A Statistical Review of Alternative Zinc and Copper Extraction from Mineral Fertilizers and Industrial By-Products.

Rapid, accurate, and low-cost alternative analytical methods for micronutrient quantification in fertilizers are fundamental in QC. The purpose of this study was to evaluate whether zinc (Zn) and copper (Cu) content in mineral fertilizers and industrial by-products determined by the alternative methods USEPA 3051a, 10% HCl, and 10% H2SO4 are statistically equivalent to the standard method, consisting of hot-plate digestion using concentrated HCl. The commercially marketed Zn and Cu sources in Brazil consisted of oxides, carbonate, and sulfate fertilizers and by-products consisting of galvanizing ash, galvanizing sludge, brass ash, and brass or scrap slag. The contents of sources ranged from 15 to 82% and 10 to 45%, respectively, for Zn and Cu. The Zn and Cu contents refer to the variation of the elements found in the different sources evaluated with the concentrated HCl method as shown in Table 1. A protocol based on the following criteria was used for the statistical analysis assessment of the methods: F-test modified by Graybill, t-test for the mean error, and linear correlation coefficient analysis. In terms of equivalents, 10% HCl extraction was equivalent to the standard method for Zn, and the results of the USEPA 3051a and 10% HCl methods indicated that these methods were equivalents for Cu. Therefore, these methods can be considered viable alternatives to the standard method of determination for Cu and Zn in mineral fertilizers and industrial by-products in future research for their complete validation.

Vegetable species for phytoextraction of boron, copper, lead, manganese and zinc from contaminated soil

Phytoremediation is an attractive option to remove metal from contaminated soil since it is a simple, low-cost, and environmentally friendly procedure. To better examine the phytoremediation potential of kenaf (Hybiscus canabinnus), mustard (Brassica juncea), turnip (Raphunus sativus) and amaranth (Amaranthus crentus) plants, a greenhouse experiment was performed in which these species were grown on a soil contaminated with Zn, Cu, Mn, Pb and B. The translocation, the bioconcentration and the removal index, the transference factor and the time to reach 50% of element removal from soil, among other indicators, were used in order to identify a hyperaccumulator. Kenaf plants were more tolerant to the conditions tested, with the highest dry matter production and no visual toxicity symptoms. Amaranth would be the species chosen to remediate the soil under field conditions as it presented the higher indexes for decontamination of Zn and Mn and was also able to remove B. Turnip showed the best results for Pb removal. All species tested were able to remove B from soil. In spite, none of the plant species tested could be characterized as a hyperaccumulator.

A fitorremediação é uma opção atraente na remoção de solos contaminados com metais por ser uma técnica simples, de baixo custo e ambientalmente aceitável. O potencial de fitorremediação da kenaf (Hybiscus canabinnus), mostarda (Brassica juncea), rabanete (Raphunus sativus) and amaranto (Amaranthus crentus) foram examinadas num experimento usando solo contaminado por Zn, Cu, Mn, Pb e B. O experimento foi conduzido em vasos, cultivando as quatro espécies até o florescimento. Os índices de translocação, bioconcentração e remoção, o fator de transferência e o tempo necessário para atingir a remoção de 50% do elemento do solo, entre outros indicadores, foram empregados na tentativa de identificar uma espécie hiperacumuladora. A kenaf foi a espécie mais tolerante nas condições empregadas, com a maior produção de matéria seca e ausência de sintomas visuais de toxidez. O amaranto foi a espécie mais indicada na remediação do solo testado em condições de campo por apresentar os melhores índices de descontaminação para Zn e Mn entre as espécies testadas, além de também apresentar valores satisfatórios para remoção do B. Todas as espécies testadas foram capazes de remover B do solo. Apesar destes resultados, não foi possível identificar uma espécie hiperacumuladora.

Phytoremediation of lead by jack beans on a Rhodic Hapludox amended with EDTA

A greenhouse study was conducted to evaluate the effects of ethylenediamine tetraacetic acid (EDTA) addition to soils on the lead (Pb) phytoextraction potential of jack beans (Canavalia ensiformis L.). In a pot experimentSoil samples (dystrophic Rhodic Hapludox) were treated with six Pb rates (0, 100, 200, 350, 1,200, and 2,400 mg kg-1 soil) applied as Pb(NO3)2 without and with EDTA application (0 and 0.5 g kg-1, respectively). Lead, Cl-, NO3-, NH4+, SO4(2-), H2PO4-, Zn2+, Cu2+, Fe3+, Al3+, Ca2+, Mg2+, K+ and DOC (dissolved organic carbon) concentrations obtained in a saturation soil extract (soil:water ratio of 1:0.3) were used for Pb speciation by means of the software Visual-Minteq 2.30. Soil Pb-availability was assessed with Diethylene triamine pentaacetic acid (DTPA) extraction. EDTA treated soils showed higher Pb (as PbEDTA2-), and Fe (as FeEDTA-) concentrations in soil solution leading to higher uptake of these elements by the jack bean. On the other hand, it decreased the concentration of stable complexes as Pb-DOC and Fe-DOC. EDTA also induced better nutrition to plants building up the concentration of non target metals (Ca, K, Mg, Zn, Cu, Fe and Mn) in shoots. Shoot dry matter yield remained constant even at the highest Pb rates after EDTA treatment. Jack bean can be considered as a potential Pb-phytoextractor. In addition, the DTPA solution was effective to assess Pb availability to the plants at all applied Pb rates.

Este estudo teve como objetivo avaliar, em condições de casa de vegetação, os efeitos do ácido etilenodiamino tetraacético (EDTA) no potencial fitoextrator do feijão-de-porco (Canavalia ensiformis L.). Amostras de um Latossolo Vermelho distrófico foram tratadas com seis doses de Pb (0, 100, 200, 350, 1.200 e 2.400 mg kg-1 de solo) aplicadas como Pb(NO3)2 com e sem a aplicação de EDTA (0 e 0,5 g kg-1, respectivamente) e colocadas em vasos. A concentração de Pb2+, Cl-, NO3-, NH4+, SO4(2-), H2PO4-, Zn2+, Cu2+, Fe3+, Al3+, Ca2+, Mg2+, K+ e COD (carbono orgânico dissolvido) foram determinadas no extrato de saturação (razão solo:água de 1:0,3) e utilizadas para especiação iônica através do software Visual-Minteq 2.30. A disponibilidade de Pb foi avaliada com solução extratora de ácido dietilenotriamino pentacético (DTPA). O solo tratado com EDTA apresentou maior concentração de Pb (como PbEDTA2-) e Fe (como FeEDTA-) na solução do solo levando a maior absorção destes elementos pelo feijão de porco. Por outro lado reduziu a concentração das espécies Pb-COD e Fe-COD. O EDTA também contribuiu com melhor nutrição da planta devido ao aumento da concentração de outros nutrientes (Ca, K, Mg, Zn, Cu, Fe e Mn) na parte aérea. A produção de matéria seca foi constante mesmo para as doses mais altas de Pb no solo. O feijão-de-porco possui potencial fitorremediador. O extrator DTPA foi efetivo em avaliar a disponibilidade de Pb para as plantas para todas as doses de Pb aplicadas.

Phytoremediation of lead by jack beans on a Rhodic Hapludox amended with EDTA

A greenhouse study was conducted to evaluate the effects of ethylenediamine tetraacetic acid (EDTA) addition to soils on the lead (Pb) phytoextraction potential of jack beans (Canavalia ensiformis L.). In a pot experimentSoil samples (dystrophic Rhodic Hapludox) were treated with six Pb rates (0, 100, 200, 350, 1,200, and 2,400 mg kg-1 soil) applied as Pb(NO3)2 without and with EDTA application (0 and 0.5 g kg-1, respectively). Lead, Cl-, NO3-, NH4+, SO4(2-), H2PO4-, Zn2+, Cu2+, Fe3+, Al3+, Ca2+, Mg2+, K+ and DOC (dissolved organic carbon) concentrations obtained in a saturation soil extract (soil:water ratio of 1:0.3) were used for Pb speciation by means of the software Visual-Minteq 2.30. Soil Pb-availability was assessed with Diethylene triamine pentaacetic acid (DTPA) extraction. EDTA treated soils showed higher Pb (as PbEDTA2-), and Fe (as FeEDTA-) concentrations in soil solution leading to higher uptake of these elements by the jack bean. On the other hand, it decreased the concentration of stable complexes as Pb-DOC and Fe-DOC. EDTA also induced better nutrition to plants building up the concentration of non target metals (Ca, K, Mg, Zn, Cu, Fe and Mn) in shoots. Shoot dry matter yield remained constant even at the highest Pb rates after EDTA treatment. Jack bean can be considered as a potential Pb-phytoextractor. In addition, the DTPA solution was effective to assess Pb availability to the plants at all applied Pb rates.

Este estudo teve como objetivo avaliar, em condições de casa de vegetação, os efeitos do ácido etilenodiamino tetraacético (EDTA) no potencial fitoextrator do feijão-de-porco (Canavalia ensiformis L.). Amostras de um Latossolo Vermelho distrófico foram tratadas com seis doses de Pb (0, 100, 200, 350, 1.200 e 2.400 mg kg-1 de solo) aplicadas como Pb(NO3)2 com e sem a aplicação de EDTA (0 e 0,5 g kg-1, respectivamente) e colocadas em vasos. A concentração de Pb2+, Cl-, NO3-, NH4+, SO4(2-), H2PO4-, Zn2+, Cu2+, Fe3+, Al3+, Ca2+, Mg2+, K+ e COD (carbono orgânico dissolvido) foram determinadas no extrato de saturação (razão solo:água de 1:0,3) e utilizadas para especiação iônica através do software Visual-Minteq 2.30. A disponibilidade de Pb foi avaliada com solução extratora de ácido dietilenotriamino pentacético (DTPA). O solo tratado com EDTA apresentou maior concentração de Pb (como PbEDTA2-) e Fe (como FeEDTA-) na solução do solo levando a maior absorção destes elementos pelo feijão de porco. Por outro lado reduziu a concentração das espécies Pb-COD e Fe-COD. O EDTA também contribuiu com melhor nutrição da planta devido ao aumento da concentração de outros nutrientes (Ca, K, Mg, Zn, Cu, Fe e Mn) na parte aérea. A produção de matéria seca foi constante mesmo para as doses mais altas de Pb no solo. O feijão-de-porco possui potencial fitorremediador. O extrator DTPA foi efetivo em avaliar a disponibilidade de Pb para as plantas para todas as doses de Pb aplicadas.

Vegetable species for phytoextraction of boron, copper, lead, manganese and zinc from contaminated soil

Phytoremediation is an attractive option to remove metal from contaminated soil since it is a simple, low-cost, and environmentally friendly procedure. To better examine the phytoremediation potential of kenaf (Hybiscus canabinnus), mustard (Brassica juncea), turnip (Raphunus sativus) and amaranth (Amaranthus crentus) plants, a greenhouse experiment was performed in which these species were grown on a soil contaminated with Zn, Cu, Mn, Pb and B. The translocation, the bioconcentration and the removal index, the transference factor and the time to reach 50% of element removal from soil, among other indicators, were used in order to identify a hyperaccumulator. Kenaf plants were more tolerant to the conditions tested, with the highest dry matter production and no visual toxicity symptoms. Amaranth would be the species chosen to remediate the soil under field conditions as it presented the higher indexes for decontamination of Zn and Mn and was also able to remove B. Turnip showed the best results for Pb removal. All species tested were able to remove B from soil. In spite, none of the plant species tested could be characterized as a hyperaccumulator.

A fitorremediação é uma opção atraente na remoção de solos contaminados com metais por ser uma técnica simples, de baixo custo e ambientalmente aceitável. O potencial de fitorremediação da kenaf (Hybiscus canabinnus), mostarda (Brassica juncea), rabanete (Raphunus sativus) and amaranto (Amaranthus crentus) foram examinadas num experimento usando solo contaminado por Zn, Cu, Mn, Pb e B. O experimento foi conduzido em vasos, cultivando as quatro espécies até o florescimento. Os índices de translocação, bioconcentração e remoção, o fator de transferência e o tempo necessário para atingir a remoção de 50% do elemento do solo, entre outros indicadores, foram empregados na tentativa de identificar uma espécie hiperacumuladora. A kenaf foi a espécie mais tolerante nas condições empregadas, com a maior produção de matéria seca e ausência de sintomas visuais de toxidez. O amaranto foi a espécie mais indicada na remediação do solo testado em condições de campo por apresentar os melhores índices de descontaminação para Zn e Mn entre as espécies testadas, além de também apresentar valores satisfatórios para remoção do B. Todas as espécies testadas foram capazes de remover B do solo. Apesar destes resultados, não foi possível identificar uma espécie hiperacumuladora.

EDTA assisted phytorremediation of a Pb contamined soil: metal leaching and uptake by jack beans

Lead (Pb) is one of the main soil contaminants. It is also of difficult phytoremediation due to its low solubility and high retention on soil particles. EDTA application to soil is a strategy to increase heavy metal phytoextraction, but such chelants usually cause phytotoxicity and metal leaching side effects. Therefore, these research work objectives were to evaluate the effects of single (0.5 g kg-1) and split (0.25 + 0.25 g kg-1) EDTA application on Pb uptake by jack beans (Canavalia ensiformis L.) as well as on Pb vertical movement in a Pb contaminated soil material. Two sets of experiments were carried out under greenhouse conditions: in the first one, plants were grown in 3L-pots filled with a Pb-contaminated soil to evaluate Pb uptake by plants; for the second experiment, PVC-columns (42 cm height) were used to evaluate soil Pb leaching: the upper half-column (20 cm) was filled up with Pb-contaminated soil (1800 mg kg-1) whereas the lower half-column (20 cm) was filled with clean soil. Ten 60 mm-rainfalls with a duration of five hours were simulated by dropping distilled water on the top of columns, and leachates were collected for chemical analysis. Plants did not show any visual Pb toxicity symptoms or reduction in dry matter yield. Nevertheless, Pb uptake by jack beans regarded as total plant Pb accumulation was higher in EDTA-treated plants. Vertical Pb movement was observed mostly for the single EDTA application. EDTA addition to the soil favor Pb-phytoextraction by jack beans and the split EDTA application decrease the metal leaching, indicating less risk of environmental contamination.

O chumbo (Pb) é um dos principais contaminantes de solo. Os processos de remediação são dificultados devido à alta retenção do elemento às partículas do solo. A utilização do EDTA para aumentar a fitoextração dos metais do solo tem apresentado bons resultados. Contudo, os quelantes podem causar efeitos indesejáveis como a fitotoxidez e a lixiviação do metal. Nesse sentido, avaliou-se o efeito da aplicação única (0,5 g kg-1) e parcelada de EDTA (0,25 + 0,25 g kg-1) na absorção de Pb pelas plantas de feijão-de-porco (Canavalia ensiformis L.) e na movimentação vertical de Pb em solo contaminado, sob condições de casa de vegetação. Em um experimento, as plantas foram crescidas em vasos contendo 3 L de solo contaminado por Pb. No outro, utilizaram-se colunas de PVC com 42 cm de altura, preenchendo-se os primeiros 20 cm com solo contaminado com 1800 mg kg-1de Pb, seguido de outros 20 cm, com amostra de solo não contaminado. Nesse experimento, foram feitas dez lixiviações com água em volume equivalente a uma chuva de 60 mm cada. As plantas não apresentaram sintomas visuais de toxicidade de Pb, nem diferença na produção de massa seca do feijão em função dos tratamentos aplicados. No entanto, a absorção de Pb foi superior para as plantas que receberam EDTA. Houve movimentação vertical de Pb no solo, principalmente devido à aplicação única de EDTA. A adição de EDTA ao solo auxilia a fitoextração de Pb por plantas de feijão-de-porco e que o parcelamento do EDTA diminui a lixiviação do metal, mostrando se menos agressivo ao ambiente.

Chelating agents to solubilize heavy metals from Oxisols contaminated by the addition of organic and inorganic residues

Phytoremediation is an attractive technique for soils contaminated with heavy metals, especially in conjunction with chelating agents to assist metal phytoextraction. Nevertheless, their studies in Brazil are rare. Thus, the objective of the present work was to evaluate the efficiency of the chelating agents EDDS and EDTA for the solubilization of heavy metals from two Oxisols contaminated by organic sources in Jaguariúna (LVJ) and inorganic sources in Paulínia (LVP), São Paulo State, Southeastern Brazil. First, the soil samples were fractionated and the DTPA method was used to quantify heavy metals available forms. The results indicated that the metals were highly available in the soil fractions and could be solubilized by the chelating agents. The soil was suspended for 24 h in a chelating agent solution (EDTA or EDDS) at rates of 0, 250, 500 and 750 mg kg-1 of soil. The concentration of solubilized heavy metals was determined in the resulting solution. The extent of metal solubilization varied according to soil type, the chelating agent added and the specific metal. The amount of iron solubilized, as compared to the total iron (LVJ) was 11% (EDTA) and 19% (EDDS). EDDS solubilized more Cu than EDTA in both soils but more Ni in LVJ, while EDTA solubilized more Zn in both soils but more Cd in LVP. Both EDTA and EDDS may be useful for phytoextraction from soils, although the iron content is an important factor regarding the phytoextraction of heavy metals with chelating agents in Oxisols.

A fitoextração tem sido uma opção atrativa para remediar solos contaminados com metais pesados, principalmente quando associada à aplicação de quelantes ao solo, embora no Brasil seus estudos sejam muito incipientes. Portanto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência dos quelantes EDTA e EDDS na solubilização de metais pesados em Latossolos contaminados por Cu, Zn, Cd e Ni, cujas fontes de contaminação foram: orgânica em Jaguariúna (LVJ) e inorgânica em Paulínia (LVP). Antes da solubilização dos metais com os quelantes as amostras de solo foram submetidas ao fracionamento seqüencial e à extração dos metais pesados pelo método do DTPA. Ainda, as amostras dos dois solos foram agitadas com as soluções dos quelantes, por 24 h, usando as seguintes doses: 0, 250, 500 e 750 mg kg-1 de solo, realizando-se a determinação dos metais pesados no sobrenadante. Tanto a extração com DTPA como o fracionamento seqüencial indicaram que os metais estavam nas frações disponíveis que poderiam ser solubilizados pelos quelantes. As quantidades solubilizadas de Cu, Fe, Zn e Ni variaram em função do tipo de solo, dos quelantes e das doses aplicadas. A solubilização do Fe em relação ao seu teor total no LVJ foi de 11% (EDTA) e 19% (EDDS). O EDDS solubilizou mais Cu em ambos os solos e Ni no LVJ, enquanto o EDTA apresentou maior solubilização do Zn também em ambos os solos e do Cd no LVP. Portanto, a utilização de tais complexantes pode ser promissora na fitoextração de metais em solos, mas a avaliação da concentração de Fe no solo torna-se importante quando se utiliza a técnica de fitoextração assistida por quelantes para remediar Latossolos contaminados com metais.

Chelating agents to solubilize heavy metals from Oxisols contaminated by the addition of organic and inorganic residues

Phytoremediation is an attractive technique for soils contaminated with heavy metals, especially in conjunction with chelating agents to assist metal phytoextraction. Nevertheless, their studies in Brazil are rare. Thus, the objective of the present work was to evaluate the efficiency of the chelating agents EDDS and EDTA for the solubilization of heavy metals from two Oxisols contaminated by organic sources in Jaguariúna (LVJ) and inorganic sources in Paulínia (LVP), São Paulo State, Southeastern Brazil. First, the soil samples were fractionated and the DTPA method was used to quantify heavy metals available forms. The results indicated that the metals were highly available in the soil fractions and could be solubilized by the chelating agents. The soil was suspended for 24 h in a chelating agent solution (EDTA or EDDS) at rates of 0, 250, 500 and 750 mg kg-1 of soil. The concentration of solubilized heavy metals was determined in the resulting solution. The extent of metal solubilization varied according to soil type, the chelating agent added and the specific metal. The amount of iron solubilized, as compared to the total iron (LVJ) was 11% (EDTA) and 19% (EDDS). EDDS solubilized more Cu than EDTA in both soils but more Ni in LVJ, while EDTA solubilized more Zn in both soils but more Cd in LVP. Both EDTA and EDDS may be useful for phytoextraction from soils, although the iron content is an important factor regarding the phytoextraction of heavy metals with chelating agents in Oxisols.

A fitoextração tem sido uma opção atrativa para remediar solos contaminados com metais pesados, principalmente quando associada à aplicação de quelantes ao solo, embora no Brasil seus estudos sejam muito incipientes. Portanto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência dos quelantes EDTA e EDDS na solubilização de metais pesados em Latossolos contaminados por Cu, Zn, Cd e Ni, cujas fontes de contaminação foram: orgânica em Jaguariúna (LVJ) e inorgânica em Paulínia (LVP). Antes da solubilização dos metais com os quelantes as amostras de solo foram submetidas ao fracionamento seqüencial e à extração dos metais pesados pelo método do DTPA. Ainda, as amostras dos dois solos foram agitadas com as soluções dos quelantes, por 24 h, usando as seguintes doses: 0, 250, 500 e 750 mg kg-1 de solo, realizando-se a determinação dos metais pesados no sobrenadante. Tanto a extração com DTPA como o fracionamento seqüencial indicaram que os metais estavam nas frações disponíveis que poderiam ser solubilizados pelos quelantes. As quantidades solubilizadas de Cu, Fe, Zn e Ni variaram em função do tipo de solo, dos quelantes e das doses aplicadas. A solubilização do Fe em relação ao seu teor total no LVJ foi de 11% (EDTA) e 19% (EDDS). O EDDS solubilizou mais Cu em ambos os solos e Ni no LVJ, enquanto o EDTA apresentou maior solubilização do Zn também em ambos os solos e do Cd no LVP. Portanto, a utilização de tais complexantes pode ser promissora na fitoextração de metais em solos, mas a avaliação da concentração de Fe no solo torna-se importante quando se utiliza a técnica de fitoextração assistida por quelantes para remediar Latossolos contaminados com metais.

EDTA assisted phytorremediation of a Pb contamined soil: metal leaching and uptake by jack beans

Lead (Pb) is one of the main soil contaminants. It is also of difficult phytoremediation due to its low solubility and high retention on soil particles. EDTA application to soil is a strategy to increase heavy metal phytoextraction, but such chelants usually cause phytotoxicity and metal leaching side effects. Therefore, these research work objectives were to evaluate the effects of single (0.5 g kg-1) and split (0.25 + 0.25 g kg-1) EDTA application on Pb uptake by jack beans (Canavalia ensiformis L.) as well as on Pb vertical movement in a Pb contaminated soil material. Two sets of experiments were carried out under greenhouse conditions: in the first one, plants were grown in 3L-pots filled with a Pb-contaminated soil to evaluate Pb uptake by plants; for the second experiment, PVC-columns (42 cm height) were used to evaluate soil Pb leaching: the upper half-column (20 cm) was filled up with Pb-contaminated soil (1800 mg kg-1) whereas the lower half-column (20 cm) was filled with clean soil. Ten 60 mm-rainfalls with a duration of five hours were simulated by dropping distilled water on the top of columns, and leachates were collected for chemical analysis. Plants did not show any visual Pb toxicity symptoms or reduction in dry matter yield. Nevertheless, Pb uptake by jack beans regarded as total plant Pb accumulation was higher in EDTA-treated plants. Vertical Pb movement was observed mostly for the single EDTA application. EDTA addition to the soil favor Pb-phytoextraction by jack beans and the split EDTA application decrease the metal leaching, indicating less risk of environmental contamination.

O chumbo (Pb) é um dos principais contaminantes de solo. Os processos de remediação são dificultados devido à alta retenção do elemento às partículas do solo. A utilização do EDTA para aumentar a fitoextração dos metais do solo tem apresentado bons resultados. Contudo, os quelantes podem causar efeitos indesejáveis como a fitotoxidez e a lixiviação do metal. Nesse sentido, avaliou-se o efeito da aplicação única (0,5 g kg-1) e parcelada de EDTA (0,25 + 0,25 g kg-1) na absorção de Pb pelas plantas de feijão-de-porco (Canavalia ensiformis L.) e na movimentação vertical de Pb em solo contaminado, sob condições de casa de vegetação. Em um experimento, as plantas foram crescidas em vasos contendo 3 L de solo contaminado por Pb. No outro, utilizaram-se colunas de PVC com 42 cm de altura, preenchendo-se os primeiros 20 cm com solo contaminado com 1800 mg kg-1de Pb, seguido de outros 20 cm, com amostra de solo não contaminado. Nesse experimento, foram feitas dez lixiviações com água em volume equivalente a uma chuva de 60 mm cada. As plantas não apresentaram sintomas visuais de toxicidade de Pb, nem diferença na produção de massa seca do feijão em função dos tratamentos aplicados. No entanto, a absorção de Pb foi superior para as plantas que receberam EDTA. Houve movimentação vertical de Pb no solo, principalmente devido à aplicação única de EDTA. A adição de EDTA ao solo auxilia a fitoextração de Pb por plantas de feijão-de-porco e que o parcelamento do EDTA diminui a lixiviação do metal, mostrando se menos agressivo ao ambiente.

Pb-phytoextraction by maize in a Pb-EDTA treated Oxisol

One of the most viable strategies to restore metal contaminated soils is the introduction of plants specialized in their accumulation or able to tolerate very high metal concentrations. This research evaluated: i. the maize as a Pb-accumulator plant; ii. the effects of EDTA-chelating agent for Pb-uptake by maize; iii. amending effect of EDTA on the soil Pb-availability using different extracts. Treatments consisted of Pb rates (100; 200; 350; 1,200 and 2,400 mg kg-1) applied to a Rhodic Hapludox in the form of Pb3(NO)2 with (0.5 g kg-1) and without EDTA. Lead concentrations were determined in maize plant shoots. Soil available Pb was obtained using DTPA, Mehlich-3 and saturation solutions methods. Ionic speciation in the soil solution was performed using the software Visual-Minteq. Although a low t value was found (t 0.70), Pb concentration were high (>1,500 mg kg-1 of Pb) in maize shoots regardless of EDTA addition. Maize plants treated with EDTA had lower dry matter yield, mainly due to toxic levels of Fe and Al of the Oxisol. All extracting solutions were effective to determine available Pb in soil samples, but the saturation extract is a more difficult and time consuming procedure. At low and medium Pb levels, the plants grew less on EDTA, therefore the phytoextration process was less efficient. The addition of EDTA to the soil is not recommended with the purpose of increasing Pb absorption by maize plants.

Uma das estratégias mais viáveis para a descontaminação de solos é a introdução de plantas especializadas na acumulação ou que toleram altas concentrações de metais. Nesse estudo avaliaram-se: i. o potencial acumulador de Pb de plantas de milho; ii. os efeitos do EDTA na absorção de Pb pelo milho; iii. o efeito do EDTA na disponibilidade de Pb utilizando diferentes extratores. Os tratamentos consistiram em doses de Pb (100; 200; 350; 1.200 and 2.400 mg kg-1) aplicados em um Latossolo na forma de Pb3(NO)2 com (0.5 g kg-1) e sem EDTA. A concentração de Pb foi determinada na parte aérea das plantas de milho, e no solo determinou-se o Pb disponível pelos métodos DTPA, Mehlich-3 e pasta de saturação. A especiação iônica da solução do solo foi determinada utilizando-se o software Visual-Minteq. Embora tenha sido encontrado um baixo valor t (t 0.70), a concentração de Pb na parte aérea do milho foi alta (>1.500 mg kg-1), independente da adição de EDTA. As plantas de milho que receberam EDTA apresentaram redução na massa seca, principalmente devido aos níveis tóxicos de Fe e Al do Latossolo. Todas as soluções extratoras utilizadas foram eficientes em determinar o Pb disponível nas amostras de solo, mas a pasta de saturação foi o processo mais trabalhoso. Em baixa e média concentração de Pb no solo as plantas cresceram menos com EDTA, portanto a fitoextração foi menos eficiente. Não é recomendada a adição de EDTA no solo buscando aumentar a absorção de Pb pelas plantas de milho.

Pb-phytoextraction by maize in a Pb-EDTA treated Oxisol

One of the most viable strategies to restore metal contaminated soils is the introduction of plants specialized in their accumulation or able to tolerate very high metal concentrations. This research evaluated: i. the maize as a Pb-accumulator plant; ii. the effects of EDTA-chelating agent for Pb-uptake by maize; iii. amending effect of EDTA on the soil Pb-availability using different extracts. Treatments consisted of Pb rates (100; 200; 350; 1,200 and 2,400 mg kg-1) applied to a Rhodic Hapludox in the form of Pb3(NO)2 with (0.5 g kg-1) and without EDTA. Lead concentrations were determined in maize plant shoots. Soil available Pb was obtained using DTPA, Mehlich-3 and saturation solutions methods. Ionic speciation in the soil solution was performed using the software Visual-Minteq. Although a low t value was found (t 0.70), Pb concentration were high (>1,500 mg kg-1 of Pb) in maize shoots regardless of EDTA addition. Maize plants treated with EDTA had lower dry matter yield, mainly due to toxic levels of Fe and Al of the Oxisol. All extracting solutions were effective to determine available Pb in soil samples, but the saturation extract is a more difficult and time consuming procedure. At low and medium Pb levels, the plants grew less on EDTA, therefore the phytoextration process was less efficient. The addition of EDTA to the soil is not recommended with the purpose of increasing Pb absorption by maize plants.

Uma das estratégias mais viáveis para a descontaminação de solos é a introdução de plantas especializadas na acumulação ou que toleram altas concentrações de metais. Nesse estudo avaliaram-se: i. o potencial acumulador de Pb de plantas de milho; ii. os efeitos do EDTA na absorção de Pb pelo milho; iii. o efeito do EDTA na disponibilidade de Pb utilizando diferentes extratores. Os tratamentos consistiram em doses de Pb (100; 200; 350; 1.200 and 2.400 mg kg-1) aplicados em um Latossolo na forma de Pb3(NO)2 com (0.5 g kg-1) e sem EDTA. A concentração de Pb foi determinada na parte aérea das plantas de milho, e no solo determinou-se o Pb disponível pelos métodos DTPA, Mehlich-3 e pasta de saturação. A especiação iônica da solução do solo foi determinada utilizando-se o software Visual-Minteq. Embora tenha sido encontrado um baixo valor t (t 0.70), a concentração de Pb na parte aérea do milho foi alta (>1.500 mg kg-1), independente da adição de EDTA. As plantas de milho que receberam EDTA apresentaram redução na massa seca, principalmente devido aos níveis tóxicos de Fe e Al do Latossolo. Todas as soluções extratoras utilizadas foram eficientes em determinar o Pb disponível nas amostras de solo, mas a pasta de saturação foi o processo mais trabalhoso. Em baixa e média concentração de Pb no solo as plantas cresceram menos com EDTA, portanto a fitoextração foi menos eficiente. Não é recomendada a adição de EDTA no solo buscando aumentar a absorção de Pb pelas plantas de milho.

Routine soil testing to monitor heavy metals and boron

Microelements are an important issue in agriculture, due to their need as micronutrients for plants and also to the possibility of the build-up of toxic levels for plants and animals. Five micronutrients (B, Cu, Fe, Mn, and Zn) are routinely determined in soil analysis for advisory purposes. Other four elements (Cd, Cr, Pb, and Ni) are considered environmentally important heavy metals in farmland soils. Thus high contents of these metals in cropland might go eventually unnoticed. In this paper we present an approach that can be used to monitor the contents of the nine elements in farmland soils using advisory soil testing. A total of 13,416 soil samples from 21 Brazilian states, 58% of them from the state of São Paulo, sent by farmers were analyzed. Boron was determined by hot water extraction and the other metals were determined by DTPA (pH 7.3) extraction. The ranges of content, given in mg dm-3 soil, were the following: B, 0.01-10.6; Cu, 0.1-56.2; Fe, 0.5-476; Mn, 1-325; Zn, 1-453; Cd, 0.00-3.43, Cr, 0.00-42.9; Ni, 0.00-65.1; Pb, 0.00-63.9. The respective average values for São Paulo were: B-0.32; Cu-2.5; Fe-36; Mn-16; Zn-4.8; Cd-0.02; Cr-0.03; Ni-0.18; Pb-0.85. For other states the results are in the same ranges. The higher values are indicative of anthropogenic inputs, either due to excess application of fertilizers or to industrial or mining activities. The conclusion is that massive chemical analysis of farmland soil samples could serve as a database for indicating potential micronutrient deficiency and excesses or heavy metal buil-up in croplands, allowing preventive actions to be taken.

Microelementos têm um papel importante na agricultura, devido à sua essencialidade para plantas e também à possibilidade de serem tóxicos às plantas e aos animais. Os cinco micronutrientes (B, Cu, Fe, Mn, e Zn) são comumente determinados nas análises rotineiras de solos com finalidade de recomendação de adubação. Os outros quatro elementos (Cd, Cr, Pb, e Ni) são metais pesados importantes para os solos agrícolas e não são normalmente determinados em amostras de solos enviadas pelos agricultores. Portanto, altos teores desses metais pesados em terras agricultáveis poderão passar despercebidos. O objetivo deste trabalho foi usar a análise de rotina de solo para monitorar o teor dos nove elementos em amostras de solo. Um total de 13.416 amostras de solo de 21 estados brasileiros, sendo 58% delas originárias do estado de São Paulo, foram analisadas. O boro foi determinado usando a água quente e os outros metais foram extraídos pelo DTPA (pH 7,3). Considerando todas as amostras, as faixas dos teores, em de mg dm-3 foram: B, 0,01-10,6; Cu, 0,1-56,2; Fe, 0,5-476; Mn, 1-325; Zn, 1-453; Cd 0,00-3,43, Cr, 0,0-42,9; Ni, 0,00-65,1; Pb, 0,00-63,9. Os valores médios para amostras originadas do Estado de São Paulo foram de: 0,32-B, 2,5-Cu, 36-Fe, 16,1-Mn, 4,8-Zn, 0,02-Cd, 0,03-Cr, 0,18-Ni e 0,85-Pb. Resultados semelhantes foram obtidos para amostras de outros Estados. Os valores mais altos são indicativos de ação antropogênica, devido à aplicação de fertilizantes ou de atividades industriais de mineração. Análises de rotina feitas na amostras de solos do Brasil, especialmente originárias do estado de São Paulo, podem servir com base de dados para indicar o potencial de deficiência de micronutrientes ou fitotoxicidade de metal pesado em solos agricultáveis, permitindo a tomada de ações preventivas.

Routine soil testing to monitor heavy metals and boron

Microelements are an important issue in agriculture, due to their need as micronutrients for plants and also to the possibility of the build-up of toxic levels for plants and animals. Five micronutrients (B, Cu, Fe, Mn, and Zn) are routinely determined in soil analysis for advisory purposes. Other four elements (Cd, Cr, Pb, and Ni) are considered environmentally important heavy metals in farmland soils. Thus high contents of these metals in cropland might go eventually unnoticed. In this paper we present an approach that can be used to monitor the contents of the nine elements in farmland soils using advisory soil testing. A total of 13,416 soil samples from 21 Brazilian states, 58% of them from the state of São Paulo, sent by farmers were analyzed. Boron was determined by hot water extraction and the other metals were determined by DTPA (pH 7.3) extraction. The ranges of content, given in mg dm-3 soil, were the following: B, 0.01-10.6; Cu, 0.1-56.2; Fe, 0.5-476; Mn, 1-325; Zn, 1-453; Cd, 0.00-3.43, Cr, 0.00-42.9; Ni, 0.00-65.1; Pb, 0.00-63.9. The respective average values for São Paulo were: B-0.32; Cu-2.5; Fe-36; Mn-16; Zn-4.8; Cd-0.02; Cr-0.03; Ni-0.18; Pb-0.85. For other states the results are in the same ranges. The higher values are indicative of anthropogenic inputs, either due to excess application of fertilizers or to industrial or mining activities. The conclusion is that massive chemical analysis of farmland soil samples could serve as a database for indicating potential micronutrient deficiency and excesses or heavy metal buil-up in croplands, allowing preventive actions to be taken.

Microelementos têm um papel importante na agricultura, devido à sua essencialidade para plantas e também à possibilidade de serem tóxicos às plantas e aos animais. Os cinco micronutrientes (B, Cu, Fe, Mn, e Zn) são comumente determinados nas análises rotineiras de solos com finalidade de recomendação de adubação. Os outros quatro elementos (Cd, Cr, Pb, e Ni) são metais pesados importantes para os solos agrícolas e não são normalmente determinados em amostras de solos enviadas pelos agricultores. Portanto, altos teores desses metais pesados em terras agricultáveis poderão passar despercebidos. O objetivo deste trabalho foi usar a análise de rotina de solo para monitorar o teor dos nove elementos em amostras de solo. Um total de 13.416 amostras de solo de 21 estados brasileiros, sendo 58% delas originárias do estado de São Paulo, foram analisadas. O boro foi determinado usando a água quente e os outros metais foram extraídos pelo DTPA (pH 7,3). Considerando todas as amostras, as faixas dos teores, em de mg dm-3 foram: B, 0,01-10,6; Cu, 0,1-56,2; Fe, 0,5-476; Mn, 1-325; Zn, 1-453; Cd 0,00-3,43, Cr, 0,0-42,9; Ni, 0,00-65,1; Pb, 0,00-63,9. Os valores médios para amostras originadas do Estado de São Paulo foram de: 0,32-B, 2,5-Cu, 36-Fe, 16,1-Mn, 4,8-Zn, 0,02-Cd, 0,03-Cr, 0,18-Ni e 0,85-Pb. Resultados semelhantes foram obtidos para amostras de outros Estados. Os valores mais altos são indicativos de ação antropogênica, devido à aplicação de fertilizantes ou de atividades industriais de mineração. Análises de rotina feitas na amostras de solos do Brasil, especialmente originárias do estado de São Paulo, podem servir com base de dados para indicar o potencial de deficiência de micronutrientes ou fitotoxicidade de metal pesado em solos agricultáveis, permitindo a tomada de ações preventivas.