ABSTRACT
In this study,ecofriendly and economic carboxy-terminated plant fibers(PFs)were used as adsorbents for the effective in-syringe solid phase extraction(IS-SPE)of fluoroquinolone(FQ)residues from water.Based on the thermal esterification and etherification reaction of cellulose hydroxy with citric acid(CA)and sodium chloroacetate in aqueous solutions,carboxy groups grafted onto cotton,cattail,and corncob fibers were fabricated.Compared with carboxy-terminated corncob and cotton,CA-modified cattail with more carboxy groups showed excellent adsorption capacity for FQs.The modified cattail fibers were reproducible and reusable with relative standard deviations of 3.2％-4.2％within 10 cycles of adsorption-desorption.A good extraction efficiency of 71.3％-80.9％was achieved after optimizing the extraction condition.Based on carboxylated cattail,IS-SPE coupled with ultra-performance liquid chromatography with a photodiode array detector was conducted to analyze FQs in environmental water samples.High sensitivity with limit of detections of 0.08-0.25 μg/L and good accuracy with recoveries of 83.8％—111.7％were obtained.Overall,the simple and environment-friendly modified waste PFs have potential appli-cations in the effective extraction and detection of FQs in natural waters.
ABSTRACT
ABSTRACT A promising method for the treatment of effluents is the use of floating macrophytes. Ammoniacal nitrogen is a typical compound present in urban landfill leachates and its removal is important due its toxicity to several organisms. Therefore, the study evaluated Typha domingensis survival and nitrification potential artificially floating in domestic solid waste leachate. Plants were exposed for 35 days to leachate (100, 75 and 50 %) and to rainwater with N:P:K (control). Dissolved oxygen (DO) of the treatments was periodically measured, and ammoniacal nitrogen, nitrite and nitrate were analyzed before and after exposure. At the end of the experiment, plant survival rate was calculated. After two weeks, DO increased twice in the control, three times in 50 % leachate, four times in 75 % leachate, and eight times in 100 % leachate. At the end of the experiment, ammoniacal nitrogen was no longer detected, there was a significant reduction of nitrite, and a significant increase of nitrate in the treatments containing leachate. Plant survival was higher in those individuals exposed to 100 % leachate and decreased at lower leachate concentrations: 98 %, 94 %, 92 %, and 86 %. The study demonstrated that the ammoniacal nitrogen concentration of the leachate was not toxic to T. domingensis, and that it was efficient in the removal of this compound from the effluent, indicating that the species may be used artificially floating for the removal of this contaminant from domestic solid waste landfill leachate when in low concentrations.
RESUMEN Un método prometedor para el tratamiento de efluentes es el uso de macrófitas flotantes. El nitrógeno amoniacal es un componente típico de lixiviados de vertederos urbanos y su remoción es importante debido a su toxicidad para diversos organismos. Por eso, el estudio evaluó la supervivencia y el potencial de nitrificación de Typha domingensis flotando artificialmente en lixiviados de residuos sólidos domésticos. Las plantas fueron expuestas por 35 días a lixiviado (100, 75 y 50 %) y al agua de lluvia con N:P:K (control). El oxígeno disuelto (OD) fue medido periódicamente; el nitrógeno amoniacal, el nitrito y el nitrato fueron analizados antes y después de la exposición; al final del experimento, la tasa de supervivencia de las plantas fue calculada. Después de dos semanas, el OD aumentó dos veces en el control, tres veces en el lixiviado 50 %, cuatro veces en el lixiviado 75 % y ocho veces en el lixiviado 100 %. Al final del experimento, el nitrógeno amoniacal no fue más detectado, hubo una reducción significativa de nitrito y un aumento significativo de el nitrato en los tratamientos que contenían lixiviado. La supervivencia de las plantas fue mayor en aquellos individuos expuestos al lixiviado 100 % y se redujo en las menores concentraciones: 98 %, 94 %, 92 % y 86 %. El estudio demostró que la concentración de nitrógeno ammoniacal del lixiviado no fue tóxica para T. domingensis y que ésta fue eficiente en la remoción del compuesto del efluente, indicando que la especie puede ser utilizada flotando artificialmente para la remoción del contaminante de lixiviados de residuos sólidos domésticos en bajas concentraciones.
ABSTRACT
Abstract Typha domingensis (cattail) is a native macrophyte known by its capacity to tolerate several heavy metals effects and the potential use for phytoremediation. However, in despite that cadmium (Cd) is one of the most toxic pollutants; its effects in T. domingensis biology remain uninvestigated. Thus, the objective of this study was to study the tolerance of T. domingensis to cadmium contamination by evaluating its growth, Cd uptake, leaf anatomy and gas exchange. The experiment was designed using three cadmium concentrations (0, 10 and 50 µM) and ten replicates for 90 days. The cadmium uptake, growth, gas exchange, chlorophyll content and leaf anatomy were evaluated. Data was submitted to ANOVA and Scott-Knott test for P<0.05. Typha domingensis accumulates Cd proportionally to its concentration on the solution and the content of this metal was higher in roots as compared to shoots. Plants showed no significant modifications on growth parameters such as the biomass production, number of leaves, number of clones and the biomass allocation to organs. The photosynthesis, transpiration and chlorophyll content were not modified by Cd. Most anatomical traits evaluated were not modified by the metal but the stomatal density and the proportion of vascular tissues were reduced under 50 µM of Cd. In despite, the leaf anatomy showed no toxicity evidences for any Cd level. The absence of growth reduction and the stability of anatomical and physiological traits give insight about the Cd tolerance of this species. Therefore, T. domingensis is able to overcome Cd toxicity and shows potential for phytoremediation.
Resumo A espécie Typha domingensis (taboa) é uma macrófita nativa conhecida por sua tolerância a vários metais pesados e potencial uso na fitorremediação. Contudo, apesar de que o Cd é um dos poluentes mais tóxicos; Seus efeitos em T. domingensis ainda não foram investigados. Assim, o objetivo desse estudo foi avaliar a tolerância de T. domingensis ao cádmio, avaliando o crescimento, absorção de Cd, anatomia foliar e trocas gasosas. O experimento foi conduzido utilizando três concentrações de Cd (0, 10 e 50 µM) e dez repetições por 90 dias.. O crescimento, trocas gasosas e o teor de clorofila e anatomia foliar foram avaliados. Os dados foram submetidos à ANOVA e ao teste de Scott-Knott para P<0,05. A absorção de cádmio, crescimento, trocas gasosas, teor de clorofila e anatomia foliar foram analisados. As plantas de T. domingensis podem acumular Cd proporcionalmente à sua concentração na solução e o teor deste metal foi maior nas raízes em comparação com a parte aérea. As plantas não apresentam modificações significativas nos parâmetros de crescimento como produção de biomassa, número de folhas, número de clones produzidos e alocação de biomassa nos órgãos. A fotossíntese, transpiração e conteúdo de clorofila não foram afetados de forma significativa pelo Cd. A maioria das características anatômicas avaliadas não apresentou diferenças, mas houve redução na densidade estomática e na proporção de tecidos vasculares na concentração de 50 µM de Cd. A anatomia foliar não mostrou evidências de toxicidade em nenhum dos níveis de Cd. A ausência de redução de crescimento e estabilidade das características anatômicas e fisiológicas caracteriza alta tolerância da espécie ao Cd. Portanto, T. domingensis é capaz de superar a toxicidade do Cd e demostra potencial para fitorremediação.
Subject(s)
Cadmium/metabolism , Plant Leaves/metabolism , Typhaceae/growth & development , Typhaceae/metabolism , Photosynthesis/physiology , Biodegradation, Environmental , Cadmium/toxicity , Chlorophyll/metabolism , Chlorophyll/chemistry , Plant Roots/metabolism , Plant Roots/chemistry , Plant Leaves/chemistry , Biomass , Dose-Response Relationship, DrugABSTRACT
RESUMO No presente trabalho, objetivou-se avaliar a influência da vegetação em sistemas alagados construídos (SACs) na remoção de poluentes da água residuária da suinocultura (ARS). O experimento foi constituído por três SACs, construídos em escala piloto. O SAC1 foi utilizado como controle, não sendo nele cultivada nenhuma espécie vegetal. No SAC2 foi plantada a taboa (Typha latifolia ), e no SAC3, o capim tifton-85 (Cynodon spp.). Quanto à remoção de demanda bioquímica de oxigênio (DBO) e de sólidos suspensos totais (SST), não se constatou diferença entre os SACs (p>0,05), no entanto a eficiência de remoção de demanda química de oxigênio (DQO) foi diferente entre os SACs (p<0.05) - o SAC1 foi mais eficiente que o SAC2. Com exceção de Mg, o cultivo do capim tifton-85 e da taboa não influenciou (p>0,05) a remoção de macro nem de micronutrientes. A forma de cultivo nos SACs nem mesmo o tipo de espécie cultivada tiveram influência considerável na remoção de matéria orgânica, de macro e de micronutrientes da ARS.
ABSTRACT This study aimed to evaluate the influence of vegetation in constructed wetlands (CWs) in removing swine wastewater (SWW) pollutants. The experiment consisted of three CWs, built on a pilot scale. CW1 was used as control, and no plant species were cultivated in it. In CW2, cattail (Typha latifolia ) was planted, and in CW3, bermudagrass (Cynodon spp.). No difference was observed between the CWs regarding the removal of biochemical oxygen demand (BOD) and total suspended solids (TSS) (p>0.05). Chemical oxygen demand (COD) removal was different between the CWs (p<0.05) - CW1 was more efficient than CW2. With the exception of Mg, bermudagrass and cattail cultivation did not influence (p>0.05) the removal of macro and micronutrients. The form of cultivation in the CWs and even the type of species cultivated had considerable influence in the removal of organic matter and nutrients of SWW.
ABSTRACT
Abstract Some macrophytes species show a high growth potential, colonizing large areas on aquatic environments. Cattail (Typha angustifolia L.) uncontrolled growth causes several problems to human activities and local biodiversity, but this also may lead to competition and further problems for this species itself. Thus, the objective of this study was to investigate anatomical modifications on T. angustifolia plants from different population densities, once it can help to understand its biology. Roots and leaves were collected from natural populations growing under high and low densities. These plant materials were fixed and submitted to usual plant microtechnique procedures. Slides were observed and photographed under light microscopy and images were analyzed in the UTHSCSA-Imagetool software. The experimental design was completely randomized with two treatments and ten replicates, data were submitted to one-way ANOVA and Scott-Knott test at p<0.05. Leaves from low density populations showed higher stomatal density and index. These modifications on stomatal characteristics were more evident on the leaf abaxial surface. Plants from low density populations showed thicker mesophyll and higher proportion of aerenchymal area. Roots from low density populations showed a higher proportion of the vascular cylinder. Whereas, plants from higher density populations showed greater thickness of the endodermis, exodermis, phloem and root cortex. Higher density populations showed a higher proportion of aerenchymal gaps in the root cortex. Therefore, cattail plants from populations growing under high density population show anatomical traits typical of plants under stress, which promotes the development of less functional anatomical modifications to aquatic environments.
Resumo Algumas espécies de macrófitas podem apresentar um elevado potencial de crescimento, colonizando extensas áreas de ambientes aquáticos. O crescimento descontrolado da taboa (Typha angustifolia L.) causa problemas para a biodiversidade local e para atividades antrópicas, isso também pode levar à competição e problemas para a própria espécie. Dessa forma, o objetivo desse trabalho foi verificar se ocorrem modificações anatômicas em plantas de Typha angustifolia L. de diferentes densidades populacionais, uma vez que essas podem auxiliar na compreensão da biologia dessa espécie. Raízes e folhas de T. angustifolia foram coletadas de populações naturais com alto e baixo adensamento populacional. Esse material vegetal foi fixado e submetido a procedimentos usuais de microtécnica vegetal. As lâminas foram observadas e fotografadas em microscopia de luz e as imagens analisadas no software UTHSCSA-Imagetool. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado com dois tratamentos e dez repetições, os dados foram submetidos à análise de variância e ao teste de Scott-Knott para p<0,05. As folhas das populações com baixa densidade demonstraram maior densidade e índice estomáticos. Essas características foram mais evidentes na superfície abaxial em comparação com a superfície adaxial. As plantas de populações com baixo adensamento demonstraram maior espessura do mesofilo e área de aerênquima foliar. As raízes das populações com baixo adensamento demonstraram maior proporção do cilindro vascular. Por outro lado, as plantas de populações com alto adensamento demonstraram maior espessura da endoderme, exoderme, floema e do córtex nas raízes. Populações de alto adensamento demonstraram maior proporção de aerênquima no córtex radicular. Portanto, plantas de taboa sob alto adensamento populacional estão sob estresse o qual promove o desenvolvimento de modificações anatômicas menos funcionais para os ambientes aquáticos.
Subject(s)
Stress, Physiological/physiology , Typhaceae/anatomy & histology , Adaptation, Physiological/physiology , Random Allocation , Analysis of Variance , Population Density , Plant Roots/anatomy & histology , Plant Leaves/growth & development , Typhaceae/physiology , Biodiversity , Aquatic Organisms/physiologyABSTRACT
Abstract Typha domingensis (cattail) is a native macrophyte known by its capacity to tolerate several heavy metals effects and the potential use for phytoremediation. However, in despite that cadmium (Cd) is one of the most toxic pollutants; its effects in T. domingensis biology remain uninvestigated. Thus, the objective of this study was to study the tolerance of T. domingensis to cadmium contamination by evaluating its growth, Cd uptake, leaf anatomy and gas exchange. The experiment was designed using three cadmium concentrations (0, 10 and 50 µM) and ten replicates for 90 days. The cadmium uptake, growth, gas exchange, chlorophyll content and leaf anatomy were evaluated. Data was submitted to ANOVA and Scott-Knott test for P 0.05. Typha domingensis accumulates Cd proportionally to its concentration on the solution and the content of this metal was higher in roots as compared to shoots. Plants showed no significant modifications on growth parameters such as the biomass production, number of leaves, number of clones and the biomass allocation to organs. The photosynthesis, transpiration and chlorophyll content were not modified by Cd. Most anatomical traits evaluated were not modified by the metal but the stomatal density and the proportion of vascular tissues were reduced under 50 µM of Cd. In despite, the leaf anatomy showed no toxicity evidences for any Cd level. The absence of growth reduction and the stability of anatomical and physiological traits give insight about the Cd tolerance of this species. Therefore, T. domingensis is able to overcome Cd toxicity and shows potential for phytoremediation.
Resumo A espécie Typha domingensis (taboa) é uma macrófita nativa conhecida por sua tolerância a vários metais pesados e potencial uso na fitorremediação. Contudo, apesar de que o Cd é um dos poluentes mais tóxicos; Seus efeitos em T. domingensis ainda não foram investigados. Assim, o objetivo desse estudo foi avaliar a tolerância de T. domingensis ao cádmio, avaliando o crescimento, absorção de Cd, anatomia foliar e trocas gasosas. O experimento foi conduzido utilizando três concentrações de Cd (0, 10 e 50 µM) e dez repetições por 90 dias.. O crescimento, trocas gasosas e o teor de clorofila e anatomia foliar foram avaliados. Os dados foram submetidos à ANOVA e ao teste de Scott-Knott para P 0,05. A absorção de cádmio, crescimento, trocas gasosas, teor de clorofila e anatomia foliar foram analisados. As plantas de T. domingensis podem acumular Cd proporcionalmente à sua concentração na solução e o teor deste metal foi maior nas raízes em comparação com a parte aérea. As plantas não apresentam modificações significativas nos parâmetros de crescimento como produção de biomassa, número de folhas, número de clones produzidos e alocação de biomassa nos órgãos. A fotossíntese, transpiração e conteúdo de clorofila não foram afetados de forma significativa pelo Cd. A maioria das características anatômicas avaliadas não apresentou diferenças, mas houve redução na densidade estomática e na proporção de tecidos vasculares na concentração de 50 µM de Cd. A anatomia foliar não mostrou evidências de toxicidade em nenhum dos níveis de Cd. A ausência de redução de crescimento e estabilidade das características anatômicas e fisiológicas caracteriza alta tolerância da espécie ao Cd. Portanto, T. domingensis é capaz de superar a toxicidade do Cd e demostra potencial para fitorremediação.