A FITORREMEDIAÇÃO COMO INSTRUMENTO ALTERNATIVO NO SANEAMENTO AMBIENTAL

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1 A FITORREMEDIAÇÃO COMO INSTRUMENTO ALTERNATIVO NO SANEAMENTO AMBIENTAL Raquel Soares 1, Inês J. M. Takeda 2, Janaina C. Botari 3, Alexandre Botari 4 Abstract The pesticides are substances that perform the pest and disease control in crops. However, overuse causes great environmental impact and damage to human health. For the solution of these problems to phytoremediation was developed as a technique that uses plants to remove, restraint or transformation of soil pollutants. This paper considers data from surveys and analyzes the results and efficiency of this technique. Most of the plants tested as phytoremediator plants are the Leguminosae (53%), followed by (38%), Asteraceae (4%), Cruciferae (4%) and Chenopodiaceae (1%). It was observed that species are effective to phytoremediation certain contaminants, may not do the same with others. Different cultivars or hybrid species showed changes regarding your ability to phytoremediation, featuring distinct or similar results against the same pollutants. The technique is promising, but it is need more studies. Index Terms Adubo verde; agrotóxicos, fitorremediação; impacto ambiental. INTRODUÇÃO Os agrotóxicos são substâncias químicas usadas para o controle de doenças e pragas em plantas [1]. Em todo o mundo o uso de agrotóxicos causam impactos negativos à saúde humana e ao meio ambiente [2]. A questão ambiental se agrava com fatores como a contaminação de áreas por elementos tóxicos, a destruição da cobertura vegetal, a erosão hídrica e eólica além da lixiviação dos contaminantes para o lençol freático, propiciando a contaminação progressiva de outras regiões. A identificação de espécies tolerantes ou acumulativas é de interesse para o sucesso da revegetação [3]. Para a solução destes problemas a fitorremediação foi desenvolvida como uma técnica que utiliza plantas na remoção, imobilização ou transformação de poluentes do solo. Esta técnica revela-se eficiente, simples, de baixo custo e com resultados em curto prazo de tempo [4]. A fitorremediação foi estudada por vários pesquisadores analisando espécies vegetais: [3],, [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12]. MATERIAL E MÉTODOS Este trabalho objetiva fazer um levantamento das pesquisas realizadas sobre a fitorremediação de solos contaminados com agrotóxicos. Foram considerados os metais pesados chumbo, cádmio e o metalóide arsênio presentes em agrotóxicos e os defensivos agrícolas: picloram, tebuthiuron, trifloxysulfuron-sodium e sulfendrazone. A análise das pesquisas realizadas permitirá o conhecimento sobre a eficiência das espécies vegetais empregadas para a técnica de despoluição de solos. RESULTADOS E DISCUSSÃO Na Tabela I são apresentadas as espécies vegetais analisadas como fitorremediadoras de agrotóxicos e metais pesados presentes em sua composição, analisadas por vários autores e ano de pesquisa, e os resultados obtidos. TABELA I Planta Poluente Autor Família Girassol (Helianthus annuus L.) Feijão-de-Porco (Canavalia Milho(Zea mays) Eleusine coracana (capim-pédegalinha- gigante) Resultados Asteraceae Picloram [6] Panicum maximum (Tanzânia) Brachiaria brizantha (cv. Marandu) Brachiaria brizantha (cv. MG-5 Vitória) Brachiaria brizantha (cv. Mulato) - Brachiaria decumbens 1 Raquel Soares, Acadêmica da Universidade Estadual de Maringá, 2 Inês Janete Mattozo Takeda, Professor Adjunto do Departamento de Tecnologia DTC da Univesidade Estadual de Maringá Campus Umuarama, Av. Ângelo Moreira da Fonseca, 1800 Bairro: Zona VII CEP: Umuarama-PR Fone/fax (44) , abotari@uem.com.br 3 Janaina Conversani Botari, Professor Colaborador do Departamento de Tecnologia DTC da Univesidade Estadual de Maringá Campus Umuarama, Av. Ângelo Moreira da Fonseca, 1800 Bairro: Zona VII CEP: Umuarama-PR Fone/fax (44) , jcbotari2@uem.com.br 4 Alexandre Botari, Professor Adjunto do Departamento de Tecnologia DTC da Univesidade Estadual de Maringá Campus Umuarama, Av. Ângelo Moreira da Fonseca, 1800 Bairro: Zona VII CEP: Umuarama-PR Fone/fax (44) , abotari@uem.com.br DOI /SHEWC

2 Brachiaria humidicola Brachiaria ruziziensis Panicum maximum (cv. Massai) Panicum maximum (cv. Mombaça) Panicum maximum (cv. Tanzânia) Pennisetum purpureum x Pennisetum glaucum capim-elefante (cv. Paraíso) Eleusine coracana - capim-pé-degalinhagigante Pennisetum glaucum - milheto (cv. ADR-300) Pennisetum glaucum - milheto (cv. ADR- 500) Sorghum bicolor x Sorghum sudanense - Cover Crop Sorghum bicolor x Sorghum sudanense sorgo (cv. Jumbo) Paspalum atratum capim-pojuca Zea mays milho (híbrido Coodetec 208) Canavalia ensiformis - feijão-deporco Stizolobium aterrimum mucunapreta Estilosante (Stylosanthes humilis HBK) Amendoim (Arachis pintoi Krapov. & Gregory) - - Leguminosas - Leguminosas - Arsênio [3] Leguminosa Arsênio [3] Leguminosa Aveia (Avena strigosa Schreb) Arsênio [3] Azevém (Lolium multiflorum Lam.) Arsênio [3] Nabo forrageiro (Raphanus sativus L.) Aveia preta (Avena srigosa schreb) [8] Crucífera [8] Feijão-de-porco (Canavalia Tebuthiuron [9] Leguminosas ensiformes) lab-lab (Dolichos lablab) Tebuthiuron [9] Leguminosas Milheto (Pennisetum glaucum) Tebuthiuron [9] Mucuna-anã (Estizolobium Tebuthiuron [9] Leguminosa deeringianum) Mucuna-preta (Estizolobium Tebuthiuron [9] Leguminosa aterrimum) Tremoço-branco (Lupinus albus) Tebuthiuron [9] Leguminosa Amaranthus hybridus Tebuthiuron [4] Amarantacea - Crotalaria juncea Tebuthiuron [18] Leguminosa - Chamaesyce hyssopifolia Tebuthiuron [18] Leguminosa - Chamaesyce hirta Tebuthiuron [18] Leguminosa - Canavalia ensiformes Tebuthiuron [18] Leguminosa Helianthus annus Tebuthiuron [4] Asteracea - Pennisetum typhoides Tebuthiuron [18] Estizolobium aterrimum Tebuthiuron [18] Leguminosa Raphanus raphanistrum Tebuthiuron [18] Crucífera - Crotalaria incana Tebuthiuron [18] Leguminosa - Feijão-de-porco (Canavalia [10] Leguminosa Mucuna aterrima [11] Leguminosa Canavalia ensiformis [11] Leguminosa Calopogonium mucunoides Crotalaria juncea Crotalaria spectabilis Vicia sativa Cajanus cajan Mucuna cinereum Medicago sativa Dolichus lab lab Penisetum glaucum [11] - Mucuna deeringiana Raphanus sativus [11] Crucíferas - Lupinus albus [11] Leguminosas - Stylosantes guianensis [11] Leguminosas - Helianthus annus Sulfentrazone [12] Asteracea Canavalia ensiformis Sulfentrazone [12] Leguminosas Dolichos lablab Sulfentrazone [12] Leguminosas Arachis hypogaeae Sulfentrazone [12] Leguminosas Na Tabela II observa-se que vários dos autores estudaram espécies iguais para o mesmo contaminante e obtiveram resultados iguais. TABELA II Picloram [6] Estizolobium aterrimum Tebuthiuron [4] Mucuna-preta (Estizolobium aterrimum) Tebuthiuron [9] Canavalia ensiformis Feijão-de-porco (Canavalia [11] [10] Canavalia ensiformes Tebuthiuron [4] Feijão-de-porco (Canavalia ensiformes) Tebuthiuron [9] As espécies da Tabela II foram estudadas por mais de um autor e ambos obtiveram os mesmos resultados (positivos), isso confirma a eficiência dessas espécies na fitorremediação dos contaminantes. A Tabela III mostra espécies vegetais usadas para diferentes contaminantes. TABELA III Eleusine coracana (capim-pé-degalinhagigante) Eleusine coracana - capim-pé-degalinha-gigante Crotalaria juncea Tebuthiuron [4] - Crotalaria juncea Tremoço-branco (Lupinus albus) Tebuthiuron [9] Lupinus albus lab-lab (Dolichos lablab) Tebuthiuron [9] Dolichus lab lab Dolichos lablab Sulfentrazone [12] Cajanus cajan Feijão-guandu (Cajanus cajan) Tebuthiuron [9] Nabo forrageiro (Raphanus sativus L.) [8] Raphanus sativus Trifloxysulfuron- 449

3 sodium Aveia preta (Avena srigosa schreb) [8] Aveia (Avena strigosa schreb) Arsênio [3] Girassol (Helianthus annuus L.) Helianthus annus Sulfentrazone [12] Helianthus annus Tebuthiuron [4] - Feijão-de-Porco (Canavalia Canavalia ensiformis Sulfentrazone [12] Feijão-de-porco (Canavalia [10] Canavalia ensiformes Tebuthiuron [4] Canavalia ensiformis - feijão-de-porco - Mucuna-preta (Estizolobium aterrimum) Tebuthiuron [9] Penisetum glaucum Milheto (Pennisetum glaucum) Tebuthiuron [9]. Pode-se observar pela Tabela III que as espécies capazes de fitorremediar determinados contaminantes, podem não fazer o mesmo com outros. A explicação para esse comportamento pode estar no metabolismo, nos tipos de substancias presentes nas plantas, em algum fator genético, etc. Na Tabela IV são mostradas espécies que são de cultivares (forma cultivada ou agrícola) diferentes ou hibridas e tiveram resultados diferentes ou iguais. TABELA IV Sorghum bicolor x Sorghum sudanense - Cover Crop Sorghum bicolor x Sorghum sudanense sorgo (cv. Jumbo) Pennisetum purpureum x Pennisetum glaucum capim-elefante (cv. Paraíso) - Pennisetum glaucum - milheto (cv. ADR-300) Pennisetum glaucum - milheto (cv. ADR- 500) Brachiaria - brizantha (cv. Marandu) Brachiaria brizantha (cv. MG-5 Vitória) Brachiaria brizantha (cv. Mulato) Panicum maximum (Tanzânia) Panicum maximum (cv. Massai) Panicum maximum (cv. Mombaça) Panicum maximum (cv. Tanzânia) Zea mays milho (híbrido Coodetec 208) Milho(Zea mays) : a quantidade total de Pb presente no solo pode ser alta, devido aos vários usos que se faz desse metal. Este autor testou as espécies como fitorremediadoras: Helianthus annuus L., Canavalia ensiformis L. (DC), Zea mays L. e obteve o seguinte resultado: tanto C. ensiformis como Z. mays foram eficientes na retenção do Pb na parte aérea e apresentando potencial como fitoextratoras. A fitorremediação de Pb com Z. mays foi no ponto de vista econômico mais vantajoso do que C. ensiformis e H. annuus. Picloram: é um herbicida geralmente utilizado em pósemergências das plantas daninhas, principalmente de dicotiledôneas arbustivas ou arbóreas [13]. Usado em pastagens, apresenta longa duração de atividade residual nos solos, comparado aos outros herbicidas registrados no Brasil [10]. Em locais onde foi utilizado esse herbicida o solo não poderá ser usado para cultivo durante determinado tempo [11]. Este autor testou Eleusine coracana (L.) Gaertn. em quatro densidades populacionais, em solo contaminado com três níveis do herbicida e concluiu que esta espécie é capaz de remediar solos contaminados com o picloram até a densidade de 172 plantas pó m 2 sobre cultivo da soja semeada em sucessão. Carmo et al., (2008) pesquisou a ação fitorremediadora de Brachiaria brizantha Hochst Stapf. (cv. Marandu); B. brizantha (cv. MG-5 Vitória); B. brizantha (cv. Mulato); B. decumbens Stapf.; B. humidicola (Rendle) Schweick; B. ruziziensis Germain & Everard; Panicum maximum Jacq (cv. Massai); P.maximum (cv. Mombaça); P. maximum (cv. Tanzânia); Pennisetum purpureum Schumack x Pennisetum glaucum L. (cv. Paraíso); Eleusine coracana; Pennisetum glaucum (cv. ADR-300); P.glaucum (cv. ADR- 500); Sorghum bicolor (L.) Moench x Sorghum sudanense (Piper) Stapf.; S.bicolor x S. sudanense (cv. Jumbo); Paspalum atratum Swallen; Zea mays (híbrido Coodetec 208); Canavalia ensiformis e Stizolobium aterrimum Piper & Tracy. Constatou os resultados: Zea mays, S. bicolor x S. sudanense, Eleusine coracana, B. brizantha (cv. MG-5 Vitória), Pennisetum glaucum (cv. ADR-500), B. decumbens, B. ruziziensis, B. humidicola, Pennisetum glaucum (cv. ADR-300), B. brizantha (cv. Mulato), S. bicolor x S. sudanense (cv. Jumbo), Panicum maximum (cv. Tanzânia), P. maximum (cv. Mombaça) e P.maximum (cv. Massai) foram tolerantes à atividade residual do picloram no solo, podendo ser inserida em programas de fitorremediação desse herbicida inicialmente para serem avaliados. Arsênio (As): é um elemento-traço extremamente tóxico para os seres vivos [14]. O excesso presente em solos, pode ser resultado de atividades humanas, como o uso de pesticidas (herbicidas e fungicidas), fertilizantes, mineração de Au, Pb, Cu e Ni, e combustão de carvão [14]; [15]. Foram analisadas como fitorremediadoras: Stylosanthes humilis HBK, Arachis pintoi Krapov. & Gregory, Avena strigosa Schreb e Lolium multiflorum Lam. Concluiu-se que as plantas que apresentaram potencial para fitorremediação de arsênio foram as espécies L. multiflorum, A. pintoi e S. humilis, por não apresentarem lesões foliares em nenhuma das doses testadas. A presença de grande quantidade de As na parte aérea de plantas forrageiras apresenta perigo, se considerarmos que essas plantas poderão ser consumidas por seres vivos e o As entrar na cadeia trófica. Nesse caso, o uso de espécies forrageiras não é indicado para revegetação ou mesmo para descontaminação de áreas sujeitas ao pastejo [14]. (Cd): é um dos componentes utilizados em ligas metálicas, vidros e cerâmicas esmaltadas, fertilizantes fosfatados, aditivos em indústria têxtil, produção de filmes fotográficos, amálgama em tratamento dentário e principalmente na fabricação de pilhas e baterias de Ni-Cd, as quais apresentam maior durabilidade que outros tipos de bateria e pilhas [8]; [16]. 450

4 Quando o cádmio está em sua forma mais solúvel ele causa um impacto muito mais acentuado em solos e águas superficiais e subterrâneas, afetando a atividade microbiana no solo e a produção agrícola, resultando na entrada do cádmio facilmente na cadeia alimentar com o risco de prejudicar a saúde humana e animal [8]. Este pesquisador analisou as seguintes espécies como fitorremediadoras: Raphanus sativus L. e Avena strigosa Schrebe e observou que R. sativus reteve a maior quantidade de Cd na parte aérea e teve o maior índice de translocação do metal. A. strigosa apresentou significativa redução na produção de matéria seca, baixo índice de translocação e pouca quantidade de Cd acumulado, mostrando ter limitação em sua utilização em processos de fitorremediação. Tebuthiuron: solúvel em água fica presente na solução do solo, portanto sua absorção pelas plantas é facilitada. Controla plantas daninhas, porém pode causar toxicidade em culturas sucessivas [17] e [9]. Os autores [18] estudaram as espécies: Cajanus cajan L., Canavalia ensiformes, Dolichos lablab L., Pennisetum glaucum, Stizolobium deeringianum Bort, Stizolobium aterrimum Piper & Tracy, Lupinus albus L. e concluiram que os adubos verdes conseguem fitorremediar o tebuthiurom até a dose de 1,0 kg ha-1 de, sendo que C. ensiformis, seguida de L. albus e S. aterrimum foram os melhores espécies fitorremediadoras. Os autores [18] estudaram as espécies: Amaranthus hybridus L., Crotalaria juncea L., Chamaesyce hyssopifolia (L.) Small, C. hirta (L.) Millsp., Canavalia ensiformes, Helianthus annus, Pennisetum typhoides (Burm.) Stapf. & C.E.Hubb. Stizolobium aterrimum Piper & Tracy, Raphanus raphanistrum L. e Crotalaria incana L. e observaram que nas condições ambientais nas quais o experimento foi realizado que Canavalia ensiformes e Pennisetum typhoides foram pouco tolerantes ao tebuthiuron, na dose de 0,5 kg ha- 1. Stizolobium aterrimum mostrou poucos sintomas de fitotoxicidade, e foi a espécie que apresentou maior tolerância até a dose comercial (1,0 kg ha-1) mostrando ter potencial para ser futuramente usado em estudos de fitorremediação em solo. Trifloxysulfuron-sodium: é muito utilizado em cultura do algodão, aplicado em pós-emergência inicial e na cultura da cana em mistura com o ametryn. Apesar de ser utilizado em baixas concentrações, o período de espera para a reutilização do solo para plantio de culturas sensíveis pode chegar a oito meses, contando a partir de sua aplicação [10] e [11]. Os estudos [10] e [11] foram conclusivos em relação à Canavalia ensiformis que o cultivo dessa espécie em locais contaminados com o herbicida anterior a semeadura de Phaseolus vulgaris L. cv. Vermelho Coimbra, nas densidades populacionais de 20 e 32 plantas por metro quadrado, impediu que a quantidade de vagens por planta diminuísse. Os autores [11] testaram Calopogonium mucunoides Desv., Crotalaria juncea, Crotalaria spectabilis Roth, Vicia sativa L., Cajanus cajan, Canavalia ensiformis, Medicago sativa L., Dolichus lab lab, Penisetum glaucum, Stylosantes guianensis (Aubl.) Sw., Mucuna deeringiana Bort.) Merr., Mucuna cinereum L., Mucuna aterrima Piper & Tracy, Raphanus sativus e Lupinus albus como fitorremediadoras. Verificou-se que M. aterrima e C. ensiformis foram eficientes na descontaminação do herbicida trifloxysulfuron-sodium. Sulfentrazone: usado para o controle de plantas daninhas em pré-emergência nas culturas de cana-de-açúcar, soja, citros, café, eucalipto e em áreas não agrícolas [12]. Os autores abordaram as espécies: Helianthus annus, Canavalia, ensiformis, Dolichos lab lab e Arachis hypogaeae como fitorremediadoras. Concluíram que todas as espécies cultivadas apresentaram tolerância ao sulfentrazone e mostraram potencial de remediação de solos contaminados com o herbicida; a espécie H. annus mostrou ter maior capacidade de fitorremediação em relação às outras espécies. Pode-se observar que as espécies capazes de fitorremediar determinados contaminantes, podem não fazer o mesmo com outros. A explicação para esse comportamento pode estar no metabolismo, nos tipos de substancias presentes nas plantas, em algum fator genético, etc. Assim como, espécies que são de cultivares (forma cultivada ou agrícola) diferente ou hibridas podem apresentar resultados semelhantes ou diferentes frente ao mesmo poluente. Verificou-se que o fato de algumas espécies testadas serem hibridas ou serem de cutivares diferentes tem influencia na sua capacidade de fitorremediação. Pois quando ocorre a alteração genética ou em seu ambiente, esta planta pode ou não se tornar fitorremediadora. Seria necessário um estudo interno da planta, seu metabolismo e sua fisiologia. Verificou-se neste estudo que a maioria das plantas testadas como fitorremediadoras são as leguminosas (53%), seguidas das gramíneas () (38%) e em menor número de espécies nas famílias Asteraceae (4%), Cruciferae (Brassicaceae) (4%) e Amaranthaceae (1%). As Leguminosae são uma ótima opção para fitorremediação, pois são plantas de adubação verde que ajudam a melhorar o solo além de abrigarem bactérias responsáveis por fixar nutrientes no solo em especial o nitrogênio, embora não apresentem ação fitorremediadora para todos os contaminantes aqui tratados. As gramíneas são plantas mais resistentes a vários tipos de clima e condições adversas. É uma boa opção para fitorremediar. Porém elas também não são eficientes para todos os tipos de contaminantes. Como se pode verificar na Figura 1, a maioria das plantas testadas como fitorremediadoras são as leguminosas seguidas das gramíneas (Poaceas) e em menor número de espécies nas famílias Asteraceae, Cruciferae (Brassicaceae) e Amaranthaceae. 451

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