Aplicação de resíduos ao solo: a microbiologia pode ajudar ... Nogueira.pdf · microbiologia...

8/1/2013

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Aplicação de resíduos ao solo: a Aplicação de resíduos ao solo: a microbiologia pode ajudar no monitoramento?microbiologia pode ajudar no monitoramento?

Marco Antonio NogueiraMarco Antonio Nogueira(marco nogueira@embrapa br)(marco nogueira@embrapa br)(marco.nogueira@embrapa.br)(marco.nogueira@embrapa.br)

FlorianópolisFlorianópolisJulho de 2013Julho de 2013

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O quê abordaremos nesta manhã ?

Atividades humanas vs. geração de resíduos;

Qual o destino ?

Constituíntes dos resíduos e potencial de uso;

Microrganismos e processos microbiológicos no monitoramento;Microrganismos e processos microbiológicos no monitoramento;

Como interpretar os comportamentos ?

Considerações finais.

8/1/2013

3

Os ambientes naturais

8/1/2013

4

O homem e o ambiente

8/1/2013

5

O desenvolvimento e suas consequências

8/1/2013

6

Degradação do solo

Noogueira (2013)

8/1/2013

7

Degradação da água http://caliandradocerradogo.blogspot.com.br

Área rural

Á

Noguei

Área urbana

ira (2004)

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8

A maior parte da vida não está ACIMA, mas A maior parte da vida não está ACIMA, mas DENTRO do soloDENTRO do solo

Martines (2009)

O que os olhos não veem o coração não sente?O que os olhos não veem o coração não sente?

Nem a mente compreende?Nem a mente compreende?(Dra. Elke Cardoso)(Dra. Elke Cardoso)

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Em 1 g de terra: número de microrganismos equivalente à população do planeta: atividade. (Doran et al., 1996)

http://picasaweb.google.com/lh/view?q=microorganism&psc=G&filter=1&hl=pt-BR#5748592490233185138

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Só conhecemos a ponta do iceberg…

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Consequências da degradação do solo e da água

• Perda de diversidade;• Perda da funcionalidade;• Pressão sobre novas

áreas.

Custos Ambientais

• Maior dependência externa;

• Menor eficiência;• Menor produção

Custos Econômicos

• Menor produção.

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Resíduos: da geração à destinação

Á N K

Agroindústria da cana.

Nogueira (2001)

Água, N, K.

Nog

Nogueira (2001)

gueira (2001)

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Resíduos: da geração à destinação

Estações de tratamento de esgoto tratamento de esgoto.

C, N, P, Ca, efeito corretivo

Nogueira (2001)

C, N, P, Ca, efe to corret vo

Nogueira (2001)

Carmo (2011)

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Resíduos: da geração à destinação

Lodo de curtume. Lodo de curtume.

C N S Ca efeito corretivo

Martines (2009)

C, N, S, Ca, efeito corretivo

Martines (2009)

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Resíduos: da geração à destinação

Lixiviado de aterros sanitários Lixiviado de aterros sanitários

Fonte: http://www.cmtuld.com

.bbr

Fonte: http://www.cmtuld.com

.br

N, K, Na

r

Santos, 2010

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Resíduos: da geração à destinação

“Composto” de lixo urbano

Nogueira (2001)

Composto de lixo urbano

C N

Nogueira (2001)

C, N

Nogueira (2001)

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Resíduos: da geração à destinação

Efluente de esgoto tratado Efluente de esgoto tratado

Água N K Na

de Paula (2008)

Água, N, K, Na

de Paula d (2008)

de Paula (2008)

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Relação DQO/DBO de alguns resíduos

Resíduo DQO (mg/L)

DBO5 (mg/L) DQO/DBO5

Esgoto doméstico brutoEsgoto doméstico tratadoVinhaça

50050

60 000

30010

30 000

1,752Vinhaça

Resíduo de curtumeRes. ind. papel e celuloseRes. tratado ind. papel e celuloseLixiviado de aterro

60.00013.000

620

2502.325

30.0001.270226

30150

210,22,7

8,315,5

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Mineralização do resíduoLVAd (Argiloso)

g-1 s

olo

300

350

400Dose 0 Mg ha-1

Dose 6 Mg ha-1

Dose 12 Mg ha-1

Dose 24 Mg ha-1

Dose 36 Mg ha-1

mg

C-CO

2 100

g

0

50

100

150

200

250

Martine

Cuidado com carbonatos!

Doses de Lodo

(Mg ha-1)

C-degradado = Co(1-e-kt)

C0 (mg 100g-1 solo) k (dia-1) Meia-vida (dia) R2

6 41,58 0,0924 8 0,99**

12 82,68 0,1072 6 0,99**

24 160 40 0 1128 6 0 99**

Dias de incubação 0 20 40 60 80 100

es (2005)

Martines (2 0

24 160,40 0,1128 6 0,99**

36 221,90 0,1022 7 0,99**

005)

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Atributos microbiológicos

C (m

g kg

-1)

140

210

280=DMS p<0,05

N (m

g kg

-1)

20

30= DMS p<0,05

BMC

0

70

L0 L1 L2FR0

L0 L1 L2FR1

L0 L1 L2FR2

BMN

0

10

L0 L1 L2FR0

L0 L1 L2FR1

L0 L1 L2FR2

Biomassa microbiana de carbono (BMC) e de nitrogênio (BMN) em solotratado com biossólido (L0 = 0; L1 = 46; L2 = 92 g kg-1 ) e fosfato de Gafsa

Carmo (2011)

tratado com b ossól do (L0 0; L 46; L 9 g kg ) e fosfato de Gafsa(FR0 = 0; FR1 = 0,7; FR2 = 1,4 g kg-1). DMS representa a diferença mínimasignificativa (Tukey).

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Atributos microbiológicos

qCO

2

C-CO

2 g-1 B

MC-1

h-1)

1.5

3.0

4.5

6.0=DMS p<0,05

espi

rom

etri

am

g CO

2 g-1 d

ia-1)

1020304050

=DMS p<0,05

Respirometria basal e quociente metabólico em solo tratado combiossólido (L0 = 0; L1 = 46; L2 = 92 g kg-1 ) e fosfato de Gafsa (FR0 = 0;FR1 = 0,7; FR2 = 1,4 g kg-1). DMS representa a diferença mínima

L0 L1 L2FR0

L0 L1 L2FR1

L0 L1 L2FR2

(m

g C

0.0

Re (m

010

L0 L1 L2FR0

L0 L1 L2FR1

L0 L1 L2FR2

Carmo (2011)

significativa (Tukey).

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C total, atividades enzimáticas e condutividade elétrica em solo tratado combiossólido (L0 = 0; L1 = 46; L2 = 92 g kg-1 ) e fosfato de Gafsa (FR0 = 0; FR1 =0,7; FR2 = 1,4 g kg-1). Letras distintas indicam diferença estatística (Tukey,p<0,05).

Atributos bioquímicos

Variáveis Fosfato de Rocha BiossólidoFR0 FR1 FR2 L0 L1 L2

C total(g kg-1) 14,8 A 14,7 A 14,3 A 11,5 C 15,0 B 17,4 A

Desidrogenase 2 5 B 3 0 AB 3 9 A 1 1 B 6 4 A 1 8 B

p , ).

(µg TTF g-1 24 h-1) 2,5 B 3,0 AB 3,9 A 1,1 B 6,4 A 1,8 B

Urease(µg N-NH4

+ g-1 2 h-1) 42,0 A 49,3 A 41,6 A 22,3 C 62,6 A 48,0 B

Celulase(µg g-1 AR 24 h-1) 473,3 A 405,1 A 432,3 A 447,7 A 438,2 A 424,8 A

Fosfatase ácida 574 A 569 A 576 A 567 A 572 A 581 A(µg g-1 PNF h-1) 574 A 569 A 576 A 567 A 572 A 581 A

Condutividade elétrica(µS cm-1) 1493 A 1443 A 1395 A 258 C 1327 B 2746 A

Carmo (2011)

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Dinâmica do Nitrogênio

xa d

e am

onif

icaç

ão(m

g g-1

dia

-1)

0.8

1.6

2.4

3.2=DMS p<0,05

xa d

e ni

trif

icaç

ão

(%)

10

20

30

40= DMS p<0,05

Tax

0.0L0 L1 L2

FR0L0 L1 L2

FR1L0 L1 L2

FR2

Tax

0L0 L1 L2

FR0L0 L1 L2

FR1L0 L1 L2

FR2

Taxas de amonificação e de nitrificação em solo tratado com biossólido(L0 = 0; L1 = 46; L2 = 92 g kg-1 ) e fosfato de Gafsa (FR0 = 0; FR1 = 0,7;FR2 = 1,4 g kg-1). DMS representa a diferença mínima significativa(Tukey).

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Dinâmica do Nitrogênio

Kishino (2008)

Teores de amônio e nitrato em solo argiloso e arenoso tratados com lixiviadode aterro sanitário (D0 = 0; D1 = 30; D2 = 60; D3 = 90; D4 = 120 kg ha-1 de N.Li i i d t d 918 L 1 (N t t l) 850 L 1 N NH + 13 L 1 NLixiviado contendo 918 mg L-1 (N total) = 850 mg L-1 N-NH4

+ + 13 mg L-1 N-NO3

-

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Amônio (mg/kg)

0 10 20 30 40

undi

dade

(cm

)

10203040

Nitrato (mg/kg)

0 40 80 120 160 200

10203040

ns\

Ano 1

Pro

fu 5060

5060

0 10 20 30 40

dida

de (c

m)

102030

0 40 80 120 160 200

102030

ns

ns

ns

Amostragem 1

Pro

fund 40

5060

D0D1D2

0 10 20 30 40

ade

(cm

)

1020

0 40 80 120 160 200

102030

405060

nsns

ns

13

Amostragem 2

D2D3D4TA

Pro

fund

ida 30

405060

30405060

ns

ns

ns

ns

Sant

os e

t al

., 20

Amostragem 3

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  Amônio (mg kg-1)0 10 20 30 40 50

A Nitrato (mg kg-1)0 10 20 30 40 50

pH (H2O)

5 5 0 2

Ano 2

ns

ns

nsns

1020

40

60ns

5,5 + 0,2

5,3 + 0,3

4,8 + 0,1

4,7 + 0,3 Amostragem 4

B

nsns

ns

0 10 20 30 40 50

1020

40

0 10 20 30 40 50

ns

ns

5,7 + 0,3

5,9 + 0,2

5 4 + 0 1

5,5 + 0,2

ns

1

Panchoni, 2011

ns60

ns 5,4 + 0,1

D0 D1 D2 D3 D4 UR Amostragem 5Panc

honi

, 20

11

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!Consequência…

!

Bertola (2009)

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30 is 30

Atributos bioquímicos

ns ns

Des

idro

gena

seμ g

g-1 d

e TF

F

51015202530

oi

drat

os s

olúv

eg

g-1 d

e gl

icos

e

51015202530

Panchoni (2011)

Atividade de desidrogenase e teores de carboidratos solúveis em solo argilosoapós 4, 5 e 6 aplicações de lixiviado de aterro sanitário (D0 = 0; D1 = 30;

Amostragem1 2 3

D μ

05

Amostragem1 2 3Carb

oµg

05

p , p ç (D ; D ;D2 = 60; D3 = 90; D4 = 120 kg ha-1 de N como lixiviado; TA = 120 kg ha-1

de N como ureia. Barras de erro representam a diferença mínima significativa(Tukey p<0,05).

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E quanto a contaminantes tóxicos?Ex.: lodo galvânicoElementos Teores totais (g kg-1)

Ca 329,5Mg 236,3Ni 143,1Cr 83,5Fe 56,9Cu 49,4Si 37,8Al 24,7S 19,3Zn 16 9Zn 16,9K 2,1V 0,6

Kishino (2011)

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30

E quanto a contaminantes tóxicos?

Atributos microbiológicos

sa M

icro

bian

a C

mg

kg-1

120

160

200

240

LVwf

NVef

sa M

icro

bian

a N

mg

kg-1

20

30

40

LVwf

NVef

Dose (g kg-1)

0 2 4 6

Biom

ass

40

80 LBa

Dose (g kg-1)

0 2 4 6

Biom

ass

0

10

LBa

LVwf

Kishino (2011)

Biomassa microbiana de C e de N em três tipos de solo que receberam dosest d l d l â icrescentes de lodo galvânico.

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E quanto a contaminantes tóxicos?

Atributos bioquímicos

fata

se á

cida

de P

NF

h-1 a

37

ºC

150

200

250

300

350

LBa

NVef

atas

e al

calin

ae

PNF

h-1 a

37

ºC

100

150

200

LBa

NVef

Atividade de fosfatase ácida e de fosfatase alcalina em três tipos de solo queb d t d l d l â i

Dose (g kg-1)

0 2 4 6

Fosf

mg

kg-1 d

0

50

100LVwf

Dose (g kg-1)

0 2 4 6

Fosf

am

g kg

-1 d

0

50

LVwf Kishino (2011)

receberam doses crescentes de lodo galvânico.

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E quanto a contaminantes tóxicos?

Atributos bioquímicos

sidr

ogen

ase

e TF

F d-1

a 3

7 ºC

10

15

20

LVwf

NVef

Ure

ase

de

N-N

H4+ h

-1

40

80

LBa

NVef

Dose (g kg-1)

0 2 4 6

Des

mg

kg-1 d

0

5 LBa

Ati id d d d id d t ê ti d l b

Dose (g kg-1)

0 2 4 6

mg

kg-1

0

LVwf

Kishino (2011)

Atividade de desidrogenase e de urease em três tipos de solo que receberamdoses crescentes de lodo galvânico.

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Considerações finais

Efeitos podem ser positivos ou negativos;

Interpretar conforme a função, com cautela;

Conjunto mínimo de indicadores;

Ajustar dose para cada condição;Ajustar dose para cada condição;

Aplicações parceladas de resíduos, fator mais limitante, legislação;

Interdisciplinaridade de áreas do conhecimento;

Monitoramento constante.

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Agradecimentos

• Comissão organizadora do XXXIV CBCS;g• CNPq e CAPES;• Atuais e ex-alunos de graduação e pós-

graduação;• Universidade Estadual de Londrina;Universidade Estadual de Londrina;• Embrapa Soja.

marco.nogueira@embrapa.br