Seasonal performance of aquatic macrophytes in improving physicochemical parameters of swine wastewater / Desempenho sazonal de macrófitas aquáticas na melhoria de parâmetros físico-químicos de efluente de suinocultura

Abstract Swine wastewaters (SW) present organic load and nutrient content, what have caused degradation of water quality in many watercourses. Thus, the aquatic macrophytes represent an alternative for the depollution of these wastewaters, due to the high recovery power. The aim of this study was to evaluate the performance of the Eichhornia crassipes (Mart.) Solms, Pistia stratiotes L. and Salvinia auriculata Aubl. in improving the physicochemical targets of SW, as well as to quantify the total ammoniacal nitrogen (NH4+) and total phosphorus (total P) in the plant tissue of the macrophytes and the dry matter biomass (DMB) in two seasons of the year (spring and winter). The experiment was designed in a randomized block design, with 4 treatments (T) with 4 replicates: T1 = Control (without plants); T2 = E. crassipes; T3 = P. stratiotes; and T4 = S. auriculata, submitted to a SW diluted in 50% water. The monitoring is done in tanks during a period of 30 days of each season. Electrical conductivity (EC), dissolved oxygen (DO), turbidity, NH4+ and dissolved phosphorus (P) were analyzed in the SW. In the plants, the contents of NH4+, total P and DMB were determined. It was verified that, in the spring, the plants showed higher production of DMB and a more significant reduction of EC, NH4+ and P, when compared to the plants managed in the SW in the winter. E. crassipes was more efficient at removing P (39%) and total NH4+ (80.2%), and EC reducing (92%) of SW and DMB production in the spring. The results demonstrated that the NH4+ uptake by E. crassipes contributed to a considerable removal of NH4+ and P from SW.

Resumo Os efluentes da suinocultura apresentam elevado teor de carga orgânica e de nutrientes, o que dificulta o seu tratamento. Dessa forma, as macrófitas aquáticas representam uma alternativa para a despoluição desses efluentes, devido ao alto poder de absorção que essas plantas possuem. Neste contexto, o objetivo deste estudo foi avaliar o desempenho das plantas Eichhornia crassipes (Mart.) Solms, Pistia stratiotes L. e Salvinia auriculata Aubl. na melhoria das características físico-químicas de um efluente de suinocultura, bem como quantificar o teor dos elementos nitrogênio amoniacal total (NH4+) e fósforo total (P total) no tecido vegetal das macrófitas e a biomassa de matéria seca (BMS) produzida em duas estações do ano (primavera e inverno). O experimento compreendeu delineamento em blocos casualizados, com 4 tratamentos (T) com 4 repetições, sendo eles: T1 = Testemunha (sem plantas); T2 = E. crassipes; T3 = P. stratiotes; e T4 = S. auriculata, submetidos a efluente de suinocultura diluídos em 50% de água. O cultivo ocorreu em tanques instalados ao ar livre durante 30 dias de cada estação. Foram analisados, nos efluentes, os parâmetros de condutividade elétrica (CE), oxigênio dissolvido (OD), pH, turbidez, NH4+ e fósforo disponível (P). Nas plantas, foram determinados os teores de NH4+, P total e BMS. Foi verificado que, na primavera, as plantas apresentaram maior produção de BMS e redução mais expressiva de CE, NH4+ e P, quando comparadas às plantas manejadas no efluente suíno no inverno. A E. crassipes foi mais eficiente na remoção de P (39%) e NH4+ total (80,2%), e na redução da CE (92%) do efluente suíno e na produção de biomassa seca, na primavera.

Volatilization of ammonia in systems of treatment of swine manure with aquatic macrophytes / Volatilização de amônia em sistemas de tratamento de dejetos de suínos com macrófitas aquáticas

Abstract The usage of aquatic plants represents an alternative in the treatment of residues originating from swine. In these systems, one of the N removal methods is the ammonium (NH4 +) uptake and volatilization of ammonia (NH3). In this way, the objective of this work was to evaluate the volatilization rates of NH3 in waste treatment systems swine fluids (SSF) with aquatic macrophytes, as well as the concentration of NH 4+ present in the swine fluids. The experiment was carried out at Campus II/UNOESTE. The treatment systems were composed of 16 boxes of PVC and characterized as: T1 = Control sample 50% of SSF/50% of water; T2 = 50% SSF/50% water + Eichhornia crassipes (Mart.) Solms; T3 = 50% SSF/50% water + Pistia stratiotes L.; T4 = 50% SSF/50% water + Salvinia auriculata Aubl. The design was randomized blocks, with 4 treatments and 4 replicates. The hydrogen potential (pH) and the NH4 + content of the effluent were analyzed weekly, and the volatilization of NH 3 by means of collectors installed in each treatment unit. The presence of aquatic macrophytes promoted the reduction of NH4+ concentration and of the pH values ​​of swine fluids, and this resulted in the reduction of NH3 volatilization rates to the environment, with emphasis on the system with Eichhornia crassipes (Mart.) Solms, which presented the lowest rate of volatilization.

Resumo A utilização de plantas aquáticas representa uma alternativa no tratamento de resíduos oriundos da suinocultura. Nestes sistemas, uma das formas de remoção de nitrogênio (N) é a absorção de amônio (NH4+) pelas plantas, entretanto, também ocorre a volatilização de amônia (NH3). Dessa forma, o objetivo do trabalho foi avaliar as taxas de volatilização de NH3 em sistemas de tratamentos de dejetos líquidos de suínos (DLS) com macrófitas aquáticas, bem como a concentração de NH4+ presente nos dejetos. O experimento foi realizado em área de ambiente aberto no Campus II/UNOESTE. Os sistemas de tratamento foram constituídos de 16 caixas de PVC e caracterizados como: T1 = Testemunha 50% de DLS/50% de água; T2 = 50% de DLS/50% de água + Eichhornia crassipes (Mart.) Solms; T3 = 50% de DLS/50% de água + Pistia stratiotes L.; T4 = 50% de DLS/50% de água + Salvinia auriculata Aubl. O delineamento adotado foi em blocos casualizados, com 4 tratamentos e 4 repetições. Foram analisados o potencial hidrogeniônico (pH) e o teor de NH4 + do efluente semanalmente, e a volatilização de NH3 por meio de coletores instalados em cada unidade de tratamento. A presença das macrófitas aquáticas proporcionou a redução da concentração de NH4+ e dos valores de pH dos dejetos líquidos de suínos, e isto resultou na redução das taxas de volatilização de NH 3 ao meio ambiente, com destaque ao sistema com Eichhornia crassipes (Mart.) Solms, que apresentou a menor taxa de volatilização.

Seasonal performance of aquatic macrophytes in improving physicochemical parameters of swine wastewater

Abstract Swine wastewaters (SW) present organic load and nutrient content, what have caused degradation of water quality in many watercourses. Thus, the aquatic macrophytes represent an alternative for the depollution of these wastewaters, due to the high recovery power. The aim of this study was to evaluate the performance of the Eichhornia crassipes (Mart.) Solms, Pistia stratiotes L. and Salvinia auriculata Aubl. in improving the physicochemical targets of SW, as well as to quantify the total ammoniacal nitrogen (NH4+) and total phosphorus (total P) in the plant tissue of the macrophytes and the dry matter biomass (DMB) in two seasons of the year (spring and winter). The experiment was designed in a randomized block design, with 4 treatments (T) with 4 replicates: T1 = Control (without plants); T2 = E. crassipes; T3 = P. stratiotes; and T4 = S. auriculata, submitted to a SW diluted in 50% water. The monitoring is done in tanks during a period of 30 days of each season. Electrical conductivity (EC), dissolved oxygen (DO), turbidity, NH4+ and dissolved phosphorus (P) were analyzed in the SW. In the plants, the contents of NH4+, total P and DMB were determined. It was verified that, in the spring, the plants showed higher production of DMB and a more significant reduction of EC, NH4+ and P, when compared to the plants managed in the SW in the winter. E. crassipes was more efficient at removing P (39%) and total NH4+ (80.2%), and EC reducing (92%) of SW and DMB production in the spring. The results demonstrated that the NH4+ uptake by E. crassipes contributed to a considerable removal of NH4+ and P from SW.

Resumo Os efluentes da suinocultura apresentam elevado teor de carga orgânica e de nutrientes, o que dificulta o seu tratamento. Dessa forma, as macrófitas aquáticas representam uma alternativa para a despoluição desses efluentes, devido ao alto poder de absorção que essas plantas possuem. Neste contexto, o objetivo deste estudo foi avaliar o desempenho das plantas Eichhornia crassipes (Mart.) Solms, Pistia stratiotes L. e Salvinia auriculata Aubl. na melhoria das características físico-químicas de um efluente de suinocultura, bem como quantificar o teor dos elementos nitrogênio amoniacal total (NH4+) e fósforo total (P total) no tecido vegetal das macrófitas e a biomassa de matéria seca (BMS) produzida em duas estações do ano (primavera e inverno). O experimento compreendeu delineamento em blocos casualizados, com 4 tratamentos (T) com 4 repetições, sendo eles: T1 = Testemunha (sem plantas); T2 = E. crassipes; T3 = P. stratiotes; e T4 = S. auriculata, submetidos a efluente de suinocultura diluídos em 50% de água. O cultivo ocorreu em tanques instalados ao ar livre durante 30 dias de cada estação. Foram analisados, nos efluentes, os parâmetros de condutividade elétrica (CE), oxigênio dissolvido (OD), pH, turbidez, NH4+ e fósforo disponível (P). Nas plantas, foram determinados os teores de NH4+, P total e BMS. Foi verificado que, na primavera, as plantas apresentaram maior produção de BMS e redução mais expressiva de CE, NH4+ e P, quando comparadas às plantas manejadas no efluente suíno no inverno. A E. crassipes foi mais eficiente na remoção de P (39%) e NH4+ total (80,2%), e na redução da CE (92%) do efluente suíno e na produção de biomassa seca, na primavera.