Elementos-traço no solo, na planta e no grão de plantas de milho cultivadas em latossolos tratados com lodo de esgoto por 16 anos / Trace elements in soil, plant and grain of corn plants cultivated in Latosols after sixteen years with application of sewage sludge

RESUMO Uma das maiores preocupações quanto à aplicação de lodo de esgoto (LE) no solo se deve à contaminação por elementos-traço, dadas a persistência destes no ambiente e a sua alta toxicidade. O objetivo deste trabalho foi avaliar os teores dos elementos As, Ba, Cd, Cr, Cu, Hg, Mo, Ni, Pb, Se e Zn no solo, na planta e nos grãos do milho, quando plantas foram cultivadas em dois latossolos, após 16 anos com aplicação anual de doses de LE. O experimento foi instalado em condições de campo em Jaboticabal, SP. O delineamento experimental foi em blocos casualizados com quatro tratamentos e cinco repetições. Os tratamentos foram: T1 = 0 testemunha (fertilização mineral, sem aplicação de LE), T2 = 5 t ha-1 LE, T3 = 10 t ha-1 LE e T4 = 20 t ha-1 LE (matéria seca). A aplicação de doses de LE de 10 e 20 t ha-1 aumentou o teor disponível de Cu no latossolo vermelho eutroférrico (LVef) e os teores disponíveis de Cu, Ni, Pb e Zn no latossolo vermelho distrófico (LVd), porém sem ultrapassar os limites estabelecidos pela legislação brasileira (valores de prevenção). Os teores dos elementos As, Ba, Cd, Cr, Hg, Mo e Pb nos grãos de milho permaneceram abaixo dos limites estabelecidos para o consumo humano.

ABSTRACT One of the biggest concerns about the application of sewage sludge to the soil is due to contamination by trace elements, their persistence in the environment and high toxicity. The objective of this work was to evaluate the contents of the elements As, Ba, Cd, Cr, Cu, Hg, Mo, Ni, Pb, Se, and Zn in the soil, the plants, and the grains of corn, when grown in two latosols, after sixteen years with annual application of sewage sludge doses. The experiment was conducted under field conditions in Jaboticabal, SP. The experimental design was randomized blocks with 4 treatments and 5 replications. Treatments were: T1 = 0 control (mineral fertilization, without applying LE), T2 = 5 t ha-1 LE, T3 = 10 t ha-1 LE, and T4 = 20 t ha-1 LE (dry basis). Applying LE doses of 10 and 20 t ha-1 increased the available content of Cu in LVef soil and available levels of Cu, Ni, Pb and Zn in LVd soil, without exceeding the limits established by Brazilian legislation (prevention values). The levels of elements As, Ba, Cd, Cr, Hg, Mo, and Pb in maize grains remained below the limits established for human consumption.

Avaliação da sobrevivência de indicadores bacterianos e vírus durante higienização de lodo de esgoto por secagem térmica em estufa agrícola / Survival evaluation of bacterial indicators and viruses during thermal drying of sewage sludge in a greenhouse

RESUMO O presente trabalho objetivou avaliar o processo de secagem térmica de lodos de esgoto em estufa agrícola com vistas à inativação bacteriana e de vírus, além do comportamento de colifagos somáticos como indicadores desses organismos. Cada volume de lodo de esgoto excedente descartado de reator upflow anaerobic sludge blanket (UASB) foi desaguado em leito de secagem por 14 dias e direcionado para secagem em estufa agrícola correspondeu a um lote (L) de lodo. Entre fevereiro e novembro de 2015, foram tratados 9 lotes (L1 a L9) por, em média, 13 semanas. O pH se manteve estável na maioria deles (entre 5,0-6,0). Após, aproximadamente, 60 dias de tratamento, todos os lotes apresentavam umidade abaixo de 10%, exceto L3 e L4 (10-25%). O tempo necessário para atingir 90% de sólidos totais (ST) variou entre 40-50 (L1 e L7), 60 (L5 e L6) e 85-100 (L2, L3 e L4) dias. Os lotes levaram, em média, 50-60 dias para alcançarem níveis de E. coli iguais ou menores a 1x103 número mais provável (NMP)/g de ST. A detecção de colifagos somáticos foi baixa e eventual. O ensaio de inoculação mostrou decaimento rápido de vírus (Poliovírus 1 Sabin), mas colifago somático Phi X174 mostrou-se mais persistente nas três temperaturas avaliadas (estufa agrícola, controladas em laboratório - 30 e 60°C). O tratamento térmico de lodo de esgoto em estufa agrícola se apresentou como simples e eficiente na obtenção de produto granulado, seco e com níveis de redução da contaminação bacteriana atendendo ao parâmetro estabelecido como seguro para uso agrícola conforme a legislação brasileira.

ABSTRACT The aim of the study was to evaluate the thermic drying of sewage sludge in agricultural greenhouse, in order to inactivate bacterial and virus, and to evaluate the behavior of somatic coliphages as indicator of these organisms. Each volume of excess sewage sludge discarded from UASB reactor, drained in a drying bed for 14 days and directed to thermic drying treatment in greenhouse corresponded to a batch (B) of sludge. Between February and November 2015, nine batches (L1 to L9) were treated for an average of 13 weeks. Most batches kept the pH between 5.0-6.0. After about 60 days of treatment, all batches showed humidity below 10%, except B3 and B4 (10-25%). The time required to reach 90% of total solids ranged between 40-50 (B1 to B7), 60 (B5, B6) and 85-100 (B2, B3 and B4) days. On average, levels of E. coli reduced to <1x103 NMP/g TS after 50-60 days of treatment. The detection of somatic coliphages was low and eventual. Tests of inoculation showed rapid decay of virus (Sabin 1 strain poliovirus), but somatic coliphage Phi X174 was more persistent in the three temperatures evaluated (greenhouse, laboratory controlled 30 and 60°C). The thermic drying treatment of sewage sludge in agricultural greenhouse was presented as simple and efficient in obtaining granulated and dried product, and in reducing bacterial contamination levels given the parameter set as safe for agricultural use under the Brazilian law.

Potential impacts of using sewage sludge biochar on the growth of plant forest seedlings / Potenciais impactos do uso de biocarvão de lodo de esgoto no crescimento de mudas de especies florestais

ABSTRACT: Sewage sludge has long been successfully used in the production of nursery plants; however, some restriction may apply due to its high pathogenic characteristics. The process of charring the organic waste significantly reduces that undesired component and may be as effective as the non-charred residue. The aim of this study was to evaluate the effect of sewage sludge biochar on the growth and morphological traits of eucalyptus ( Eucalyptus grandis L.) seedlings, and compare results with those observed when using uncharred sewage sludge. Treatments were arranged in a completely randomized design, in a 2 x 2 factorial scheme, with four replications. Charred and non-charred sewage sludge were tested with and without NPK addition. A control treatment was also evaluated. Ten weeks old eucalyptus seedlings were transferred to the pots and grew for eight weeks. Chlorophyll content, plant height and stem diameter were measured at 0, 30 and 60 days after transplant. Shoot and root biomass were measured after plant harvest. Dickson Quality Index was calculated to evaluate the overall quality of seedlings. Biochar was effective in improving the seedlings quality, and had similar effects as the non-charred waste. Therefore, sewage sludge biochar has the potential to improve the process of production of forest species seedlings and further reduce the environmental risks associated with the use of non-charred sewage sludge.

RESUMO: O lodo de esgoto tem sido usado com sucesso há muito tempo na produção de mudas de espécies florestais em viveiro. Contudo, algumas restrições se aplicam devido às suas características patogênicas. O processo de carbonização desse resíduo orgânico reduz significativamente esse componente, resultando num material que pode ser tão efetivo quanto a matéria prima original. O objetivo do estudo foi avaliar o efeito do biocarvão de lodo de esgoto no crescimento e nos parâmetros morfológicos de mudas de eucalipto ( Eucalyptus grandis L.), e comparar os resultados com aqueles observados para as mudas tratadas com lodo de esgoto. Os tratamentos foram distribuídos em delineamento inteiramente casualizado, em esquema fatorial 2 x 2, com quatro repetições. O lodo de esgoto, carbonizado e não carbonizado, foi testado com e sem a adição de adubação NPK. Um tratamento controle foi avaliado também. Mudas de eucalipto com 10 semanas foram transferidas para vasos contendo os tratamentos, onde cresceram por 60 dias. Teor de clorofila, altura da planta e diâmetro do coleto foram avaliados aos 0, 30 e 60 dias. A biomassa da parte aérea e da raiz foi avaliada após a colheita. O índice de qualidade de Dickson foi calculado para avaliar a qualidade geral das mudas. O biocarvão foi eficiente em melhorar a qualidade das mudas e seu efeito foi similar ao do lodo de esgoto. Portanto, esse biocarvão tem o potencial de melhorar o processo de produção de mudas de espécies florestais em viveiro, e pode ainda reduzir os riscos ambientais associados ao uso de lodo de esgoto.

Atributos químicos do solo adubado com lodo de esgoto estabilizado por diferentes processos e cultivado com girassol / Soil chemical attributes fertilized with sewage sludge stabilized by different processes and cultivated with sunflower

Objetivou-se com este trabalho avaliar os atributos do solo em resposta a adubação com lodo de esgoto submetido a diferentes processos de estabilização. O experimento foi desenvolvido em solo CAMBISSOLO HÁPLICO, com os tratamentos: testemunha (sem adubação), adubação com lodo de esgoto solarizado, adubação com lodo de esgoto compostado, adubação com lodo de esgoto vermicompostado, adubação com lodo de esgoto caleado e adubação química recomendada para a cultura. Utilizou-se o delineamento experimental em blocos casualizados, com 4 repetições. O lodo de esgoto estabilizado de diferentes formas não influenciou os teores de matéria orgânica, o pH, a soma de bases (SB), a saturação por bases (V), a CTC efetiva (CTC(t)), a CTC potencial (CTC(T)) e os teores de H+Al do solo quando comparado à adubação química e ao tratamento sem adubação, exceto o lodo de esgoto caleado, que aumentou o pH, a SB, a V e a CTC(t) do solo.

The objective of this study was to evaluate the soil properties in response to fertilization with sewage sludge under different stabilization processes. The experiment was conducted in Haplic Cambisol, with the treatments: control (without fertilization), fertilization with sewage sludge solarized, fertilization with compost sewage sludge, fertilization with sewage sludge vermicomposted, fertilization with limed sewage sludge and chemical fertilizer recommended for culture. It was used a randomized block design with four replicates. The sewage sludge did not affect the organic matter content, pH, SB, V%, CTC(t), CTC(T) and the contents of H + Al when compared to chemical fertilizer and treatment without fertilization, except the limed sewage sludge, which increased the pH, SB, CTC(t), and V% of the soil.

Determinação da taxa de aplicação máxima anual de lodo de esgoto higienizado por processo alcalino em solos da região metropolitana de Curitiba / Determination of maximum annual rate of application sewage sludge sanitized by alkaline process in soils of the metropolitan region of Curitiba, Brazil

O objetivo deste estudo foi analisar as curvas de pH de três solos representativos da Região de Metropolitana de Curitiba para determinação das taxas de aplicação máxima anual de lodo de esgoto higienizado pelo processo de estabilização alcalina prolongada (lodo EAP), conforme estabelece a legislação, e para comparação com a metodologia de saturação por bases (V por cento). Os solos foram incubados com seis doses de lodo EAP (pH 9,2) e o pH avaliado em 5 datas até 75 dias. O solo Cambissolo Húmico Distrófico típico, com a capacidade de troca de cátions e teor de carbono mais elevados, atingiu o pH 7 com 49 t ha-1 de sólidos totais (ST); o Latossolo Bruno Distrófico típico com 38 t ha-1 de ST, e o Cambissolo Háplico Distrófico típico, o mais restritivo, indicou que a aplicação anual de lodo EAP não deverá ultrapassar a 31 t ha-1 de ST. Sugeriu-se cautela na seleção do solo representativo. O método V por cento recomendou quantidades de lodo EAP iguais ou ligeiramente superiores às que atingiram pH 6 pelo método de incubação.

The objective of this study was to analyze the pH curves of three representative soils of the Metropolitan Region of Curitiba for determining the maximum annual application rates of sewage sludge sanitized by prolonged alkaline stabilization process (EAP sludge), as stated in the legislation, and for comparison with the methodology of base saturation (V percent). The soils were incubated with six doses of sludge EAP (pH 9.2) and pH measured on 5 dates, up to 75 days. The Inceptisol from Piraquara with the cation exchange capacity and higher carbon content reached the pH 7 with 49 t ha-1 of total solids (ST); the Oxisol with 38 t ha-1 of ST, and to Inceptisol from Pinhais, the most restrictive, indicated that the annual application of sludge EAP shall not exceed the 31 t ha-1 of ST. Caution in selecting representative soil was suggested. The method V percent recommended EAP sludge quantities equal or slightly higher than that reached pH 6 by the method of incubation.

Reciclagem de lodo de esgoto em plantação de eucalipto: carbono e nitrogênio / Sewage sludge recycling in eucalypt plantation: carbon and nitrogen

O objetivo geral do trabalho desenvolvido foi avaliar como o lodo de esgoto (biossólido) altera os estoques de C e N em plantação de eucalipto. O estudo foi conduzido com aplicação de doses até 40 t ha-1 de biossólido, em base seca, para cultivo de Eucalyptus grandis. Os eucaliptos que receberam 10 t ha-1 de biossólido apresentaram igual desenvolvimento aos que receberam adubação mineral completa, produzindo, em média, 107,5 t ha-1 de biomassa acima do solo, 63 por cento a mais do que a testemunha. Esses tratamentos apresentaram também maiores valores de conteúdo de C e N na biomassa. O biossólido tratado com cal, aplicado em superfície, apresentou baixas taxas de decomposição e não contribuiu para aumentar os estoques totais de C e N no solo. O efeito do resíduo sobre o desenvolvimento das árvores é mais importante para fornecer entradas de material orgânico no sistema do que sua própria aplicação.

The general aim of this research was to evaluate as the sewage sludge (biosolids) modify C and N stocks in eucalypt plantation. The study was installed with application rates up to 40 t h-1 of dry matter biosolids in Eucalyptus grandis plantation. The eucalypts that received 10 t h-1 of biosolids presented even development that it received full mineral fertilizer, producing, on average, 107,5 t ha-1 of aboveground biomass, 63 percent the more than control. Those treatments also presented larger values of C and N contents in the biomass. The biosolids treated with lime, applied in surface, showed low decomposition rates and it didn’t contribute to increase C and N soil total stocks. The effect of residue on the development of trees is more important to supply input of organic material in system than own application.

Qualidade e produtividade da cana-de-açúcar cultivada em solo com doses crescentes de lodo de esgoto / Sugarcane technological variables, plant chemicalcomposition, and soil fertility as influenced by sewage sludge

Estudaram-se os efeitos da aplicação de 4 doses de lodo de esgoto (0, 40, 80 e 160 t ha-1, base úmida) aplicadas em área total e incorporadas a 20 cm de profundidade, com dois níveis de fertilização mineral (50 e 100 % da dose recomendada) e um tratamento adicional (condições naturais do solo), sobre a fertilidade do solo (amostras coletadas nas linhas e entrelinhas), teores de macronutrientes e características agro-industriais da cana-de-açúcar (RB72454). O experimento foi conduzido, em condições de campo em área do viveiro experimental da COPLANA(Cooperativa dos Plantadores de Cana da Zona de Guariba), Guariba-SP, em Argissolo Vermelho, textura média. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos ao acaso, em esquema fatorial 4x2+1, com 3 repetições. O lodo de esgoto proporcionou melhoria nas condições gerais de fertilidade do solo, principalmente pela diminuição da acidez potencial devido aumento nos valores de pH, proporcionalmente ao aumento da dose aplicada. As melhores condições de fertilidade do solo foram encontradas nas entrelinhas sugerindo que a aplicação localizada de lodo de esgoto nas linhas de plantio pode proporcionar melhores resultados quanto ao aproveitamento de nutrientes às plantas. A associação do lodo de esgoto com a adubação mineral, nas condições em que foi conduzido o experimento, permite a economia de metade da adubação mineral recomendada, mantendo-se a produtividade, as características de solo em sua maioria, e as características tecnológicas da cana-de-açúcar. O incremento na dose de lodo de esgoto incorporado ao solo não exerceu qualquer influência sobre as características agroindustriais da cana-de-açúcar.

Four sewage sludge doses (0, 40, 80 e 160 t ha-1, in humid base), sprayed in total area andincorporated at 0-20 cm depth, two mineral fertilization levels (50 and 100 % of recommended mineral fertilization) were combined. Besides the resulting treatments, an additional Control Treatment (no fertilizer) was also tested with the objective to evaluate the sewage sludge effects in quality and sugarcane chemical composition, besides soil fertility. The sugarcane variety was RB72454. The experiment installation and conduction were in a conditions, at GuaribaCounty, São Paulo state, Brazil. The soil was a Red Argisol, middle texture. The experimental design was a randomized blocks with three replications, totalizing 27 experimental plots. To statistical analysis [Variance analysis and Tukey test (P < 0.05)], the results were organized in a factorial scheme (4x2) plus an additional control treatment. The chemical analysis of soil samples collected in lines and between-lines, one year after beginning of the experiment, showed general soil fertility condition increased mainly by potential acidity reduction and pH increasing proportionally to the sewage sludge rates. The best soil fertility conditions were in soil samples from between lines. This fact suggest that sewage sludge localized application can be draw good results when is considered nutrients uptake efficiency by plants. The association of sewage sludge with mineral fertilizers can promote 50% of cost reduction, keeping the crop productivity, soil chemical properties in most part, and sugar cane technological parameters. The sewage sludge increasing doses did not affect sugarcane technological parameters.

Uso agrícola do lodo de esgoto: influência nas propriedades químicas e físicas do solo, produtividade e recuperação de áreas degradadas / Agricultural utilization of sewage sludge: effect on the chemical and physical properties of soils and on the productivity and recovery of degraded areas

Objetivou-se com esta revisão avaliar o panorama geral da reciclagem agrícola do lodo de esgoto e suas influências nas propriedades químicas e físicas do solo, na produtividade e na recuperação de áreas degradas. O lodo de esgoto possui alguns dos nutrientes essenciais às plantas (nitrogênio, fósforo e micronutrientes), apresenta teores de umidade variável e é rico em matéria orgânica. Além disso, atua como um condicionador do solo, melhorando a estrutura e o estado de agregação das partículas do solo diminuindo a densidade e aumentando a aeração do solo. Dessa forma, deve ser visto como um complemento à adubação das culturas, podendo contribuir para reduzir a utilização de fertilizantes químicos e o custo da adubação, pois a maior disponibilidade de nutrientes no solo decorrente da aplicação desse resíduo, pode levar a um melhor desenvolvimento da planta e conseqüentemente, a um aumento da produtividade. Em relação à recuperação de áreas degradadas, a aplicação de lodo proporciona rápido estabelecimento e crescimento de gramíneas e leguminosas. As plantas tendem a se mostrar mais vigorosas, com maior porcentagem de cobertura, maiores produtividades e melhor desenvolvimento do sistema radicular, enquanto a recuperação com a utilização de calagem e fertilização mineral pode renovar a vegetação. Contudo, as condições físicas e biológicas precárias do solo podem resultar na deterioração da cobertura vegetal antes que se verifique a efetiva recuperação do solo. É importante lembrar que o lodo de esgoto deve ser tratado antes de ser direcionado para uma disposição final, e não deve ser aplicado diretamente nas áreas agrícolas ou florestais sem ter sido submetido preliminarmente a uma série de tratamentos biológicos que vão reduzir sua carga orgânica e promover a estabilização do material. No Paraná não é recomendado o uso do lodo de esgoto para horticultura e demais produtos consumidos crus que tenham contato direto com o lodo.

Soil amendment with sewage sludge and its impact on soil microflora

The objective of this work was to verify the effect of frequent sludge soil amendments on the soil's activity and microbial biomass C. Results showed that the use of excessive sludge doses could be detrimental to the soil's microflora.

O objetivo deste trabalho foi verificar o efeito de freqüentes aplicações de lodo ao solo na atividade e no C da biomassa microbiana. Os resultados demonstraram que a utilização de doses excessivas de lodo pode prejudicar a microflora do solo.

Soil amendment with sewage sludge and its impact on soil microflora

The objective of this work was to verify the effect of frequent sludge soil amendments on the soil's activity and microbial biomass C. Results showed that the use of excessive sludge doses could be detrimental to the soil's microflora.

O objetivo deste trabalho foi verificar o efeito de freqüentes aplicações de lodo ao solo na atividade e no C da biomassa microbiana. Os resultados demonstraram que a utilização de doses excessivas de lodo pode prejudicar a microflora do solo.