DAIANI CANABARRO LEITE ANÁLISE DE MACRO E MICRONUTRIENTES E ESTUDO COMPARATIVO DE SOLO INERTE PARA PROCESSOS DE BIORREMEDIAÇÃO CANOAS, 2010
DAIANI CANABARRO LEITE
ANÁLISE DE MACRO E MICRONUTRIENTES E ESTUDO
COMPARATIVO DE SOLO INERTE PARA PROCESSOS DE
BIORREMEDIAÇÃO
CANOAS, 2010
DAIANI CANABARRO LEITE
ANÁLISE DE MACRO E MICRONUTRIENTES E ESTUDO
COMPARATIVO DE SOLO INERTE PARA PROCESSOS DE
BIORREMEDIAÇÃO
Trabalho de conclusão apresentado para a banca examinadora do curso de Química do Centro Universitário La Salle – Unilasalle, como exigência parcial para a obtenção do grau de Bacharel em Química.
Orientação: Profª. Drª. Ana Cristina Borba da Cunha
CANOAS, 2010
DAIANI CANABARRO LEITE
ANÁLISE DE MACRO E MICRONUTRIENTES E ESTUDO
COMPARATIVO DE SOLO INERTE PARA PROCESSOS DE
BIORREMEDIAÇÃO
Trabalho de conclusão aprovado como requisito parcial para a obtenção do grau de Bacharel em Química do Centro Universitário La Salle – Unilasalle.
Aprovado pelo avaliador em 10 de julho de 2010.
_____________________________________ Profª. Drª. Ana Cristina Borba da Cunha
Unilasalle
AGRADECIMENTOS
Aos meus pais, Mário e Glacy, por me darem a vida. Aos meus irmãos, Marco
e Mauro, por existirem.
A professora Drª. Ana Cristina Borba da Cunha e ao professor Dr. Delmar
Bizani pela dedicação, incentivo e orientação para que pudesse concluir essa
pesquisa, aprimorando meus conhecimentos.
A Fundação de Pesquisa Agropecuária – FEPAGRO pela oportunidade, e por
todos os agrônomos que compartilharam seus conhecimentos comigo, ensinando o
melhor da fusão da química com a agricultura e meio ambiente.
A química Evelyn Penedo, pelo extraordinário auxílio na obtenção de dados
para a pesquisa.
“A mente que se abre a uma nova idéia jamais voltará ao seu tamanho original.”
Albert Einstein
RESUMO
O presente trabalho apresenta análises de macro e micronutrientes do solo, além de
pH, índice SMP, argila, matéria orgânica e capacidade de troca de cátions (CTC), de
14 cidades de diversas regiões do Estado do Rio Grande do Sul, e um estudo
comparativo desses solos com um solo inerte padrão para processos de
biorremediação. Visto que esse solo inerte é um solo sintético, há um custo
envolvido em seu uso para projetos de pesquisa e, portanto, este trabalho busca
uma alternativa para a redução dos custos em projetos nesta área. As análises
foram realizadas no Laboratório de Química Agrícola da Fundação Estadual de
Pesquisa Agropecuária (FEPAGRO). De acordo com os resultados, o solo da cidade
de Charqueadas apresentou alta correlação com o solo inerte padrão e, portanto,
torna-se viável o uso deste solo em processos de biorremediação. Enfim, além da
análise química, esta pesquisa envolve conceitos sobre agronomia, microbiologia e
meio ambiente.
Palavras-chave: Análise de solos. Macro e micronutrientes. Biorremediação.
ABSTRACT
This paper presents analysis of macro and micronutrients of the soil, and pH, SMP,
clay, organic matter and cation exchange capacity (CEC) of 14 cities from different
regions of Rio Grande do Sul, and a study comparison of these soils with a soil inert
standard for bioremediation processes. Since this soil is an inert synthetic soil, there
is a cost involved in their use for research projects and, therefore, this paper seeks
an alternative to cost reduction projects in this area. The analyses were performed at
the Laboratory of Agricultural Chemistry of the Fundação Estadual de Pesquisa
Agropecuária (FEPAGRO). According to the results, the soil of the city of
Charqueadas showed high correlation with the standard soil inert and therefore
becomes feasible to use this soil bioremediation processes. Finally, in addition to
chemical analysis, this research involves concepts of agronomy, microbiology and
environment.
Key words: Analysis of soils. Macro and micronutrients. Bioremediation.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Quadro 1 – Relação dos elementos necessários para o crescimento saudável das
plantas.......................................................................................................................12
Figura 1 - Classificação dos solos do RS..................................................................14
Quadro 2 – Principais classes de solo do RS e suas características (STRECK, 2002)
..................................................................................................................................15
Figura 2 - Exemplo de retirada de amostras de um terreno de baixada (amostra 1) e
de meia encosta (amostra 2). As áreas dentro dos círculos não devem ser
amostradas................................................................................................................18
Figura 3 – Equipamentos comuns utilizados na amostragem do solo.......................18
Figura 4 – Ilustração da capacidade troca de cátions no solo...................................21
Quadro 3 – Cidades de origem dos solos estudados................................................30
Figura 5 – mapa do Estado do RS com as subdivisões de meso e microregiões.....31
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Resultado das análises para pH e SMP..................................................33
Tabela 2 – Resultado das análises para a Capacidade de Troca de Cátions (CTC) 34
Tabela 3 – Resultado das análises para fósforo (P) e potássio (K)...........................34
Tabela 4 – Resultado das análises para argila e matéria orgânica (MO)..................35
Tabela 5 – Resultado das análises para alumínio (Al) ..............................................36
Tabela 6 – Resultado das análises para cálcio (Ca) e magnésio (Mg) .....................37
Tabela 7 – Resultado das análises para enxofre (S) e micronutrientes (B, Zn, Cu,
Mn, Na e Fe) .............................................................................................................38
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO .......................................................................................................10
2 SOLO: CONCEITOS BÁSICOS ............................................................................12
2.1 Principais classes de solo do RS ....................................................................13
2.2 Propriedades químicas do solo .......................................................................16
3 ANÁLISES DE SOLO ............................................................................................17
3.1 Coleta e amostragem ........................................................................................17
3.2 Pré-tratamento da amostra ...............................................................................19
3.3 Acidez ativa e potencial do solo (pH) ..............................................................19
3.4 Capacidade de troca de cátions (CTC) do solo ..............................................20
3.5 Fósforo (P) e potássio (K) “disponíveis” e sódi o (Na) no solo .....................22
3.6 Matéria orgânica (MO) do solo .........................................................................22
3.7 Argila do solo ....................................................................................................23
3.8 Alumínio (Al), cálcio (Ca), magnésio (Mg) e man ganês (Mn) no solo ...........24
3.9 Zinco (Zn) e cobre (Cu) no solo .......................................................................25
3.10 Ferro (Fe) no solo ............................................................................................25
3.11 Boro (B) no solo ..............................................................................................26
3.12 Enxofre (S) no solo ..........................................................................................26
4 BIORREMEDIAÇÃO DE SOLOS ..........................................................................27
4.1 Técnicas de biorremediação ............................................................................28
4.2 Características de um solo recomendado para bio rremediação ..................28
5 MATERIAIS E MÉTODOS .....................................................................................30
5.1 Solos avaliados .................................................................................................30
5.2 Vidrarias e equipamentos .................................................................................32
5.3 Reagentes ..........................................................................................................32
5.4 Análises ..............................................................................................................32
5.5 Resultados e discussão ....................................................................................33
6 CONCLUSÃO ........................................................................................................41
REFERÊNCIAS .........................................................................................................42
10
1 INTRODUÇÃO
A análise química de solo provavelmente iniciou quando o homem interessou-
se por saber como as plantas crescem. De acordo com Boaretto et al. (1988), a
primeira análise de solo data de 1840, e desde aquela época até o início da década
de 1920, pouco progresso foi feito. Entre o fim desta década e início da década de
1930, porém, contribuições significativas foram feitas por Bray (1929), Herster
(1934), Morgan (1932), Spurway (1933) e Truog (1930). Desde então, a análise do
solo tem sido utilizada como fator essencial à formulação de um programa de
adubação e calagem, assim como para verificação de contaminantes no solo.
Atualmente, a análise química do solo como ferramenta de diagnóstico da
fertilidade é usada praticamente em todas as partes do mundo, com variados graus
de sucesso (SILVA et al., 2009). Esse sucesso depende principalmente da qualidade
das pesquisas, que permitem interpretar os resultados das análises.
O solo é um recurso natural que deve ser utilizado como patrimônio da
coletividade, independente do seu uso ou posse. É um dos componentes vitais do
meio ambiente e constitui o substrato natural para o desenvolvimento das plantas. O
solo é um espaço com intensa atividade microbiológica, meio para a decomposição,
equilíbrio e renovação química, fruto de suas propriedades filtrante, de
tamponamento e de conversão de substratos (SEABRA, 2005). O Rio Grande do Sul
caracteriza-se por uma heterogeneidade muito grande de tipos de solos, tendo em
vista a grande diversidade dos fatores responsáveis pela formação desses solos
(UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA, 2010).
A contaminação de solos iniciou-se com o surgimento das primeiras
sociedades humanas. Existem registros sobre solos poluídos por rejeitos de
mineração e de fundição de metais já no século I a.C (SEABRA, 2005). Solos
contaminados podem ser tratados por diversos processos biológicos, físicos,
químicos, físico-químicos ou térmicos (SILVA, 2009).
A aplicação de processos biológicos ao tratamento de solos contaminados
tem despertado um grande interesse das comunidades científica e industrial, nas
duas últimas décadas (SEABRA, 2005). São processos de tratamento que utilizam
organismos (bactérias, fungos e/ou vegetais) para reduzir ou eliminar compostos
orgânicos perigosos e metais pesados ao meio ambiente e à saúde humana, que se
11
acumularam no ambiente (UNIVERSIDADE FEDERAL DO RECÔNCAVO DA
BAHIA, 2010).
Entre as técnicas biológicas de tratamento de solos contaminados, encontra-
se o processo de biorremediação, que consiste no bom uso de seres vivos ou seus
componentes para restaurar ambientes poluídos. É um processo que emprega
microorganismos ou suas enzimas para degradar compostos poluentes
(UNIVERSIDADE FEDERAL DO RECÔNCAVO DA BAHIA, 2010).
Visto a carência de um estudo de caracterização química dos solos do RS,
este trabalho teve como objetivo principal a análise de macro e micronutrientes do
solo de algumas cidades do Estado, visando uma posterior utilização dos resultados
em processos de biorremediação.
Para pesquisas em processos de biorremediação é utilizado um solo inerte
padrão (SIP), sintético, onde não há interferentes e o solo é ideal para este tipo de
pesquisa. Quando o experimento é levado à campo, o uso deste solo torna-se
inviável pelo fato de gerar um custo muito grande, devido ao solo ser sintetizado.
Diante deste problema econômico, foi feito um estudo comparativo das
características químicas deste solo inerte padrão com os solos analisados, com a
finalidade de encontrar um solo no Estado mais compatível para processos de
biorremediação, visando assim, a diminuição dos custos de projetos de pesquisa e
outros trabalhos na área.
12
2 SOLO: CONCEITOS BÁSICOS
O solo é um recurso natural lentamente renovável, que sustenta a flora e a
fauna, a agricultura, a pecuária, o armazenamento da água e as edificações do
homem, encontrado em diferentes posições na paisagem, formado pela ação do
clima e dos organismos vivos, sendo modificado ao longo do tempo pela ação
humana (STRECK, 2002). De modo generalizado, pode ser definido como um corpo
dentro da paisagem natural, devendo por isso ser representado por um elemento
volumétrico que possui extensão e profundidade (MARCANTÔNIO, 1992).
Além de ser um meio insubstituível para a agricultura, é um componente vital
do agroecossistema no qual ocorrem processos e ciclos de transformações físicas,
químicas e biológicas (MARCANTÔNIO, 1992). Sem a perturbação das suas
características naturais, pode funcionar como um filtro melhorando a qualidade da
água, assim como quando o solo for mal manejado e receber resíduos indesejáveis,
em pouco tempo poderá degradar todo o agroecossistema.
A relação que existe entre solo e planta é de completa dependência um do
outro. O solo serve para dar sustentação às plantas e funciona como um
reservatório de água e nutrientes necessários para a vida das plantas. Por outro
lado, as plantas promovem a cobertura do solo e fornecem a matéria orgânica que é
importante para a formação e conservação do solo (COMISSÃO EXECUTIVA DO
PLANO DA LAVOURA CACAUEIRA, 2010).
O Quadro 1 apresenta a relação dos elementos necessários para o
crescimento saudável das plantas.
Orgânicos Minerais
Macronutrientes Micronutrientes
C, H e O
N, P, K, Ca, Mg, S
B, Cl, Co, Cu, Fe,
Mn, Mo, Ni, Se, Si,
Na, Zn.
Quadro 1 – Relação dos elementos necessários para o crescimento saudável das plantas
Fonte: autoria própria, 2010.
13
Os elementos orgânicos não devem ser objeto de preocupação, pois o ar e a
água os fornecem. Os minerais vêm do solo e, quando o solo não é capaz de
fornecê-los nas quantidades e proporções exigidas tem-se que recorrer aos adubos
minerais e, quando viável técnica e economicamente, aos adubos orgânicos. Os
adubos devem, portanto, cobrir a diferença entre a quantidade exigida pela cultura e
a quantidade que o solo pode fornecer (MALAVOLTA, 1992).
Os adubos minerais são substâncias sólidas, fluídas ou gasosas contendo um
ou mais elementos fertilizantes (N, P e K geralmente; Ca, Mg e S também) sob uma
forma inorgânica disponível rapidamente para a planta. Os fertilizantes minerais
atuam principalmente sobre o componente químico da fertilidade (capacidade global
de um solo para garantir de modo contínuo o crescimento das plantas e a colheita
fornecendo-lhe um suprimento suficiente de nutrientes e de água, oferecendo ás
raízes condições favoráveis ao seu desenvolvimento) podendo conter outros
elementos nutritivos; a uréia e a cianamida, ainda que sejam moléculas orgânicas,
são incluídas nos fertilizantes minerais (MALAVOLTA, 1981).
Os adubos orgânicos são substâncias de origem animal ou vegetal contendo
um ou mais elementos fertilizantes em geral disponíveis mais lentamente para as
plantas (por exemplo, sangue dessecado, guano e resíduos diversos). Os adubos
orgânicos atuam também principalmente sobre o componente químico da fertilidade
(MALAVOLTA, 1981).
2.1 Principais classes de solo do RS
O mapeamento e a classificação dos solos de determinada região possibilita a
escolha dos métodos mais adequados para a caracterização dos mesmos sob o
aspecto de sua fertilidade e necessidade de adubação (TEDESCO, 1995). A Figura
1 apresenta um mapa com a classificação dos solos no RS. As características gerais
das principais classes de solo estão reunidas no Quadro 2.
No estado do RS os solos são em geral ácidos, com baixos teores de fósforo,
níveis médios a altos de potássio, com quantidade variável de matéria orgânica e
suprimento adequado de enxofre e micronutrientes (TEDESCO, 1995).
14
Figura 1 - Classificação dos solos do RS Fonte: Secretaria de Planejamento e Gestão do RS, 2010.
15
Classes Características Gerais
Alissolos Solos profundos, ácidos, com altos teores de alumínio (Al), baixa
fertilidade química e baixa reserva de nutrientes para a planta.
Argissolos Solos profundos e bem drenados, baixa fertilidade natural, forte
acidez, alta saturação por Al e alta suscetibilidade à erosão e
degradação.
Cambissolos Solos rasos a profundos em processo de formação, que necessitam
de elevados níveis de corretivos e fertilizantes.
Chernossolos Solos escuros devido à matéria orgânica, alta fertilidade química
podendo ser rasos ou profundos.
Gleissolos Solos profundos, mal drenados de cor acinzentada ou preta,
ocorrendo em ambientes alagadiços.
Latossolos Solos muito profundos e homogêneos, altamente intemperizados,
bem drenados, com acentuada acidez e uma baixa reserva de
nutrientes, podendo apresentar toxidez por Al.
Luvissolos Solos pouco profundos com acumulação subsuperficial de argila,
que apesar da carência de fósforo (P) apresentam boa fertilidade
natural.
Neossolos Solos novos e pouco desenvolvidos, de formação recente, tendo
seu uso restrito ao relevo e a baixa profundidade.
Nitossolos Solos profundos com aparência similar aos Latossolos, sendo
ácidos pelo fato de apresentarem caulinita e óxidos de ferro na sua
constituição.
Organossolos O termo lembra solos orgânicos em grau variável de decomposição,
de ambientes mal drenados e próximos de lagoas.
Planossolos Solos planos de margens de rios e lagoas, possuindo sistemas de
drenagem eficientes.
Plintossolos Ocorrência de plintita (segregações de ferro). São ácidos e com
baixa saturação de bases, necessitando aplicação de adubos.
Vertissolos Solos planos, mal drenados e pouco profundos, sendo
extremamente duros quando secos e muito plásticos e pegajosos
quando úmidos, com elevada fertilidade natural e pH ligeiramente
ácidos.
Quadro 2 – Principais classes de solo do RS e suas características (STRECK, 2002) Fonte: autoria própria, 2010.
16
2.2 Propriedades químicas do solo
A análise química dos solos tem sido um dos critérios mais importantes
utilizados para classificá-los e para interpretar a sua gênese (COMPANHIA
AMBIENTAL DO ESTADO DE SÃO PAULO, 2010). As propriedades químicas dos
solos resultam do processo de sua formação e evolução e o conhecimento permite
elaborar critérios para a sua classificação e especialmente para a interpretação da
relação solo-planta (SILVA et al., 2009).
As propriedades químicas do solo (pH, teor de nutrientes, capacidade de
troca iônica e matéria orgânica), são responsáveis pelos principais mecanismos de
atenuação de poluentes nesse meio (MALAVOLTA, 1992). Entre estes podem ser
destacados a adsorção, a fixação química, precipitação, oxidação, troca e a
neutralização que invariavelmente ocorrem no solo (COMPANHIA AMBIENTAL DO
ESTADO DE SÃO PAULO, 2010).
17
3 ANÁLISES DE SOLO
As diversas alterações ambientais, devido ao impacto das atividades
antrópicas, têm exigido cada vez mais informações detalhadas sobre os materiais
naturais como solos e tecidos (SILVA et al., 2009). Nesse sentido, é importante a
preocupação com a qualidade dessas análises, resultado do desenvolvimento
adequado das rotinas laboratoriais.
Os solos agrícolas em geral contêm todos os elementos necessários ao
crescimento das plantas, além de outros não essenciais ou tóxicos. Entretanto, o
teor total destes elementos não reflete a disponibilidade para as plantas, pois grande
parte dos nutrientes está em forma insolúvel ou de dissolução lenta (TEDESCO,
1995).
A análise do solo serve ainda, para verificar se há acidez, a qual dificulta ou
impede o crescimento das raízes fazendo com que a cultura aproveite mal os
elementos do solo, desenvolvendo-se menos e tornando a planta mais sensível à
seca (MALAVOLTA, 1992).
A bibliografia que trata de métodos de análises de solos é muito extensa,
podendo ser utilizados diferentes métodos, dependendo dos objetivos das análises,
tipos de solos da região de atuação do laboratório e disponibilidade de equipamento.
A seguir, além da abordagem sobre coleta, amostragem e pré-tratamento da
amostra, serão revisados os conceitos de macro e micronutrientes constituintes da
análise química do solo.
3.1 Coleta e amostragem
A amostragem merece cuidado especial, pois ela dá início a todos os demais
procedimentos de quantificação e de avaliação da necessidade nutricional do solo.
Portanto, se a amostragem não for significativa, todo o procedimento pode estar
comprometido, ou melhor, não terá validade técnica no que diz respeito às
identificações das suas características químicas, físicas e físico-químicas (SILVA et
al., 2009).
18
A amostra de solo levada ao laboratório para análise deve ser representativa
da área que foi retirada. Devido à variabilidade natural do solo, grande número de
sub-amostras devem ser utilizadas na constituição da amostra (TEDESCO, 1995).
Segundo a Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA), para a
coleta das amostras, recomenda-se dividir a propriedade em áreas uniformes de até
10 hectares, sendo que cada uma dessas áreas deverá ser uniforme quanto à cor,
topografia, textura e quanto às adubações e calagem que recebeu. Áreas pequenas,
diferentes das circunvizinhas, não deverão ser amostradas juntas. Cada uma das
áreas escolhidas deverá ser percorrida em zig-zag, retirando-se com um trado ou
uma pá, amostras de 15 a 20 pontos diferentes, que deverão ser colocadas juntas
em uma balde limpo. Todas as amostras individuais de uma mesma área uniforme
deverão ser muito bem misturadas dentro de um balde, retirando-se uma amostra
final, em torno de 500g. As Figuras 2 e 3 ilustram como devem ser coletadas as
amostras e alguns equipamentos utilizados na amostragem de solo,
respectivamente.
Figura 2 - Exemplo de retirada de amostras de um terreno de baixada (amostra 1) e de meia encosta (amostra 2). As áreas dentro dos círculos não devem ser
amostradas Fonte: Embrapa Agrobiologia, 2010.
Figura 3 – Equipamentos comuns utilizados na amostragem do solo Fonte: Rehagro, 2010.
19
As amostras devem ser retiradas da camada superficial do solo, até a
profundidade de 20 cm, tendo antes o cuidado de limpar a superfície dos locais
escolhidos, removendo as folhas e outros detritos. Não devem ser retiradas
amostras de locais próximos a residências, galpões, estradas, formigueiros e
depósitos de adubos, assim como não devem ser retiradas amostras quando o
terreno estiver encharcado (EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA
AGROPECUÁRIA, 2010).
3.2 Pré-tratamento da amostra
A secagem do solo para análises de disponibilidade de nutrientes deve ser
feita à baixa temperatura (estufa de circulação forçada a 40 – 45°C); temperaturas
altas podem alterar os valores de fósforo e potássio extraídos em alguns solos
(TEDESCO, 1995).
A moagem das amostras normalmente é feita em moinho de solo com peneira
de 2 mm. A contaminação das amostras por elementos contidos no material do
moinho é desprezível, sendo a limpeza e durabilidade do equipamento facilitado pela
utilização do aço inoxidável (FUNDAÇÃO ESTADUAL DE PESQUISA
AGROPECUÁRIA, 2009).
3.3 Acidez ativa e potencial do solo (pH)
De acordo com o conceito de Brönsted-Lowry, ácido é uma espécie que doa
prótons e base é qualquer espécie que recebe prótons (ATKINS, 2006). O ácido se
dissocia em solução aquosa resultando em íons H3O+ e produzindo o ânion
correspondente:
HA + H2O ↔ H3O+ + A- ...(1)
ácido próton ânion
20
Diz-se que os H3O+ dissociados correspondem à acidez ativa; HA indica a
acidez potencial (LOPES; SILVA; GUILHERME, 2007). Quanto mais a reação tende
para os produtos, maior a atividade em H3O+ e mais forte o ácido.
Variações na concentração de H3O+ influenciam sobre a absorção de outros
íons inorgânicos pelas plantas (CHAVES, 2009). Isto pode influenciar diretamente o
desenvolvimento da planta, produzindo-se, em pH igual ou menor que 4, uma alta
absorção de H3O+, que pode refletir na diminuição da colheita.
A ação mais importante do pH está relacionada aos outros elementos, como o
alumínio (Al), o manganês (Mn) e o cálcio (Ca). Sob forte acidez há um aumento da
concentração de Al e Mn disponíveis no complexo de troca, paralelamente ao
aumento da concentração hidrogeniônica (CHAVES, 2009).
A acidez potencial é avaliada pela mudança de pH de uma solução
tamponada, obtendo-se o índice SMP (SHOEMAKER, McLEAN e PRATT); este é
correlacionado com a quantidade de calcário necessária para atingir valores de pH
compatíveis com as diversas culturas (EBELING, 2006).
O Ca e o Mg, as bases encontradas em maiores proporções no solo, são
cátions que, juntamente com o potássio (K), guardam uma relação direta com o pH;
a disponibilidade de cobre (Cu), zinco (Zn) e molibdênio (Mo) também possui uma
correlação direta com o pH, pois sob condições de elevada acidez poderão atuar
como fatores limitantes da produção (MALAVOLTA, 1981). Entretanto, o boro (B)
apresenta disponibilidade em condições inversas de pH; ao aumentar o pH diminui a
sua disponibilidade (EMBRAPA, 2010).
Disto tudo se deduz que o efeito do pH sobre o desenvolvimento das plantas
está associado à influência que ele exerce sobre todas as propriedades do solo
anteriormente descritas. Assim, a maioria das plantas de valor econômico ou não,
têm o seu desenvolvimento e produção dependentes de uma série de fatores
refletidos por determinadas reações do solo.
3.4 Capacidade de troca de cátions (CTC) do solo
A capacidade de troca de cátions mede a quantidade de cargas elétricas
negativas no solo (MALAVOLTA, 1992). É uma das mais importantes propriedades
21
da Natureza porque é a responsável pela retenção de elementos essenciais
facilmente disponíveis para as plantas (DEMARCHI, 2009). O fenômeno de troca de
íons no solo junto com a fotossíntese são reações que possibilitam a vida na Terra
(COMPANHIA AMBIENTAL DO ESTADO DE SÃO PAULO, 2010). Os cátions
retidos nos colóides do solo podem ser substituídos por outros cátions. O solo é
capaz de reter íons positivos e permutá-los por quantidades estequiométricas
equivalentes. Os processos de troca catiônicas e aniônicas, que resultam das
interações das fases sólida e líquida do solo, dependem da composição e
característica do complexo (matéria orgânica e argilas) (SILVA et al., 2010). A Figura
4 apresenta uma visão esquemática da capacidade de troca de cátions solo.
Figura 4 – Ilustração da capacidade troca de cátions no solo Fonte: Pedologia Fácil, 2010.
A capacidade de troca de cátions de um solo é dada pelo somatório das
bases (potássio + cálcio + magnésio + sódio) mais a acidez potencial (alumínio +
hidrogênio) (COMPANHIA AMBIENTAL DO ESTADO DE SÃO PAULO, 2010).
A CTC indica a reserva de nutrientes para as plantas, a possibilidade de
redução das perdas de cátions por lixiviação, a inativação de compostos tóxicos, etc.
Nos solos agrícolas, a CTC pode variar desde valores próximos a zero (em solos
arenosos) até 20 – 30 cmolc dm-3 (em solos férteis) (TEDESCO, 1995). Como o solo
é constituído por um sistema físico-químico heterogêneo, a determinação exata da
capacidade de troca é praticamente impossível.
22
3.5 Fósforo (P) e potássio (K) “disponíveis” e sódi o (Na) no solo
Embora o percentual de fósforo nas plantas seja relativamente baixo, ele é
um componente essencial às plantas, devendo estar presente em uma forma
inorgânica simples para que possa ser assimilado pelas plantas (UNIVERSIDADE
ESTADUAL DO NORTE FLUMINENSE DARCY RIBEIRO, 2010). Dentro de uma
faixa de pH, as espécies presentes na maioria dos solos são ortofosfatos, H2PO4- e
HPO42-.
O ortofosfato é mais disponível para as plantas em valores de pH perto da
neutralidade; acredita-se que em solos relativamente ácidos, os íons ortofosfatos
são precipitados ou absorvidos por espécies de Al3+ e Fe3+ (UNIVERSIDADE
ESTADUAL DO NORTE FLUMINENSE DARCY RIBEIRO, 2010). Em solos
alcalinos, o ortofosfato pode reagir com carbonato de cálcio para formar um
composto relativamente insolúvel.
O potássio é essencial para o crescimento das plantas; ele ativa algumas
enzimas e desempenha um papel importante no equilíbrio de água nas mesmas,
sendo também essencial para algumas transformações de carboidratos. O
rendimento de uma colheita está diretamente relacionado com a quantidade de
potássio presente no solo (KAMINSK, 1996).
O sódio é um metal alcalino, que juntamente com o cálcio, magnésio e o
potássio, constituem os cátions trocáveis do solo (ALVAREZ, 2000). O aumento da
porcentagem de sódio no solo impede a agregação da terra, endurece o solo e
aumenta a impermeabilidade (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO NORTE
FLUMINENSE DARCY RIBEIRO, 2010).
3.6 Matéria orgânica (MO) do solo
A matéria orgânica do solo pode ser dividida em dois grupos fundamentais. O
primeiro está formado por compostos bem definidos quimicamente, geralmente
incolores e que são exclusivos do solo. A maioria destas substâncias são compostos
simples, de baixo peso molecular, utilizado geralmente pelos microorganismos como
23
substrato, portanto de existência transitória (SILVA FILHO; SILVA, 2010). Entre
estes compostos se encontram proteínas e aminoácidos, carboidratos simples e
complexos, resinas, ligninas, álcool, auxinas, aldeídos e ácidos aromáticos e
alifáticos. Estes compostos constituem aproximadamente, de 10 a 15% da reserva
total do carbono orgânico nos solos minerais. O segundo é representado pelas
substâncias húmicas propriamente ditas, constituindo de 85 a 90 % da reserva total
do carbono orgânico (BUDZIAK; MAIA; MANGRICH, 2004).
Os resíduos orgânicos diminuem a densidade do solo e criam poros de
tamanho grande que favorecem a entrada de ar e a drenagem d’água
(BRANCALIÃO, 2009). Embora um solo produtivo seja composto de menos que 5%
de matéria orgânica, esta determina em grande parte a produtividade do solo. Serve
como uma fonte de alimento para microrganismos através de reações químicas,
influenciando nas propriedades físicas do solo (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO
NORTE FLUMINENSE DARCY RIBEIRO, 2010).
Componentes biologicamente ativos da fração orgânica do solo incluem
polissacarídeos, aminoácidos, nucleotídeos, enxofre orgânico e combinações de
fósforo. A maior parte da biomassa da planta consiste em celulose relativamente
degradável e lignina resistente à degradação. Entre os principais componentes
químicos da lignina estão os anéis aromáticos conectados por cadeias de alquilas,
grupos metilas, e grupos hidroxilas (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO NORTE
FLUMINENSE DARCY RIBEIRO, 2010).
O acúmulo de matéria orgânica no solo é influenciado fortemente pela
temperatura e pela disponibilidade de oxigênio. Como a taxa de biodegradação
diminui com o declínio da temperatura, a matéria orgânica não degrada rapidamente
em climas mais frios e tende a formar o solo (UNIVERSIDADE FEDERAL DE
SANTA MARIA, 2009).
3.7 Argila do solo
A argila origina-se da desagregação de rochas que comumente contém
feldspato (FUNDAÇÃO SANTO ANDRÉ, 2010), por ataque químico (por exemplo
24
pelo ácido carbônico) ou físico (erosão, vulcanismo), que produz a fragmentação em
partículas muito pequenas.
As argilas fazem parte da constituição mineralógica de partículas físicas dos
solos, junto com as partículas de silte e areia, sendo que no solo essas partículas
estão intimamente misturadas (BORTOLUZZI, 2008). Para podermos quantificar o
teor de argila, silte e areia de um solo, devemos proceder à separação dessas
partículas.
3.8 Alumínio (Al), cálcio (Ca), magnésio (Mg) e man ganês (Mn) no solo
O cálcio e o magnésio são os principais componentes da capacidade de troca
de cátions na maioria dos solos (TEDESCO, 1995). O conteúdo de cálcio no solo é
função do material de origem do mesmo (rocha), sendo influenciado pela sua
textura, teor de matéria orgânica e pela remoção das culturas; a sua disponibilidade
às plantas é afetada tanto pela quantidade de nutriente disponível no solo, como
pelo grau de saturação no complexo de troca e da relação com os outros cátions do
complexo coloidal. O magnésio é adsorvido aos colóides do solo como íon bivalente
positivo (Mg2+), com comportamento muito similar ao cálcio (SENGIK, 2005).
O alumínio na solução do solo é muito tóxico para as plantas; quanto mais
ácido é o solo, maior é o teor de alumínio passível de causar dano às plantas
(UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS, 2010). Normalmente, quando o teor de
cálcio é alto, o teor de alumínio é baixo (PRADO, 2008) e isso é bom por dois
motivos: a planta aproveita o cálcio para crescer e, ainda, não existe o efeito
maléfico do alumínio limitando mais ainda o crescimento radicular.
Quanto ao manganês, são as reações de oxi-redução e pH os principais
fatores que controlam a solubilidade desse elemento no solo (ANDRADE, 2005).
25
3.9 Zinco (Zn) e cobre (Cu) no solo
Cobre e zinco apresentam vários aspectos semelhantes em relação às
reações no solo; ocorrem nos minerais primários e precipitam com hidróxido, fosfato,
carbonato e silicato, sendo constituintes da fração amorfa do solo. Podem formar
complexos insolúveis com compostos orgânicos, sendo estas formas não
disponíveis para as plantas (TEDESCO, 1995).
A fração de cobre mais importante é denominada disponível, ou seja, a forma
catiônica livre (Cu2+). A concentração de cobre nesta forma na solução do solo é
muito baixa devido ao valor do pH do solo e à afinidade do elemento pelos
compostos orgânicos (MANTOVANI, 2009). A disponibilidade do cobre diminui com
o aumento do pH.
O zinco disponível para as plantas é o que está presente em solução; para
tanto o zinco sólido deve passar para a solução do solo. A disponibilidade do zinco
pode ser afetada pelo pH elevado, pela interação com a matéria orgânica e também
por adubações pesadas com fósforo (VITTI; SERRANO, 2010).
3.10 Ferro (Fe) no solo
O ferro é um dos principais constituintes de muitos solos, podendo estar
presente em formas altamente insolúveis (por exemplo, solos alcalinos) provocando
deficiência para as plantas, em forma solúvel (Fe2+), e às vezes em concentrações
tóxicas. Solos ácidos muito arenosos podem também apresentar deficiência de Fe
(TEDESCO, 1995).
O ferro disponível para as plantas é o Fe2+. A disponibilidade para as plantas
depende principalmente das condições de oxi-redução e pH do solo (MALAVOLTA,
1992).
26
3.11 Boro (B) no solo
O boro ocorre na forma de borato nos minerais silicatados; nos solos, as
formas “disponíveis” para as plantas são principalmente o ânion borato e o ácido
bórico (REIS; REIS; SILVA, 2006). Solos ácidos bem intemperizados apresentam
valores muito baixos de boro, enquanto solos salinos podem conter teores tóxicos.
São várias as fontes minerais de boro, sendo algumas delas: turmalina,
ulexita, colemanita, kernita (UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO, 2010); no entanto, a
maior contribuição de boro provém da matéria orgânica.
3.12 Enxofre (S) no solo
Em solos bem drenados, o enxofre disponível está na forma de sulfato,
adsorvido às argilas e óxidos ou ligado à matéria orgânica (TEDESCO, 1995). A
entrada de S no solo pode ocorrer pelo intemperismo de minerais sulfatados, pelas
águas da chuva e irrigação, pela adsorção direta do S atmosférico e pelas adições
de fertilizantes minerais ou orgânicos (OSÓRIO FILHO, 2006).
Dentre as condições geoquímicas da solução, o pH do solo é uma das mais
importantes na adsorção de SO4-2; conforme aumenta o pH do solo, diminui a
adsorção de SO4-2 pelos colóides (OSÓRIO FILHO, 2006), devido à diminuição da
quantidade de cargas superficiais positivas e à desprotonação dos grupos hidroxilas.
Desta forma, a prática da calagem proporciona diminuição na adsorção de SO4-2,
aumentando a disponibilidade deste íon na solução do solo.
27
4 BIORREMEDIAÇÃO DE SOLOS
A biorremediação é o processo de tratamento que utiliza a ocorrência natural
de microrganismos para degradar substâncias toxicamente perigosas
transformando-as em substâncias menos ou não tóxicas (UNIVERSIDADE
FEDERAL DO RECÔNCAVO DA BAHIA, 2010). Na biorremediação utiliza-se
microrganismos, fungos, plantas verdes ou suas enzimas para que o ambiente
contaminado retorne a sua condição original. O processo de biorremediação se dá
pelo fato de microrganismos, como as bactérias, utilizarem carbono orgânico como
fonte de alimentação, convertendo os contaminantes em CO2 e H2O (WETLER,
2006).
A biorremediação pode ocorrer em três formas distintas: aeróbica, anaeróbica
ou co-metabólica. Na degradação aeróbica, o oxigênio atua como aceptor de
elétrons e os contaminantes são utilizados pelas bactérias como fontes de carbono,
necessárias para manter suas funções metabólicas, incluindo o crescimento e a
reprodução (FURTADO, 2006). A biodegradação no meio anaeróbico ocorre pela
ação de doadores de elétrons, que consumidos pelas bactérias liberam hidrogênio
para degradar poluentes halogênicos. A co-metabólica é aquela na qual a
degradação ocorre pela ação de enzimas produzidas por microrganismos para
outros fins; são reações idênticas, onde rege o princípio de oxi-redução do ponto de
vista bioquímico (FURTADO, 2006).
Desde meados dos anos 90, as estratégias de biorremediação têm sido
adotadas seriamente como uma maneira eficaz e de baixo custo para a remediação
de solos contaminados por petróleo e outros compostos orgânicos (MACEDO;
BERBERT, 2010). A biorremediação também pode ser aplicada a contaminantes
inorgânicos, como a redução ou oxidação de metais pesados no solo.
28
4.1 Técnicas de biorremediação
Apesar de fundamentadas em um único processo básico (biodegradação), as
técnicas de biorremediação envolvem variações de tratamentos in situ e ex situ que
podem envolver inúmeros procedimentos.
A biorremediação in situ é realizada no próprio local, sem que haja remoção
de material contaminado. Isto evita custos e distúrbios ambientais associados com o
movimento de solos que estão contaminados para outros locais destinados ao
tratamento (MARIANO, 2006).
No processo de biorremediação ex situ o resíduo a ser tratado é transportado
a outro local, onde se desenvolvem reatores que são projetados para sítios
específicos (usualmente culturas suspensas, seqüências em batelada ou reatores de
filme fixo) (FERNANDES; ALCÂNTARA, 2010).
Dentre os tratamentos in situ, os processos mais utilizados para
biorremediação são os de bioestimulação e bioaumentação (bioaugmentation). A
bioestimulação é o processo em que nutrientes orgânicos e inorgânicos podem ser
adicionados ao solo visando estimular a atividade dos microrganismos
degradadores. A bioaumentação é a inoculação de um local contaminado com
microrganismos com alto potencial de degradação dos contaminantes (JACQUES,
2007).
4.2 Características de um solo recomendado para bio rremediação
Devido à grande diversidade de bactérias, a proporção de elementos
nutricionais requeridos para crescimento varia muito, sendo carbono, hidrogênio,
enxofre, nitrogênio e fósforo os principais elementos necessários, e em baixos
níveis, diversos metais (Fe, Mn, etc.), podendo variar de acordo com o poluente
(MARIANO, 2006).
Para solos contaminados com hidrocarbonetos de petróleo, Oliveira & de
França (2004) relatam que a adição de nutrientes é bastante frequente em
29
processos de biorremediação nesses solos, pois viabilizam a síntese de fosfolipídios
e ácidos nucléicos.
Enzimas são polímeros de aminoácidos e suas atividades requerem um grau
de protonação adequado dos aminoácidos, sendo este processo controlado pelo pH.
O pH ótimo para a ação dos microrganismos é usualmente próximo da neutralidade,
mas muitos microrganismos podem agir sem prejuízos de suas funções em valores
de pH entre 5 e 9 (SEABRA, 2005). Além disso, esse parâmetro pode influenciar a
mobilidade do material tóxico e a reatividade dos minerais (SILVA, 2009). Uma
mudança no pH pode causar alteração na comunidade microbiana, uma vez que
cada espécie possui um pH ótimo específico.
Segundo Verechia (2008), em um solo mais argiloso a transmissão de água,
nutrientes e oxigênio para as bactérias é mais lenta. Solos permeáveis como areia e
cascalhos são mais favoráveis e a limpeza pode ser mais rapidamente realizada.
Além disso, a remediação é função da distribuição do tamanho da partícula,
porcentagem de carbono, e capacidade de troca catiônica.
30
5 MATERIAIS E MÉTODOS
5.1 Solos avaliados
Os solos avaliados no presente trabalho foram provenientes de diversas
cidades do estado do RS. O Quadro 3 relaciona as cidades de origem dos solos
estudados com as regiões correspondentes. A Figura 5 mostra o mapa do Estado
com as subdivisões de meso e microrregiões.
Cidade Mesorregião Microrregião
Arambaré Metropolitana Camaquã
Bento Gonçalves Nordeste Caxias do Sul
Santa Rosa Noroeste Santa Rosa
São Borja Sudoeste Campanha Ocidental
Alegrete Sudoeste Campanha Ocidental
Rio Grande Sudeste Litoral Lagunar
Porto Alegre Metropolitana Porto Alegre
Vacaria Nordeste Vacaria
Venâncio Aires Centro Oriental Santa Cruz do Sul
Terra de Areia Metropolitana Osório
Júlio de Castilhos Centro Ocidental Santiago
Charqueadas Metropolitana São Jerônimo
Rosário do Sul Sudoeste Campanha Central
Santana do Livramento Sudoeste Campanha Central
Quadro 3 – Cidades de origem dos solos estudados Fonte: autoria própria, 2010.
31
Figura 5 – mapa do Estado do RS com as subdivisões de meso e microregiões Fonte: Fundação de Economia e Estatística, 2010.
O solo inerte padrão (SIP) foi proveniente da Faculdade de Agronomia da
Universidade Estadual do Rio Grande do Sul (UFRGS). Este solo apresenta uma
quantidade maior de húmus em relação aos outros. É um solo geralmente fértil, ou
seja, um solo onde os vegetais encontram melhores condições para se
desenvolverem. Possui cerca de 10% de húmus em relação ao total de partículas
sólidas. A presença de húmus dá uma coloração, em geral, escura, contribui para
sua capacidade de reter água e sais minerais e aumenta sua porosidade e aeração.
32
5.2 Vidrarias e equipamentos
Medidas calibradas (cachimbos) para amostragem de solo; pipetas
automáticas de várias capacidades; suporte para copos descartáveis com 8 e 10
lugares; provetas graduadas, béqueres, pipetas graduadas, pipetas volumétricas e
balões volumétricos de diversas capacidades; buretas de 50 mL; erlenmeyers de
250 mL; funis de vidro; tubos de ensaio e bastões de vidro; pHmetro Quimis;
espectrofotômetro Analyser; Fotômetro de chama Celm; espectrofotômetro de
absorção atômica GBC; balança analítica Bioprecisa; centrífuga IEC model K; bloco
digestor Sarge Aparelhos Científicos; estufa e mufla Fornos Lavoisier; moinho de
solos com peneira de 2 mm; agitador horizontal.
5.3 Reagentes
Todos os reagentes empregados no presente trabalho foram de qualidade
analítica (Merck e Synth), com alto grau de pureza.
5.4 Análises
Todas as análises foram realizadas no Laboratório de Química Agrícola da
Fundação Estadual de Pesquisa Agropecuária (FEPAGRO), que possui certificação
da Rede Oficial de Laboratórios de Análise de Solo e de Tecido Vegetal do Rio
Grande do Sul e Santa Catarina (ROLAS). As análises seguiram os procedimentos
de “Análises de solo, plantas e outros materiais 2. ed” (TEDESCO, 1995).
As análises realizadas foram de fósforo, potássio, argila, matéria orgânica,
pH, SMP, CTC, alumínio, cálcio, magnésio, enxofre, boro, zinco, cobre, manganês,
sódio e ferro.
33
5.5 Resultados e discussão
Os resultados das análises referentes ao solo inerte padrão (SIP) e aos solos
das cidades de Arambaré, Bento Gonçalves, Santa Rosa, São Borja, Alegrete, Rio
Grande, Porto Alegre, Vacaria, Venâncio Aires, Terra de Areia, Júlio de Castilhos,
Charqueadas, Rosário do Sul e Santana do Livramento estão reunidos nas Tabelas
1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7.
Tabela 1 – Resultado das análises para pH e SMP
Amostra SIP Arambaré Bento
Gonçalves
Santa
Rosa São Borja Alegrete Rio Grande POA
pH 7,4 5,1 5,0 6,2 5,3 5,2 5,0 6,5
SMP 7,2 6,7 5,5 6,6 5,7 5,9 6,4 6,7
Amostra Vacaria Venâncio
Aires
Terra de
Areia
Júlio de
Castilhos Charqueadas
Rosário
do Sul
Santana do
Livramento
pH 6,5 6,2 4,3 6,4 6,2 5,1 5,2
SMP 6,6 6,5 5,4 6,6 6,1 5,5 6,7
Fonte: Autoria própria, 2010.
O pH no solo pode variar com o teor de sais na solução do solo, sendo
portanto influenciado por fatores climáticos (precipitação), adição de fertilizantes, etc.
O pH fornece indicações sobre a presença de Al3+, o grau de mineralização
da matéria orgânica e a disponibilidade de micronutrientes.
Sabendo que os nutrientes do solo são cátions, o pH exerce grande influência
na absorção dos mesmos no solo. Solos ácidos (grande atividade de H+) inibem a
absorção dos nutrientes devido às cargas de mesmo sinal se repelirem. Com o
aumento do pH (aumento de íons OH-), a absorção dos nutrientes é facilitada,
devido a atração dos íons.
O índice SMP é utilizado para o cálculo de calcário a ser utilizado em
calagens, não tendo outra finalidade.
34
Tabela 2 – Resultado das análises para a Capacidade de Troca de Cátions (CTC)
Amostra Solo inerte
padrão Arambaré
Bento
Gonçalves
Santa
Rosa São Borja Alegrete Rio Grande POA
CTC 19,2 3,6 8,5 15,0 7,8 3,5 2,0 9,1
Amostra Vacaria Venâncio
Aires
Terra de
Areia
Júlio de
Castilhos Charqueadas
Rosário
do Sul
Santana do
Livramento
CTC 18,3 4,3 2,8 8,5 19,3 11,7 2,0
Fonte: Autoria própria, 2010.
A capacidade de troca de cátions (CTC) é influenciada pelo pH, argila e
matéria orgânica. Quanto maior o pH, o teor de argila e o teor de matéria orgânica,
maior é a CTC e maior é a fertilidade do solo.
Comparando os resultados, vemos que o solo inerte padrão e o solo de
Charqueadas apresentaram os maiores resultados de CTC (19,2 e 19,3), e os solos
de Rio Grande e Santana do Livramento os menores (2,0). Como mencionado
anteriormente, o pH influencia na CTC, e essa influência é vista claramente nessa
comparação. O solo inerte padrão e o solo de Charqueadas apresentaram pH
próximos da neutralidade ou levemente ácidos (7,4 e 6,2 respectivamente), e os
solos de Rio Grande e Santana do Livramento apresentaram pH ácidos (5,0 e 5,2
respectivamente).
De acordo com as análises, veremos mais adiante que os maiores valores de
CTC também estão ligados aos maiores valores de nutrientes (Ca2+, Mg2+, K+ entre
outros) e matéria orgânica.
Tabela 3 – Resultado das análises para fósforo (P) e potássio (K)
Amostra SIP Arambaré Bento
Gonçalves
Santa
Rosa São Borja Alegrete Rio Grande POA
P (mg/dm3) 456,7 6,5 11,7 121,7 1,6 0,9 121,7 52,0
K (mg/dm3) 435 32 263 244 68 48 123 123
Amostra Vacaria Venâncio
Aires
Terra de
Areia
Júlio de
Castilhos Charqueadas
Rosário
do Sul
Santana do
Livramento
P (mg/dm3) 6,5 21,2 30,9 14,4 567,2 12,6 6,5
K (mg/dm3) 156 160 104 122 1302 76 45
Fonte: Autoria própria, 2010.
Os solos com pH próximo de 6,0 deslocam o fósforo adsorvido na superfície
dos minerais para a solução do solo. Como exemplo, temos os solos de Santa Rosa
35
e Charqueadas, que possuem pH próximo de 6,0 e um valor elevado de fósforo
disponível. Os solos de Júlio de Castilhos e Venâncio Aires também apresentam pH
próximo de 6,0, porém não apresentam teores elevados de fósforo. Estas diferenças
podem estar relacionadas à baixa CTC destes solos (Júlio de Castilhos= 8,5 e
Venâncio Aires= 4,3). Se a CTC é baixa, a reação de troca de íons no solo não é
satisfatória porque não há cargas negativas suficientes para reter os cátions
disponíveis.
Assim como o fósforo, o potássio também é dependente da CTC. Solos com
altos valores de CTC retêm mais potássio na fase sólida, diminuindo as perdas por
lixiviação. Apresentam, também, maior capacidade de manter alto o K+ da solução e
conseqüentemente o gradiente de concentração.
A elevação do pH aumenta a quantidade de cargas negativas do solo e assim
há maior retenção de potássio e de outros cátions no solo.
De acordo com as análises, pode ser observado que os solos com maior CTC
e conseqüentemente os solos com o pH próximo da neutralidade, são aqueles que
apresentam maiores teores de potássio: solo inerte padrão (CTC= 19,2; pH= 7,4; K=
435) e Charqueadas (CTC= 19,3; pH= 6,2; K= 1302).
Tabela 4 – Resultado das análises para argila e matéria orgânica (MO)
Amostra SIP Arambaré Bento
Gonçalves
Santa
Rosa São Borja Alegrete Rio Grande POA
Argila (%) 9 9 34 46 51 29 8 18
MO (%) 8,8 2,3 3,4 3,2 3,9 1,8 1,9 3,2
Amostra Vacaria Venâncio
Aires
Terra de
Areia
Júlio de
Castilhos Charqueadas
Rosário
do Sul
Santana do
Livramento
Argila (%) 48 32 13 24 13 25 7
MO (%) 5,1 1,5 3,2 3,5 7,8 3,4 1,0
Fonte: Autoria própria, 2010.
A argila no solo é avaliada principalmente pela origem dos solos. Pode-se
dizer que os solos mais arenosos apresentam baixos teores de argila, como por
exemplo, solos litorâneos e costeiros. As análises apresentam teores de argila
baixos exatamente nesses tipos de solo, como Rio Grande, Arambaré e Terra de
Areia.
36
A matéria orgânica no solo é muito variável. Ela é independente de qualquer
macro ou micronutriente no solo, inclusive independe do pH. Sua variação se dá
pela ação de microrganismos que biodegradam o material das plantas (húmus) e/ou
por adubações orgânicas. A fase inicial da biodegradação microbiana é
caracterizada pela perda rápida dos compostos orgânicos prontamente
decomponíveis (açúcares, proteínas, amido, celulose, etc), sendo as bactérias
especialmente ativas nesta fase de decomposição. Na fase seguinte, produtos
orgânicos intermediários são biodegradados por uma grande variedade de
microorganismos, com a produção de nova biomassa e liberação de CO2 (SILVA
FILHO; SILVA, 2010).
No entanto, sabe-se que solos que apresentam altos teores de matéria
orgânica aumentam as cargas negativas do solo (aumento da CTC
automaticamente), e aumentam a fertilidade devido o favorecimento da entrada de
ar e da drenagem da água. De acordo com as análises, vemos que os solos que
apresentam maiores teores de MO, são aqueles de pH próximo da neutralidade, que
possuem alta CTC e grande concentração de nutrientes. Os solos com baixo teor de
MO são aqueles de pH ácido, baixa CTC e, portanto, baixas concentrações de
nutrientes.
Tabela 5 – Resultado das análises para alumínio (Al)
Amostra SIP Arambaré Bento
Gonçalves
Santa
Rosa São Borja Alegrete Rio Grande POA
Al
(cmolc/dm3) 0,0 0,2 0,6 0,0 0,4 1,1 0,4 0,0
Amostra Vacaria Venâncio
Aires
Terra de
Areia
Júlio de
Castilhos Charqueadas
Rosário
do Sul
Santana do
Livramento
Al
(cmoc/dm3) 0,0 0,0 1,9 0,0 0,0 0,3 0,2
Fonte: Autoria própria, 2010.
O alumínio está intimamente ligado ao pH. Em solos ácidos ele é retido nas
poucas cargas negativas do solo, passando para a solução do mesmo. A ação ácida
do Al3+ é dada pela equação:
Al3+ + 3H2O ↔ Al(OH)3 + 3H+ ...(2)
37
Logo, com o aumento da concentração do alumínio ocorre uma diminuição da
acidez do solo.
A toxicidade do alumínio é observada até pH 5,5; em solos com pH maior que
5,5 o alumínio encontra-se em formas precipitadas (insolúveis) (BISSANI, 2004). As
análises mostram que em pH ácido o alumínio está altamente disponível (solos de
Bento Gonçalves e Terra de Areia apresentaram pH 5,0 e 4,3 respectivamente), e
em pH maiores que 5,5 o alumínio não foi detectado ou está em baixas
concentrações ((solo inerte padrão e solos de Santa Rosa, Porto Alegre, Vacaria,
Venâncio Aires, Júlio de Castilhos e Charqueadas apresentaram pH 7,4; 6,2; 6,5;
6,5; 6,2; 6,4 e 6,2 respectivamente).
Tabela 6 – Resultado das análises para cálcio (Ca) e magnésio (Mg)
Amostra SIP Arambaré Bento
Gonçalves
Santa
Rosa São Borja Alegrete Rio Grande POA
Ca
(cmolc/dm3) 14,8 2,1 5,6 10,1 5,3 1,4 0,6 7,1
Mg
(cmolc/dm3) 1,3 0,9 1,2 4,3 1,8 0,9 0,5 1,4
Amostra Vacaria Venâncio
Aires
Terra de
Areia
Júlio de
Castilhos Charqueadas
Rosário
do Sul
Santana do
Livramento
Ca
(cmolc/dm3) 9,2 3,2 0,5 5,2 10,4 8,7 1,1
Mg
(cmolc/dm3) 8,4 0,6 0,1 2,8 4,9 2,3 0,6
Fonte: Autoria própria, 2010.
Da mesma forma que o K+, o cálcio e o magnésio são fortemente absorvidos
devido às cargas negativas do solo. Segundo a análise, os solos que apresentam
maiores teores de cálcio e magnésio são aqueles que possuem alta CTC (como
exemplo, Santa Rosa, Vacaria e Charqueadas).
38
Tabela 7 – Resultado das análises para enxofre (S) e micronutrientes (B, Zn, Cu, Mn, Na e Fe)
Amostra SIP Arambaré Bento
Gonçalves
Santa
Rosa São Borja Alegrete Rio Grande POA
S (mg/dm3) 187,0 32,0 58,0 23,4 5,4 15,2 18,4 122,7
B (mg/dm3) 1,46 0,87 0,51 0,68 1,14 0,48 0,43 0,79
Zn (mg/dm3) 1,7 17,8 36,7 20,4 94,2 12,1 12,3 14,9
Cu (mg/dm3) 0,3 0,4 1,2 2,1 10,1 0,9 1,1 2,3
Mn (mg/dm3) 1,7 17,8 36,7 20,4 94,2 12,1 12,3 14,9
Na (mg/dm3) 452 62 97 71 26 31 49 57
Fe (%) 0,24 0,05 0,30 0,11 0,5 0,13 0,12 0,26
Amostra Vacaria Venâncio
Aires
Terra de
Areia
Júlio de
Castilhos Charqueadas
Rosário
do Sul
Santana do
Livramento
S (mg/dm3) 117,3 25,9 19,4 53,6 136,4 19,1 10,7
B (mg/dm3) 0,51 0,52 0,23 0,69 1,21 0,33 0,71
Zn (mg/dm3) 10,2 8,1 17,9 15,1 4,1 84,5 28,3
Cu (mg/dm3) 3,0 0,3 0,7 0,9 0,6 1,6 0,7
Mn (mg/dm3) 10,2 8,1 17,9 15,1 4,1 84,5 28,3
Na (mg/dm3) 59 26 9 43 84 46 3
Fe (%) 0,35 0,09 0,22 0,15 0,29 0,60 0,06
Fonte: Autoria própria, 2010.
O enxofre variou significativamente nos solos com pH levemente ácidos à
neutros. Esse valor elevado de S está relacionado ao acúmulo de sulfatos no solo
devido ao aumento da alcalinidade.
Em geral, as quantidades totais de micronutrientes nos solos são variáveis e
dependem dos teores presentes nos materiais de origem e da ação dos fatores de
formação dos solos.
O aumento do pH aumenta a adsorção do boro. Analisando os solos SIP e de
Charqueadas, vemos os maiores valores de boro em solos com pH alcalino.
Os micronutrientes Cu2+, Mn2+ e Zn2+, segundo pesquisas, ocorrem na forma
de complexos orgânicos, logo, a atividade microbiana no solo favorece a
solubilidade dos mesmos pela produção de grande quantidade de compostos
orgânicos solúveis.
As concentrações de ferro na solução são muito baixas, devido à baixa
solubilidade de Fe2O3; assim como nos outros micronutrientes, a atividade
microbiana pode aumentar a concentração de ferro na solução do solo. A atividade
39
microbiana reduz o Fe+3 a Fe+2, e como os compostos de Fe+2 são mais solúveis que
os de Fe+3, há um aumento considerável de ferro na solução do solo.
O sódio constitui, juntamente com o magnésio, o cálcio e o potássio, os
cátions trocáveis do solo, e, portanto também é disponibilizado na solução do solo
da mesma forma. O sódio também pode estar disponível em grandes quantidades
em solos litorâneos, devido à salinidade do solo causada pelo mar.
Resumindo, de um modo geral, podemos dizer que a disponibilidade de
nutrientes no solo está ligada à quantidade de matéria orgânica, ao teor de argila e
ao pH. Esses parâmetros constituem as cargas negativas no solo, e, portanto, a
avaliação é feita de acordo com a CTC.
Para processos de biorremediação a avaliação é um pouco diferente. De
posse dos resultados e considerando todas as situações anteriores, pode-se concluir
que de acordo com as análises realizadas, a amostra de solo de Charqueadas
apresentou o melhor resultado comparado ao solo inerte padrão.
Para fins de biorremediação, os parâmetros principais para o estudo
comparativo foram o pH, matéria orgânica e a CTC, assim como alguns
macronutrientes (fósforo e enxofre), e em baixos níveis os micronutrientes.
O pH ideal para a maioria das culturas é próximo da neutralidade, como
mostrou a análise do solo inerte padrão (pH 7,4). A matéria orgânica deste solo
padrão apresentou um valor alto, provavelmente devido à alta concentração de
húmus, o principal componente da matéria orgânica e mais resistente a degradação.
O solo de Charqueadas não foi fielmente parecido com o solo inerte padrão,
mas sim parcialmente. Este solo apresentou excelentes valores de pH, fósforo,
matéria orgânica e enxofre. Caso necessário, a correção de pH e matéria orgânica
são fáceis de ser atingidas, sendo a primeira, no caso de aumento de pH,
conquistada através da calagem com calcário, e a segunda através da aplicação de
húmus ou qualquer outro resíduo orgânico. Os teores de macronutrientes são um
pouco mais complicados, mas não impossíveis, sendo a correção feita através de
adubos apropriados, porém cabe o bom senso do ponto de vista econômico.
Considerando um projeto de pesquisa de biorremediação levado a campo,
supondo o uso de caixas de 1m3 para a realização do experimento, em um fatorial
de 23 e em quadruplicata (totalizando 32 vias), seriam usados cerca de 32m3 de
solo. Sabendo que o valor deste solo inerte padrão é elevado, o custo total de um
experimento como esse seria inviável. Utilizando um solo não sintetizado, obtido na
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natureza sem custos adicionais, esse custo não seria necessário, sendo este valor
utilizado para outros fins no projeto.
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6 CONCLUSÃO
A análise química de solo é, além de quantificar os nutrientes que o solo
poderá fornecer as plantas, também proporcionar cálculos de quantidade de adubo
que deverá ser aplicado para se ter um bom rendimento da cultura e avaliar o solo
quanto a contaminações existentes, gerando resultados confiáveis.
A contaminação do solo tem-se tornado uma das preocupações ambientais,
uma vez que, geralmente, a contaminação interfere no ambiente global da área
afetada. Essa preocupação vem crescendo em todo o mundo dado aos graves
efeitos que pode ocasionar sobre a humanidade. Nos últimos 20 anos, a
biorremediação teve um grande crescimento, passando de tecnologia praticamente
desconhecida para uma tecnologia considerada aplicável a um largo espectro de
contaminações. É uma opção a ser seguramente considerada para tratar locais
contaminados e assim, proteger o meio ambiente e as pessoas.
Neste trabalho foram feitas análises de macro e micronutrientes do solo,
visando um melhor conhecimento dos solos do Estado do Rio Grande do Sul.
Segundo a interpretação dos resultados, pode-se concluir que não se pode analisar
cada resultado individualmente, visto que há uma relação direta dos nutrientes com
o pH, a matéria orgânica e o teor de argila. Conclui-se também, de acordo com os
resultados, que os solos do RS são ligeiramente ácidos, com baixos teores de
fósforo, médios teores de potássio e médios a altos teores de matéria orgânica.
Para o objetivo secundário do trabalho, ou seja, o estudo comparativo de solo
inerte para processos de biorremediação, podemos afirmar que o solo de
Charqueadas apresentou excelentes resultados na comparação com o solo inerte
padrão, que é ideal para processos de biorremediação. A confirmação destes
resultados, porém, só poderá ser realizada quando forem feitos testes efetivos de
tratamento por biorremediação de contaminantes nestes solos.
Pode-se afirmar também que o uso destes solos em projetos de pesquisa
acarretará em menores custos no processo, visto que em projetos levados à campo
seria, além de inviável o custo, inviável a fabricação de solos sintéticos a curto
prazo.
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