Laboratory study on the bioremediation of diesel oil contaminated soil from a petrol station

O objetivo do presente estudo foi investigar possíveis métodos para aumentar a taxa de biodegradação aeróbia de hidrocarbonetos (tratamentos ex-situ). Neste trabalho, processos de biorremediação foram aplicados a um solo arenoso com alto nível de contaminação ocasionada por um vazamento de um tanque de armazenamento de óleo diesel subterrâneo em um posto de combustíveis. Experimentos em escala laboratorial (respirômetros de Bartha) foram utilizados para avaliar a biodegradação do óleo diesel. Estímulo da biodegradação foi realizado utilizando-se as técnicas de bioestímulo (adição de soluções de nitrogênio e fósforo ou surfactante Tween 80) e de bioaumento (consórcio bacteriano isolado de um sistema de landfarming). Para investigar as interações entre os fatores otimizadores, e encontrar a melhor combinação entre esses agentes, o estudo foi baseado em um delineamento experimental fatorial completo. A eficiência de biodegradação foi simultaneamente medida com dois métodos: respirométrico (produção de CO2 microbiano) e cromatografia gasosa. Testes de toxicidade aguda com Daphnia similis foram aplicados para examinar a eficiência dos processos em termos de geração de produtos menos tóxicos. Resultados mostraram que todas as estratégias de biorremediação aceleraram a biorremediação natural do solo contaminado e os melhores resultados foram obtidos quando os tratamentos tinham adição de nutrientes. Dados respirométricos indicaram uma máxima mineralização de hidrocarbonetos de 19,8%, obtida com a combinação dos três agentes, com uma remoção de hidrocarbonetos totais de petróleo (TPH) de 45,5% em 55 dias de tratamento. No final dos experimentos, duas espécies predominantes de bactéria foram isoladas e identificadas como Staphylococcus hominis e Kocuria palustris.

Determination of sugar cane herbicides in soil and soil treated with sugar cane vinasse by solid-phase extraction and HPLC-UV

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Evaluation of alternate lines of Fe for sequential multi-element determination of Cu, Fe, Mn and Zn in soil extracts by high-resolution continuum source flame atomic absorption spectrometry

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Diesel Degradation in Soil by Fenton Process

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Determination of herbicides residues in soil by small scale extraction

Herbicidas tais como trifluralina, simazina, atrazina, metribuzina e metolaclor são usados na agricultura brasileira. A eficiência de um método em pequena escala para a determinação destes herbicidas e dois produtos de degradação em amostras de solo foi avaliada. Os compostos foram extraídos das amostras de solo (5 g) com 20 ml de acetato de etila em agitador mecânico por 50 min. Após a extração, o sobrenadante foi filtrado em sulfato de sódio anidro, concentrado e analisado por cromatografia a gás de alta resolução com detector termiônico específico. Valores médios de recuperação obtidos de amostras de solo fortificadas em três níveis diferentes variaram de 81 a 115 % com valores de desvio padrão relativo entre 1,2 e 12,7 %. Os limites de detecção do método variaram de 0,01 a 0,06 mg kg-1. A metodologia foi aplicada a amostras de solo de fazendas localizadas próximas à cidade de Araraquara, estado de São Paulo, Brasil.

A review on soil carbon accumulation due to the management change of major Brazilian agricultural activities

Áreas agrícolas trocam enormes fluxos de CO2, oferecendo uma oportunidade para mitigar o efeito estufa. Neste trabalho, estudou-se o potencial de sequestro de carbono em razão da conversão no manejo das principais atividades agrícolas do Brasil. Dados de vários estudos têm indicado que no sistema soja/milho e nas respectivas rotações, ocorre um sequestro de carbono no solo significativo ao longo dos anos de conversão do plantio convencional para o plantio direto, com uma média de 0,41 Mg C ha-1 ano-1. O mesmo efeito tem sido observado nos canaviais, porém há maiores acúmulos de carbono no solo quando as áreas de cana-de-açúcar são convertidas da colheita baseada na queima para a mecanizada, em que grandes quantidades de palha são deixadas na superfície do solo (1,8 Mg C ha-1 ano-1). Esse maior potencial de acúmulo de carbono no solo nos canaviais, comparado com outras culturas, está diretamente relacionado com a maior produção primária dessa cultura. Apesar disso, muito desse potencial de sequestro é perdido, uma vez que os canaviais são reformados, sob preparo intensivo do solo. As áreas de pasto mostram uma depleção nos estoques de carbono, quando convertidas de áreas naturais; porém, a integração dessas áreas com agricultura pode promover o aumento nos estoques de carbono do solo. Os trabalhos têm mostrado que as principais atividades agrícolas do Brasil possuem um grande potencial de mitigação, especialmente na forma de acúmulo de carbono no solo, sendo uma oportunidade para estratégias futuras.

Brachiaria species affecting soil nitrification

O processo de nitrificação pode conduzir a perdas substanciais do nitrogênio aplicado por meio da lixiviação de nitrato e emissão de N2O. A regulação da nitrificação pode ser uma estratégia para melhorar a recuperação do N e aumentar sua eficiência agronômica. O objetivo deste trabalho foi avaliar a habilidade de espécies do gênero Brachiaria de inibir o processo de nitrificação no solo. O experimento foi realizado em casa de vegetação, em vasos contendo 10 dm³ de um Latossolo Vermelho. Os tratamentos foram constituídos do cultivo de três espécies forrageiras (Brachiaria brizantha, B. ruziziensis e B. decumbens) e quatro doses de N (0, 100, 200 e 300 mg/vaso), além da testemunha (sem a presença das forrageiras). Na ausência do cultivo de forrageiras, todos os níveis de adubação nitrogenada proporcionaram maior teor de N-NO3- no solo, reflexo da nitrificação. A mineralização da matéria orgânica supriu boa parte da necessidade de absorção de N pelas forrageiras estudadas, e a B. brizantha alterou a nitrificação em sua rizosfera, no entanto esse efeito não foi de magnitude suficiente para alterar o teor de N-NH4+ presente no volume total de solo do vaso.

Cara inchada of cattle, an infectious, apparently soil antibiotics-dependant periodontitis in Brazil

O objetivo desta revisão das pesquisas sobre a cara inchada dos bovinos (CI), realizadas no decorrer dos últimos 30 anos, é de elucidar melhor a sua etiologia. A CI geralmente tem sido considerada de origem nutricional, causada primariamente por deficiência ou desequilíbrio mineral. A doença caracteriza-se por uma periodontite rapidamente progressiva, que afeta os tecidos peridentários a nível dos premolares e molares no período de erupção dos dentes e que se inicia geralmente em bezerros jovens. A doença causou grandes perdas econômicas aos pecuaristas da Região Centro-Oeste do Brasil, nas décadas de 1960 e 1970, com a ocupação de novas terras para criação de gado. O freqüente abaulamento lateral dos ossos maxilares nos bezerros, que deu à doença o nome popular de cara inchada, foi demonstrado ser conseqüente à periostite crônica ossificante resultante da alveolite purulenta da CI. Das lesões peridentárias foi isolado, em grande número, Bacteroides melaninogenicus, sempre junto com Actinomyces (Corynebacterium) pyogenes. Bactérias classificadas como pertencentes ao grupo sacarolí-tico e não-sacarolítico dos pigmentados de negro Bacteroides melaninogenicus e Bacteroides spp também foram isoladas, em pequeno número, de bovinos jovens sadios de fazendas CI-negativas. Ensaios in vitro mostraram que os antibióticos estreptomicina e actinomicina, bem como os sobrenadantes de cultivos de actinomicetos do solo de fazendas CI-positivas, aplicadas nas bactérias ensaiadas em concentrações subinibidoras, aumentaram significativamente (até 10 vezes) a aderência de B.melaninogenicus a células epiteliais da gengiva bovina. Esses antibióticos são produzidos no solo em conseqüência de um aumento do número de actinomicetos, incluindo os do gênero Streptomyces, quando há modificação de sua microbiota em áreas previamente ocupadas por mata virgem ou vegetação natural de Cerrado, que foram cultivadas pela primeira vez na formação de pastagem para o gado. em face da epidemiologia da CI, há fortes evidências de que a ingestão desses antibióticos pelos bovinos, junto com a forrageira, seja importante fator desencadeante para o desenvolvimento da periodontite. Através do aumento da aderência de B. melaninogenicus ao epitélio da gengiva marginal, em face da ingestão dos antibióticos pelos animais, as bactérias conseguem colonizar, formar a placa bacteriana e tornar-se patogênicas. Há evidência de que o fator desencadeante (aparentemente, os antibióticos) esteja também presente no leite de vacas-mães de bezerros afetados pela CI. Foi demonstrado que as bactérias envolvidas na periodontite produzem enzimas e endotoxinas capazes de ação destrutiva sobre os tecidos peridentários. A epidemiologia da CI, com a diminuição de sua incidência e o seu desaparecimento no decorrer dos anos, pode ser explicada pelo fato de que o prévio equílibrio da microbiota no solo virgem foi alcançado novamente e a produção dos antibióticos se reduziu. Desta maneira, a CI deve ser considerada como uma periodontite infecciosa multifatorial, causada sobretudo por bactérias anaeróbias pertencentes ao grupo Bacteroides melaninogenicus e, ao que tudo indica, desencadeada pela ingestão contínua, com a forrageira, de concentrações subinibidoras de antibióticos de solos recentememente cultivados. Esta hipótese é reforçada pela observação recente de novos surtos de CI, em áreas anteriormente positivas para a doença, em conseqüência da reforma de pastagens e capineiras após muitos anos. A natureza infecciosa da CI-periodontite foi confirmada através de experimento, em que virginiamicina mostrou-se eficaz no tratamento oral de bovinos afetados pela doença. Os antibióticos espiramicina e virginiamicina, usados como aditivos em suplementos minerais no campo, mostraram-se eficientes na prevenção da CI.

Microbial populations and activities in sewage sludge and phosphate fertilizer-amended soil

A greenhouse study was conducted to determine the number of microbial populations and activities in sewage sludge and phosphate fertilizer-amended dark red latosoil for cultivation of tomato plants. Sewage sludge was applied at doses of 0, 10, 20, 40, 80 and 160 t ha(-1), and phosphate (P2O5) at doses of 0, 100, 200, 400 and 800 kg ha(-1). The bacterial populations increased as a function of sewage sludge and phosphate application. Fungal populations were not affected by the application of phosphate alone but were increased by the application of sewage sludge. Phosphate doses higher than 100-200 kg ha(-1) in combination with sewage sludge inhibited both bacterial and fungal growth. The responses determined by microbial counts were reflected in the microbial biomass values, with a more significant effect of sewage sludge than of phosphate or of a combination of both. These results confirm the need for a carbon and energy source (represented here by sewage sludge) for microbial growth in a soil poor in organic matter. Dehydrogenase and urease activities reflected the results of the microbial populations due to the effect of sewage sludge and phosphate, but no satisfactory result was obtained for phosphatase. Urease activity was expressed by a linear regression equation as the result of the effect of sewage sludge, and by a quadratic regression equation as the result of the effect of phosphate. All parameters investigated showed a significant correlation with bacterial counts but not with fungal counts, indicating a greater effect of sewage sludge and phosphate on bacteria than on fungi.

Modelling short-term temporal changes of bare soil CO2 emissions in a tropical agrosystem by using meteorological data

Determining the variability of carbon dioxide emission from soils is an important task as soils are among the largest sources of carbon in biosphere. In this work the temporal variability of bare soil CO2 emissions was measured over a 3-week period. Temporal changes in soil CO2 emission were modelled in terms of the changes that occurred in solar radiation (SR), air temperature (T-air), air humidity (AR), evaporation (EVAP) and atmospheric pressure (ATM) registered during the time period that the experiment was conducted. The multiple regression analysis (backward elimination procedure) includes almost all the meteorological variables and their interactions into the final model (R-2 = 0.98), but solar radiation showed to be the one of the most relevant variables. The present study indicates that meteorological data could be taken into account as the main forces driving the temporal variability of carbon dioxide emission from bare soils, where microbial activity is the sole source of carbon dioxide emitted. (C) 2003 Elsevier B.V. All rights reserved.

Root growth and cotton nutrition as affected by liming and soil compaction

Soil columns were produced by filling PVC tubes with a Dark Red Latosol (Acrortox, 22% of clay). A compacted layer was established at the depth of 15 cm in the columns. In the compacted layer, soil was packed to 1.13, 1.32, 1.48, and 1.82 Mg kg(-1), resulting in cone resistances of 0.18, 0.43, 1.20, and 2.50 MPa. Cotton was cropped for 30 days. Lime was applied to raise base saturation to 40, 52, and 67%. The highest base saturation caused a decrease in phosphorus (P) and zinc (Zn) concentrations in the plants. A decrease in root dry matter, length and surface area was also observed. This could be a consequence of lime induced Zn deficiency. Root growth was decreased in the compacted layer, and complete inhibition was noticed at 2.50 MPa. Once the roots got through the compacted layer, there was a growth recovery in the bottom layer of the pots. The increase in base saturation up 52% was effective in preventing a decrease in cotton root length at soil resistances to 1.20 MPa. Where the roots were shorter, there was an increase in nutrient uptake per unit of root surface area, which kept the plants well nourished, except for P.

Methods for determination of hexachlorobenzene and pentachlorophenol in soil samples

The efficiency of methods for the determination of hexachlorobenzene (HCB) and pentachlorophenol (PCP) in soil samples was evaluated. An on-line method was applied for HCB determination. Soil samples were transferred to chromatographic columns prepacked with alumina. The HCB elution was processed with n-hexane. The PCP was extracted from soil samples with n-hexane-acetone in an ultrasonic bath. After re-extraction with K2CO3 solution PCP was acetylated with acetic anhydride. The pentachlorophenyl acetate derivative was then extracted with n-hexane. The HCB and PCP derivative were analyzed by gas chromatography with electron capture detection (GC-ECD). Mean recoveries obtained from soil samples fortified at levels of 0.5; 4 and 20 ng g(-1) ranged from 91 to 100% for HCB, and for PCP, at levels of 10; 40 and 200 ng g(-1), ranged from 88 to 101%. These results demonstrated the efficiency of the proposed methods. (C) 1998 Elsevier B.V. B.V. All rights reserved.

Statistical methods applied to the analysis of blasting vibrations in a diabase quarry in the city of Campinas, (SP) Brazil

Statistical methods of multiple regression analysis, trend surface analysis and principal components analysis were applied to seismographic data recorded during production blasting at a diabase quarry in the urban area of Campinas (SP), Brazil. The purpose of these analyses was to determine the influence of the following variables: distance (D), charge weight per delay (W), and scaled distance (SD) associated with properties of the rock body (orientation, frequency and angle of geological discontinuities; depth of bedrock and thickness of the soil overburden) in the variation of the peak particle velocity (PPV). This approach yielded variables with larger influences (loads) on the variation of ground vibration, as well as behavior and space tendency of this variation. The results showed a better relationship between PPV and D, with D being the most important factor in the attenuation of the ground vibrations. The geological joints and the depth to bedrock have a larger influence than the explosive charges in the variation of the vibration levels, but frequencies appear to be more influenced by the amount of soil overburden.

Short-term soil CO2 emission after conventional and reduced tillage of a no-till sugar cane area in southern Brazil

The impact of tillage systems on soil CO2 emission is a complex issue as different soil types are managed in various ways, from no-till to intensive land preparation. In southern Brazil, the adoption of a new management option has arisen most recently, with no-tillage as well as no burning of crops residues left on soil surface after harvesting, especially in sugar cane areas. Although such practice has helped to restore soil carbon, the tillage impact on soil carbon loss in such areas has not been widely investigated. This study evaluated the effect of moldboard plowing followed by offset disk harrow and chisel plowing on clay oxisolCO(2) emission in a sugar cane field treated with no-tillage and high crop residues input in the last 6 years. Emissions after tillage were compared to undisturbed soil CO2 emissions during a 4-week period by using an LI-6400 system coupled to a portable soil chamber. Conventional tillage caused the highest emission during almost the whole period studied, except for the efflux immediately following tillage, when the reduced plot produced the highest peak. The lowest emissions were recorded 7 days after tillage, at the end of a dry period, when soil moisture reached its lowest rate. A linear regression between Soil CO2 effluxes and soil moisture in the no-till and conventional plots corroborate the fact that moisture, and not soil temperature, was a controlling factor. Total soil CO2 loss was huge and indicates that the adoption of reduced tillage would considerably decrease soil carbon dioxide emission in our region, particularly during the summer season and when growers leave large amounts of crop residues on the soil surface. Although it is known that crop residues are important for restoring soil carbon, our result indicates that an amount equivalent to approximately 30% of annual crop carbon residues could be transferred to the atmosphere, in a period of 4 weeks only, when conventional tillage is applied on no-tilled soils. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Determination of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid and its major transformation product in soil samples by liquid chromatographic analysis

The 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) is one of the most applied herbicides around the world to control broad leave herbs in many crops: In this study, a method was developed for simultaneous extraction and determination of 2,4D and its major transformation product, i.e., the 2,4-dichlorophenol (2,4-DCP), in soil samples. The herbicide and its degradation product were extracted twice from soil samples, after acidification, by dichloromethane on ultrasound system for 1 h. Both extracts were combined and filtrated in qualitative filter paper and Celitee. The total extract was concentrated in rotatory evaporator, dried under N-2 and finally dissolved in 1 ml of methanol. High Performance Liquid Chromatography with UV detection at 230 nm was used for analysis. Recoveries were obtained from soil samples fortified at 0.1, 1.0, 2.0, 3.0 and 4.0 mg kg(-1) levels and the results varied from 85 to 111% (for 2,4-D) and from 95 to 98% (for 2,4-DCP). For both compounds, the limits of quantification were 0.1 mg kg(-1), which were the loss level at which the accuracy and the precision were studied. Nevertheless, the limits of detection, calculated by considering the blank standard deviation and the minimum concentration level, were 0.03 and 0.02 mg kg for 2,4-D and 2,4-DCP, respectively. This proposed method was applied to soil samples of eucalyptus crops, which was previously treated with the herbicide. Despite that, neither 2,4-D nor its degradation product were detected 30 days after the herbicide application. (C) 2003 Elsevier B.V. B.V. All rights reserved.