Ecotoxicity test as an aid in the determination of copper guideline values in soils / Ensaios de ecotoxicidade como auxílio na determinação de valores orientadores de cobre em solos

The process of identifying a contaminated area involves a preliminary assessment consisting of chemical analysis and comparison with guideline values. In Brazil, these values are included in the CONAMA Resolution no. 420/2009, based on chemical analysis and phytotoxicity. The objective of this research was to evaluate the ecotoxicity of copper in two natural soils in the state of Rio de Janeiro, a Haplic Planosol (sandy) and a Red-Yellow Argisol (medium texture), to verify if the values established by the legislation offer protection to the soil fauna. Lethality and reproduction tests were performed with Eisenia andrei worms and Folsomia candida springtails. Results indicated copper values in Planosol as LC50 435 mg kg 1 and EC50 29 mg kg 1 for E. Andrei and LC10 137 mg kg 1 and EC50 117 mg kg 1 for F. candida. In Argisol, these results were LC50 690 mg kg 1 and EC50 61 mg kg 1 for E. andrei, and LC10 42 mg kg 1 and EC50 138 mg kg 1 for F. candida. Values reported are lower than the research value (200 mg kg-1) established by the CONAMA resolution 420/09, indicating that concentrations lower than the limit values may affect these organisms, depending on the type of soil. Worms were more sensitive than springtails to copper contamination, and sandy soil was more susceptible to ecotoxicity due to copper contamination, probably due to the greater bioavailability of the metal. Results of such ecotoxicity tests should be considered in the development of soil guideline values.(AU)

O processo de identificação de uma área contaminada envolve uma avaliação preliminar que consiste em análise química e comparação com valores orientadores. No Brasil, esses valores constam na Resolução CONAMA no 420/2009, baseados em análises químicas e fitotoxicidade. O objetivo deste trabalho foi avaliar a ecotoxicidade do cobre em dois solos naturais do Estado do Rio de Janeiro, um Planossolo Háplico (arenoso) e um Argissolo Vermelho-Amarelo (textura média), para verificar se os valores estabelecidos pela legislação oferecem proteção à fauna do solo. Foram realizados ensaios de letalidade e de reprodução com minhocas da espécie Eisenia andrei e com colêmbolos da espécie Folsomia candida. Os resultados indicaram no Planossolo valores de cobre para E. andrei de CL50 435 mg kg-1 e CE50 29 mg kg-1 e para F. candida CL10 137 mg kg-1 e EC50 117 mg kg-1. No Argissolo esse resultado foi para E. andrei CL50 690 mg kg-1 e CE50 61 mg kg-1, e para F. candida CL10 42 mg kg-1 e CE50 138 mg kg-1. Os valores encontrados são menores que o valor de investigação (200 mg kg-1) estabelecidos pela resolução 420/09 do CONAMA, indicando que concentrações menores do que os valores-limite podem afetar esses organismos, a depender do tipo de solo. As minhocas mostraram-se mais sensíveis que os colêmbolos à contaminação por cobre, e o solo arenoso mostrou-se mais suscetível a apresentar ecotoxicidade diante de uma contaminação por cobre, devida, provavelmente, à maior biodisponibilidade do metal. Os ensaios de ecotoxicidade devem ser considerados no desenvolvimento de valores orientadores para solos.(AU)

Escória de aciaria na redução da solubilidade e lixiviação de manganês em áreas contaminadas / lmaking slag to reducing the solubility and leaching of manganese in contaminated areas

A escória de aciaria é um rejeito da produção do aço e possui propriedade corretiva da acidez do solo, podendo reduzir consequentemente a mobilidade de elementos traço. O trabalho objetivou avaliar a capacidade do resíduo industrial escória de aciaria em reduzir a solubilidade e lixiviação de Mn em resíduos contaminados. No Laboratório de Poluição de Solos da UFRRJ (Seropédica-RJ), foram realizados ensaios de lixiviação em colunas usando três resíduos contaminados com Mn, denominados G1, G2 e G3 e duas doses de resíduo inertizante (escória de aciaria). Nas colunas, foi aplicado um volume de água conhecido e constante que simula a precipitação máxima ocorrida nos últimos 17 anos na região onde foi coletado o resíduo. A maior dose do resíduo de escória de aciaria (6%) reduziu a solubilidade do Mn a valores inferiores ao limite máximo permitido pela ABNT, nos grupos G1, G2 e G3, sendo que o tratamento com 6% escória de aciaria + barreiras químicas foi o mais eficiente na redução da lixiviação de Mn em todos os grupos de resíduos estudados. Portanto, os resultados evidenciaram a eficiência da escória de aciaria na redução da solubilidade e lixiviação do Mn, em todos os resíduos.

Steelmaking slag is a waste of steel production and has owned corrective soil acidity and may consequently reduce the mobility of trace elements. The research aimed the capacity of industrial waste steelmaking slag to reduce the solubility and lixiviation of Mn in contaminated soil. In the Soil Pollution Laboratory of the UFRRJ (Seropédica-RJ), leaching experiments were carried using three different residues contaminated with Mn, and two doses of the inertizant residues steelmaking slag. In the columns were applied a known and constant volume of water, established to simulate the maximum precipitation occurred in the last 17 years, in the region where the residue was collected. The highest dose of steelmaking slag (6%) reduced the Mn solubility below the maximum allowed by ABNT, for G1, G2 and Ge, and the treatment with 6% steelmaking slag + barriers chemical was the most effective in reducing the leaching of Mn in all groups. Therefore, the results showed the efficiency of steelmaking slag in the reduction of Mn solubility and lixiviation in all residues.

Escória de aciaria na redução da solubilidade e lixiviação de manganês em áreas contaminadas / lmaking slag to reducing the solubility and leaching of manganese in contaminated areas

A escória de aciaria é um rejeito da produção do aço e possui propriedade corretiva da acidez do solo, podendo reduzir consequentemente a mobilidade de elementos traço. O trabalho objetivou avaliar a capacidade do resíduo industrial escória de aciaria em reduzir a solubilidade e lixiviação de Mn em resíduos contaminados. No Laboratório de Poluição de Solos da UFRRJ (Seropédica-RJ), foram realizados ensaios de lixiviação em colunas usando três resíduos contaminados com Mn, denominados G1, G2 e G3 e duas doses de resíduo inertizante (escória de aciaria). Nas colunas, foi aplicado um volume de água conhecido e constante que simula a precipitação máxima ocorrida nos últimos 17 anos na região onde foi coletado o resíduo. A maior dose do resíduo de escória de aciaria (6%) reduziu a solubilidade do Mn a valores inferiores ao limite máximo permitido pela ABNT, nos grupos G1, G2 e G3, sendo que o tratamento com 6% escória de aciaria + barreiras químicas foi o mais eficiente na redução da lixiviação de Mn em todos os grupos de resíduos estudados. Portanto, os resultados evidenciaram a eficiência da escória de aciaria na redução da solubilidade e lixiviação do Mn, em todos os resíduos.(AU)

Steelmaking slag is a waste of steel production and has owned corrective soil acidity and may consequently reduce the mobility of trace elements. The research aimed the capacity of industrial waste steelmaking slag to reduce the solubility and lixiviation of Mn in contaminated soil. In the Soil Pollution Laboratory of the UFRRJ (Seropédica-RJ), leaching experiments were carried using three different residues contaminated with Mn, and two doses of the inertizant residues steelmaking slag. In the columns were applied a known and constant volume of water, established to simulate the maximum precipitation occurred in the last 17 years, in the region where the residue was collected. The highest dose of steelmaking slag (6%) reduced the Mn solubility below the maximum allowed by ABNT, for G1, G2 and Ge, and the treatment with 6% steelmaking slag + barriers chemical was the most effective in reducing the leaching of Mn in all groups. Therefore, the results showed the efficiency of steelmaking slag in the reduction of Mn solubility and lixiviation in all residues.(AU)

Background levels of some trace elements in weathered soils from the Brazilian Northern region

Soils formed from the Barreiras Group sediments, located mainly along the coast of Brazil Northern and Northeastern regions, generally present low concentrations of iron oxides and total organic carbon, high quantities of quartz in the sand fraction, and kaolinitic clay mineralogy. The objective of the present study was to quantify the pseudo total concentrations of Cd, Co, Cu, Cr, Mn, Ni, Zn and Fe in Xhantic Udox and Xhantic Udult soils derived from these sediments. The reference sites were covered by native vegetation and located in the States of Pará and Amapá, Brazil. Multiple linear regression analysis was applied to determine correlations between soil parameters and the levels of these metals. The best correlation was obtained between Fe, Mn, clay, and silt contents, and Cd, Co, Cu, Zn, Cr, Ni. A correlation between pH and these metal levels was not found. Clay and sand contents showed a negative inverse correlation with the metal levels,of same magnitude but with a different sign; this was the reason for excluding one of the parameters in the regression model. In general, the contents of the elements were lower than those found in soils formed from other parent materials. The Mn content was included in the model of multiple linear regression for Cd and Co, due to its association with these last metals. Silt level showed to have a significant influence in the equations for Cr and Co, which is attributed to the presence of clay minerals and Fe and Mn oxides in ferruginous and clay aggregates of silt size. The equations obtained in this paper, are useful to predict, in general terms, the amounts of those heavy metals in an unknown soil sample, if the soil material were not contaminated or affected by land usage. Thus, they may be applied to evaluate soil contamination by the studied heavy metals.

Solos formados a partir de sedimentos do Grupo Barreiras apresentam, em geral, baixos teores de ferro, mineralogia caulinítica, elevadas quantidades de quartzo na fração areia e pequena quantidade de carbono orgânico. Determinaram-se os teores de Cd, Co, Cr, Ni e Zn extraídos com água régia, em bloco digestor, em Argissolos Amarelos e Latossolos Amarelos sob vegetação natural do Pará e Amapá. Regressão linear múltipla foi utilizada para correlacionar os parâmetros de solo e os teores desses metais. Melhores correlações foram obtidas entre Fe, Mn, argila, silte e Cd, Co, Cu, Zn, Cr, Ni. Não foi encontrada correlação entre o pH e os teores de metais. Argila e areia apresentaram correlação inversa com os metais, porém de mesma magnitude, sendo necessária a exclusão de uma delas no modelo de regressão. Em geral, os teores dos elementos estudados foram inferiores aos encontrados em solos formados a partir de outros materiais de origem. O Mn foi incluído no modelo de regressão linear múltipla do Cd e Co, em função de sua associação com esses metais. O silte foi significativo nas equações para Cr e Co, o que pode ser devido à presença de minerais de argila e óxidos de Fe e Mn em agregados ferruginosos e argilosos de tamanho silte. Estas equações podem ser úteis quando se deseja conhecer, em termos gerais, quais as quantidades que determinada amostra teria se o solo em questão não estivesse contaminado ou sujeito a uso antrópico, podendo ser utilizadas na avaliação da contaminação do solo por estes metais.

Background levels of some trace elements in weathered soils from the Brazilian Northern region

Soils formed from the Barreiras Group sediments, located mainly along the coast of Brazil Northern and Northeastern regions, generally present low concentrations of iron oxides and total organic carbon, high quantities of quartz in the sand fraction, and kaolinitic clay mineralogy. The objective of the present study was to quantify the pseudo total concentrations of Cd, Co, Cu, Cr, Mn, Ni, Zn and Fe in Xhantic Udox and Xhantic Udult soils derived from these sediments. The reference sites were covered by native vegetation and located in the States of Pará and Amapá, Brazil. Multiple linear regression analysis was applied to determine correlations between soil parameters and the levels of these metals. The best correlation was obtained between Fe, Mn, clay, and silt contents, and Cd, Co, Cu, Zn, Cr, Ni. A correlation between pH and these metal levels was not found. Clay and sand contents showed a negative inverse correlation with the metal levels,of same magnitude but with a different sign; this was the reason for excluding one of the parameters in the regression model. In general, the contents of the elements were lower than those found in soils formed from other parent materials. The Mn content was included in the model of multiple linear regression for Cd and Co, due to its association with these last metals. Silt level showed to have a significant influence in the equations for Cr and Co, which is attributed to the presence of clay minerals and Fe and Mn oxides in ferruginous and clay aggregates of silt size. The equations obtained in this paper, are useful to predict, in general terms, the amounts of those heavy metals in an unknown soil sample, if the soil material were not contaminated or affected by land usage. Thus, they may be applied to evaluate soil contamination by the studied heavy metals.

Solos formados a partir de sedimentos do Grupo Barreiras apresentam, em geral, baixos teores de ferro, mineralogia caulinítica, elevadas quantidades de quartzo na fração areia e pequena quantidade de carbono orgânico. Determinaram-se os teores de Cd, Co, Cr, Ni e Zn extraídos com água régia, em bloco digestor, em Argissolos Amarelos e Latossolos Amarelos sob vegetação natural do Pará e Amapá. Regressão linear múltipla foi utilizada para correlacionar os parâmetros de solo e os teores desses metais. Melhores correlações foram obtidas entre Fe, Mn, argila, silte e Cd, Co, Cu, Zn, Cr, Ni. Não foi encontrada correlação entre o pH e os teores de metais. Argila e areia apresentaram correlação inversa com os metais, porém de mesma magnitude, sendo necessária a exclusão de uma delas no modelo de regressão. Em geral, os teores dos elementos estudados foram inferiores aos encontrados em solos formados a partir de outros materiais de origem. O Mn foi incluído no modelo de regressão linear múltipla do Cd e Co, em função de sua associação com esses metais. O silte foi significativo nas equações para Cr e Co, o que pode ser devido à presença de minerais de argila e óxidos de Fe e Mn em agregados ferruginosos e argilosos de tamanho silte. Estas equações podem ser úteis quando se deseja conhecer, em termos gerais, quais as quantidades que determinada amostra teria se o solo em questão não estivesse contaminado ou sujeito a uso antrópico, podendo ser utilizadas na avaliação da contaminação do solo por estes metais.

Zinco, chumbo e cádmio em plantas de arroz (Oryza Sativa L. ) cultivadas em solo após adição de resíduo siderúrgico / Zinc, lead and cadmium influence in rice plants (Oryza Sativa L. ) cultivated in soil with addition of siderurgical residue

Os efeitos da aplicação de resíduo siderúrgico, proveniente da concentração de zinco em lama de altos-fornos siderúrgicos, como fonte de zinco para plantas de arroz (Oryza Sativa L.) BRS Curinga e a toxicidade devida ao cádmio e ao chumbo no resíduo, foram estudados em experimento de casa de vegetação. O material de solo usado foi proveniente do horizonte A e B de um Latossolo Vermelho-Amarelo e do horizonte A de um Neossolo Flúvico, coletados no município de Pinheiral, Estado do Rio de Janeiro. Foram aplicadas quatro doses de resíduo (94; 281; 844 e 2531kg ha-1). Foi determinado o teor de zinco, cádmio e chumbo na raiz e na parte aérea das plantas de arroz. As plantas crescidas no horizonte A do Neossolo Flúvico apresentaram a maior produção de matéria seca e a maior acumulação de zinco e a menor de cádmio. As plantas de arroz desenvolvidas no horizonte B do Latossolo apresentaram a menor produção de matéria seca, menor acumulação de zinco e a maior de chumbo, enquanto que as cultivadas no horizonte A do Latossolo apresentaram a mais elevada produção de matéria seca dos três substratos utilizados. O zinco e o chumbo concentraram-se, principalmente, nas raízes das plantas, e o cádmio se concentrou na parte aérea. Pelas características apresentadas nos solos estudados e pelas concentrações fitotóxicas do chumbo e do cádmio encontradas nas plantas desenvolvidas sobre o horizonte B do Latossolo, não é recomendável a utilização desse resíduo como fonte de zinco para a cultura do arroz.

The effects of application of siderurgical residue, originated from the zinc concentration in siderurgical high-ovens mud, as supply of zinc for rice plants (Oryza Sativa L.) and the toxicity due to cadmium and lead from the residue, were studied in a greenhouse experiment.The period of the experiment was from April of 2005 to March of 2006. The soil materials were from the A and B horizons of a Yellow - Red Oxisol, and the A horizon of an Entisol, from Pinheiral municipality, State of Rio de Janeiro, and the rice (Oryza Sativa L.) variety utilized was the "BRS Curinga". There were applied four dosages of residue (94; 281; 844 and 2531kg ha-1) plus the testimony, without residue. The amount of zinc, cadmium and lead was determined in the root and aerial part of the rice plants. The plants cultivated in the A horizon of the Entisol presented the biggest dry biomass production, the highest zinc accumulation, and the smallest cadmium level. The plants cultivated in the Oxisol B horizon had the smallest dry biomass production, lowest zinc accumulation, and the highest level of lead. As for the Oxisol A horizon, the rice plants showed a good dry biomass production. The zinc and lead concentrated, mainly, in the roots; and cadmium in the aerial part. Based on the characteristics of the studied soils, and the fitotoxicity by lead showed in the rice plants grown on the Oxisol B horizon, the application of the siderurgical residue, is not recommended, as a zinc source for the rice crop.

Zinco, chumbo e cádmio em plantas de arroz (Oryza Sativa L.) cultivadas em solo após adição de resíduo siderúrgico

The effects of application of siderurgical residue, originated from the zinc concentration in siderurgical high-ovens mud, as supply of zinc for rice plants (Oryza Sativa L.) and the toxicity due to cadmium and lead from the residue, were studied in a greenhouse experiment.The period of the experiment was from April of 2005 to March of 2006. The soil materials were from the A and B horizons of a Yellow - Red Oxisol, and the A horizon of an Entisol, from Pinheiral municipality, State of Rio de Janeiro, and the rice (Oryza Sativa L.) variety utilized was the "BRS Curinga". There were applied four dosages of residue (94; 281; 844 and 2531kg ha-1) plus the testimony, without residue. The amount of zinc, cadmium and lead was determined in the root and aerial part of the rice plants. The plants cultivated in the A horizon of the Entisol presented the biggest dry biomass production, the highest zinc accumulation, and the smallest cadmium level. The plants cultivated in the Oxisol B horizon had the smallest dry biomass production, lowest zinc accumulation, and the highest level of lead. As for the Oxisol A horizon, the rice plants showed a good dry biomass production. The zinc and lead concentrated, mainly, in the roots; and cadmium in the aerial part. Based on the characteristics of the studied soils, and the fitotoxicity by lead showed in the rice plants grown on the Oxisol B horizon, the application of the siderurgical residue, is not recommended, as a zinc source for the rice crop.

Os efeitos da aplicação de resíduo siderúrgico, proveniente da concentração de zinco em lama de altos-fornos siderúrgicos, como fonte de zinco para plantas de arroz (Oryza Sativa L.) BRS Curinga e a toxicidade devida ao cádmio e ao chumbo no resíduo, foram estudados em experimento de casa de vegetação. O material de solo usado foi proveniente do horizonte A e B de um Latossolo Vermelho-Amarelo e do horizonte A de um Neossolo Flúvico, coletados no município de Pinheiral, Estado do Rio de Janeiro. Foram aplicadas quatro doses de resíduo (94; 281; 844 e 2531kg ha-1). Foi determinado o teor de zinco, cádmio e chumbo na raiz e na parte aérea das plantas de arroz. As plantas crescidas no horizonte A do Neossolo Flúvico apresentaram a maior produção de matéria seca e a maior acumulação de zinco e a menor de cádmio. As plantas de arroz desenvolvidas no horizonte B do Latossolo apresentaram a menor produção de matéria seca, menor acumulação de zinco e a maior de chumbo, enquanto que as cultivadas no horizonte A do Latossolo apresentaram a mais elevada produção de matéria seca dos três substratos utilizados. O zinco e o chumbo concentraram-se, principalmente, nas raízes das plantas, e o cádmio se concentrou na parte aérea. Pelas características apresentadas nos solos estudados e pelas concentrações fitotóxicas do chumbo e do cádmio encontradas nas plantas desenvolvidas sobre o horizonte B do Latossolo, não é recomendável a utilização desse resíduo como fonte de zinco para a cultura do arroz.

Zinco, chumbo e cádmio em plantas de arroz (Oryza Sativa L.) cultivadas em solo após adição de resíduo siderúrgico

The effects of application of siderurgical residue, originated from the zinc concentration in siderurgical high-ovens mud, as supply of zinc for rice plants (Oryza Sativa L.) and the toxicity due to cadmium and lead from the residue, were studied in a greenhouse experiment.The period of the experiment was from April of 2005 to March of 2006. The soil materials were from the A and B horizons of a Yellow - Red Oxisol, and the A horizon of an Entisol, from Pinheiral municipality, State of Rio de Janeiro, and the rice (Oryza Sativa L.) variety utilized was the "BRS Curinga". There were applied four dosages of residue (94; 281; 844 and 2531kg ha-1) plus the testimony, without residue. The amount of zinc, cadmium and lead was determined in the root and aerial part of the rice plants. The plants cultivated in the A horizon of the Entisol presented the biggest dry biomass production, the highest zinc accumulation, and the smallest cadmium level. The plants cultivated in the Oxisol B horizon had the smallest dry biomass production, lowest zinc accumulation, and the highest level of lead. As for the Oxisol A horizon, the rice plants showed a good dry biomass production. The zinc and lead concentrated, mainly, in the roots; and cadmium in the aerial part. Based on the characteristics of the studied soils, and the fitotoxicity by lead showed in the rice plants grown on the Oxisol B horizon, the application of the siderurgical residue, is not recommended, as a zinc source for the rice crop.

Os efeitos da aplicação de resíduo siderúrgico, proveniente da concentração de zinco em lama de altos-fornos siderúrgicos, como fonte de zinco para plantas de arroz (Oryza Sativa L.) BRS Curinga e a toxicidade devida ao cádmio e ao chumbo no resíduo, foram estudados em experimento de casa de vegetação. O material de solo usado foi proveniente do horizonte A e B de um Latossolo Vermelho-Amarelo e do horizonte A de um Neossolo Flúvico, coletados no município de Pinheiral, Estado do Rio de Janeiro. Foram aplicadas quatro doses de resíduo (94; 281; 844 e 2531kg ha-1). Foi determinado o teor de zinco, cádmio e chumbo na raiz e na parte aérea das plantas de arroz. As plantas crescidas no horizonte A do Neossolo Flúvico apresentaram a maior produção de matéria seca e a maior acumulação de zinco e a menor de cádmio. As plantas de arroz desenvolvidas no horizonte B do Latossolo apresentaram a menor produção de matéria seca, menor acumulação de zinco e a maior de chumbo, enquanto que as cultivadas no horizonte A do Latossolo apresentaram a mais elevada produção de matéria seca dos três substratos utilizados. O zinco e o chumbo concentraram-se, principalmente, nas raízes das plantas, e o cádmio se concentrou na parte aérea. Pelas características apresentadas nos solos estudados e pelas concentrações fitotóxicas do chumbo e do cádmio encontradas nas plantas desenvolvidas sobre o horizonte B do Latossolo, não é recomendável a utilização desse resíduo como fonte de zinco para a cultura do arroz.

Correção química e fitoestabilização de um resíduo industrial contaminado com Zn e Cd

Phytostabilisation of a contaminated soil with heavy metals is considered a very appropriate technology to reduce erosion and dispersion of contaminants. A greenhouse study was conducted to evaluate the effects of both chemical amendments (calcium silicate and brewery sludge), and phytoremediation using the grass Brachiaria decumbens, on an industrial residue contaminated with Zn and Cd (industrial residue). Industrial residue samples placed into 30 L containers were amended with 20% brewery sludge, calcium silicate (2%, 3%), and 20% of brewery sludge + calcium silicate (2.5%, 4%), and were compared to the control treatment (non-amended residue). After pH stabilization, B. decumbens plants were grown on all treatments in order to evaluate the ability of the species to tolerate high Zn and Cd concentrations from the residue. Samples were collected twice, at planting and harvesting, for pH determination and simple extractions with water, sodium nitrate, acetic acid and DTPA. Differences in Zn and Cd concentrations in extracts allowed to estimate the concentrations of these elements in the most likely chemical forms they are found in the residue. Alkaline and organic industrial amendments reduced Zn and Cd percentages, both in the soluble and exchangeable fractions, as well as caused the predominance of Zn and Cd in the most stable chemical fractions, such as complexed and precipitated compounds. B. decumbens was tolerant to Zn and Cd from the industrial residue after addition of the amendments.

A fitoestabilização de solos contaminados com metais pesados é considerada uma boa alternativa para reduzir a erosão e dispersão de contaminantes no ambiente. Foi conduzido um experimento em casa-de-vegetação com o objetivo de avaliar a contenção química (silicato de cálcio e lodo do biodigestor de uma cervejaria) e a fitorremediação pela Brachiaria decumbens, de um resíduo industrial contaminado com Zn e Cd, utilizando vasos de 30 L. Os tratamentos foram: resíduo industrial (testemunha); resíduo industrial + 20% lodo; resíduo industrial + silicato de cálcio (2%; 3%); (resíduo industrial + 20% lodo) + silicato de cálcio (2,5%; 4%). Após estabilização do pH, foram cultivados nos tratamentos plantas de B. decumbens, visando avaliar o potencial de tolerância a elevadas concentrações de Zn e Cd presentes no resíduo industrial. No plantio e colheita das plantas foram retiradas amostras dos diferentes tratamentos para determinação do pH e extrações simples com água, nitrato de sódio, ácido acético e DTPA. A partir das concentrações de Zn e Cd obtidas nas extrações, foram estimadas, através das diferenças nas quantidades extraíveis, as concentrações de Zn e Cd nas prováveis formas químicas. A adição de resíduos industriais, alcalino e orgânico, provocou redução nas percentagens de Zn e Cd nas frações solúvel e trocável, e predominância dos mesmos em frações químicas mais estáveis como complexados e precipitados. A B. decumbens apresentou tolerância ao Zn e Cd presentes no resíduo industrial após tratamento de contenção química.

Correção química e fitoestabilização de um resíduo industrial contaminado com Zn e Cd

Phytostabilisation of a contaminated soil with heavy metals is considered a very appropriate technology to reduce erosion and dispersion of contaminants. A greenhouse study was conducted to evaluate the effects of both chemical amendments (calcium silicate and brewery sludge), and phytoremediation using the grass Brachiaria decumbens, on an industrial residue contaminated with Zn and Cd (industrial residue). Industrial residue samples placed into 30 L containers were amended with 20% brewery sludge, calcium silicate (2%, 3%), and 20% of brewery sludge + calcium silicate (2.5%, 4%), and were compared to the control treatment (non-amended residue). After pH stabilization, B. decumbens plants were grown on all treatments in order to evaluate the ability of the species to tolerate high Zn and Cd concentrations from the residue. Samples were collected twice, at planting and harvesting, for pH determination and simple extractions with water, sodium nitrate, acetic acid and DTPA. Differences in Zn and Cd concentrations in extracts allowed to estimate the concentrations of these elements in the most likely chemical forms they are found in the residue. Alkaline and organic industrial amendments reduced Zn and Cd percentages, both in the soluble and exchangeable fractions, as well as caused the predominance of Zn and Cd in the most stable chemical fractions, such as complexed and precipitated compounds. B. decumbens was tolerant to Zn and Cd from the industrial residue after addition of the amendments.

A fitoestabilização de solos contaminados com metais pesados é considerada uma boa alternativa para reduzir a erosão e dispersão de contaminantes no ambiente. Foi conduzido um experimento em casa-de-vegetação com o objetivo de avaliar a contenção química (silicato de cálcio e lodo do biodigestor de uma cervejaria) e a fitorremediação pela Brachiaria decumbens, de um resíduo industrial contaminado com Zn e Cd, utilizando vasos de 30 L. Os tratamentos foram: resíduo industrial (testemunha); resíduo industrial + 20% lodo; resíduo industrial + silicato de cálcio (2%; 3%); (resíduo industrial + 20% lodo) + silicato de cálcio (2,5%; 4%). Após estabilização do pH, foram cultivados nos tratamentos plantas de B. decumbens, visando avaliar o potencial de tolerância a elevadas concentrações de Zn e Cd presentes no resíduo industrial. No plantio e colheita das plantas foram retiradas amostras dos diferentes tratamentos para determinação do pH e extrações simples com água, nitrato de sódio, ácido acético e DTPA. A partir das concentrações de Zn e Cd obtidas nas extrações, foram estimadas, através das diferenças nas quantidades extraíveis, as concentrações de Zn e Cd nas prováveis formas químicas. A adição de resíduos industriais, alcalino e orgânico, provocou redução nas percentagens de Zn e Cd nas frações solúvel e trocável, e predominância dos mesmos em frações químicas mais estáveis como complexados e precipitados. A B. decumbens apresentou tolerância ao Zn e Cd presentes no resíduo industrial após tratamento de contenção química.

Chelate-induced phytoextraction of metal polluted soils with Brachiaria decumbens.

Chelate-induced phytoextraction with high biomass plant species has been proposed for the clean-up of heavy metal polluted soils. In the current work, the effect of the application of two different chelating agents, i.e. EDTA and EDDS, on the metal phytoextraction capacity of Brachiaria decumbens was studied. Although EDTA was, in general, more effective in soil metal solubilization, EDDS, a chelate less harmful to the environment, was more efficient inducing metal accumulation in B. decumbens shoots than EDTA. Indeed, in a moderately heavy metal polluted soil, EDDS caused a 2.54, 2.74 and 4.30-fold increase in Cd, Zn, and Pb shoot metal concentration, respectively, as compared to control plants. In this same soil, EDTA caused a 1.77, 1.11 and 1.87-fold increase in Cd, Zn, and Pb shoot metal concentration, respectively, as compared to control plants. EDDS was also more effective than EDTA in stimulating the translocation of metals from roots to shoots. B. decumbens plants were able to grow in the metal polluted soils showing no visible symptoms of phytotoxicity, which suggests their metal tolerance. Finally, B. decumbens, a fast-growing, high biomass, aluminum tolerant plant species, that has a well-established agronomic system, fulfills most of the requirements for chemically-induced phytoextraction.

Sistemas de preparo de solo e acúmulo de metais pesados no solo e na cultura do pimentão (Capsicum Annum L) / Systems preparation of soil and accumulation of heavy metals in the soil and in the culture of pepper (Capsicum Annum L)

Este trabalho teve por objetivos determinar a influência de diferentes métodos de preparo do solo sobre as perdas por erosão de metais pesados e na contaminacão do solo e de frutos de pimentão (Capsicum annuum L.) com esses elementos. A avaliacão foi realizada durante os meses de dezembro de 1999 a marco de 2000, no ciclo de cultivo do Pimentão (Capsicum annuum L.). Foram utilizadas parcelas do tipo Wischmeier, de tamanho de 22,0 x 4,0m. Os tratamentos utilizados foram os seguintes: (i) aracão com trator morro abaixo e queima dos resíduos vegetais (MAQ); (ii) aracão com trator morro abaixo e não queima dos resíduos vegetais (MANQ); (iii) aracão com tracão animal em nível, faixas de capim colonião a cada 7,0m (AA) e (iv) cultivo mínimo, com preparo de covas em nível (CM). As perdas mais elevadas de metais pesados por erosão foram verificadas no tratamento MAQ, típico da região. A concentracão de Pb no fruto in natura, nos quatros sistemas de preparo do solo, e de Cd no CM estiveram acima dos limites permitidos para alimentos in natura, estando impróprios para o consumo humano Os resultados obtidos neste trabalho permitem concluir que o uso intensivo de agroquímicos associados às elevadas perdas de solo por erosão pode determinar sérios riscos de contaminacão do solo, água e alimentos produzidos.

Sistemas de preparo de solo e acúmulo de metais pesados no solo e na cultura do pimentão (Capsicum Annum L.)

The objectives of this study were to determine the influence of different soil tillage methods on the loss of heavy metals by erosion, and to evaluate the level of contamination of soil and food in Paty do Alferes County, State of Rio de Janeiro, Brazil. The experiment was conducted from December of 1999 to March of 2000, and pepper (Capsicum annuum L.) was the cultivated crop. Four Wichmeier plots were installed, with an area of 22 x 4m. The treatments utilized were the following: (i) tillage with machinery and operation down hill and burning of the grassland (MAQ); (ii) tillage with machinery and operation down and without burning of grassland between lines of crop (MANQ); (iii) tillage with animal traction and following the natural contour of the hill, strip cropping grass each 7m (AA); and minimum tillage, (CM). The highest losses of heavy metals by erosion were in the MAQ treatment. The minimum tillage showed greater accumulation of heavy metals than others soil tillage methods, due to lower erosion losses in this trial. The concentration of Pb in fruits in natura, in the four soil tillage methods, was above the levels allowed to food consumption. The results obtained in this work allow to conclude that the intensive use of agrochemistrys associated the high soil losses by erosion can determine serious risks of contamination of soil, water and foods.

Este trabalho teve por objetivos determinar a influência de diferentes métodos de preparo do solo sobre as perdas por erosão de metais pesados e na contaminação do solo e de frutos de pimentão (Capsicum annuum L.) com esses elementos. A avaliação foi realizada durante os meses de dezembro de 1999 a março de 2000, no ciclo de cultivo do Pimentão (Capsicum annuum L.). Foram utilizadas parcelas do tipo Wischmeier, de tamanho de 22,0 x 4,0m. Os tratamentos utilizados foram os seguintes: (i) aração com trator morro abaixo e queima dos resíduos vegetais (MAQ); (ii) aração com trator morro abaixo e não queima dos resíduos vegetais (MANQ); (iii) aração com tração animal em nível, faixas de capim colonião a cada 7,0m (AA) e (iv) cultivo mínimo, com preparo de covas em nível (CM). As perdas mais elevadas de metais pesados por erosão foram verificadas no tratamento MAQ, típico da região. A concentração de Pb no fruto in natura, nos quatros sistemas de preparo do solo, e de Cd no CM estiveram acima dos limites permitidos para alimentos in natura, estando impróprios para o consumo humano Os resultados obtidos neste trabalho permitem concluir que o uso intensivo de agroquímicos associados às elevadas perdas de solo por erosão pode determinar sérios riscos de contaminação do solo, água e alimentos produzidos.

Sistemas de preparo de solo e acúmulo de metais pesados no solo e na cultura do pimentão (Capsicum Annum L.)

The objectives of this study were to determine the influence of different soil tillage methods on the loss of heavy metals by erosion, and to evaluate the level of contamination of soil and food in Paty do Alferes County, State of Rio de Janeiro, Brazil. The experiment was conducted from December of 1999 to March of 2000, and pepper (Capsicum annuum L.) was the cultivated crop. Four Wichmeier plots were installed, with an area of 22 x 4m. The treatments utilized were the following: (i) tillage with machinery and operation down hill and burning of the grassland (MAQ); (ii) tillage with machinery and operation down and without burning of grassland between lines of crop (MANQ); (iii) tillage with animal traction and following the natural contour of the hill, strip cropping grass each 7m (AA); and minimum tillage, (CM). The highest losses of heavy metals by erosion were in the MAQ treatment. The minimum tillage showed greater accumulation of heavy metals than others soil tillage methods, due to lower erosion losses in this trial. The concentration of Pb in fruits in natura, in the four soil tillage methods, was above the levels allowed to food consumption. The results obtained in this work allow to conclude that the intensive use of agrochemistrys associated the high soil losses by erosion can determine serious risks of contamination of soil, water and foods.

Este trabalho teve por objetivos determinar a influência de diferentes métodos de preparo do solo sobre as perdas por erosão de metais pesados e na contaminação do solo e de frutos de pimentão (Capsicum annuum L.) com esses elementos. A avaliação foi realizada durante os meses de dezembro de 1999 a março de 2000, no ciclo de cultivo do Pimentão (Capsicum annuum L.). Foram utilizadas parcelas do tipo Wischmeier, de tamanho de 22,0 x 4,0m. Os tratamentos utilizados foram os seguintes: (i) aração com trator morro abaixo e queima dos resíduos vegetais (MAQ); (ii) aração com trator morro abaixo e não queima dos resíduos vegetais (MANQ); (iii) aração com tração animal em nível, faixas de capim colonião a cada 7,0m (AA) e (iv) cultivo mínimo, com preparo de covas em nível (CM). As perdas mais elevadas de metais pesados por erosão foram verificadas no tratamento MAQ, típico da região. A concentração de Pb no fruto in natura, nos quatros sistemas de preparo do solo, e de Cd no CM estiveram acima dos limites permitidos para alimentos in natura, estando impróprios para o consumo humano Os resultados obtidos neste trabalho permitem concluir que o uso intensivo de agroquímicos associados às elevadas perdas de solo por erosão pode determinar sérios riscos de contaminação do solo, água e alimentos produzidos.

Soil preparation and nutrient losses by erosion in the culture cucumber

Minimum tillage reportedly reduce erosion, avoid soil degradation and improve crop productivity. This study aimed to determine how tillage operations may affect either nutrient accumulation or nutrient losses by erosion. The study was, carried out from December, 2000 to March, 2001, in the watershed of the Caetés River, in Rio de Janeiro State, Brazil (22º25'43"S, 43º25'07"W). The experiment was set up in sandy clay Kandiudult soil, 60% slope, under cucumber (Cucumis sativus L.) crop. Soil samples were collected before planting and after harvest, on 22.0 X 4.0 m Greeoff plots. After each rainfall, fine sediments carried by runoff were deposited into two collecting tanks in a row, installed at the end of each plot, and were later dried, weighed and stored for analyses. Treatments (n = 4) were characterized by different tillage systems: (i) downhill plowing followed by the burning of crop residues (DPB); (ii) downhill plowing with no burning of the crop residues (DPNB); (iii) animal traction contour plowing, with strips of guinea grass planted at a spacing of 7.0 m (AT); and (iv) minimum tillage (MT). Samples of the soil-plowed layer were collected before planting and after harvest, between the rows and from the plants. Total concentration of Ca, Mg, K and P were determined after extraction with nitric perchloride digestion. Labile P and exchangeable K were extracted with the Mehlich 1 extractant solution. The MT system reduced losses of both exchangeable bases (15%) and P (8%), and affected the distribution of labile and organic P. Crop residues left on soil surface in the MT system, resulted in increased organic matter content. Downhill plowing, the most used tillage operation in the region, resulted in the greatest losses of Ca, Mg, K, and P.

O cultivo mínimo reputadamente reduz a erosão, evita a degradação do solo e melhora a produtividade das culturas. Este trabalho teve por objetivo determinar a influência de diferentes métodos de preparo do solo sobre o acúmulo e perdas por erosão de nutrientes. O experimento foi realizado na microbacia de Caetés, município de Paty do Alferes RJ, (22º25'43"S, 43º25'07"O) durante os meses de dezembro de 2000 a março de 2001 no ciclo de cultivo do pepino (Cucumis sativus L.). O experimento foi localizado em Argissolo Vermelho Amarelo, intermediário latossólico textura argila arenosa/argilosa e declividade de 60%. Foram instaladas parcelas do tipo Wischmeier, numa área de 22,0 X 4,0 m com diferentes sistemas de preparo de solo. Ao final de cada parcela foram instalados dois tanques para o armazenamento das águas pluviais e dos sedimentos carreados pela enxurrada. Os tratamentos (n = 4) utilizados foram: (i) aração com trator morro abaixo e queima dos restos vegetais (MAQ); (ii) aração com trator morro abaixo não queimado com restos de vegetação natural entre as linhas (MANQ); (iii) aração com tração animal em nível, faixas de capim colonião a cada 7,0 m (AA) e (iv) cultivo mínimo (CM). Nas linhas e nas covas de cada parcela foram coletadas amostras da camada arável do solo antes do plantio e depois da colheita. Após cada chuva os sedimentos carreados pela erosão foram recolhidos, secos, pesados e guardados para posterior análise. As concentrações totais de Ca, Mg, K e P em solo e sedimentos foram determinadas em extratos nitro perclóricos. O CM reduziu as perdas das bases trocáveis e do P e também influenciou na distribuição nas formas lábil e orgânica de P. O aproveitamento dos resíduos vegetais, na parcela sob CM, propiciou aumento no teor de matéria orgânica. O tratamento MAQ, típico da região, foi o que apresentou as perdas mais elevadas de Ca, Mg, K e P.

Soil preparation and nutrient losses by erosion in the culture cucumber

Minimum tillage reportedly reduce erosion, avoid soil degradation and improve crop productivity. This study aimed to determine how tillage operations may affect either nutrient accumulation or nutrient losses by erosion. The study was, carried out from December, 2000 to March, 2001, in the watershed of the Caetés River, in Rio de Janeiro State, Brazil (22º25'43"S, 43º25'07"W). The experiment was set up in sandy clay Kandiudult soil, 60% slope, under cucumber (Cucumis sativus L.) crop. Soil samples were collected before planting and after harvest, on 22.0 X 4.0 m Greeoff plots. After each rainfall, fine sediments carried by runoff were deposited into two collecting tanks in a row, installed at the end of each plot, and were later dried, weighed and stored for analyses. Treatments (n = 4) were characterized by different tillage systems: (i) downhill plowing followed by the burning of crop residues (DPB); (ii) downhill plowing with no burning of the crop residues (DPNB); (iii) animal traction contour plowing, with strips of guinea grass planted at a spacing of 7.0 m (AT); and (iv) minimum tillage (MT). Samples of the soil-plowed layer were collected before planting and after harvest, between the rows and from the plants. Total concentration of Ca, Mg, K and P were determined after extraction with nitric perchloride digestion. Labile P and exchangeable K were extracted with the Mehlich 1 extractant solution. The MT system reduced losses of both exchangeable bases (15%) and P (8%), and affected the distribution of labile and organic P. Crop residues left on soil surface in the MT system, resulted in increased organic matter content. Downhill plowing, the most used tillage operation in the region, resulted in the greatest losses of Ca, Mg, K, and P.

O cultivo mínimo reputadamente reduz a erosão, evita a degradação do solo e melhora a produtividade das culturas. Este trabalho teve por objetivo determinar a influência de diferentes métodos de preparo do solo sobre o acúmulo e perdas por erosão de nutrientes. O experimento foi realizado na microbacia de Caetés, município de Paty do Alferes RJ, (22º25'43"S, 43º25'07"O) durante os meses de dezembro de 2000 a março de 2001 no ciclo de cultivo do pepino (Cucumis sativus L.). O experimento foi localizado em Argissolo Vermelho Amarelo, intermediário latossólico textura argila arenosa/argilosa e declividade de 60%. Foram instaladas parcelas do tipo Wischmeier, numa área de 22,0 X 4,0 m com diferentes sistemas de preparo de solo. Ao final de cada parcela foram instalados dois tanques para o armazenamento das águas pluviais e dos sedimentos carreados pela enxurrada. Os tratamentos (n = 4) utilizados foram: (i) aração com trator morro abaixo e queima dos restos vegetais (MAQ); (ii) aração com trator morro abaixo não queimado com restos de vegetação natural entre as linhas (MANQ); (iii) aração com tração animal em nível, faixas de capim colonião a cada 7,0 m (AA) e (iv) cultivo mínimo (CM). Nas linhas e nas covas de cada parcela foram coletadas amostras da camada arável do solo antes do plantio e depois da colheita. Após cada chuva os sedimentos carreados pela erosão foram recolhidos, secos, pesados e guardados para posterior análise. As concentrações totais de Ca, Mg, K e P em solo e sedimentos foram determinadas em extratos nitro perclóricos. O CM reduziu as perdas das bases trocáveis e do P e também influenciou na distribuição nas formas lábil e orgânica de P. O aproveitamento dos resíduos vegetais, na parcela sob CM, propiciou aumento no teor de matéria orgânica. O tratamento MAQ, típico da região, foi o que apresentou as perdas mais elevadas de Ca, Mg, K e P.