Availability of heavy metals in contaminated soil evidenced by chemical extractants

Heavy metals have been accumulating in Brazilian soils, due to natural processes, such as atmospheric deposition, or human industrial activities. For certain heavy metals, when in high concentrations in the soil, there is no specific extractant to determine the availability of these elements in the soil. The objective of the present study was to evaluate the availability of Cd, Cu, Fe, Mn, Pb and Zn for rice and soybeans, using different chemical extractants. In this study we used seven soil samples with different levels of contamination, in completely randomized experimental design with four replications. We determined the available concentrations of Cd, Cu, Fe, Mn, Pb and Zn extracted by Mehlich-1, HCl 0.1 mol L-1, DTPA, and organic acid extractants and the contents in rice and soybeans, which extracts were analyzed by ICP-OES. It was observed that Mehlich-1, HCl 0.1 mol L-1 and DTPA extractants were effective to assess the availability of Cd, Cu, Pb and Zn for rice and soybeans. However, the same was not observed for the organic acid extractant.

Composição química dos grãos de milho em resposta à adubação mineral e inoculação com rizobactérias

Para o aumento da produtividade agrícola no País, são necessários estudos para melhor aproveitamento da adubação mineral, a fim de uma produção de grãos com melhor qualidade nutricional. Este trabalho teve como objetivo avaliar o teor e o acúmulo de proteína, de cinzas e de nutrientes em grãos de milho provenientes de plantas submetidas à inoculação com Pseudomonas fluorescens e cultivadas em diferentes níveis de adubação NPK no solo. Foram testados seis tratamentos, em delineamento experimental de blocos casualizados, no esquema fatorial 3 x 2, sendo três níveis de adubação química com NPK (0,125 e 250 kg ha-1) e dois níveis de inoculante à base de P. fluorescens (com e sem), com quatro repetições, sendo instalado em Latossolo Vermelho eutroférrico, utilizando o cultivar de milho híbrido 30F35. Determinaram-se os teores e acúmulo de N, P, K, Ca, Mg, Zn, Cu, Fe, Mn, proteína e cinzas dos grãos. Os dados foram submetidos à análise de variância e as médias, comparadas pelo teste de Tukey (p < 0,05). A aplicação de P. fluorescens via inoculação incrementou os teores de P e K dos grãos de milho, independentemente dos níveis de adubação. Os teores dos nutrientes, de proteína e de cinzas dos grãos de milho não foram influenciados pelos níveis de adubação mineral, com exceção do Cu, que aumentou com a elevação dos níveis de adubação.

Faixas de suficiência para teores foliares de nutrientes em algodão e em soja, definidas em função de índices DRIS

A diagnose dos estados nutricionais do algodoeiro e da soja, pelo método de níveis críticos, tem-se embasado em faixas de suficiência estabelecidas há muitos anos, com pequenas adequações no período. Contudo, considerando-se que os teores foliares podem variar, dentre outros fatores, em função do tipo de amostra coletada e do potencial produtivo da cultura, torna-se importante a definição de valores de referência regionais. Este trabalho teve como objetivo estabelecer os teores adequados de nutrientes para algodoeiro e soja, por meio do ajuste de modelos de regressão para o teor foliar em função do índice de equilíbrio nutricional definido pelo Sistema Integrado de Diagnose e Recomendação (DRIS). Utilizou-se um banco de dados, constituído das produtividades e dos teores de nutrientes em amostras foliares de ambas as espécies, coletadas em talhões de lavouras comerciais e em parcelas experimentais, em Mato Grosso do Sul e Mato Grosso. Foram obtidas faixas de suficiência para as folhas índice de algodoeiro (quinta folha totalmente formada, a partir do ápice) e de soja (terceiro trifólio sem e com pecíolo), com amplitude menor do que aquela estabelecida na literatura para estas culturas. Especificamente, para a soja, confirmou-se a existência de diferenças nos valores de referência em função do tipo de folha índice amostrado. Amostras de folha índice sem pecíolo produzem teores significativamente maiores de N, P, B, Fe, Mn e Zn e menores de K, em relação aos das amostras com pecíolo. A desconsideração do modo de amostragem pode induzir a falsos diagnósticos de deficiências ou excessos nutricionais.

Heavy metal toxicity in rice and soybean plants cultivated in contaminated soil

Heavy metals can accumulate in soil and cause phytotoxicity in plants with some specific symptoms. The present study evaluated the specific symptoms on rice and soybeans plants caused by excess of heavy metals in soil. Rice and soybean were grown in pots containing soil with different levels of heavy metals. A completely randomized design was used, with four replications, using two crop species and seven sample soils with different contamination levels. Rice and soybean exhibited different responses to the high concentrations of heavy metals in the soil. Rice plants accumulated higher Cu, Mn, Pb and Zn concentrations and were more sensitive to high concentrations of these elements in the soil, absorbing them more easily compared to the soybean plants. However, high available Zn concentrations in the soil caused phytotoxicity symptoms in rice and soybean, mainly chlorosis and inhibited plant growth. Further, high Zn concentrations in the soil reduced the Fe concentration in the shoots of soybean and rice plants to levels considered deficient.

Omissão de nutrientes em plantas de pinhão-manso cultivadas em solução nutritiva

O pinhão-manso (Jatropha curcas L.), pertecente à família Euphorbiaceae, é uma planta oleaginosa que tem recebido expressiva atenção para produção de biocombustível. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da deficiência de macro e micronutrientes no crescimento e estado nutricional de pinhão-manso, cultivado em solução nutritiva. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, com treze tratamentos e três repetições. Os tratamentos constituíram-se de solução completa e omissão individual de cada um dos seguintes nutrientes: N, P, K, Ca, Mg, S, B, Cu, Mn, Mo, Zn ou Fe. A ordem decrescente de restrição da produção de massa de matéria seca foi N>Mg>S>K>Ca=P>Zn>B=Fe. As omissões de N e de P foram as que mais afetaram os teores dos macronutrientes da parte aérea das plantas e os sintomas de deficiências observados foram clorose, redução do crescimento e folhas deformadas.

Phytomass production and nutrient accumulation by green manure species

Green manuring is recognized as a viable alternative to improve nutrient cycling in soils. The aim of this study was to evaluate the phytomass production and nutrient accumulation in shoots of the summer green manures jack bean [Canavalia ensiformis (L.) DC.], dwarf pigeon pea (Cajanus cajanvar var. Flavus DC.), dwarf mucuna [Mucuna deeringiana (Bort) Merr] and sunn hemp (Crotalaria juncea L.), under nitrogen fertilization and/or inoculation with N-fixing bacteria. A split plot design was arranged with the four Fabaceae species as main plots and nitrogen fertilization (with and without) and inoculation with diazotrophic bacteria (with and without) as the subplots, in a 2² factorial. The experiment was arranged as a randomized complete block design with four replications. In the conditions of this trial, the sunn hemp had the highest production of shoot phytomass (12.4 Mg ha-1) and nutrient accumulation, while the dwarf mucuna had the lowest production of shoot phytomass (3.9 Mg ha-1) and nutrient accumulation. The results showed no effect of nitrogen fertilization or inoculation with N-fixing bacteria on the production of shoot phytomass and nutrient accumulation, except for inoculation without nitrogen fertilization, resulting in greater P accumulation (p <0.05) in the sunn hemp and greater Zn and Mn accumulation in the dwarf mucuna. These findings indicate that N fertilization or inoculation with N2-fixing bacteria for Fabaceae are low efficiency practices in the edaphoclimatic conditions of this study.

Adsorção de Cu e Zn num Latossolo Vermelho tratado com dejetos suínos

O Cu e Zn oriundos dos dejetos suínos podem se acumular no solo, oferecendo riscos para a saúde humana e a animal. O objetivo deste trabalho foi determinar a capacidade de adsorção e a competição de Cu e Zn num Latossolo Vermelho distroférrico, que recebeu aplicações continuadas de dejetos suínos, com taxa de aplicação de 200 m³ ha-1 ano-1,durante sete anos, e comparar a adsorção com solo que nunca recebeu dejeto. Para avaliar a adsorção do Cu e Zn, foram aplicados ao solo soluções de Cu e Zn, nas doses de 0, 25, 50, 100, 150, 200, 400, 1.200 µmol L-1 e relação solo: solução final de 1:100. Para a obtenção das doses de Zn e Cu foi utilizada solução padrão Merck® Certipur 1.000 mg L-1. A adsorção de Cu apresentou comportamento sigmoide (isoterma tipo S), em solo sem dejeto (SD), e comportamento linear (isoterma tipo C), em solo com dejeto (CD). A capacidade máxima de adsorção (CMA) de Cu no solo SD foi de 3.021 mg kg-1. Para Zn, todas as isotermas apresentaram comportamento linear. Não foi atingida a capacidade máxima de adsorção, no tratamento CD, para Cu e Zn. Esses resultados indicam que o Latossolo estudado apresenta alta capacidade para reter o Cu e Zn oriundos dos dejetos suínos.

Adubação potássica aplicada na axila foliar e no solo em coqueiro anão verde

RESUMO O potássio (K) influencia diretamente a produtividade do coqueiro anão por ser ativador de enzimas envolvidas na respiração e fotossíntese, entre outras funções. No entanto em muitos casos sua aplicação no solo não tem proporcionado teores foliares adequados. Avaliou-se a influência de níveis de adubação potássica, com KCl, no solo e na axila foliar, nos teores de nutrientes em coqueiro anão verde (Cocos nucifera L.). O experimento foi conduzido, de 31/05/2007 a 31/05/2008, em pomar comercial, em Campos dos Goytacazes, em Neossolo Quartzarênico Órtico típico, no delineamento experimental em blocos casualizados, com cinco tratamentos e 16 repetições. Os tratamentos consistiram em duas formas de aplicação (no solo e na axila da folha 9) e dois níveis de KCl (1666 e 3333 g de KCl por planta, por ano), níveis 1 e 2 no solo e (833 e 1666 g planta-1 ano-1), níveis 1 e 2 na axila, parceladas em quatro aplicações sendo uma a cada três meses, além de uma testemunha sem KCl. Coletaram-se amostras foliares antes da primeira adubação e três meses após cada adubação. A aplicação de KCl proporcionou aumento dos teores foliares de K e de Cl e diminuiu o de Mg. Os teores foliares de N; P; Ca; S; B; Cu; Fe; Mn e Zn não foram influenciados pelos tratamentos. A aplicação de potássio na axila foliar permite maior absorção desse nutriente pelas plantas. A aplicação foliar minimiza as perdas e possibilita reduzir as quantidades de fertilizante potássico aplicadas.

Synthesis and Coordination Chemistry of a New N-4-Polydentate Class of Pyridyl-Functionalized Scorpionate Ligands: Complexes of Fe-II, Zn-II, V-IV, Pd-II and Use for Heterobimetallic Systems

The new potentially N-4-multidentate pyridyl-functionalized scorpionates 4-((tris-2,2,2-(pyrazol-1-ypethoxy)methyl)pyridine (TpmPy, (1)) and 4-((tris-2,2,2-(3-phenylpyrazol-1-yl)ethoxy)methyl)pyridine (TpmPy(Ph), (2)) have been synthesized and their coordination behavior toward Fe-II, Ni-II, Zn-II, Cu-II, Pd-II, and V-III centers has been studied. Reaction of (1) with Fe(BF4)(2)center dot 6H(2)O yields [Fe(TpmPy)(2)](BF4)(2) (3), that, in the solid state, shows the sandwich structure with trihapto ligand coordination via the pyrazolyl arms, and is completely low spin (LS) until 400 K. Reactions of 2 equiv of (1) or (2) with Zn-II or Ni-II chlorides give the corresponding metal complexes with general formula [MCl2(TpmPy*)(2)] (M = Zn, Ni; TpmPy* = TpmPy, TpmPy(Ph)) (4-7) where the ligand is able to coordinate through either the pyrazolyl rings (in case of [Ni(TpmPy)(2)Cl-2 (5)) or the pyridyl-side (for [ZnCl2(TpmPy)(2)] (4), [ZnCl2(TpmPy(Ph))(2)] (6) and [NiCl2(TpmPy(Ph))(2)] (7)). The reaction of (1) with VCl3 gives [VOCl2(TpmPy)] (8) that shows the N-3-pyrazolyl coordination-mode. Moreover, (1) and react with cis-[PdCl2(CH3CN)(2)] to give the disubstituted complexes [PdCl2(TprnPy)(2)] (9) and [PdCl2(TpmPy(Ph))(2)] (10), respectively, bearing the scorpionate coordinated via the pyridyl group. Compounds (9) and (10) react with Fe(BF4)(2) to give the heterobimetallic Pd/Fe systems [PdCl2(mu-TpmPy)(2)-Fe](BF4)(2) (11) and [PdCl2(mu-TpmPy(Ph))(2)Fe-2(H2O)(6)]BF4)(4) (13), respectively. Compound (11) can also be formed from reaction of (3) with cis-[PdCl2(CH3CN)(2)], while reaction of (3) with Cu(NO3)(2).2.5H(2)O generates [Fe(mu-TpmPy)(2)-Cu(NO3)(2)](BF4)(2) (12), confirming the multidentate ability of the new chelating ligands. The X-ray diffraction analyses of compounds (1), (3), (4), (5), and (9) are also reported.

Trace elements in wild and orchard honeys

The present study aims the identification and quantification of trace elements in two types of honey samples: Orchard honey and Wild honey from mainland Portugal. Chemical elements content was assessed by Instrumental Neutron Activation Analysis (INAA). Concentrations were determinated for Ag, As, Br, Ca, Cl, Cs, Cu, Fe, K, La, Mg, Mn, Na, Rb, Sb, Sc, U, V and Zn. The nutritional values of both honey types were evaluated since this product contains some elements that are essential dietary nutrients for humans. Physical properties of the honey samples, such as electrical conductivy and pH, were assessed as well.

Avaliação da qualidade química e microbiológica de tintas didácticas do ensino pré-escolar

As tintas utilizadas nas actividades didácticas possuem na sua composição ingredientes que dada a sua natureza, modo de fabrico e de utilização, podem representar um risco para a saúde das crianças. Neste âmbito, procurou-se com este estudo avaliar a qualidade química e microbiológica das tintas utilizadas pelas crianças no ensino pré-escolar. Vinte e nove amostras de tintas, incluindo guaches, tintas de águas, digitintas e tintas para pinturas faciais foram recolhidas em oito estabelecimentos de ensino, nomeadamente, Jardins de Infância, do conselho de Vila Nova de Gaia. A avaliação microbiológica envolveu não só a determinação da concentração microbiana presente nas amostras, como também, a avaliação da estabilidade microbiana nas tintas das espécies S.aureus e E.coli. Na avaliação química procedeu-se à determinação da concentração dos metais chumbo (Pb), cádmio (Cd), crómio (Cr), cobalto (Co), níquel (Nq), manganês (Mn), cobre (Cu) e zinco (Zn) quer em algumas das amostras recolhidas nos estabelecimentos de ensino, quer em tintas adquiridas em três estabelecimentos comerciais. Os resultados obtidos da avaliação microbiológica revelam uma contaminação estática na generalidade das tintas. Três amostras de tintas apresentaram ainda elevada contaminação por fungos, nomeadamente Aspergillus spp. e Trichophyton spp. Da avaliação da estabilidade microbiana das espécies S.aureus e E.coli observou-se uma sensibilidade das mesmas às tintas, sendo evidenciado, em alguns casos, um decrescimento da concentração ao longo do tempo de exposição, e noutros, uma sensibilidade imediata. A espécie S.aureus revelou, contudo, maior capacidade de resistência que a E.coli. Os resultados obtidos da avaliação química revelaram a presença de Cr em todas as amostras, registando as tintas adquiridas em estabelecimentos comerciais concentrações mais elevadas para este metal. Os metais Cu e Zn foram detectados, em algumas amostras de tintas artísticas, em concentrações acima dos valores limites. Nas tintas para a cara foram encontrados os metais Pb, Cd, Cr e Nq, cuja utilização é interdita nestes produtos. O conhecimento das características químicas e microbiológicas das tintas utilizadas por crianças do ensino pré-escolar revelou-se de grande importância, nomeadamente, para a determinação dos riscos a que este grupo de indivíduos pode estar exposto no seu dia-a-dia quando utilizam estes produtos.

Dissolução redutiva de minério de ferro por Acidithiobacillus ferrooxidans para a recuperação de metais de interesse econômico

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Regulation of antioxidant enzymes gene expression in the yeast Saccharomyces cerevisiae during stationary phase

Gene expression of three antioxidant enzymes, Mn superoxide dismutase (MnSOD), Cu,Zn superoxide dismutase (Cu,ZnSOD), and glutathione reductase (GR) was investigated in stationary phase Saccharomyces cerevisiae during menadione-induced oxidative stress. Both GR and Cu,ZnSOD mRNA steady state levels increased, reaching a plateau at about 90 min exposure to menadione. GR mRNA induction was higher than that of Cu,ZnSOD (about 14-fold and 9-fold after 90 min, respectively). A different pattern of response was obtained for MnSOD mRNA, with a peak at about 15 min (about 8-fold higher) followed by a decrease to a plateau approximately 4-fold higher than the control value. However, these increased mRNA levels did not result in increased protein levels and activities of these enzymes. Furthermore, exposure to menadione decreased MnSOD activity to half its value, indicating that the enzyme is partially inactivated due to oxidative damage. Cu,ZnSOD protein levels were increased 2-fold, but MnSOD protein levels were unchanged after exposure to menadione in the presence of the proteolysis inhibitor phenylmethylsulfonyl fluoride. These results indicate that the rates of Cu,ZnSOD synthesis and proteolysis are increased, while the rates of MnSOD synthesis and proteolysis are unchanged by exposure to menadione. Also, the translational efficiency for both enzymes is probably decreased, since increases in protein levels when proteolysis is inhibited do not reflect the increases in mRNA levels. Our results indicate that oxidative stress modifies MnSOD, Cu,ZnSOD, and GR gene expression in a complex way, not only at the transcription level but also at the post-transcriptional, translational, and post-translational levels.

Contribuição para o estudo da composição mineral de alguns vinhos açorianos comercializados

Dissertação de Mestrado, Engenharia Agronómica, 22 de Fevereiro de 2016, Universidade dos Açores.

Survey of trace elements (Al, As, Cd, Cr, Co, Hg, Mn, Ni, Pb, Se, and Si) in retail samples of flavoured and bottled waters

Concentrations of eleven trace elements (Al, As, Cd, Cr, Co, Hg, Mn, Ni, Pb, Se, and Si) were measured in 39 (natural and flavoured) water samples. Determinations were performed using graphite furnace electrothermetry for almost all elements (Al, As, Cd, Cr, Co, Mn, Ni, Pb, and Si). For Se determination hydride generation was used, and cold vapour generation for Hg. These techniques were coupled to atomic absorption spectrophotometry. The trace element content of still or sparkling natural waters changed from brand to brand. Significant differences between natural still and natural sparkling waters (p<0.001) were only apparent for Mn. The Mann–Whitney U-test was used to search for significant differences between flavoured and natural waters. The concentration of each element was compared with the presence of flavours, preservatives, acidifying agents, fruit juice and/or sweeteners, according to the labelled composition. It was shown that flavoured waters generally increase the trace element content. The addition of preservatives and acidifying regulators had a significant influence on Mn, Co, As and Si contents (p<0.05). Fruit juice can also be correlated to the increase of Co and As. Sweeteners did not provide any significant difference in Mn, Co, Se and Si content.