Avaliação da viabilidade do lodo de esgosto como recondicionante de solos agrícolas, após processo de atenuação natural, por meio de diferentes bioensaios

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

Mineralização de nitrogênio de solos e de resíduo orgânico em laboratório e em campo

Pós-graduação em Agronomia (Ciência do Solo) - FCAV

Interações de alguns ácidos orgânicos com minerais e um latossolo vermelho

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

Regimes térmico e hídrico em solos sob ecossistemas naturais e área agrícola no Leste da Amazônia

A temperatura e umidade do solo são variáveis cujo conhecimento é fundamental para determinar os balanços de energia e água na biosfera. Os regimes térmico e hídrico dos solos sob cada ecossistema apresentam variações consideráveis, de acordo com sua mineralogia, o clima local e a vegetação. Nesse contexto, as temperaturas e umidades do solo foram medidas sob três ecossistemas existentes na região leste da Amazônia, a saber: floresta nativa (FLONA Caxiuanã, 01° 42' 30" S e 51° 31' 45" W), pastagem nativa (Soure, 00° 43' 25" S e 48° 30' 29" W) e área agrícola (!garapé-Açu, 01° 07' 59" S e 47° 36' 55" W). Os dados de campo na floresta e na pastagem foram coletados entre dezembro de 2001 e fevereiro de 2005; enquanto que na área agrícola, o monitoramento foi limitado de agosto de 2003 a fevereiro de 2005. Estas observações das variáveis físicas do solo foram analisadas levando em consideração as variáveis meteorológicas medidas simultaneamente tais como o fluxo de radiação solar incidente e a precipitação pluviométrica, que interferem diretamente nas variáveis do solo em cada sitio escolhido para estudo. As temperaturas do solo foram monitoradas por meio de sondas térmicas em profundidades de 0,05; 0,20 e 0,50 m. Fluxímetros de calor mediram esta variável em níveis de profundidade em 0,05 e 0,20 m. A umidade volumétrica do solo na camada superior de 0,30 m foi medida por sensor de sonda dupla por Reflectometria no Domínio do Tempo (TDR) em cada sitio. Foram feitas analises considerando as respostas do solo durante o período seco e chuvoso local, nestes três ecossistemas representativos do leste da Amazônia. Estimativas de difusividade térmica aparente do solo foram feitas pelos métodos da amplitude e da fase usando os dados de propagação do pulso diário de calor nesses solos. Os resultados mostraram valores bem diferentes, porém,no primeiro método pareceu mais confiável e adequado para o modelamento numérico. Como esperado, considerando a sua pouca cobertura vegetal, as temperaturas dos solos nos níveis superficiais, apresentaram grandes variações na pastagem e na área agrícola. Inesperadamente, as temperaturas na profundidade de 0,5 m abaixo da floresta mostraram maiores variações de amplitude que as profundidades de 0,20 e 0,05 m. O modelamento numérico das variações temporais da temperatura, em função da profundidade, para cada solo foi feito através do método harmônico Os resultados mostraram que o primeiro harmônico representou mais de 90% da variação total observada do pulso diário da temperatura da pastagem e área agrícola em 0,2 e 0,05 m de profundidade. Performance similar do modelamento foi observada na floresta nos níveis de 0,05 e 0,20 m. A magnitude dos fluxos de calor abaixo da pastagem e área agrícola atingiram valores seis vezes maiores que aqueles observados sob a floresta. Os resultados mostraram que, para a camada do solo superior de 0,30 m, a umidade volumétrica do solo sob a floresta é maior que sob os outros ecossistemas estudados neste trabalho. Este resultado é devido aparentemente; à proteção da floresta contra a evaporação da superfície do solo. Uma análise do comportamento sazonal e diário das temperaturas e umidade solos em resposta à radiação solar e precipitação é apresentada. Estudos de caso da taxa de perda da umidade do solo depois de significativa recarga de água por eventos de precipitação, também foram analisados. Algumas estimativas diárias de diminuição de água e recarga durante a noite e madrugada por subida de água de camadas subjacentes para a camada de 0.30 m foram feitas. Este trabalho analisou a maior serie temporal dos dados de temperatura e umidade dos solos coletados com alta freqüência de amostragem disponível até o momento, para o leste da Amazônia. Foi possível caracterizar as diferenças dos regimes destas variáveis físicas, abaixo de três ecossistemas importantes desta região. Estudos futuros dos minerais e materiais orgânicos nestes solos, bem como dos índices de área foliar e da biomassa das coberturas vegetais desses ecossistemas, melhoraria a compreensão dos regimes descritos neste trabalho.

Sobrevivência em microcosmo e em campo solarizado de fitopatógenos submetidos à fermentação acelerada de diferentes matériais orgânicos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Radônio como indicador de contaminação de solos por hidrocarbonetos

Previous studies show that in areas contaminated by fuel spill (NAPL- non-aqueous phase liquids), from operational activities, transport and storage, it was possible to observe a significant decrease of ²²²Rn (radon) gas concentration in the soil, even a non-uniform distribution of this gas in top soil, even with a geological situation was practically homogeneous. These anomalies may be associated with the preference partitioning of radon in NAPLs. This work consists of applying ²²²Rn as an indicator for locating subsurface contamination by NAPLs in an area of the city of Rio Claro (SP) where, according to the “Survey of Contaminated and Rehabilitated Areas in the State of São Paulo (Environmental Sanitation and Technology Company - CETESB), there was, in the year 2007, groundwater contamination from leaks of liquid fuels. The challenges of this research are: Promulgate the use of a new tool with greater efficiency in obtaining results, in addition to generate less impact in half and have less expenditure; disseminate scientific culture promoting greater integration of C&T (culture & technology) between universities and businesses. The emanometric technique to estimate the location, number and interfacial area of NAPL in saturated and non-saturated zone, has the advantage of locating and determining plumes of free phase even when the amount of VOC's (Volatile Organic Compounds) that reaches the surface is low or non-existent. In addition, the measurement techniques ²²²Rn are quite developed. The results obtained show that, similar to the other studies, the 222Rn soil gas presents an anomalous behavior in the area bounded by NAPL plume, being possible to note a significant deficit in the concentration of the gas in spots where the saturation by NAPLs is still critical. Therefore it is concluded that this tool is really promising, but we must be careful to evaluate the initial conditions of the area, as well as the type of...

Dinâmica do fósforo no solo em função da adição de ácidos orgânicos de baixa massa molar

A baixa eficiência da adubação fosfatada em solos altamente intemperizados é devido, entre outros fatores, à adsorção do fósforo (P) à superfície das argilas silicatadas do tipo 1:1 e, principalmente, dos (hidr)óxidos de Fe e de Al. Manejos do solo que induzem a solubilização de formas de P indisponíveis para as plantas têm sido intensamente estudados nos últimos anos. Uma tentativa de aumentar a concentração de P disponível na solução do solo para sua absorção pelas plantas é a mobilização de P por ânions de ácidos orgânicos de baixa massa molar (AOBMM). Ânions derivados de AOBMM exsudados pelas raízes de plantas ou excretados por microrganismos são associados com algumas condições de rizosfera como deficiência de P e fitotoxidez de Al e interagem com o solo de forma a aumentar a biodisponibilidade de P. Dependendo dos atributos do solo, do grau de dissociação, das propriedades e do número de grupos carboxílicos dos ânions orgânicos, o P pode ser mobilizado do solo principalmente devido à dissolução complexométrica de minerais e à adsorção competitiva dos grupos funcionais carboxílicos e fosfato nos sítios de superfície coloidais. A capacidade dos ânions citrato, malato e oxalato em mobilizar P de amostras de um Neossolo Quartzarênico típico (RQ) e de um Latossolo Vermelho ácrico (LVwf) foi avaliada por meio de um estudo de lixiviação de ânions em colunas. Devido a não detecção de P nos efluentes das colunas com LVwf, foi realizado outro estudo em colunas, no qual somente citrato foi lixiviado, mas num volume maior, e as alterações das formas de P nas amostras desse solo induzidas pela lixiviação de citrato foram identificadas por espectroscopia de absorção de raios-X na borda K do fósforo (X-ray absorption near edge structure -XANES - spectroscopy). A capacidade dos ânions de AOBMM em solubilizar P foi mais dependente do teor de P disponível e de outros atributos do solo que do número de grupos funcionais carboxílicos dos ânions orgânicos. Somente o oxalato mobilizou P do RQ, enquanto todos os ânions de AOBMM foram capazes de mobilizar P do LVwf. Quando baixos volumes de solução contendo ânions de AOBMM foram lixiviados no solo, além do aumento do pH, a mobilização de P foi acompanhada pela mobilização de Al no RQ (pH água = 5), e pela mobilização de Ca no LVwf (pH água = 5.6), o que indica solubilização de P pela complexação de Al, Ca, ou Fe, de fosfatos insolúveis, ou pela inibição da precipitação de P com esses metais. Ao lixiviar um volume maior de citrato no LVwf, o P também não foi detectado nos efluentes das colunas, mas houve lixiviação intensa de Al e Fe, bem como mudanças nas proporções de formas de P no solo caracterizadas pelos espectros XANES. Embora tenhamos encontrado indícios da ação dos principais mecanismos de solubilização de P (dissolução complexométrica de minerais e troca de ligantes entre grupos funcionais carboxílicos e P adsorvido ao solo), os ânions de AOBMM mostraram pouco potencial de efetivamente aumentar a biodisponibilidade de P.

Avaliação da interação entre o persulfato de potássio com solos brasileiros para a utilização da tecnologia de remediação por oxidação química in situ.

Recentemente, o uso de persulfato em processo de oxidação química in situ em áreas contaminadas por compostos orgânicos ganhou notoriedade. Contudo, a matriz sólida do solo pode interagir com o persulfato, favorecendo a formação de radicais livres, evitando o acesso do oxidante até o contaminante devido a oxidação de compostos reduzidos presentes no solo ou ainda pela alteração das propriedades hidráulicas do solo. Essa pesquisa teve como objetivos avaliar se as interações entre a solução de persulfato com três solos brasileiros poderiam eventualmente interferir sua capacidade de oxidação bem como se a interação entre eles poderia alterar as propriedades hidráulicas do solo. Para isso, foram realizados ensaios de oxidação do Latossolo Vermelho (LV), Latossolo Vermelho Amarelo (LVA) e Neossolo Quartzarênico (NQ) com solução de persulfato (1g/L e 14g/L) por meio de ensaios de batelada, bem como a oxidação do LV por solução de persulfato (9g/L e 14g/L) em colunas indeformadas. Os resultados mostraram que o decaimento do persulfato seguiu modelo de primeira ordem e o consumo do oxidante não foi finito. A maior constante da taxa de reação (kobs) foi observada para o reator com LV. Essa maior interação foi decorrente da diferença na composição mineralógica e área específica. A caulinita, a gibbsita e os óxidos de ferro apresentaram maior interação com o persulfato. A redução do pH da solução dos reatores causou a lixiviação do alumínio e do ferro devido a dissolução dos minerais. O ferro mobilizado pode ter participado como catalisador da reação, favorecendo a formação de radicais livres, mas foi o principal responsável pelo consumo do oxidante. Parte do ferro oxidado pode ter sido precipitado como óxido cristalino favorecendo a obstrução dos poros. Devido à maior relação entre massa de persulfato e massa de solo, a constante kobs obtida no ensaio com coluna foi 23 vezes maior do que a obtida no ensaio de batelada, mesmo utilizando concentração 1,5 vezes menor no ensaio com coluna. Houve redução na condutividade hidráulica do solo e o fluxo da água mostrou-se heterogêneo após a oxidação devido a mudanças na estrutura dos minerais. Para a remediação de áreas com predomínio de solos tropicais, especialmente do LV, pode ocorrer a formação de radicais livres, mas pode haver um consumo acentuado e não finito do oxidante. Verifica-se que o pH da solução não deve ser inferior a 5 afim de evitar a mobilização de metais para a água subterrânea e eventual obstrução dos poros por meio da desagregação dos grãos de argila.

Aplicação do Na2S2O8, H2O2 e ferro na remediação de solos (latossolo e areia destrófica) contaminados com diesel

Environmental liabilities from accidents in the retail petroleum industry, especially in urban areas, have represented a serious problem whose impact reaches the underground, people's health and even economic losses with the remediation process. In U.S.A. are estimated hundreds of billions of dollars invested in soil remediation processes. The results of the reports and investigative reports of liabilities in fuel stations distributed in the urban area of Natal-RN were used to estimate the local scenario of contamination. This database has been possible to determine the main contaminants (BTEX, PAHs, TOC), affected neighborhoods and types of potentially more impacted soils. Experiments were carried out in order to reverse contamination of this scenario, where the soil type was a factor in the planning, because it influences directly on the effectiveness of remediation techniques studied: Oxidation by hydrogen peroxide and oxidation by sodium persulphate. These oxidants are activated forming free radicals (HO•-, SO4 •-, HO2 • , O2 •-, S2O8 -2, etc) responsible for to mineralize the hydrocarbons and other organic compounds (releasing O2 e CO2). In the activation process, the ferrous ions (II) and ferric (III) were studied as well as hydrogen peroxide activation technique with sodium persulfate, the latter being presented the best efficiency among all the study, when activated with Fe+3. In addition to defining the most efficient technique, the aim of this study was to evaluate the influence of different soils among oxidative techniques, characterizing the effect of the concentration of these oxidants and also the concentration of the catalysts. Exists in most scenarios evaluated the presence of intrinsic total iron soil matrix. The so-called latosols present microaggregates reddish indicating the presence of these reactive species like iron and clayey aspect. The kinetic study was conducted by experimental design and monitoring of the percentage of total carbon (SSM-5000A) in the solid and liquid phases, knowing that 82.4% of the diesel molecule is carbon. Yet organic carbon and pH of liquid samples were analyzed for technical, characterizing the influence of soil type and its operating condition. The Fenton-like technique H2O2 e Fe+2 presented satisfactory oxidation, including sandy soil, but well below the best result. The sodium persulphate only activated with temperature, even in the most favorable soil, did not provide good efficiency. The best technique in the study had the concentration profile with 2,2x10- 1mol.L-1 of Na2S2O8 activated with 6,53x10-1mol.L-1 of H2O2 and 2,5x10-2 Fe3+mol.L-1 which reduced in less than a day 96 contamination in red soil, initially with 66,667 mg of diesel per kg of clean soil

Redução do Impacto Ambiental de Poluentes Orgânicos Persistentes

Nos dias de hoje a contaminação dos solos e águas subterrâneas com pesticidas através da agricultura tornou-se um problema. Problema este, considerado ainda maior nas áreas onde o abastecimento de água potável é quase totalmente à base de água subterrânea, causando deste modo risco para a saúde humana devido à exposição directa de possíveis resíduos de pesticidas na água potável. É certo que a persistência dos pesticidas no solo é importante para obter um bom controlo sob as ervas daninhas durante a sua época de crescimento, contudo o uso desses pesticidas contamina não só o solo como as águas superficiais. As questões acerca do uso de pesticidas na actualidade continuarão a persistir, uma vez que existem muitos factores e características inerentes a este processo que necessitam de ser abordadas e mais importante que isso estudadas, como por exemplo a sua degradação e toxicidade. Neste trabalho efectuou-se o encapsulamento de pesticidas em moléculas de β – ciclodextrina (β-CD). O que se pretende com este encapsulamento, é aumentar a hidrofilicidade do pesticida de forma a garantir que este persista o tempo suficiente permitindo um bom controlo das ervas daninhas, tendo sempre em conta as preocupações inerentes ao uso dos pesticidas, como por exemplo a dificuldade de biodegradação. O estudo centrou-se em torno de dois dos pesticidas mais utilizados em Portugal: MCPA e Bentazona. Estes herbicidas foram encapsulados individualmente na β-CD formando assim complexos, mais solúveis e eventualmente mais estáveis quimicamente garantindo uma redução dos efeitos dos pesticidas no meio ambiente. Este estudo foi dividido essencialmente em duas partes: a síntese e caracterização dos complexos pesticida-β-CD e posteriormente a avaliação da estabilidade química em solução aquosa e da solubilidade dos complexos formados. A utilização de diversas técnicas analíticas nomeadamente DSC, FTIR, Espectrofotometria de UV, HPLC e Electroquímica permitiram concluir que o pesticida MCPA encapsula pela acção da β-CD aquando do complexo formado em solução etanólica e numa proporção estequiométrica MCPA:β-CD de 1:2 respectivamente. Obteve-se para as várias soluções estudadas, todas elas com concentrações diferentes de β-CD, uma constante de estabilidade de 102,4. No caso da Bentazona, os resultados preliminares obtidos indiciam claramente a formação de um complexo com a β-CD para o complexo formado em solução etanólica.

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.

Potencialidade de correctivos orgânicos/inorgânicos na recuperação de escombreiras, de gossan e ricas em sulfuretos e desenvolvimento de Cistus ladanifer e Lavandula pedunculata para a exploração de bioextractos vegetais

Doutoramento em Engenharia do Ambiente - Instituto Superior de Agronomia - UL

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.

Comportamento dos herbicidas propanil e clomazone em solos alagados.

Com os objetivos de avaliar a distribuição, persistência e degradação dos herbicidas no solo, na água e seu escape para outros corpos de água e avaliar os mecanismos de absorção/dessorção no solo, foi instalado um experimento de campo no Município de Pelotas no Rio Grande do Sul, utilizando-se os herbicidas propanil e clomazone na cultura de arroz alagado. O processo adotado para amostrar os produtos no solo foi aperfeiçoado, com a introdução de tubos de PVC perfurados que permitiam a ocorrência dos processos de troca no solo. Foram feitas as isotermas de adsorção para o propanil e clomazone, ajustadas por quatro modelos distintos. Fez-se também analise química dos grãos para os elementos N, P, K, Ca, Mg, S, Cu, Mn, Zn, determinando-se o teor de proteína bruta.Os resultados obtidos para o clomazone mostram que não houve contaminação ambiental pelo produto uma vez que nao foi detectada sua presença nas amostras de solo e agua do experimento. A ocorrência do propanil somente foi detectada nas amostras de solo coletadas com os tubos perfurados aos 30 e 120 dias após a emergência das plantas. Dos modelos de curvas de adsorção testados e comparados pelo método dos resíduos padronizados, o modelo de Freundlich foi o que melhor descreveu o comportamento dos dois produtos.

Qualidade da matéria orgânica de argissolo acinzentado decorrente da aplicação de compostos orgânicos.

As substâncias húmicas podem ser separadas nas frações ácidos fúlvicos (CAF), ácidos húmicos (CAH) e humina (CH). Diversas relações entre as frações húmicas têm sido utilizadas no estudo da matéria orgânica, sendo a razão CAH/CAF um indicador da condensação da matéria orgânica solúvel. Outras razões utilizadas são as relações CH/CAH + CAF e CAH +CAF +CH/Ctotal que fornecem informações sobre a estabilidade estrutural e o grau de humificação da MOS, respectivamente. Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito da aplicação de compostos orgânicos na distribuição das frações e na qualidade da matéria orgânica de um Argissolo Acinzentado cultivado com melão em sistema orgânico de produção. O estudo foi realizado no Perímetro Irrigado Senador Nilo Coelho em Petrolina-PE. O delineamento experimental utilizado foi em blocos casualizados com quatro repetições. Os tratamentos constaram da aplicação, no sulco de plantio, de cinco compostos orgânicos (C.O.) preparados com diferentes tipos de resíduos e uma testemunha absoluta, tratamento um, onde não foi aplicado composto orgânico. A adição de compostos modificou pouco o conteúdo de carbono nas frações humificadas, mas alterou a qualidade da matéria orgânica do solo.