Tolerance and phytoremediation potential of grass species native to South American grasslands to copper-contaminated soils.

Grass species native to South American can have mechanisms to tolerate copper (Cu) excess, which improves their use to phytoremediate Cu-contaminated soils . The aims of the present study are to assess the tolerance of grass species native to South American grasslands to copper-contaminated soils, as well as their adaptive responses under high Cu-stressed condition and to identify native grass species presenting the highest potential to be used for phytoremediation purposes. Soil samples were air-dried and their acidity, phosphorus and potassium levels were corrected, and the samples were incubated. Three Cu levels were used in the experiment: natural (Dose 0), with added of 40 mg kg-1 of Cu and with added of 80 mg kg-1 of Cu. Three Axonopus affinis, Paspalum notatum and Paspalum plicatulum seedlings were transferred to 5-L pots filled with soil in August and grown for 121 days. Soil solution was collected during cultivation with the aid of Rhizon lysimeters. Main concentrations of cations and anions, dissolved organic carbon and pH in the soil solution were analyzed and the ionic speciation was carried out. Cu toxicity impaired the growth of grass species native to South America, since Cu excess led to both changes in root morphology and nutritional unbalance. Among all assessed native species, Paspalum plicatulum was the one presenting the greatest potential to phytostabilize in Cu-contaminated soils, since it mainly accumulates Cu absorbed in the roots; therefore, its intercropping with grapevines is can be beneficial in Cu-contaminated soils.

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.

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.