A FITORREMEDIAÇÃO COMO PÓS-TRATAMENTO DO LIXIVIADO GERADO NO ATERRO SANITÁRIO DA CAXIMBA, CURITIBA, PR, BRASIL

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1 A FITORREMEDIAÇÃO COMO PÓS-TRATAMENTO DO LIXIVIADO GERADO NO ATERRO SANITÁRIO DA CAXIMBA, CURITIBA, PR, BRASIL Vanessa Leitner Universidade Positivo, Curitiba PR, Brasil Mestrado em Biotecnologia Industrial Leila Teresinha Maranho * Universidade Positivo, Curitiba PR, Brasil Curso de Ciências Biológicas e de Mestrado em Biotecnologia Industrial maranho@up.com.br Resumo O Aterro Sanitário da Caximba localizado em Curitiba, PR, Brasil, realiza o pós-tratamento do lixiviado por meio da fitorremediação, empregando um sistema constituído por três wetlands (lagoas) com a presença de macrófitas. A presente pesquisa teve como objetivo avaliar a eficiência da fitorremediação para o tratamento do lixiviado no segundo wetland, onde Alternanthera philoxeroides é a macrófita dominante. Sendo assim, foi realizada a avaliação dos parâmetros físicos e químicos do lixiviado, na saída do 1º wetland e saída do 2º wetland, no período de 20 meses (Janeiro de 2013/Agosto de 2014), bem como a análise e quantificação dos microrganismos presentes na rizosfera de A. philoxeroides. Os parâmetros físicos e químicos analisados foram, Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO), Demanda Química de Oxigênio (DQO), Fósforo Total, Nitrogênio Total, Nitrato, Nitrito e Nitrogênio Amoniacal. Para análise da rizosfera foram coletadas plantas que cresceram e se desenvolveram em contato direto com o lixiviado (ILixiviado) e de plantas que não fazem parte do sistema alternativo de tratamento (IControle). O isolamento dos microrganismos ocorreu por meio de diluições seriadas em meio ágar nutriente e papa-dextrosa ágar, assim favorecendo o crescimento de bactérias e leveduras, respectivamente. Todos os parâmetros físicos e químicos analisados foram reduzidos, sendo os mais significativos a redução de nitrito (94,2%) e nitrogênio amoniacal (86,7%). A quantidade e diversidade de microrganismos nas amostras da rizosfera do ILixiviado foram maiores quando comparadas às amostras da rizosfera do IControle. Atribui-se a eficiência no processo de remoção dos poluentes à interação entre A. philoxeroides e microrganismos associados. Palavras-chave: Chorume. Macrófitas. Microrganismos. Rizodegradação. Nitrogênio Amoniacal.

2 1 Introdução O lixiviado produzido pela degradação dos resíduos dispostos em aterro é um poluente que gera um grande problema ambiental (LANGE et al., 2006). Dessa forma, o principal objetivo do aterro sanitário é controlar e reduzir os efeitos negativos dos resíduos em relação ao meio ambiente e a sociedade, uma vez que é contínuo e crescente o aumento dos resíduos sólidos urbanos (RSU) (RENOU et al., 2008; CAREY, 2000). O Aterro Sanitário da Caximba, localizado na cidade de Curitiba, após 21 anos de funcionamento, foi desativado em outubro de Durante o período em que o aterro esteve ativo, o mesmo recebeu, aproximadamente, toneladas de resíduos diariamente (SMMA, 2014). Para auxiliar na melhoria da qualidade ambiental, como a redução da carga poluidora do lixiviado, o aterro conta com tanques de equalização, lagoas anaeróbias, lagoas facultativas e de um sistema composto por três wetlands (lagoas) de pós-tratamento. O lixiviado ao ser lançado no sistema de pós-tratamento é tratado por meio da fitorremediação com o uso de macrófitas aquáticas, assim diminuindo a carga poluidora do efluente antes que o mesmo seja disposto no corpo receptor, o Rio Iguaçu. A fitorremediação tem por finalidade degradar, estabilizar, acumular e remover os poluentes, incluindo os metais pesados e nutrientes presentes em um local (OJOAWO et al., 2015). Este processo resume-se em utilizar plantas, juntamente aos microrganismos associados em sua rizosfera, para tratamento de ar, água e solos contaminados (LANDMEYER, 2011). A eficiência na remediação dos poluentes ocorre por meio do crescimento de microrganismos associados à região rizosférica, que se desenvolvem através da liberação de exudados pela planta e de nutrientes presentes no efluente (DOTY 2008; STEARNS et al., 2007). A presente pesquisa tem como objetivo avaliar a eficiência da fitorremediação para o tratamento do lixiviado por meio da macrófita Alternanthera philoxeroides (Mart.) Griseb, Amaranthaceae. A escolha desta espécie teve como critério à sua presença, dominância e tolerância no segundo wetland do sistema de pós-tratamento do lixiviado, que recebe o impacto do efluente com poluentes orgânicos e inorgânicos. Os resultados obtidos permitiram a constatação da eficiência de A. philoxeroides e microbiota associada na região rizosférica, para a fitorremediação de lixiviado gerado em aterro sanitário, contribuindo com informações acerca de um tratamento alternativo e complementar. 2 Material e métodos A presente pesquisa foi realizada no Aterro Sanitário da Caximba, Curitiba, PR, Brasil, localizado próximo às coordenadas ,88 S e ,38 W. Para a análise dos parâmetros físicos e químicos do lixiviado foram realizadas coletas em dois

3 pontos: saída do primeiro wetland e saída do segundo wetland, durante um período de 20 meses (Janeiro de 2013/ Agosto de 2014) (Fig.1). Sendo os parâmetros analisados, Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO), Demanda Química de Oxigênio (DQO), Fósforo Total, Nitrogênio Total, Nitrato, Nitrito e Nitrogênio Amoniacal de acordo com Standard Methods for Examination of Water and Wastewater (APHA, 2005). A macrófita aquática coletada para análise da rizosfera estava presente no segundo wetland do sistema de wetlands empregado no pós-tratamento do Aterro Sanitário da Caximba, Curitiba, PR, Brasil (Fig. 1). A. philoxeroides, durante todo o período de estudo (20 messes), foi visualmente a macrófita dominante nesse wetland. Dessa forma, foram coletadas plantas que cresceram e se desenvolveram em contato direto com o lixiviado (ILixiviado) e plantas presentes em local sem o contato com o sistema alternativo de tratamento (IControle), portanto, sem contato com o poluente. Figura 1 Sistema de wetlands usado no pós-tratamento do lixiviado gerado no Aterro Sanitário da Caximba W1: 1º wetland; W2: 2º wetland; W3: 3º wetland; E: Entrada do lixiviado no 1º wetland; S1: Saída do lixiviado do 1º wetland; S2: Saída do lixiviado do 2º wetland; S3 Saída do lixiviado do 3º wetland para o Rio Iguaçu; C: ponto controle. Fonte: Google Digital Globe (2015) adaptado Para as análises da rizosfera foram coletados seis indivíduos ILixiviado e seis IControle, sendo as coletas realizadas em dois períodos, seco e chuvoso. A população de bactérias e leveduras rizosféricas totais foi analisada a partir da coleta de material da região rizosférica das plantas ILixiviado e IControle. As amostras foram colocadas em frascos de erlenmeyer contendo 0,1% de peptona em 250 ml de água deionizada, e colocadas em shaker em um período de 24 horas, a 30 ºC. Para a quantificação dos microrganismos foi utilizado o método de diluição sucessiva (10-3, 10-4, 10-5, para leveduras e 10-6, 10-7, 10-8, para bactérias) das amostras em solução salina 9% e posterior inoculação em placas de petri (ABELHO, 2012). As bactérias foram semeadas em ágar nutritivo (Baker ) e as leveduras em papa-dextrosa ágar (PDA, Baker ). As placas contendo ágar nutriente foram incubadas em estufa a 36 ºC, e as placas contendo PDA em 27 ºC, sendo as mesmas retiradas em 24 horas para bactérias e 48 horas para leveduras. Após o crescimento foram contadas as unidades formadoras de colônias (UFCs), por meio do contador de

4 colônias digital (PHOENIX). A partir das placas com microrganismos foram preparadas lâminas, por meio da técnica de coloração de Gram (ABELHO, 2012) para a análise da morfologia dos microrganismos. As lâminas confeccionadas foram analisadas em fotomicroscópio (Olympus BX41), sendo capturadas as imagens pelo software Image Pro-plus. Para a análise estatística foram calculados a média e o desvio padrão das variáveis por meio do programa Excel, da Microsoft, Em seguida, foi realizado o teste t-student (p<0,05) para a avaliação da diferença dos parâmetros microbiológicos, considerando a hipótese de que as médias foram equivalentes entre as amostras de ILixiviado e IControle; e entre os pontos de coleta no final do 1º wetland e final do 2º wetland para os parâmetros físicos e químicos. 3 Resultados e discussão Em relação à fitorremediação, foi possível constatar a redução significativa de todos os parâmetros analisados, principalmente de nitrito e nitrogênio amoniacal (Tab. 1). Tabela 1 - Médias ± Desvios-padrão dos parâmetros físicos e químicos do lixiviado de Janeiro/2013 a agosto/2014, separados em período seco e chuvoso. Coleta realizada na entrada e saída do 2 wetland do sistema pós-tratamento do lixiviado. Parâmetros analisados: Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO); Demanda Química de Oxigênio (DQO); Fósforo Total; Nitrogênio Total (N. Total); Nitrato; Nitrito; Nitrogênio Amoniacal (N. Amoniacal). Eficiência do tratamento (E). Fonte: Autoria própria (2013/2014) A eficiência na remoção desses compostos relaciona-se ao sistema formado pelo wetland, onde a presença de A. philoxeroides associada aos microrganismos em sua rizosfera são fundamentais para os processos de rizodegradação e fitoextração. Sendo a rizodegradação a quebra de poluentes

5 orgânicos por meio de microrganismos presentes na rizosfera, e a fitoextração o acúmulo desses poluentes na biomassa da planta (MUKHOPADHYAY; MAITI, 2010; OOSTEN; MAGGIO, 2015). Em relação à análise da rizosfera, nas duas coletas realizadas, as amostras de ILixiviado (Fig. 2A, 2B, 2C) apresentaram maior número de UFCs e diversidade quando comparadas às amostras do IControle (Fig. 2D, 2E, 2F). Figura 2 - Imagens evidenciando a diferença entre as placas contendo amostras da rizosfera de Alternanthera philoxeroides em meio papa-dextrosa ágar. A), B) e C) Amostras de ILixiviado. D), E) e F) Amostras de IControle. A B C Fonte: Autoria própria (2014) D E F As amostras ILixiviado, no entanto, demostraram maior número de UFCs no período seco em relação ao período chuvoso, revelando quantidade superior de microrganismos (Tab. 2). Tabela 2 - Unidades formadoras de colônias (UFCs) em diferentes diluições para as amostras da rizosfera de Alternanthera philoxeroides, em período seco e período chuvoso para ILixiviado (amostras coletadas no lixiviado) e IControle (amostras coletadas em ponto controle). Ilixiviado Icontrole Diluição UFC s 1ª Coleta 2ª Coleta 1ª Coleta 2ª Coleta -3 Incontável Incontável 3, Incontável -4 3, Incontável 1, , , , , , , Incontável 1, , , , , , , , , , Fonte: Autoria própria (2014)

6 As amostras de IControle apresentaram um padrão na coloração de microrganismos (clara), sendo que em maiores diluições houve a ausência de microrganismos ou o aparecimento em quantidades inferiores quando comparadas às amostras de ILixiviado. Já as amostras de ILixiviado apresentaram microrganismos de colorações variadas (Fig. 3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F), os quais incluem tipos morfológicos diferentes, como leveduras (Fig. 3G), bastonetes (Fig. 3H) e diplococos (Fig. 3I). Figura 3 - Placas contendo amostras da rizosfera de Alternanthera philoxeroides. A) Levedura rosa. B) Levedura amarela clara. C) Bactéria amarela cremosa. D) Bactéria amarela forte. E) Bactéria bege. F) Levedura salmão. G) Lâmina de levedura. H) Lâmina de bactéria com morfologia em bastonetes. I) Lâmina de bactéria com morfologia em diplococos. Fonte: Autoria própria (2014) O maior crescimento de microrganismos em placas contento amostras da rizosfera ILixiviado pode estar relacionado com o meio em que a planta se desenvolve, no caso, wetlands com presença de poluentes orgânicos e inorgânicos. De acordo com ZHAO et al. (2012), a intensa proliferação de microrganismos tem um potencial considerável na biodegradação de contaminantes orgânicos de origem doméstica ou industrial em wetlands.

7 4 Considerações finais O wetland com a presença de Alternanthera philoxeroides juntamente a associação de microrganismos em sua rizosfera apresentou remoção de todos parâmetros físicos e químicos analisados. Além disso, foi possível evidenciar a tolerância e eficiência da planta, a qual juntamente aos seus microrganismos realizaram o pós-tratamento do lixiviado gerado no Aterro Sanitário da Caximba. Referências ABELHO, M. Curso de Especialização Tecnológica em Qualidade Ambiental. Manual de Monitorização Microbiológica Ambiental. São Paulo, p. CAREY, P. Environmental Protection agency. Landfill manuals & Landfill Site Design. Ireland, p. DOTY, S.L. Enhancing phytoremediation through the use of transgenics and endophytes. New Phytologist, v. 179, n. 2, p , LANDMEYER, J. E. Introduction to phytoremediation of contaminated groundwater: Historical foundation, hydrologic control, and contaminant remediation. Springer, New York p. LANGE, L. C. et al. Tratamento de lixiviado de aterro sanitário por processo oxidativo avançado empregado reagente de fenton. Engenharia sanitária e ambiental, v. 11, n. 2, p , MUKHOPADHYAY, S. et al. Phytoremediation of metal enriched mine waste: a review. Global Journal Environmental Research, v. 4, n.3, p , OJOAWO, O. S. Phytoremediation of Phosphorus and nitrogen with Canna x generalis Reeds in Domestic Wastewater through NMAMIT a Constructed Wetland. Aquatic Procedia, v. 4, p , OOSTEN, M, J, V. et al. Functional biology of halophytes in the phytoremediation of heavy metal contaminated soils. Environmental and Experimental Botany, v. 111, p , RENOU, S. et al. Landfill leachate treatment: review and opportunity. Journal of Hazardous Materials, v. 150, n. 3, p , SMMA. Aterro Sanitário da Caximba Disponível em: Acesso em: 01 set STEARNS, J.C. et al. Increasing Plant Tolerance to Metals in the Environment. Phytoremediation Methods in Biotechnology v. 23, p , ZHAO, Y. J. Influence of the plant development on microbial diversity of vertical-flow constructed wetlands. Biochemical Systematics and Ecology, v. 44, p. 4-12, 2012.