Fração de mineralização de compostos nitrogenados de lodos de esgoto: protocolo de laboratório.

A geração excessiva de nitrato é um dos grandes riscos ambientais da aplicação de lodos de esgoto em solos, pela possibilidade da contaminação de corpos d'água. Para o cálculo da quantidade de lodo de esgoto a ser aplicada a solos agrícolas, um dos critérios que podem ser utilizados baseia-se na quantidade de N inorgânico que o resíduo poderá gerar: a fração de mineralização de nitrogênio (FMN). Como há poucas estimativas desse índice no Brasil, quanto a tipos de solo, clima e tipos de tratamentos aplicados aos esgotos, o valor atualmente preconizado pelos órgãos regulatórios é baseado em dados obtidos em clima temperado (Cetesb, 1999; Conama, 2006). O objetivo deste trabalho é apresentar um protocolo para obtenção de estimativas para a FMN de lodos de esgoto aplicados em solos.

Fração de mineralização de nitrogênio de lodos de esgoto.

Os lodos de esgoto atuais correspondem a uma fonte potencial de riscos à saúde pública e ao ambiente (CONAMA, 2006). No Brasil, trabalhos técnicos relatam aumentos de produtividade em diversas culturas e/ou sistemas de produção com o uso agrícola de lodos de esgoto. Porém, esses resultados agronômicos só podem ser considerados positivos se não houver prejuízo ao ambiente, e há poucas informações disponíveis quanto ao efeito ambiental desses resíduos, em nossos solos. Dessa forma, para garantir o uso adequado de lodos de esgoto como condicionadores de solos agrícolas, diversos requisitos devem ser avaliados, visando-se evitar ou limitar problemas que possam decorrer do uso dessa prática, seja no solo, nos cultivos ou no ambiente em geral. Em lodos de esgoto, é economicamente relevante o seu elevado teor em nitrogênio (N). Esse nutriente, quando aplicado na maioria dos solos tropicais, tem efeito fertilizante visível no desenvolvimento e na produtividade das culturas, mas também é um poluente potencial de águas subsuperficiais se aplicado em excesso. Por esse motivo, o potencial de mineralização de N orgânico contido em lodos de esgoto é um dos critérios técnicos considerados para o estabelecimento de doses de aplicação seguras, que gerem N mineral em função da capacidade de absorção das raízes, minimizando-se a lixiviação de nitrato no perfil do solo. O objetivo deste trabalho foi estimar a fração de mineralização (FM) do N orgânico de lodos de esgoto aplicados em Latossolo, utilizando-se a metodologia de lixiviação em colunas de percolação.

Análise do risco de lixiviação de poluentes orgânicos de lodos de esgotos em cultivos de milho.

Por hipótese, o uso de lodos de esgotos como fertilizantes agrícolas pode contaminar solos e águas subterrâneas com poluentes orgânicos. O objetivo desse trabalho foi analisar o risco de lixiviação de trinta e oito poluentes orgânicos de lodos de esgotos. Para tanto, foi assumido um cultivo de milho em um solo Latossolo vermelho distrófico, característico de solos de regiões produtoras de milho, no qual foi aplicada uma dose de lodo de esgotos como fertilizante agrícola. A lixiviação dos poluentes foi simulada utilizando-se o modelo CMLS94 e os dados climáticos de mil anos independentes e igualmente prováveis gerados pelo simulador de clima WGEN, a partir de uma seqüência de quatorze anos consecutivos observados e registrados pela Estação Experimental do Instituto Agronômico de Campinas - IAC. A análise de risco indicou que os poluentes benzidina > n-nitrosodi-n-propilamina > fenol > 2,4-dinitrofenol > isoforano > nitrobenzeno > p-cresol > o-cresol > m-cresol > 2- clorofenol, nessa ordem, devem ser monitorados prioritariamente em águas subterrâneas de regiões de solos similares a Latossolo vermelho distrófico nos quais foram aplicados doses de lodo.

Mineralização de compostos nitrogenados após aplicações de lodos de esgoto em quatro cultivos de milho.

O teor de N disponível em solos tratados com lodo de esgoto é um dos fatores restritivos à aplicação do resíduo em grandes volumes na agricultura, e deve ser utilizado nas normas que regulamentam seu uso agrícola com o fim de evitar a contaminação ambiental do solo e corpos d?água com nitrato. Quando se aplica o resíduo pela primeira vez em um solo, a disponibilização de N mineral a partir de compostos orgânicos naturais do solo não é diretamente considerada no cálculo da taxa de aplicação máxima, e este procedimento é comum também nas recomendações de adubação mineral. Porém, a aplicação continuada desses resíduos pode causar efeitos residuais acumulativos na geração de N mineral, o que implicaria recomendações específicas para reaplicações em uma mesma área. O objetivo deste trabalho foi avaliar a disponibilidade potencial de N mineral em um Latossolo previamente tratado com lodos de esgoto e com quatro cultivos sucessivos de milho. Amostras de solo da camada de 0?20 cm foram coletadas em subparcelas de um experimento realizado em campo, entre 1999 e 2002, em Jaguariúna (SP), onde foram aplicados 0, 14.716, 29.432, 58.864 e 117.728 kg ha-1 de lodo de origem urbana (Franca, SP) e 0, 22.700, 45.400, 90.800 e 181.600 kg ha-1 de lodo produzido a partir de esgotos urbanos e industriais (Barueri, SP). As doses foram parceladas em quatro aplicações anuais consecutivas. Em laboratório, essas amostras foram incubadas durante 15 semanas. As análises iniciais dos solos evidenciaram que houve efeito residual das aplicações prévias dos lodos sobre o acúmulo de N orgânico e de nitrato. No final da incubação, houve acúmulo de N inorgânico no solo e diminuição do pH em função da maior geração de nitrato com as doses crescentes dos lodos de esgoto. O potencial de mineralização estimado pelo modelo exponencial simples foi de 28 mg kg-1 de N no tratamento sem lodo, e crescente, de 28 para 100 mg kg-1 de N, nos tratamentos com lodo de Franca, e de 40 para 113 mg kg-1 de N tratamentos com lodo de Barueri. Concluiu-se que os efeitos residuais acumulados no solo devem ser considerados quando se pretender fazer novas aplicações de lodos de esgoto num mesmo local. Os potenciais de mineralização de compostos de N do solo e do lodo que será utilizado, além do acúmulo de nitrato no perfil do solo, devem ser determinados e considerados para o cálculo da dose da próxima aplicação.

Mineralização de compostos nitrogenados de lodos de esgoto na quinta aplicação em latossolo.

Em sistemas agrícolas em que se aplica lodo de esgoto, devem ser consideradas as necessidades de N das plantas e, simultaneamente, evitar a geração de excesso de nitrato, poluente potencial de águas subsuperficiais. Para isso, na determinação das quantidades máximas a serem aplicadas em determinado cultivo, devem-se conhecer algumas propriedades do lodo de esgoto e do solo. Uma delas é a fração de mineralização de compostos nitrogenados orgânicos (FMN) contidos nos resíduos que serão mineralizados durante o ciclo da cultura. Essa quantidade, somada ao N na forma mineral contido no lodo, fornece a quantidade de N do lodo de esgoto que ficará disponível durante a safra. Este trabalho teve como objetivo determinar se as aplicações anteriores de lodo de esgoto, feitas em um Latossolo, alteram a FMN do resíduo recentemente aplicado. O solo foi previamente tratado, em quatro cultivos sucessivos de milho, com quatro doses e dois tipos de lodo de esgoto, um de origem urbana (Franca, SP) e outro de origem urbano-industrial (Barueri, SP). O experimento de mineralização foi instalado em laboratório, com delineamento experimental em blocos casualizados e três repetições, realizado durante 15 semanas. As doses dos lodos de esgoto estudadas, na quinta aplicação, corresponderam a 160, 320, 640 e 1.280 mg kg-1 de N orgânico. Em sete épocas, foram determinados o pH e os teores de N nas formas amoniacal e nítrica. A FMN foi calculada com os dados obtidos para a mineralização líquida medida 105 dias após o início da incubação. Os comportamentos dos dois tipos de lodo foram similares, com taxa de mineralização inicial elevada. Os teores de amônio mantiveram-se baixos logo após o início da incubação até o final, com aumento linear nos teores de nitrato. Houve maior acúmulo de nitrato para as maiores doses aplicadas. O potencial de mineralização dos tratamentos, estimado pelo modelo exponencial simples, variou entre 58 e 284 mg kg-1 de N. Não houve efeito das quantidades de resíduos previamente aplicadas ao Latossolo sobre a ração de mineralização do N orgânico recentemente aplicado via lodo de esgoto, com confiabilidade de 95 %. Os resultados mostraram que, em reaplicações na mesma área, as doses de lodo de esgoto devem ser menores do que as doses calculadas para aplicação única, devido ao N residual acumulado no solo, tanto na forma orgânica quanto inorgânica.

Simulação do risco de lixiviação de poluentes orgânicos de lodos.

O objetivo desse trabalho foi simular o risco de lixiviação de trinta e oito poluentes orgânicos presentes em lodos de esgotos provenientes de estações de tratamentos. Para tanto, foi assumido um cultivo hipotético de milho em um solo Latossolo vermelho distrófico, característico de solos de regiões produtoras de milho, no qual foi aplicada uma dose de lodo de esgoto como fertilizante. Lodos de esgotos são ricos em matéria orgânica e micronutrientes úteis na fertilização de solos para a produção de plantas, mas também podem conter poluentes de importância ambiental. A lixiviação dos poluentes foi simulada utilizando-se o modelo CMLS94 e os dados climáticos de mil anos independentes e igualmente prováveis gerados pelo simulador de clima WGEN, a partir de uma seqüência de quatorze anos consecutivos observados e registrados pela Estação Experimental do Instituto Agronômico de Campinas. A análise de risco de lixiviação indicou que os poluentes benzidina > n-nitrosodi-n-propilamina > fenol > 2,4-dinitrofenol > isoforano > nitrobenzeno > p-cresol > o-cresol > m-cresol > 2-clorofenol, nessa ordem, devem ser monitorados em águas subterrâneas de regiões de solos nos quais foram aplicados doses de lodo.

Atividade microbiana em solos suplementados com lodos de esgoto contendo altos e baixos teores de metais pesados.

A atividade e a biomassa microbiana foram avaliadas em solo suplementado com diferentes doses e tipos de lodo de esgoto. Solo com fertilização mineral foi usado como controle. O solo suplementado com o lodo de Barueri apresentou maiores conteúdos de metais que o solo que recebeu o lodo de Franca. A biomassa microbiana foi maior no solo tratado com o lodo de Franca. Maiores valores de qCO2 e menores valores da razão Cmic/Corg foram encontrados no solo suplementado com o lodo de Barueri. Tais parâmetros correlacionaram-se, respectivamente, de forma positiva e negativa com os teores de metais no solo sugerindo um efeito estressante destes elementos na microbiota do solo.

Atividade microbiana em solos suplementados com lodos de esgoto contendo altos e baixos teores de metais pesados.

2008

Simulação do risco de lixiviação de poluentes orgânicos de lodos.

2008

Emissão de C-CO2 em solo tropical suplementado com lodo de esgoto.

Lodos de esgoto possuem alto teor de carbono orgânico, porém, há um expressivo consumo de matéria orgânica logo após sua aplicação no solo, resultando novo equilíbrio da relação C/N. Se parte da matéria orgânica presente no lodo de esgoto for resistente à degradação e não inibir a atividade microbiana, o teor de carbono orgânico no solo poderá aumentar. Em solo agrícola, esse efeito pode ser considerado positivo se houver melhorias em sua qualidade e potencial produtivo, sem qualquer prejuízo ambiental. A persistência de carbono orgânico no solo pode ser avaliada medindo-se as taxas de degradação do lodo de esgoto pela atividade microbiana do solo. Esta análise faz parte da caracterização qualitativa e quantitativa de lodo de esgoto, exigida na legislação para disposição em solos agrícolas. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a decomposição de lodo de esgoto aplicado a um latossolo, medindo-se a emissão de CO2. Os tratamentos estudados foram de 1, 2, 4 e 8 vezes a aplicação da dose recomendada na legislação atual, com base no teor de N, além de um tratamento com adubação mineral NPK e um tratamento testemunha. Avaliaram-se dois lodos de esgoto, um de origem urbana (Franca/SP) e um de origem urbano-industrial (Barueri/SP). As doses de lodo de esgoto foram equivalentes à aplicação, numa camada de 0-20 cm de profundidader, de 3, 6, 12 e 24 Mg ha -1 (Franca) e de 8, 16, 32 e 64 Mg ha -1 (Barueri/SP). O solo estudado foi um Latossolo Vermelho distroférrico. Avaliou-se o efeito dos tratamentos sobre a emissão de carbono na forma de CO2, em câmaras sem circulação forçada de ar, durante 57 dias de incubação. O padrão de emissão de C-CO2 foi semelhante nos dois tipos de lodo de esgoto. Concluiu-se que as doses utilizadas ou os tipos de lodo de esgoto não afetaram a biodecomposição da matéria orgânica aplicada ao solo a qual foi estimada em 15 %.

Contribuição à gestão ambiental de lodo de esgoto em solos tropicais: determinação da fração de mineralização de compostos nitrogenados.

As quantidades de lodo de esgoto a serem aplicadas a solos agrícolas são determinadas em função de diversos critérios. Um desses critérios considera a quantidade de nitrogênio inorgânico que o resíduo poderá gerar no solo, como nitrato, durante sua mineralização. A prática vigente atualmente no Brasil para definição de dosagens de lodo de esgoto a aplicar em solos agrícolas é determinada pelo CONAMA - Conselho Nacional do Meio Ambiente. Na Resolução 375, publicada em 2006 por esse órgão, recomenda-se a utilização do valor de 20% de disponibilização de N para lodos de esgoto que passem pelo tratamento anaeróbio. Esse valor, entretanto, baseia-se em dados obtidos para solos em climas temperados. Em solos tropicais, já se dispõe de dados de pesquisa, que preconizam índices de disponibilização de N superiores aos da atual legislação. Como o nitrato é altamente lixiviável no perfil do solo, se for gerado em quantidades superiores às absorvidas pelas plantas, torna-se um poluente potencial de águas subsuperficiais. Por essa razão, há necessidade de pesquisas com maior número de solos, dada a grande extensão do território brasileiro, visando-se o estabelecimento e validação de índices locais de disponibilização de N em solos tratados com lodos de esgoto. Porém, ainda não se dispõe de um protocolo específico para a determinação da fração de mineralização de compostos nitrogenados de lodos de esgoto utilizados na agricultura. Visando contribuir para isso, foi estabelecido neste trabalho um protocolo para a determinação da fração de mineralização de compostos de N presentes em lodos de esgoto, quando aplicados em solos agrícolas. Nele, são estabelecidas, passo a passo, as etapas para a estimativa desse índice, utilizando-se as metodologias usuais no Brasil em análises de solo e de resíduos. São apresentados ao final do protocolo resultados experimentais que mostram taxas de mineralização de nitrogênio superiores a estipulada na atual legislação.

Implicações do uso de lodo de esgoto como fertilizante em culturas anuais: acidez do solo.

A utilização de lodo de esgoto na agricultura traz o benefício da reciclagem da energia (representada pela matéria orgânica) e dos nutrientes nele contidos, em especial o nitrogênio, pelo seu valor econômico. E traz como riscos a possibilidade de contaminação ambiental com nitrato, metais pesados e, ou produtos orgânicos tóxicos. Em solos com pH próximos à neutralidade a solubilidade de elementos tóxicos às plantas ou aos animais é baixa, e ocorrem condições biológicas favoráveis à decomposição do resíduo. No entanto, a mineralização dos lodos de esgoto induz à acidificação do solo, devido principalmente à formação de ácidos orgânicos e à ocorrência de reações de nitrificação. Por estas razões a acidez deve ser monitorada, com o objetivo de verificar quando é necessária a calagem. Considerando-se estes aspectos, apresentam-se neste trabalho dados de pH de experimento conduzido em campo, com duas aplicações sucessivas de lodo de esgoto, em dois cultivos de milho. Avaliaram-se duas doses do resíduo, um de origem urbana e outro de origem urbano-industrial. A quantidade de lodo a aplicar foi calculada em função do N potencialmente disponível às plantas e da recomendação agronômica de adubação nitrogenada para milho, critério utilizado por órgãos ambientais para evitar lixiviação de nitrato no perfil do solo; estudando-se também o dobro dessa dose. Os resultados evidenciaram diferentes potenciais de acidificação para os dois lodos de esgoto. Na primeira aplicação, o lodo de esgoto urbano acidificou o solo na dose recomendada (1N) e na dose 2N; o lodo de esgoto urbano-industrial acidificou o solo somente na dose 2N. A reaplicação dos dois lodos acidificou o solo, tanto na dose recomendada quanto no dobro da mesma. Verificou-se, assim, que o potencial acidificante do lodo de Franca pode ser um fator mais restritivo que o teor de N quando se calculam doses ambientalmente seguras a aplicar em solos.

Atividade de enzimas ligadas ao ciclo do nitrogênio em solo submetido a frequentes aplicações de lodo de esgoto.

RESUMO: Grande proporção do nitrogênio no solo está na forma de material proteináceo, cuja quebra é regulada pela atividade de proteases extracelulares. Outra enzima envolvida no ciclo do nitrogênio, a urease, é responsável pela hidrólise da uréia a amônia e CO2. Neste trabalho, avaliou-se o efeito da suplementação do solo com diferentes doses e tipos de lodo (ETE de Barueri e ETE de Franca) na atividade das enzimas protease e urease. As aplicações de lodo ao solo iniciaram-se em 1999 a taxas que variaram na dose recomendada, tomando-se como base os requerimentos da planta em N, até uma taxa 8 vezes maior. Nos anos de 2004 e 2005 os lodos não foram aplicados. Em 2006 e 2007 somente foi aplicado o lodo de Franca. Os resultados deste trabalho referem-se às coletas de solo feitas no ano agrícola 2007/2008. A atividade da protease aumentou com o aumento da dose de lodo de Franca. Por outro lado, houve decréscimo da atividade da protease com o aumento da dose do lodo de Barueri. Na maior dose deste lodo a atividade foi semelhante à obtida no tratamento com fertilização mineral. A menor atividade daquela enzima foi obtida no tratamento testemunha. A atividade da urease foi maior nos tratamentos com o lodo de Franca independentemente da dose aplicada. A atividade das duas enzimas envolvidas no ciclo do nitrogênio foram sensíveis indicadores da qualidade de solo tratado com lodo de esgoto.

Suplementação do solo com lodo de esgoto: efeito de aplicações frequentes e residual na produtividade do milho.

RESUMO: Neste trabalho foi avaliada a dinâmica do N mineral e a produtividade do milho em solo que vem, a longo tempo, recebendo aplicações de lodos de esgoto provenientes das estações de Tratamento de Franca e de Barueri, ou que recebeu lodo de esgoto por certo período de tempo. As aplicações iniciaram-se em 1999 a taxas que variaram na dose recomendada, tomando-se como base os requerimentos da planta em N, até uma taxa 8 vezes maior. Nos anos de 2004 e 2005 os lodos não foram aplicados. Em 2006 e 2007 somente foi aplicado o lodo de Franca. Os resultados deste trabalho referem-se às coletas de solo feitas no ano agrícola 2007/2008. Os tratamentos com lodo foram comparados com o tratamento com fertilização mineral (FM) e com o tratamento testemunha (T), que não recebeu fertilizantes e nem lodo. Os teores de N no solo aumentaram com as doses do lodo de Franca, o que não ocorreu com o lodo de Barueri. As produtividades do milho foram maiores nos tratamentos com o lodo de Franca e não diferiram com as doses aplicadas. Nos tratamentos com o lodo de Barueri as produtividades foram menores que as obtidas com o lodo de Franca, mas foram semelhantes às obtidas no tratamento com FM. A menor produtividade foi obtida no tratamento T. Os maiores teores de N totais nos grãos foram obtidos nos tratamentos com o lodo de Franca sem diferença entre as doses.

Efeito de lodo de esgoto sobre patógenos habitantes do solo e severidade de oídio da soja.

O lodo de esgoto, atendendo as exigências ambientais, apresenta potencial para disposição em solos agrícolas. Sua incorporação altera as propriedades químicas, físicas e biológicas do solo, pois é rico em macro e micronutrientes e matéria orgânica. Estas alterações podem proporcionar benefícios como aumento da disponibilidade de nutrientes às culturas, indução de supressividade a fitopatógenos habitantes do solo e de resistência às doenças da par te aérea. Por outro lado, pode influenciar negat ivamente o equilíbrio biológico e químico no solo, devido à presença de contaminantes. O objetivo do trabalho foi avaliar os efeitos da incorporação de lodo de esgoto ao solo sobre a severidade de oídio (Erysiphe diffusa) e na supressividade a Rhizoctonia solani e a Macrophomina phaseolina da soja (Glycine max) . Para tanto, foram ut i l izados solos que receberam quat ro aplicações (1999 a 2001) sucessivas de lodos de esgoto originários das Estações de Tratamento de Esgoto de Barueri e de Franca, SP, nas concent rações de 0, 1, 2, 4 e 8 vezes (0N a 8N) a dose de N recomendada para a cultura do milho. Os estudos com oídio foram real izados em casa de vegetação com inoculação natural em dois cultivos sucessivos de soja. Também foi estudado o efeito de substrato produzido com 0%, 2,5%, 5% 10%, 15% e 20% de lodo de Franca sobre a emergência de plântulas e sobre a severidade de oídio da soja em três e dois ciclos, respectivamente. Nos estudos com R. solani e M. phaseol ina, os solos foram ar t i ficialmente infestados com os patógenos e posteriormente cultivados com soja por dois ciclos, sendo avaliado o tombamento e a severidade das doenças. A aplicação de lodo de esgoto no solo aumentou a atividade eliciadora de fitoalexinas em soja e a sever idade do oídio foi inversamente proporcional às concentrações do lodo, tanto no estudo com o solo de campo, como com o subst rato obt ido com o lodo de Franca. A emergência das plântulas de soja, nos três cultivos, foi inversamente proporcional à concent ração do lodo de Franca, sendo totalmente inibida na concent ração de 20%. Nos estudos com R. solani não foram observados efeitos da apl icação do lodo da ETE de Franca sobre o tombamento e a sever idade. No pr imei ro cul t ivo a resposta ao tombamento foi quadrática para o lodo Barueri , sendo que ocorreu aumento nas concentrações de 1N e 2N, e redução na concentração 4N. No segundo cultivo ocorreu aumento nos índices de tombamento de plantas em relação ao primeiro, com resposta quadrática para o lodo Barueri, mas com ponto de inflexão mínimo na concentração de 1N, sendo que para a concentração 8N o tombamento foi semelhante à testemunha. A severidade da doença no colo das plantas manteve a mesma resposta quadrática para o lodo de Barueri nos dois cultivos, com ponto de máximo na dose 4N. Para M. phaseolina a incidência da doença foi inversamente proporcional à concent ração do lodo de Franca. Dessa forma, os resultados não permitem conclusão sobre a indução de supressividade à R. solani e M. phaseolina.