Aplicação de resíduos ao solo: a microbiologia pode ajudar no monitoramento? Marco Antonio Nogueira (marco.nogueira@embrapa.br) br) Florianópolis Julho de 2013 1
O quê abordaremos nesta manhã? Atividades humanas vs. geração de resíduos; Qual o destino? Cotituíntes dos resíduos e potencial de uso; Microrganismos e processos microbiológicos no monitoramento; Como interpretar os comportamentos? Coiderações finais. 2
Os ambientes naturais 3
O homem e o ambiente 4
O desenvolvimento e suas coequências 5
Degradação do solo Nogueira (2013) 6
Degradação da água http://caliandradocerradogo.blogspot.com.br Área rural Área urbana Noguei ira (2004) 7
A maior parte da vida não está ACIMA, mas DENTRO do solo Martines (2009) O que os olhos não veem o coração não sente? Nem a mente compreende?(dra. Elke Cardoso) 8
Em 1 g de terra: número de microrganismos equivalente à população do planeta: atividade. (Doran et al., 1996) http://picasaweb.google.com/lh/view?q=microorganism&psc =G&filter=1&hl=pt-BR#5748592490233185138 9
Só conhecemos a ponta do iceberg 10
Coequências da degradação do solo e da água Perda de diversidade; Perda da funcionalidade; Pressão sobre novas áreas. Maior dependência externa; Menor eficiência; Menor produção. Custos Ambientais Custos Econômicos 11
Resíduos: da geração à destinação Agroindústria da cana. Nogueira (2001) Nogueira (2001) Água, N, K. Nog gueira (2001) 12
Resíduos: da geração à destinação Estações de tratamento de esgoto. C, N, P, Ca, efeito corretivo Nogueira (2001) Nogueira (2001) Carmo (2011) 13
Resíduos: da geração à destinação Lodo de curtume. C, N, S, Ca, efeito corretivo Martines (2009) Martines (2009) 14
Resíduos: da geração à destinação Lixiviado de aterros sanitários Fonte: http://www.cmtuld.com.br N, K, Na Fonte: http://www.cmtuld.com.br Santos, 2010 15
Resíduos: da geração à destinação Composto de lixo urbano C, N Nogueira (2001) Nogueira (2001) Nogueira (2001) 16
Resíduos: da geração à destinação Efluente de esgoto tratado Água, N, K, Na de Paula (2008) de Paula (2008) de Paula (2008) 17
Relação DQO/DBO de algu resíduos Resíduo Esgoto doméstico bruto Esgoto doméstico tratado Vinhaça Resíduo de curtume Res. ind. papel e celulose Res. tratado ind. papel e celulose Lixiviado de aterro DQO (mg/l) 500 50 60.000000 13.000 620 250 2.325 DBO 5 (mg/l) DQO/DBO 5 300 10 30.000000 1.270 226 30 150 1,7 5 2 10,2 2,7 8,3 15,5 18
Mineralização do resíduo 400 Dose 0 Mg ha -1 Dose 6 Mg ha -1 LVAd (Argiloso) mg C-CO -1 2 100 g solo 350 300 250 200 150 Dose 12 Mg ha -1 Dose 24 Mg ha -1 Dose 36 Mg ha -1 Cuidado com carbonatos! 100 50 0 0 20 40 60 80 100 Dias de incubação Martine es (2005) Doses de Lodo (Mg ha -1 ) C-degradado = C o (1-e -kt ) C 0 (mg 100g -1 solo) k (dia -1 ) Meia-vida (dia) R 2 6 41,58 0,0924 8 0,99 ** 12 82,68 0,1072 6 0,99 ** 24 160,40 0,1128 6 099 0,99 ** 36 221,90 0,1022 7 0,99 ** Martines (20 005) 19
Atributos microbiológicos BMC (mg kg -1 ) 280 210 140 70 =DMS p<0,05 BMN (mg kg -1 ) 30 20 10 = DMS p<0,05 0 0 L0 L1 L2 L0 L1 L2 L0 L1 L2 L0 L1 L2 L0 L1 L2 L0 L1 L2 FR0 FR1 FR2 FR0 FR1 FR2 Biomassa microbiana de carbono (BMC) e de nitrogênio (BMN) em solo tratado com biossólido (L0 = 0; L1 =46; L2 =92 g kg -1 ) e fosfato de Gafsa (FR0 = 0; FR1 = 0,7; FR2 = 1,4 g kg -1 ). DMS representa a diferença mínima significativa (Tukey). Carmo (2011) 20
Atributos microbiológicos Re espirometria (m mg CO 2 g -1 dia -1 ) 50 40 30 20 10 0 L0 L1 L2 FR0 L0 L1 L2 FR1 =DMS p<0,05 L0 L1 L2 FR2 qco 2 (mg C-CO 2 g -1 BMC -1 h -1 ) 6.0 4.5 3.0 1.5 L0 L1 L2 FR0 L0 L1 L2 FR1 =DMS p<0,05 L0 L1 L2 FR2 Respirometria basal e quociente metabólico em solo tratado com biossólido (L0 = 0; L1 = 46; L2 = 92 g kg -1 ) e fosfato de Gafsa (FR0 = 0; FR1 = 0,7; FR2 = 1,4 g kg -1 ). DMS representa a diferença mínima significativa (Tukey). 0.0 Carmo (2011) 21
Atributos bioquímicos C total, atividades enzimáticas e condutividade elétrica em solo tratado com biossólido (L0 = 0; L1 = 46; L2 = 92 g kg -1 ) e fosfato de Gafsa (FR0 = 0; FR1 = 0,7; FR2 = 1,4 g kg -1 ). Letras distintas indicam diferença estatística (Tukey, p<0,05). Variáveis Fosfato de Rocha Biossólido C total (g kg -1 ) Desidrogenase (µg TTF g -1 24 h -1 ) Urease (µg N-NH 4+ g -1 2 h -1 ) Celulase (µg g -1 AR 24 h -1 ) Fosfatase ácida (µg g -1 PNF h -1 ) Condutividade elétrica (µs cm -1 ) FR0 FR1 FR2 L0 L1 L2 14,8 A 14,7 A 14,3 A 11,5 C 15,0 B 17,4 A 25 2,5 B 30 3,0 AB 39 3,9 A 11 1,1 B 64 6,4 A 18 1,8 B 42,0 A 49,3 A 41,6 A 22,3 C 62,6 A 48,0 B 473,3 A 405,1 A 432,3 A 447,7 A 438,2 A 424,8 A 574 A 569 A 576 A 567 A 572 A 581 A 1493 A 1443 A 1395 A 258 C 1327 B 2746 A Carmo (2011) 22
Dinâmica do Nitrogênio Tax xa de amonificação (mg g -1 dia -1 ) 3.2 2.4 1.6 0.8 0.0 L0 L1 L2 FR0 L0 L1 L2 FR1 =DMS p<0,05 L0 L1 L2 FR2 Tax xa de nitrificação (%) 40 30 20 10 0 L0 L1 L2 FR0 L0 L1 L2 FR1 = DMS p<0,05 L0 L1 L2 FR2 Taxas de amonificação e de nitrificação em solo tratado com biossólido (L0 = 0; L1 = 46; L2 = 92 g kg -1 ) e fosfato de Gafsa (FR0 = 0; FR1 = 0,7; FR2 = 1,4 g kg -1 ). DMS representa a diferença mínima significativa (Tukey). 23
Dinâmica do Nitrogênio Kishino (2008) Teores de amônio e nitrato em solo argiloso e arenoso tratados com lixiviado de aterro sanitário (D0 = 0; D1 = 30; D2 = 60; D3 = 90; D4 = 120 kg ha -1 de N. Lixiviadoi i contendo 918 mg L -1 (N total) t = 850 mg L -1 N-NHNH + 4+ + 13 mg L -1 N- NO 3-24
Profu undidade (cm) Amônio (mg/kg) 0 10 20 30 40 10 20 30 40 50 60 \ Nitrato (mg/kg) 0 40 80 120 160 200 10 20 30 40 50 60 Ano 1 Amostragem 1 0 10 20 30 40 0 40 80 120 160 200 Profund didade (cm) 10 20 30 40 50 60 10 20 30 40 50 60 Amostragem 2 0 10 20 30 40 0 40 80 120 160 200 13 Santos et al., 20 Profundida ade (cm) 10 20 30 40 50 60 10 20 30 40 50 60 D0 D1 D2 D3 D4 TA Amostragem 3 25
Ano 2 A Amônio (mg kg -1 ) Nitrato (mg kg -1 ) 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 10 20 40 60 ph (H 2 O) 55 5,5 + 02 0,2 5,3 + 0,3 4,8 + 0,1 4,7 + 0,3 Amostragem 4 1 Panchoni, 2011 B 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 5,9 + 0,2 10 5,7 + 0,3 20 5,5 + 0,2 40 54+ 5,4 01 0,1 60 D0 D1 D2 D3 D4 UR Amostragem 5 Panchoni, 2011 26
Coequência! Bertola (2009) 27
Atributos bioquímicos Desidrogenase μg g -1 de TFF 30 25 20 15 10 5 0 1 2 3 Amostragem is Carbo oidratos solúve µg g -1 de glicose Atividade de desidrogenase e teores de carboidratos solúveis em solo argiloso após 4, 5e6aplicações de lixiviado de aterro sanitário (D0 = 0; D1 = 30; D2 = 60; D3 = 90; D4 = 120kgha -1 de N como lixiviado; TA = 120kgha -1 de N como ureia. Barras de erro representam a diferença mínima significativa (Tukey p<0,05). 30 25 20 15 10 5 0 1 2 3 Amostragem Panchoni (2011) 28
E quanto a contaminantes tóxicos? Ex.: lodo galvânico Elementos Teores totais (g kg -1 ) Ca 329,5 Mg 236,3 Ni 143,1 Cr 83,5 Fe 56,9 Cu 49,4 Si 37,8 Al 24,7 S 19,3 Zn 16,9 K 2,1 V 0,6 Kishino (2011) 29
E quanto a contaminantes tóxicos? Atributos microbiológicos Biomass sa Microbiana C mg kg -1 240 200 160 120 80 40 LBa NVef LVwf 0 2 4 6 Dose (g kg -1 ) Biomass sa Microbiana N mg kg -1 40 30 20 10 0 LVwf LBa NVef 0 2 4 6 Dose (g kg -1 ) Biomassa microbiana de C e de N em três tipos de solo que receberam doses crescentes de lodo galvânico. lâi Kishino (2011) 30
E quanto a contaminantes tóxicos? Atributos bioquímicos Fosf fatase ácida mg kg -1 de PNF h -1 a 37 ºC 350 300 250 200 150 100 50 0 LVwf NVef LBa 0 2 4 6 Dose (g kg -1 ) Fosfa atase alcalina mg kg -1 d e PNF h -1 a 37 ºC Atividade de fosfatase ácida e de fosfatase alcalina em três tipos de solo que receberam doses crescentes de lodo galvânico. lâi 200 150 100 50 0 NVef Dose (g kg -1 ) LBa LVwf 0 2 4 6 Kishino (2011) 31
E quanto a contaminantes tóxicos? Atributos bioquímicos Des sidrogenase mg kg -1 d e TFF d -1 a 37 ºC 20 LVwf 15 10 NVef 5 LBa 0 0 2 4 6 Dose (g kg -1 ) Urease + -1 de N-NH 4 h mg kg -1 80 40 0 0 2 4 6 Dose (g kg -1 ) NVef LBa LVwf Kishino (2011) Atividadeid d de desidrogenase e de ureaseem três tipos de solo que receberam doses crescentes de lodo galvânico. 32
Coiderações finais Efeitos podem ser positivos ou negativos; Interpretar conforme a função, com cautela; Conjunto mínimo de indicadores; Ajustar dose para cada condição; Aplicações parceladas de resíduos, fator mais limitante, legislação; Interdisciplinaridade de áreas do conhecimento; Monitoramento cotante. 33
Agradecimentos Comissão organizadora do XXXIV CBCS; CNPq e CAPES; Atuais e ex-alunos de graduação e pósgraduação; Universidade Estadual de Londrina; Embrapa Soja. marco.nogueira@embrapa.br 34