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8/1/2013
1
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)([email protected])([email protected])
FlorianópolisFlorianópolisJulho de 2013Julho de 2013
8/1/2013
2
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)
8/1/2013
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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9
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
8/1/2013
10
Só conhecemos a ponta do iceberg…
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11
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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12
Resíduos: da geração à destinação
Á N K
Agroindústria da cana.
Nogueira (2001)
Água, N, K.
Nog
Nogueira (2001)
gueira (2001)
8/1/2013
13
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)
8/1/2013
14
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)
8/1/2013
15
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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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.