Spatio-temporal distribution of pyrethroids in soil in Mediterranean paddy fields

Purpose The demand of rice by the increase in population in many countries has intensified the application of pesticides and the use of poor quality water to irrigate fields. The terrestrial environment is one compartment affected by these situations, where soil is working as a reservoir, retaining organic pollutants. Therefore, it is necessary to develop methods to determine insecticides in soil and monitor susceptible areas to be contaminated, applying adequate techniques to remediate them. Materials and methods This study investigates the occurrence of ten pyrethroid insecticides (PYs) and its spatio-temporal variance in soil at two different depths collected in two periods (before plow and during rice production), in a paddy field area located in the Mediterranean coast. Pyrethroids were quantified using gas chromatography?mass spectrometry (GC?MS) after ultrasound-assisted extraction with ethyl acetate. The results obtained were assessed statistically using non-parametric methods, and significant statistical differences (p < 0.05) in pyrethroids content with soil depth and proximity to wastewater treatment plants were evaluated. Moreover, a geographic information system (GIS) was used to monitor the occurrence of PYs in paddy fields and detect risk areas. Results and discussion Pyrethroids were detected at concentrations ?57.0 ng g?1 before plow and ?62.3 ng g?1 during rice production, being resmethrin and cyfluthrin the compounds found at higher concentrations in soil. Pyrethroids were detected mainly at the top soil, and a GIS program was used to depict the obtained results, showing that effluents from wastewater treatment plants (WWTPs) were the main sources of soil contamination. No toxic effects were expected to soil organisms, but it is of concern that PYs may affect aquatic organisms, which represents the worst case scenario. Conclusions A methodology to determine pyrethroids in soil was developed to monitor a paddy field area. The use of water fromWWTPs to irrigate rice fields is one of the main pollution sources of pyrethroids. It is a matter of concern that PYs may present toxic effects on aquatic organisms, as they can be desorbed from soil. Phytoremediation may play an important role in this area, reducing the possible risk associated to PYs levels in soil.

Groundwater contamination in McHenry, Illinois.

Soil contamination on the Elm Street site is located mainly underneath and near the building foundation. Groundwater contamination appears to extend beyond the property boundaries to the west towards the Fox River, which is approximately 1100 feet west of the site. The groundwater contamination is located in a mixed industrial, commercial and residential area. It is not clear at this point whether there may be multiple sources of contamination in the area. Currently the public water supply is only available to some properties along Route 120, where there is a water main in place. Most of the homes and businesses in the area use private wells for their water source.

Resistance of microbial populations in DDT-contaminated and uncontaminated soils

One DDT-contaminated soil and two uncontaminated soils were used to enumerate DDT-resistant microbes (bacteria, actinomycetes and fungi) by using soil dilution agar plates in media either with 150 μg DDT ml -1 or without DDT at different temperatures (25, 37 and 55°C). Microbial populations in this study were significantly (p<0.001) affected by DDT in the growth medium. However, the numbers of microbes in long-term contaminated and uncontaminated soils were similar, presumably indicating that DDT-resistant microbes had developed over a long time exposure. The tolerance of isolated soil microbes to DDT varied in the order fungi>actinomycetes>bacteria. Bacteria from contaminated soil were more resistant to DDT than bacteria from uncontaminated soils. Microbes isolated at different temperatures also demonstrated varying degrees of DDT resistance. For example, bacteria and actinomycetes isolated at all incubation temperatures were sensitive to DDT. Conversely fungi isolated at all temperatures were unaffected by DDT.

DDT resistance and transformation by different microbial strains isolated from DDT-contaminated soils and compost materials

Bioremediation is a potential option to treat 1, 1, 1-trichloro-2, 2 bis (4-chlorophenyl) ethane (DDT) contaminated sites. In areas where suitable microbes are not present, the use of DDT resistant microbial inoculants may be necessary. It is vital that such inoculants do not produce recalcitrant breakdown products e.g. 1, 1-dichloro-2, 2-bis (4-chlorophenyl) ethylene (DDE). Therefore, this work aimed to screen DDT-contaminated soil and compost materials for the presence of DDT-resistant microbes for use as potential inoculants. Four compost amended soils, contaminated with different concentrations of DDT, were used to isolate DDT-resistant microbes in media containing 150 mg I -1 DDT at three temperatures (25, 37 and 55°C). In all soils, bacteria were more sensitive to DDT than actinomycetes and fungi. Bacteria isolated at 55°C from any source were the most DDT sensitive. However DDT-resistant bacterial strains showed more promise in degrading DDT than isolated fungal strains, as 1, 1-dichloro 2, 2-bis (4-chlorophenyl) ethane (DDD) was a major bacterial transformation product, while fungi tended to produce more DDE. Further studies on selected bacterial isolates found that the most promising bacterial strain (Bacillus sp. BHD-4) could remove 51% of DDT from liquid culture after 7 days growth. Of the amount transformed, 6% was found as DDD and 3% as DDE suggesting that further transformation of DDT and its metabolites occurred.

Avaliação das alterações morfológicas, anatômicas e fitoquímicas em folhas de Mentha x Villosa (LAMIACEAE) cultivada em solo contaminado com petróleo e potencial de uso na fitorremediação.

A exploração, processamento, transporte, armazenamento e utilização do petróleo e seus derivados têm resultado em acidentes e vazamentos de proporções variadas e existe uma demanda crescente por soluções técnica, ambiental e economicamente viáveis. É nesse contexto que a fitorremediação ganha evidência e se mostra adequada por aliar um custo-benefício atraente. A fitorremediação utiliza espécies vegetais para extrair, conter, imobilizar ou degradar contaminantes do solo e da água. Além disso, a possibilidade de crescer espécies de valor comercial em solos contaminados que, de outra forma, não teriam qualquer uso, torna-se uma alternativa atraente. O presente trabalho tem por objetivo avaliar a capacidade de fitorremediação de Mentha x Villosa e as alterações fisiológicas e morfológicas em decorrência da contaminação dos solos por petróleo em quatro concentrações (0%, 2%, 4% e 6% p/p) com seis repetições. As variáveis analisadas foram: taxa de sobrevivência, biomassa total seca e fresca, dimensão foliar, densidade de estômatos e densidade de tricomas. Foram feitas análises de hidrcarbonetos totais de petróleo - HTPs presntes no solo no início do experimento e após 90 dias de cultivo. As plantas crescidas em solo contaminado tiveram uma taxa de sobrevivência de 100%. Houve uma tendência ao xeromorfismo nas plantas mantidas em solo contaminado. De acordo com a análise one-way ANOVA (Tukey, I.C. 95%), houve redução significativa da biomassa fresca em plantas crescidas na presença de petróleo em qualquer concentração quando compradas ao controle e, também, redução significativa entre as concentrações 2% versus 4% e 2% versus 6%. Entretanto plantas crescidas em 4% e em 6% não diferiam entre si. Como não houve diferença significativa da biomassa seca para nenhum par, conclui-se que as diferenças observadas em biomassa fresca decorrem da menor absorção e/ou retenção de água por plantas crescidas na presença de petróleo. A presença do petróleo em qualquer concentração resultou em aumento significativo da densidade dos estômatos quando comparada ao controle (0%), particularmente aos 90 dias. Entretanto, não houve diferença significativa entre as plantas crescidas em petróleo nas diferentes concentrações. Aos 30 dias observou-se aumento significativo da densidade dos tricomas apenas em plantas na concentração 6%, comparadas ao controle (0%) e às demais concentrações (2% e 4%). Aos 60 dias, um aumento significativo da densidade de tricomas foi observado em plantas crescidas em todas as concentrações de petróleo (2%, 4% e 6%), quando comparadas ao controle e aos 90 dias, tais diferenças foram mantidas. Mentha x Villosa mostrou ser uma planta com potencial para crescer em solo contaminado com petróleo, sendo que aos 90 dias foi observada uma remoção de 99,90% de HTPs no solo contaminado a 2% (p/p) e de 99,98% de remoção de HTPs no solo contaminado a 4% (p/p).

Bioestímulo e bioaumento na remediação de solo contaminado com óleo lubrificante usado escala piloto

O óleo lubrificante mineral é amplamente utilizado no cenário mundial no funcionamento de máquinas e motores. No entanto, o ciclo de vida deste petro-derivado resulta na geração de um resíduo (óleo lubrificante usado), o qual é nocivo ao meio ambiente quando não descartado adequadamente ou reciclado. No Brasil, apesar das normas que tratam especificamente do armazenamento, recolhimento e destino de óleo lubrificante usado, grande parte do mesmo ainda é despejado diretamente no meio ambiente, sem qualquer tratamento, sendo de grande importância estudos que visem o entendimento dos processos e o desenvolvimento de tecnologias de remediação de áreas contaminadas por esse resíduo. O objetivo geral do presente trabalho foi conduzir estudos de tratabilidade de solo arenoso contaminado experimentalmente com 5% (m m-1 seco) de óleo lubrificante usado, através de duas diferentes estratégias de biorremediação: bioestímulo e bioaumento. Foram conduzidos dois experimentos. No primeiro, foi avaliada a atividade microbiana aeróbia na biodegradação do OLU através do método respirométrico de Bartha. No segundo, foram montados três biorreatores de fase sólida simulando biopilhas estáticas com aeração forçada, cada um contendo 125 kg de solo e 5% (m m-1 seco) de óleo lubrificante automotivo usado, os quais receberam como tratamento: bioestímulo por ajuste de pH e umidade (BIOSca); bioestímulo por ajuste de pH e umidade associado ao bioaumento com a adição de composto maduro (BIOA1ca) ; e bioestímulo por ajuste de pH e umidade associado ao bioaumento com a adição de composto jovem (BIOA2ca). Foram também montados três biorreatores de bancada simulando biopilhas estáticas sem aeração forçada, cada um contendo 3 kg de solo e 5% (m m-1) do mesmo contaminante, sendo que o primeiro continha solo sem contaminação - CONTsa, o segundo, solo contaminado com ajuste de pH BIOSsa e o terceiro, solo contaminado com adição de 0,3% de azida sódica - ABIOsa. Os tratamentos foram avaliados pela remoção de hidrocarbonetos totais de petróleo (HTPs) e após 120 dias de experimento obteve-se remoções de HTPs de 84,75%, 99,99% e 99,99%, com BIOS, BIOA1 e BIOA2, respectivamente, demonstrando que a estratégia de bioestímulo associada ao bioaumento foram promissoras na remediação do solo contaminado pelo óleo lubrificante usado. Os tratamentos que receberam composto (BIOA1 e BIOA2) não apresentaram diferenças quanto à remoção de HTPs, evidenciando que a fase de maturação dos compostos não apresentou influência na eficiência do processo. No entanto, verificou-se uma eficiência nos tratamentos que receberam composto quando comparado ao tratamento sem adição de composto

Emissões atmosféricas oriundas da biorremediação de solo do Complexo Petroquímico do Estado do Rio de Janeiro (COMPERJ) experimentalmente contaminado por diesel Defesa

As pesquisas relacionadas às questões ambientais têm aumentado nos últimos anos à medida que os fenômenos climáticos têm mostrado alterações cada vez mais intensas, assim como eventos de contaminação têm ocorrido. Para reduzir a concentração de contaminantes em solos, podem ser empregados processos de biorremediação, que têm por objetivo reduzir a carga poluente através do uso de micro-organismos em condições específicas. Notadamente, a possibilidade, durante o tratamento, da emissão de gases de efeito estufa (GEE) ou compostos orgânicos voláteis (COV) possui poucos dados na literatura. Este trabalho avaliou o uso da biorremediação sob condições anaeróbicas e aeróbicas, para solo contaminado com diesel, em condições do solo de atenuação natural, processos abióticos e bioestímulo. Os estudos anaeróbios mostraram que as emissões de GEE (CH4, CO2 e N2O) alcançaram valores de 2,0 μg kg-1; 4,0x102 μg kg-1 e 0,3 μg kg-1, respectivamente e as emissões de COV foram observadas em toda a série (de hexano a decano). O estudo estatístico descritivo mostrou mudança na hierarquização dos produtos remanescentes no solo evidenciando atividade microbiana neste estudo. Para a eliminação da possibilidade de processos metanogênicos serem responsabilizados pelas emissões de CH4 observados no estudo anaeróbio, foi realizado o mesmo experimento, porém em condições de aeração forçada. Foi observado aumento das emissões de GEE e COV em 2,0 μg kg-1 h-1 para CH4, 5,0x102 μg kg-1 h-1 para CO2 e 0,4 μg kg-1 h-1 para N2O. O estudo estatístico descritivo também mostrou mudança na hierarquização dos produtos. As propriedades metanogênicas foram excluídas pelo estudo aeróbio, corroborando o fato de que ocorre emissão de GEE durante as etapas de biorremediação

O uso de fosfatos associado à fitorremediação em solos de Santo Amaro (BA) contaminados por metais tóxicos

A contaminação do solo no município de Santo Amaro (BA) por metais tóxicos provocada pelas atividades da empresa Plumbum Mineração tem gerado impactos sobre a saúde ambiental e humana. O objetivo da presente pesquisa foi avaliar a viabilidade da remediação deste solo contaminado por chumbo e cádmio, utilizando diferentes fontes de fosfatos e fitorremediação com o capim vetiver [Vetiveria zizanioides (L.)]. O estudo foi realizado em colunas de PVC onde amostras de solo foram colocadas com a aplicação de fosfato dihidrogênio de potássio (KH2PO4) (T1); fertilizante fosfato natural reativo (FNR) (T2) e; uma mistura do KH2PO4 e de fertilizante FNR (T3). Amostras de solo contaminado sem tratamento (T0) foram utilizadas como controle. Após 60, 120 e 180 dias, alíquotas do solo foram retiradas das colunas para análises. Ao final de cada período, mudas de capim vetiver [(Vetiveria zizanioides (L.)] foram plantadas em vasos com as amostras de solo: T0, T1, T2 e T3 em triplicata. Para a determinação das concentrações de chumbo e cádmio no solo e tecidos vegetais foi utilizado o ICP-OES. A partir das análises física e química constatou-se que o solo possui textura argilosa e capacidade de troca catiônica (CTC) elevadas. As extrações com solução de ácido dietilenotriaminopentaacético (DTPA) e Toxicity Characteristic Leaching Procedure (TCLP) mostraram que o tratamento T1 seguido do T3 foram os mais eficientes na imobilização de Pb e Cd. Entretanto, todos os tratamentos resultaram em concentrações de metais ainda disponíveis no solo que excediam os limites estabelecidos pela USEPA, sendo o solo, portanto, considerado tóxico mesmo após o tratamento. Com base nas concentrações de metais extraídos através da extração sequencial pelo método BCR após a remediação e a fitorremediação do solo, foi verificado que todos os três tratamentos com fosfatos foram eficientes em imobilizar o Pb e Cd nas formas menos solúveis, porém, o Cd permaneceu mais solúvel e com maior mobilidade do que o Pb. Os ensaios de letalidade utilizando minhoca Eisenia andrei mostraram que a mortalidade observada no solo após 60 dias de tratamento foi significativamente reduzida após 120 e 180 dias de tratamento. A perda de biomassa pelas minhocas também foi reduzida de acordo com o tempo de tratamento. O teste de germinação com alfaces (Lactuca sativa L.) indicou que as amostras de solo tratadas continuam bastante tóxicas, apesar da disponibilidade reduzida do Pb e do Cd como visto nos resultados da extração por TCLP e por BCR. A avaliação de risco ecológico potencial indicou que os tratamentos do solo com fosfatos associado à fitorremediação reduziram a mobilidade do Pb, principalmente nos tratamentos T1 e T3. Para o Cd o risco ecológico potencial aumenta consideravelmente quando comparado com o Pb demonstrando que esse elemento, apesar dos tratamentos com fosfatos mais a fitorremediação continua móvel. O tratamento com KH2PO4 (T1) foi o mais eficiente na redução da mobilidade, disponibilidade e da toxicidade dos metais, seguido pelo T3 e T2 para o Pb e o T3 seguido pelo T1 e T2 para o Cd.

Estudo da contaminação e da toxicidade do solo do Aterro Metropolitano de Gramacho, Duque de Caxias RJ.

O Aterro Metropolitano de Gramacho, considerado o maior da América Latina, teve encerradas as suas atividades de disposição de resíduos em meados de 2012. A disposição de resíduos no local foi realizada diretamente sobre o solo de fundação desde o início de sua operação (1978). Considerando-se que os contaminantes presentes no lixiviado podem migrar por difusão através da argila organo-salina do aterro e atingir o entorno, foi feita uma investigação da contaminação do solo no perímetro do aterro. Essa investigação foi realizada no líquido intersticial do solo e foi pautada em dois tipos de contaminantes: nitrogênio amoniacal e compostos orgânicos, medidos pelo parâmetro carbono orgânico total (COT). Além disso, foram também realizados ensaios de toxicidade aguda com a espécie Vibrio fischeri para avaliar a toxicidade no solo. Ensaios de sorção e difusão foram executados a fim de melhor compreender o comportamento dos contaminantes investigados. Os resultados apontaram baixos valores de nitrogênio amoniacal e de COT no solo. Os valores de nitrogênio amoniacal são considerados baixos, pois mesmo em amostras de solo da barreira lateral, que é situada próxima à antiga vala de drenagem de lixiviado, estes são menores que 1% do encontrado no lixiviado, indicando a adsorção do solo. Os ensaios de toxicidade aguda apontaram o efeito Hormesis nas amostras de líquido intersticial, indicando a possibilidade de presença de toxicidade crônica.

蜈蚣草(Pteris vittata L.)对砷和铜复合污染的响应及生理机制研究

随着现代工农业的发展，环境污染日益加剧。农用土壤作为我们赖以生存的基础，大量含砷（Arsenic, As）和铜（Copper, Cu）的化肥和农药的应用造成As、Cu及其他重金属的复合污染日趋加重。蜈蚣草作为一种天然的砷超富集植物，在清除土壤砷污染的应用中备受人们关注。然而，目前的研究多集中在蜈蚣草对单一砷污染的吸收、转运和超富集等方面，几乎没有对土壤复合污染尤其是As、Cu复合污染的的响应和生理机制的研究。本文针对As、Cu复合污染的现实，研究了不同浓度砷、铜复合污染胁迫对蜈蚣草生长和发育的影响，探讨了蜈蚣草对砷、铜复合污染抗性和富集的生理生化机制，以期为蜈蚣草在植物修复复合污染的应用提供理论基础。 主要研究结果如下： 1、以砷超富集植物蜈蚣草成熟孢子为外植体材料，建立了一套成熟的蜈蚣草孢子植株再生体系，包括配子体分化和愈伤组织分化两条途径。为蜈蚣草的生理生化机制以及将来的遗传转化奠定了基础。同时证明了蜈蚣草愈伤组织与其孢子体及配子体一样具有对砷的抗性和超富集特性以及铜抗性。 2、以组培的蜈蚣草孢子体为材料，通过比较高浓度砷、低浓度砷以及高浓度铜、低浓度铜的相互组合对孢子体毒性的差异，表明适度浓度砷可以增强蜈蚣草对铜的抗性，但高、低浓度铜都不能增强砷的抗性。同时测定了不同浓度砷、铜处理对蜈蚣草体内砷和铜的吸收分配情况，探讨了蜈蚣草对砷铜复合污染土壤的植物修复的潜在可能性 。 3、以蜈蚣草组培的配子体为材料，研究了蜈蚣草对不同浓度铜砷复合处理的生理生化响应。结果表明砷的加入可以缓解铜对蜈蚣草配子体的植物毒性，而铜的加入并没有缓解砷的植物毒性。而且随着砷浓度的提高可以显著降低铜在配子体中的积累，显著提高了配子体细胞生存能力，降低了配子体细胞膜透性，且可以改变铜砷在配子体中亚细胞定位，暗示砷对铜的积累具有拮抗作用。同时观察到适度的铜也可以降低砷在孢子体根中的积累，对砷在叶柄以及羽叶中的积累有一定的降低作用，但并不显著。 4、以蜈蚣草愈伤组织为材料，研究了蜈蚣草愈伤组织对砷和铜复合污染胁迫的生理生化响应，结果表明适度的砷可以显著提高蜈蚣草愈伤组织中抗氧化酶系统，进而提高抵御铜胁迫引起的ROS胁迫的能力而显著缓解铜对蜈蚣草愈伤组织的毒性。低浓度砷加入显著诱导POD、CAT活性的升高，提高了蜈蚣草愈伤组织抵抗ROS胁迫能力，尤其是POD与生长呈显著的正相关;SOD活性在0-1.0 mM Na3AsO4条件下并没有显著增加，暗示在相对较低的砷胁迫和铜胁迫条件下POD对蜈蚣草愈伤组织解毒起到重要作用。同时在高砷或者高铜胁迫条件下GR活性和GPx活性与之的相关系数可以达到显著水平，这说明高砷或者高铜胁迫条件下GR和GPx在蜈蚣草解毒中起到重要作用。 5、首次证明NO可能参与砷缓解铜对蜈蚣草的植物毒性的过程。发现加入0.2 μM NO加入并没有显著改善蜈蚣草砷的植物毒性，清除蜈蚣草愈伤组织内的NO后，显著增强了砷胁迫条件下对蜈蚣草愈伤组织生长的抑制作用。同时加入NO后却显著改善了蜈蚣草铜胁迫条件下愈伤组织的生长。测定了As、Cu处理后蜈蚣草愈伤组织内源NO含量的变化以及CAT抗ROS能力的变化，结果表明蜈蚣草愈伤组织NO合成显著受As诱导，但不受铜的诱导，同时内源NO浓度的升高，伴随着抵抗ROS胁迫的抗氧化的CAT活性升高。暗示砷可能是通过诱导内源NO浓度升高提高蜈蚣草愈伤组织抵抗ROS胁迫能力来缓解对铜的植物毒性。

西藏土壤中铜含量及分布

Cu content in soils sampled from different sites in Tibet was analyzed.The results showed that the average Cu content of soils was 19.6mg·kg -1 ,lower than the average content in China.The content of Cu was distributed in Tibet with a total of gradually decreasing from the southeast to the northwest,which was consistent with the direction of change in the zonal successions of soil in Tibet.The variation of the content of Cu in the soils developed from different soil parent materials in Tibet was very remarkable,and the content of Cu in the soil developed from shale was greatly higher than that in the soil developed from other soil parent material.

Survival and behaviour of the earthworms Lumbricus rubellus and Dendrodrilus rubidus from arsenate-contaminated and non-contaminated sites

Two arsenic- and heavy metal-contaminated mine-spoil sites, at Carrock Fell, Cumbria and Devon Great Consols Mine, Devon, were found to support populations of the earthworms Lumbricus rubellus Hoffmeister and Dendrodrilus rubidus (Savigny). L. rubellus and D. rubidus collected from the Devon site and an uncontaminated site were kept for 28 days in uncontaminated soil and in soil containing sodium arsenate (494 mg As kg^-1). The state of the specimens was recorded every 7 days using a semi-quantitative assessment of earthworm health (condition index, C. I.). The C. I. remained high for all specimens except those of L. rubellus and D. rubidus from uncontaminated sites, which displayed 60 and 10% mortality, respectively. L. rubellus collected from the Carrock Fell site, and L. rubellus and D. rubidus from an uncontaminated site, burrowed as rapidly into soil containing up to 1235 mg As kg^-1 in the form of sodium arsenate as into uncontaminated soil when placed on the soil surface. When earthworms were allowed a choice between uncontaminated soil and soil contaminated with sodium arsenate in concentrations of up to 1235 mg As kg^-1, the threshold concentration for avoidance of contaminated soil was lower for L. rubellus and D. rubidus from uncontaminated soil than for specimens from contaminated soil. There was no significant effect of pH on soil discrimination. The LC₅₀ concentration of As for L. rubellus from Devon Great Consols was significantly higher (P < 0.001) than for L. rubellus from the uncontaminated site: 1510 and 96 mg As kg^-1, respectively. © 2001 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Avaliação técnica e econômica de um biodigestor de fluxo tubular: estudo de caso do modelo implantado na etec "orlando quagliato" em Santa Cruz do Rio Pardo, SP

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA