo: As espécies mais eficientes na descontaminaçãodo herbicida Trifloxysulfuron Sodium (utilizado nacultura do algodão) em solo foram Mucana aterrina(mucana-preta) e Canavalia ensiformes (feijão-de-porco).
32
C. ensiformes(feijão-de-porco)
M. aterrina(mucana-preta)
SANTOS, J.B., PROCÓPIO, S.O., SILVA, A.A., PIRES, F.R., RIBEIRO JÚNIOR, SANTOS, E.A., FERREIRA, L.R.,2004. Fitorremediação do herbicida Trifloxysulfuron Sodium. Planta Daninha 22(2) : 323-330.
�� Outros Poluentes� PCBs (Polychlorinated Biphenyls).
� Fabricados entre meados de 1920 e 1970.
Aplicações
� Fabricados entre meados de 1920 e 1970.� Praticamente insolúveis em água e facilmente solúveis
em carboidratos, gorduras e outros compostosorgânicos, sendo de rápida absorção por tecidosgordurosos.
isolante dielétrico líquido mais usado em transformadores e outros equipamentos
elétricos
alta estabilidade
baixa inflamabilidade
condutividade
33K. A. S. Cruvinel, A. D. Oliveira, K. Kopp, E. M. Ferreira ‐ REEC – Revista Eletrônica deEngenharia Civil Vol 7 ‐ nº 2 (2013).
�� As mesmas propriedades físico‐químicas que tornaram
esse grupo de compostos excelentes para uso comodielétrico, também os condenaram por possuíremcaracterísticas de poluente orgânico persistente.
Aplicações
características de poluente orgânico persistente.� As PCBs são compostos orgânicos aromáticos clorados,
cuja família é constituída por cerca de 709 compostosdiferentes.
� O uso das PCBs foi restrito no Brasil e em vários outrospaíses.
34K. A. S. Cruvinel, A. D. Oliveira, K. Kopp, E. M. Ferreira ‐ REEC – Revista Eletrônica deEngenharia Civil Vol 7 ‐ nº 2 (2013).
�� Estudos foram realizados sobre o efeito da rizosfera na
fitorremediação de solos contaminados.� Três leguminosas e quatro espécies de gramíneas foram
selecionadas na primeira fase. As leguminosas foram:
Aplicações
presença de plantas aumentou significativamente a selecionadas na primeira fase. As leguminosas foram:Medicago sativa, Lathyrus sylvestris e Lespedeza cuneataDum.‐Cours, sendo as espécies de gramíneas: Panicumclandestinum, Phalaris arundinacea, Panicum virgatum, eFestuca arundinacea.
maior degradação de PCBs
presença de plantas aumentou significativamente a atividade biológica (respiração microbiana e atividade
enzimática).
35K. A. S. Cruvinel, A. D. Oliveira, K. Kopp, E. M. Ferreira ‐ REEC – Revista Eletrônica deEngenharia Civil Vol 7 ‐ nº 2 (2013).
�� Menor custo em relação às técnicas tradicionalmente
utilizadas envolvendo a remoção do solo paratratamento ex situ.
Potencialidades
� Os compostos orgânicos podem ser degradados aCO2 e H2O, removendo toda a fonte decontaminação.
� As propriedades biológicas e físicas do solo sãomantidas podendo até ser melhoradas.
36PIRES, F.R. et al. Fitorremediação de solos contaminados com herbicidas. Planta Daninha, Viçosa-MG, v.21, n.2, p.335-
341, 2003
�� Fixação de nitrogênio atmosférico, no caso de
leguminosas;� Plantas ajudam no controle do processo erosivo,
eólico e hídrico.
Potencialidades
eólico e hídrico.
Evitam o carreamento de contaminantes com a água e com o solo , reduzindo
assim a possibilidade de contaminaçãode lagos e rios;
� Plantas são mais favoráveis, esteticamente, do quequalquer outra técnica de biorremediação.
37PIRES, 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 plantasfitorremediadoras da área contaminada.
Potencialidades
� Podem ser implementadas com mínimo distúrbioambiental, evitando escavações e tráfego pesado.
� Utiliza energia solar para realizar os processos.
� Tem alta probabilidade de aceitação pública.
38PIRES, F.R. et al. Fitorremediação de solos contaminados com herbicidas. Planta Daninha, Viçosa-MG, v.21, n.2, p.335-
341, 2003
�� Dificuldade na seleção de plantas para fitorremediação.
� O tempo requerido para obtenção de uma despoluição
Limitações
O tempo requerido para obtenção de uma despoluiçãosatisfatória pode ser longo.
� O contaminante deve estar dentro da zona de alcance dosistema radicular.
� Clima e condições edáficas podem restringir ocrescimento de plantas fitorremediadoras.
39PIRES, F.R. et al. Fitorremediação de solos contaminados com herbicidas. Planta Daninha, Viçosa-MG, v.21, n.2, p.335-
341, 2003
�� Elevados níveis do contaminante no solo podem
impedir a introdução de plantas no sítiocontaminado.
Limitações
� Na fitorremediação de orgânicos, as plantas podemmetabolizar os compostos.
� Potencial de contaminação da cadeia alimentar.
Em alguns casos, os metabólitos podem ser mais problemáticos do que os compostos originais;
40PIRES, F.R. et al. Fitorremediação de solos contaminados com herbicidas. Planta Daninha, Viçosa-MG, v.21, n.2, p.335-
341, 2003
�� Necessidade de disposição da biomassa vegetal,
quando ocorre a fitoextração de poluentes não-metabolizáveis ou metabolizados a compostostambém tóxicos.
Limitações
também tóxicos.
� Possibilidade de a planta fitorremediadora tornar-seplanta daninha
� Melhoria nas condições do solo pode ser requerida,incluindo a quelação do contaminante para facilitarsua absorção pelas plantas.
41PIRES, F.R. et al. Fitorremediação de solos contaminados com herbicidas. Planta Daninha, Viçosa-MG, v.21, n.2, p.335-
341, 2003
�� A fitorremediação se revela como um avanço da
biotecnologia para o tratamento do solo e água.� Apesar de existirem limitações, os benefícios
Conclusões
� Apesar de existirem limitações, os benefíciosapresentados pela fitorremediação a tornam umatécnica promissora.
� Contudo, ela requer ação conjunta de profissionaisde diversas áreas, no intuito de identificar espéciescapazes de atuar eficazmente na descontaminação desolos.
�� Uma característica importante a ser considerada é a
habilidade dessas plantas em cobrir o solorapidamente e melhorar sua fertilidade.
Conclusões
� Manejo sustentável e aproveitamento dossubprodutos.
�
Referências bibliográficas
� ACCIOLY, A. M. A.; SIQUEIRA, J. O. Contaminação química e biorremediação do solo. In: NOVAIS, R. F.;
� Blum, W. E. 2005. Functions of soil society and the environment. Reviews in Environmental Science and Biotechnology, 4(3): 75-79
� PIRES, F.R. et al. Fitorremediação de solos contaminados com herbicidas. Planta � PIRES, F.R. et al. Fitorremediação de solos contaminados com herbicidas. Planta
Daninha, Viçosa-MG, v.21, n.2, p.335-341, 2003
� PERKOVICH, B. S. et al. Enhanced mineralization of [14C] atrazine in K. scoparia
rhizosferic soil from a pesticidecontaminated site. Pestic. Sci., v. 46, p. 391-396, 1996.
� http://www.isfoundation.com/pt-br/news/fitorremedia%C3%A7%C3%A3o-um-m%C3%A9todo-salvador-do-meio-ambiente acesso em 06/01/14
� Fonte: http://fitorremediacao.blogs.sapo.pt/ acesso em 06/01/14
� http://www.educacaopublica.rj.gov.br/biblioteca/biologia/0026.html acesso em 07/01/2014
44