ÁREA
Química Ambiental
Autores
Rocha, R.B.F. (UEMASUL) ; Conceição, C.S. (UEMASUL) ; Oliveira, J.D. (UEMASUL) ; Nascimento, I.O. (UEMASUL)
RESUMO
O setor agrícola possui participação na economia brasileira, com os seus avanços, aumentou-se a aplicação de insumos agrícolas, causando um problema ambiental devido à presença de metais potencialmente tóxicos. A biorremediação, utilizando microrganismos, reduz o impacto negativo causado no ambiente. Neste contexto, o objetivo do estudo é avaliar a biorremediação em solo agrícola contaminado por níquel e zinco, utilizando Bacillus cereus. O resultado mostrou que a bactéria possui capacidade e eficiência na remoção dos íons metálicos, podendo remover até 688,5 mg g-1, tendo eficiência de até 85,4%. Portanto, a bactéria analisada apresentou eficácia na remoção de Ni e Zn, tornando-a viável na biorremediação de solos agrícolas contaminados com metais potencialmente tóxicos.
Palavras Chaves
Biorremediação ; Bacillus cereus ; metais tóxicos
Introdução
O setor agrícola tem uma significativa participação na economia brasileira, atingindo números altos e tendo grande participação no PIB. Com o seu desenvolvimento acelerado, a aplicação em larga escala de defensivos e/ou fertilizante aumentou, constituí um grave problema ambiental devido a presença de metais potencialmente tóxicos presentes neles. Agrotóxicos ou subprodutos usados com finalidade corretiva ou nutricional na agricultura possuem uma composição, que além de elementos desejáveis, também, em geral, contém metais potencialmente tóxicos, e podem ser uma fonte de contaminação sendo que, o solo já é um sistema natural rico, composto por minerais, matéria orgânica, gases, líquidos e organismos com interações dinâmicas (YU et al., 2019). Métodos convencionais para remover os metais tóxicos são processos onerosos, frente a isso, diversas técnicas de remediação de solos contaminados por Metais Potencialmente Tóxicos estão surgindo. Os tratamentos biológicos vêm ganhando espaço neste meio, com ampla aceitação pela sociedade, devido apresentarem uma alternativa esteticamente agradável, baixo custo, alta aplicabilidade e por apresentarem bons resultados (APARÍCIO et al., 2019; CHEN et al., 2015;). Braun et al. (2019), afirma que, a biorremediação com o uso de microrganismos para o tratamento de solos contaminados com metais potencial tóxicos vêm sendo estudada e avaliada, e os resultados obtidos apontam para uma técnica promissora e viável. Nesse contexto, o presente estudo teve como objetivo avaliar a biorremediação em solo agrícola contaminado por níquel e zinco, utilizando a bactéria Bacillus cereus, visando sua utilização no processo de biorremediação de solo agrícolas contaminados com esses metais.
Material e métodos
A pesquisa foi conduzida no Laboratório de Química Ambiental e Microbiologia e Saúde da Universidade Estadual da Região Tocantina do Maranhão - UEMASUL. Nesse estudo utilizou-se isolados da rizobactéria Bacillus cereus e amostra de solo de plantação de milho do cerrado maranhense. Para avaliação da capacidade de remoção pela bactéria, foram adicionados 10 mL de solução bacteriana no solo, em concentração ajustadas para 108 UFC mL-1, em espectrofotômetro com comprimento de onda de 540 nm e absorbância de 0,5. Para avaliar as concentrações e o potencial de biodegradação dos metais, foram realizadas cinco coletas, no tempo zero, após o período de 2, 5, 10 e 15 dias. Após o tempo previsto para cada condição ensaiada, foram pesadas 10 gramas de solo e realizada lavagens com 40 mL de solução tampão fosfato de sódio (8 mM de Na2HPO4.12H2O; 1,9 mM de NaH2PO4.2H2O; 8 gramas de NaCl; pH 7,3), por duas vezes e filtradas em papel filtro quantitativo, de modo a separar a biomassa. Após a filtragem, a biomassa foi seca em estufa a 65 ºC por 2 horas, descompactada e colocada em frascos. Para a extração do metal, utilizou-se o método Mehlich - 1 (HCl 0,05 mol L-1 +H2SO4 0,0125 L-1). Foram pesadas 4 gramas do solo lavado com solução tampão, e adicionadas 40 mL da solução de Mehlich, a mistura foi posteriormente agitada por 5 minutos a 220 rpm em agitador mecânico orbital a 28 °C. Em seguida as amostras foram filtradas e armazenadas em recipientes de polipropileno para ser realizada a determinação das concentrações dos íons metálicos em Espectroscopia de Emissão Atômica Acoplada a Fonte de Plasma Induzido-ICP-AES. As análises foram realizadas em triplicata. A capacidade de remoção dos metais foi calculada pela Equação: Qe (mg kg-1) = (Qi -Qf / m)xV
Resultado e discussão
A utilização de microrganismos na biorremediação ocorre devido a sua capacidade de imobilizar metais
potencialmente tóxicos, por adsorção em superfície celular, ou por processos de formação de complexos
intracelulares (BRAVO, 2018). De acordo com Ren et al.(2015), os grupos funcionais hidroxila, carbonila e
carboxila estão presentes nas paredes celulares de bactérias do gênero Bacillus sp. atuando na
captação de metais. O teste de biorremediação (Figura 1) revela que a bactéria Bacillus cereus
mostrou-se eficaz na capacidade de remoção das espécies metálicas estudadas, esse resultado é
influenciado pela presença dos grupos funcionais presentes na sua parede celular, responsável pela
adsorção de metais. A bactéria apresentou maior capacidade de remoção no tempo de 2 dias para zinco e
5 dias para níquel, removendo respectivamente 688,5 mg g-1 íons metálicos, com eficiência
de 75,6%, e 237,0 mg g-1 íons metálicos, com eficiência de 85,4%. Verificou-se que, os valores
obtidos na capacidade de remoção dos metais teve baixas variações entre si, isso ocorreu devido a
bactéria ser Gram-positiva, adsorvendo menores quantidades de metais potencialmente tóxicos. Hu
(1992) justifica que bactérias Gram-positivas apresentam menor capacidade de adsorção do que as
bactérias Gram negativas, devido ao menor teor de lipídios na membrana externa celular. Com base
nos resultados obtidos, a bactéria Bacillus cereus apresentou-se eficiente na remoção dos metais
potencialmente tóxicos, níquel e zinco. Isso demonstra que a espécie bacteriana utilizada no estudo pode
ser utilizada como ferramenta para a biorremediação em tratamento de áreas agrícolas contaminadas com
os metais, zinco e níquel.
Conclusões
Embora o setor agrícola contribua para o crescimento econômico do país, seus avanços têm causado contaminação nos solos devido ao uso intensivo de agrotóxicos. Dessa forma, a biorremediação surgiu para promover a descontaminação dessas áreas, utilizando microrganismos na remoção de metais potencialmente tóxicos. Com base no estudo realizado, notou-se que a bactéria Bacillus cereus apresenta alta capacidade e eficiência na remoção dos íons metálicos do solo de cerrado. Sendo assim, a mesma torna-se viável no processo de biorremediação de solos agrícolas contaminados por Ni(II) e Zn(II).
Agradecimentos
Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – CNPq pela concessão da Bolsa de Iniciação Científica(PIBIC-CNPq) e a UEMASUL pela estrutura fornecida.
Referências
APARICIO, J. D.; GARCIA-VELASCO, N.; URIONABARRENETXEA, E.; SOTO, M.; ÁLVAREZ, A.; POLTI, M. A. Evaluation of the effectiveness of a bioremediation process in experimental soils polluted with chromium and lindane. Ecotoxicology and Environmental Safety, v. 181, p. 255-263, 2019.
BRAUN, A. B.; TRENTI, A. W. S.; VISENTI, C.; THOME, A. Biorremediação como alternativa de tratamento de solos contaminados com metais tóxicos. Revista CIATEC – UPF, v.11, n.2, p. 73-78,2019.
BRAVO, G. B. G. Resistência aos metais cobre, chumbo, cromo e zinco em bactérias gram-positivas isoladas de ambiente aquático. 2018. 44 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2018.
CHEN, M.; XU, P.; ZENG, G.; YANG, C.; HUANG, D.; ZHANG, J. Bioremediation of soils contaminated with polycyclic aromatic hydrocarbons, petroleum, pesticides, chlorophenols and heavymetals by composting: Applications, microbes and future research needs. Biotechnology Advances, v. 33, n. 6, p 745–755, 2015.
HU, T. L. Sorption of reactive dyes by Aeromonas biomass. Water Science Technology, v. 26, p. 357366, 1992.
REN. G.; JIN. Y.; ZHANG. C.; GU. H.; QU. J. Characteristics of Bacillus sp. PZ-1 and its biosorption to Pb(II). Ecotoxicol Environ Saf. Jul;117:141-8, 2015.
YU, H.; ZOU, W.; CHEN, J.; CHEN, H.; YU, Z.; HUANG, J.; TANG, H.; WEI, X.; GAO, B. Biochar amendment improves crop production in problem soils: A review. Journal of Environmental Management, v. 232, p. 8–21, 2019.
