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.

Zinc availability for corn grown on an oxisol amended with flue dust

The costs related to the construction and maintenance of industrial landfills, and the environmental risks that they may represent, have increased the interest of several types of industries in studying the possibility of applying residues to agricultural soils. This study evaluates the efficiency of flue dust as a zinc source for corn, and the zinc availability for corn evaluated by four methods. A greenhouse experiment carried out at Campinas, SP, Brazil, evaluated the effect of two zinc sources (flue dust and zinc sulphate), at three rates (5, 50 and 150 mg dm-3), in one soil (Rhodic Hapludox) under two pH conditions (5.0 and 6.0). The treatments were arranged in a randomized factorial scheme design with three replications. Zinc availability indexes were determined by the pH 7.3 DTPA, Mehlich-1, and Mehlich-3 methods. The free Zn2+ activity in soil solution was calculated by the MINTEQ computer model. The extraction methods and the activity of the free ion Zn2+ were equally reliable to evaluate zinc availability in the soil amended with flue dust. More than 70% of the total Zn present in the saturation extract was in the free ion form, and the remainder was mainly complexed to SO4(2-) and OH-, independent of soil pH. Flue dust is a zinc supplier to plants. All tested methods were efficient in evaluating Zn availability for corn, independently of soil pH.

Os custos com a construção e manutenção de aterros industriais e os riscos ambientais que podem representar têm aumentado o interesse de vários tipos de indústrias em estudar a viabilidade de aplicação de resíduos no solo agrícola. Este trabalho avalia a eficiência do pó de aciaria quanto ao suprimento de zinco para o milho e a disponibilidade desse metal comparada por quatro métodos de extração. O experimento foi conduzido em casa de vegetação em Campinas, SP, Brasil, avaliando o efeito de duas fontes de zinco (pó de aciaria e sulfato de zinco), em três doses (5, 50 e 150 mg dm-3) e um solo (Latossolo Vermelho) com dois valores de pH (5,0 e 6,0). Os tratamentos foram distribuídos em esquema fatorial com três repetições. A disponibilidade de zinco foi determinada por DTPA pH 7.3, Mehlich-1 e Mehlich-3 e a atividade do Zn2+ livre na solução do solo foi calculada pelo modelo MINTEQ. Nos dois valores de pH estudados, tanto a atividade do Zn2+ como os três métodos de extração foram igualmente eficientes em avaliar a disponibilidade de zinco para as plantas em solos tratados com pó de aciaria. Mais que 70% do Zn total presente no extrato de saturação estava como íon livre e o restante complexado com SO4(2-) e OH-, independente do pH do solo. O pó de aciaria é uma fonte de zinco para as plantas. Todos os métodos testados foram eficientes em estimar a disponibilidade de Zn para o milho, independente do pH

Zinc availability for corn grown on an oxisol amended with flue dust

The costs related to the construction and maintenance of industrial landfills, and the environmental risks that they may represent, have increased the interest of several types of industries in studying the possibility of applying residues to agricultural soils. This study evaluates the efficiency of flue dust as a zinc source for corn, and the zinc availability for corn evaluated by four methods. A greenhouse experiment carried out at Campinas, SP, Brazil, evaluated the effect of two zinc sources (flue dust and zinc sulphate), at three rates (5, 50 and 150 mg dm-3), in one soil (Rhodic Hapludox) under two pH conditions (5.0 and 6.0). The treatments were arranged in a randomized factorial scheme design with three replications. Zinc availability indexes were determined by the pH 7.3 DTPA, Mehlich-1, and Mehlich-3 methods. The free Zn2+ activity in soil solution was calculated by the MINTEQ computer model. The extraction methods and the activity of the free ion Zn2+ were equally reliable to evaluate zinc availability in the soil amended with flue dust. More than 70% of the total Zn present in the saturation extract was in the free ion form, and the remainder was mainly complexed to SO4(2-) and OH-, independent of soil pH. Flue dust is a zinc supplier to plants. All tested methods were efficient in evaluating Zn availability for corn, independently of soil pH.

Os custos com a construção e manutenção de aterros industriais e os riscos ambientais que podem representar têm aumentado o interesse de vários tipos de indústrias em estudar a viabilidade de aplicação de resíduos no solo agrícola. Este trabalho avalia a eficiência do pó de aciaria quanto ao suprimento de zinco para o milho e a disponibilidade desse metal comparada por quatro métodos de extração. O experimento foi conduzido em casa de vegetação em Campinas, SP, Brasil, avaliando o efeito de duas fontes de zinco (pó de aciaria e sulfato de zinco), em três doses (5, 50 e 150 mg dm-3) e um solo (Latossolo Vermelho) com dois valores de pH (5,0 e 6,0). Os tratamentos foram distribuídos em esquema fatorial com três repetições. A disponibilidade de zinco foi determinada por DTPA pH 7.3, Mehlich-1 e Mehlich-3 e a atividade do Zn2+ livre na solução do solo foi calculada pelo modelo MINTEQ. Nos dois valores de pH estudados, tanto a atividade do Zn2+ como os três métodos de extração foram igualmente eficientes em avaliar a disponibilidade de zinco para as plantas em solos tratados com pó de aciaria. Mais que 70% do Zn total presente no extrato de saturação estava como íon livre e o restante complexado com SO4(2-) e OH-, independente do pH do solo. O pó de aciaria é uma fonte de zinco para as plantas. Todos os métodos testados foram eficientes em estimar a disponibilidade de Zn para o milho, independente do pH

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.