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CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS - DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
BRUNA FRANCIELLE GAZZONI
FITORREMEDIAÇÃO DE ÁGUA RESIDUAL CONTENDO DIESEL E BIODIESEL UTILIZANDO Typha latifolia Linn.
Londrina 2007
Fitorremediação de água residual contendo diesel e biodiesel utilizando Typha latifolia
Linn.
Relatório de conclusão do Estágio Supervisionado em Química A apresentado por Bruna Francielle Gazzoni ao Departamento de Química como parte dos requisitos para a obtenção do grau de Bacharel em Química.
Supervisora: Profa. Dra. Carmen L. Barbosa Guedes Orientador: Prof. Dr. Osmar Rodrigues Brito
Londrina 2007
BANCA EXAMINADORA
_________________________________________
Dra. Carmen Luisa Barbosa Guedes
Universidade Estadual de Londrina
_________________________________________
Dr. Osmar Rodrigues Brito Universidade Estadual de Londrina
_________________________________________
Me. Alex Gibellato Pavanelli Universidade Estadual de Londrina
Londrina, 9 de outubro de 2007.
AGRADECIMENTOS
À Deus e nossa Santa Mãe por me dar forças e esperança diante das situações
difíceis, por me auxiliar a ter sempre um sorriso nos lábios.
A meus pais que me deram a vida, por me amar, por me apoiarem, estimularem e
financiarem todos esses anos.
Aos meus irmãos pelo carinho, pelo amor e amizade.
Ao Jonas por me ensinar a viver, pelo amor, carinho, atenção e pela paciência em
tantos momentos, pela fé que sempre teve em mim.
Aos amigos do Águas de Sião pela paciência, compreensão e oração durante
minhas ausências e tribulações.
Aos colegas do LAFLURPE, que me ajudaram nos momentos em que eu precisei
principalmente à Milena, Luciana, Renato, Karina e tantos outros por toda boa
conversa, companheirismo, e boas risadas.
À Talita, companheira pra todas as horas, pelos conselhos, pela amizade, pelo
exemplo de força e perseverança.
Ao Alex por tudo que me ensinou, pela dedicada amizade e companheirismo.
Aos colegas do laboratório de solos, principalmente o Nagib, o João e o Marcio sem
os quais não teria conseguido terminar esse trabalho em tempo.
À Carmen e ao Osmar pelos conselhos, sugestões e ensinamentos que me
ajudaram a crescer como estudante e como pessoa.
“A probabilidade de a vida originar-se
por acaso é comparável à probabilidade
de um dicionário completo surgir como
resultado da explosão de uma tipografia”
Edwin Conklin
Biólogo americano
GAZZONI, Bruna F. Fitorremediação de água residual contendo diesel e biodiesel utilizando Typha latifolia Linn. 2007. Relatório (Graduação em Química – Habilitação Bacharelado – opção em Química Tecnológica) – Universidade Estadual de Londrina.
RESUMO
O óleo diesel é uma complexa mistura de hidrocarbonetos derivados de petróleo, entre eles os HPAs, que são potencialmente tóxicos e geralmente refratários a processos de degradação biológica. Algumas pesquisas vêm sendo desenvolvidas com o objetivo de encontrar alternativas para remover os contaminantes do ambiente ou transformá-los em componentes menos tóxicos. Neste sentido, com o objetivo de avaliar a possibilidade de cultivo da Typha latifolia Linn (taboa) e investigar seu potencial de fitorremediação, foram preparados vasos contendo água contaminada com diesel e B2 (1% v/v), adquiridos em posto de combustível na cidade de Londrina. As mudas de taboa foram coletadas na Fazenda-Escola e identificadas no Herbário da Universidade Estadual de Londrina, Londrina, PR. Após adaptação, as mudas foram selecionadas e transferidas para os vasos de cultivo. O experimento foi conduzido em casa de vegetação no CCB-UEL durante 60 dias. A fase aquosa após cultivo foi analisada por espectroscopia de fluorescência para monitorar derivados aromáticos do diesel e do B2. O tecido foliar das plantas foi analisado para determinação do teor de nutrientes. Os espectros de fluorescência indicaram a presença de HPAs dissolvidos em água, assim como a degradação dos mesmos durante o cultivo da taboa. A porcentagem relativa de fluorescência na água contaminada com diesel diminuiu em 60% e a do B2 em 40%, comparando com a porcentagem de emissão em água contaminada não cultivada. A porcentagem de degradação superior do diesel pode decorrer de sua maior volatilização devido ao ponto de fulgor do diesel ser inferior ao ponto de fulgor do biodiesel. A presença do diesel e B2 reduziu a absorção da maioria de nutrientes pelas plantas. O percentual de absorção quando se utilizou o diesel, em relação a cultivo em água pura, ocorreu na seguinte ordem decrescente: 526,7%; 49,1%; 48,8%; 48,1%; 31,7% e 25,3%, para Fe, K, Zn, Mg, N e P respectivamente. Quando o contaminante foi o B2 a ordem foi a seguinte: 196,4%; 141,3%; 46,5%; 45,3%; 30,2% e 11,5%, para Fe, Zn, Mg, N, P e K, respectivamente. A presença do diesel estimulou a absorção de Fe e o B2 a absorção de Fe e Zn, pelas plantas de taboa. Os teores foliares de Ca, Cu e Mn na matéria seca da taboa não sofreram variações devido à presença de contaminantes na água, independentemente se diesel ou B2.
Palavras-chave: fitorremediação; diesel; biodiesel; HPA; fluorescência.
SUMÁRIO INTRODUÇÃO ...........................................................................................................8
1.1 PETRÓLEO ......................................................................................................8
1.2 DIESEL.............................................................................................................9
1.2.1 Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos (HPAs) ......................................9
1.3 BIODIESEL.....................................................................................................12
1.4 MÉTODOS DE REMEDIAÇÃO.......................................................................13
1.4.1 Mecanismos da fitoremediação...............................................................14
1.4.2 Vantagens e Desvantagens da Fitorremediação ...................................15
1.5 O GÊNERO Typha ........................................................................................16
1.6 NUTRIENTES ESSENCIAIS PARA O CRESCIMENTO VEGETAL ..............17
2 OBJETIVOS ..........................................................................................................19
2.1 OBJETIVO GERAL.........................................................................................19
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS...........................................................................19
3 METODOLOGIA EXPERIMENTAL .......................................................................20
3.1 ANÁLISE DE NUTRIENTES NO TECIDO VEGETAL ....................................21
3.1.1 Determinação de Nitrogênio por Digestão Sulfurica ................................21
3.1.2 Determinação de P, K, Ca, Mg, Cu, Fe, Mn e Zn por Digestão
Nitro-perclórica..................................................................................................22
3.2 ANÁLISE DE FLUORESCÊNCIA NA FASE AQUOSA ..................................23
3.3 ANÁLISE ESTATÍSTICA ................................................................................23
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO.............................................................................24
4.1 TEORES FOLIARES PARA MACRO E MICRONUTRIENTES ......................24
4.2 ANÁLISE POR ESPECTROSCOPIA DE FLUORESCÊNCIA ........................26
CONCLUSÕES ........................................................................................................37
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .........................................................................38
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1. Mecanismos envolvidos no processo de fitorremediação.
Fonte: Pavanelli, 2007) ............................................................................................15
FIGURA 2. Esquema dos tratamentos empregados no experimento de
fitorremediação ........................................................................................................20
FIGURA 3. Espectros de fluorescência da água contaminada com 1% (v/v) de
diesel e B2 em água ................................................................................................27
FIGURA 4. Espectros de fluorescência da água residual com e sem cultivo de taboa
após 20 dias de contaminação com diesel de petróleo e B2 ..................................28
FIGURA 5. Espectros de fluorescência da água residual com e sem cultivo de taboa
após 30 dias de contaminação com diesel de petróleo e B2 ..................................28
FIGURA 6. Espectros de fluorescência da água residual com e sem cultivo de taboa
após 40 dias de contaminação com diesel de petróleo e B2 ..................................29
FIGURA 7. Espectros de fluorescência da água residual com e sem cultivo de taboa
após 50 dias de contaminação com diesel de petróleo e B2 .................................29
FIGURA 8. Espectros de fluorescência da água residual com e sem cultivo de taboa
após 60 dias de contaminação com diesel de petróleo e B2 ..................................30
FIGURA 9. Espectros de fluorescência da mistura diesel + água no intervalo de
monitoramento ........................................................................................................31
FIGURA 10. Espectros de fluorescência do diesel de petróleo em água da mistura
diesel + água com cultivo no intervalo de monitoramento........................................31
FIGURA 11. Espectros de fluorescência da mistura B2 + água no intervalo de
monitoramento ........................................................................................................32
FIGURA 12. Espectros de fluorescência da mistura B2 + água com cultivo no
intervalo de monitoramento .....................................................................................32 FIGURA 13. Áreas integradas dos espectros de fluorescência do diesel de petróleo
e B2 em função do período de contaminação da água ...........................................33
FIGURA 14. Porcentagem relativa de Diesel e de B2 degradado nos vasos
cultivados em relação aos vasos não cultivados em função do intervalo de
monitoramento ........................................................................................................35
8
INTRODUÇÃO
O petróleo e seus derivados ocupam lugar de destaque dentre os compostos
orgânicos contaminantes, principalmente devido ao grande volume produzido e as
formas de consumo na sociedade moderna (ACCIOLY e SIQUEIRA, 2000).
Os processos de produção e refino de petróleo podem levar à contaminação
do solo e água. As principais causas de contaminação são vazamentos em tanques
de estocagem e tubulações, despejo de resíduos de petróleo e derramamentos
acidentais (WHITE Jr. et al., 2006).
Quando o petróleo ou produtos refinados de petróleo são derramados em
ambiente aquático, imediatas mudanças em suas propriedades físicas e químicas
ocorrem (PAYNE et al., 1985). O deslocamento da mancha de óleo, devido ao vento
e as correntes, e a difusão, devido à gravidade, aumenta a interface óleo-água e
óleo-ar resultando em aumento na evaporação e dissolução (GUEDES, 1998).
O óleo derramado começa a sofrer a ação do ambiente, com ocorrência de
efeitos físicos, químicos e biológicos. O processo natural de degradação é chamado
de intemperismo (GUEDES et al., 2003).
1.1 PETRÓLEO
O petróleo é um líquido natural e oleoso, que também pode ser encontrado
no estado semi-sólido, de cor variável, podendo ser amarelada, âmbar,
avermelhada, ou mesmo negra, de cheiro mais ou menos pronunciado, constituído
principalmente de hidrocarbonetos (BORSATO et al., 2005).
Os componentes de petróleo podem ser classificados em quatro categorias
gerais: alifáticos, aromáticos, polares, e asfaltênicos. Na fração alifática predominam
os hidrocarbonetos saturados de cadeia normal, além de cadeias ramificadas e
cicloalcanos. A fração aromática consiste de hidrocarbonetos aromáticos mono ou
policíclicos, enquanto a fração polar é composta por aromáticos heterocíclicos que
podem incluir derivados de porfirina e compostos alifáticos contendo nitrogênio,
enxofre ou oxigênio. A fração asfaltênica, por sua vez, possui alto peso molecular, é
rica em aromáticos, heteroátomos e metais (GARRET et al., 1998; NICODEM et al.,
2001).
9
O petróleo, tal como é obtido, tem poucas aplicações, além do que, sua
manipulação é altamente perigosa. Sendo assim, para usá-lo, faz-se necessário seu
desdobramento em frações de diversas faixas de destilação, nas unidades de
processamento das refinarias. As principais frações obtidas nesse processo são:
gasolina, querosene, óleo diesel, óleo combustível, parafina e asfalto (BORSATO et
al., 2005).
1.2 DIESEL
Define-se óleo diesel como sendo uma mistura de hidrocarbonetos
constituída por frações com ponto de ebulição superiores ao querosene e inferiores
aos lubrificantes, que corresponde aos destilados intermediários do petróleo e cuja
faixa de destilação se situa, aproximadamente, entre 190 e 380ºC. É composto de
moléculas com oito a quarenta átomos de carbono e são normalmente mais pesados
e menos voláteis que a gasolina (VIEIRA et al., 2007).
O óleo diesel é uma complexa mistura, contendo tanto compostos voláteis,
alcanos de baixo peso molecular os quais são potencialmente fitotóxicos, e
derivados de naftaleno que podem interferir no desenvolvimento normal das plantas.
Além disso, os hidrocarbonetos poliaromáticos (HPAs) encontrados no diesel são
persistentes no ambiente. Dos óleos combustíveis de destilação média, o diesel é o
que tem o maior conteúdo de HPAs e aromáticos totais, o que pode tornar muito
mais difícil sua remediação (ADAM e DUNCAN, 1999).
Crafts e Reiber (1948 apud ADAM e DUNCAN, 2002) verificaram que a
fitotoxicidade dos combustíveis derivados do petróleo aumenta na seguinte ordem:
gasolina, querosene, diesel e óleos pesados. Isto indica que as frações leves do
combustível causam menos danos às plantas do que as frações mais pesadas,
porque são menos tóxicas ou porque são mais voláteis e, assim, perdidas com maior
facilidade. A fração volátil do diesel comercial corresponde de 5 a 10% do total na
maioria dos casos.
1.2.1 Hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs)
Os HPAs constituem uma família de compostos que se caracterizam pela
existência em sua estrutura de 2 ou mais anéis aromáticos condensados. Estas
10
substâncias, bem como seus derivados nitrogenados e oxigenados, têm ampla
distribuição e são encontrados como constituintes de misturas complexas em todos
os compartimentos ambientais (NETTO et al., 2000).
Eles têm sido considerados compostos de alto risco à saúde devido à sua
conhecida estabilidade química, alta toxicidade e por serem potencialmente
carcinogênicos (ANDREONI et al., 2004; COLE, 1994). De maneira geral, os HPAs e
seus derivados estão associados ao aumento da incidência de diversos tipos de
câncer no homem. Vários componentes deste grupo, na forma original ou
decomposta, são capazes de reagir diretamente com o DNA, tornando-se potenciais
agentes carcinogênicos e eficientes mutagênicos. A exposição humana a estes
compostos se dá principalmente através da contaminação ambiental (NETTO et al.,
2000).
Dentre as inúmeras fontes de HPAs, podem ser citados os processos de
combustão de material orgânico (particularmente a exaustão de motores a diesel), a
queima de carvão, as fotocopiadoras, a exaustão da incineração de rejeitos, a
fumaça do cigarro, além de vários processos industriais como, por exemplo, a
produção de alumínio (SILVA, 2003)
Os HPAs são de interesse particular no controle da qualidade de águas, já
que esses compostos representam a principal e onipresente classe de
carcinogênicos com resistência marcante no ambiente. O monitoramento de HPAs
em águas naturais ou no descarte de efluentes justifica-se pelo possível dano que
estes podem causar a saúde humana, já que podem estar presentes na água para
consumo.
Os HPAs são rigorosamente controlados no ambiente pela “U.S.
Environmental Protection Agency” (EPA) dos EUA e também pela Organização
Mundial da Saúde. Uma lista dos principais HPAs, com algumas de suas
características encontra-se na Tabela 1.
11
Tabela 1. Hidrocarbonetos poliaromáticos (HPAs) classificados como principais poluentes
pela “U.S. Environmental Protection Agency” (EPA) (KUMKE et al., 1995 apud GUEDES, 1998).
12
1.3 BIODIESEL
Segundo a legislação brasileira o biodiesel é um combustível derivado de
biomassa renovável para uso em motores de combustão interna com ignição por
compressão ou, conforme regulamentação, para geração de outro tipo de energia,
que possa substituir parcial ou totalmente combustíveis de origem fóssil.
Quimicamente o biodiesel pode ser definido como sendo um mono-alquil
éster de ácido graxo derivado de fontes renováveis, como óleo vegetal e gordura
animal. É obtido através do processo de transesterificação, no qual ocorre a
transformação de triglicerídeos (cadeias longas) em moléculas menores de ésteres
de ácidos graxos. Encontra-se registrado na “Environment Protection Agency - EPA -
USA” como combustível e aditivo para combustíveis e pode ser usado puro (B100),
em misturas com o diesel de petróleo, ou em baixa proporção como aditivo de 1% a
5% (FERRARI et al., 2005).
Em janeiro 2005, o Governo Federal publicou a Lei 11.097, que dispõe sobre
a obrigatoriedade da adição de um percentual mínimo de biodiesel ao óleo diesel
comercializado em qualquer região do território nacional. Esse percentual deverá
chegar a 5% em 2012 (oito anos após a publicação da lei), havendo um percentual
obrigatório intermediário de 2% nos três primeiros anos.
Misturas entre o biodiesel e o diesel mineral são conhecidas pela letra B,
mais o número que corresponde à quantidade de biodiesel na mistura. Por exemplo,
uma mistura com 5% de biodiesel, é chamada B5, com 20% de biodiesel, é B20.
Assim, o biodiesel comercializado hoje é conhecido por B2 (Biodieselbr, 2007).
A utilização de biodiesel no transporte rodoviário pesado oferece grandes
vantagens para o ambiente, principalmente nos grandes centros urbanos.
Entretanto, os níveis de emissão para alguns compostos orgânicos voláteis podem
apresentar-se elevados, como exemplo, formaldeído.
Segundo Correa (2005) o estudo indicou que o uso do biodiesel pode levar
a uma melhora na qualidade do ar em termos de CO, NOx e ozônio (Tabela 2).
13
Tabela 2. Níveis poluentes com a variação da porcentagem de biodiesel ao diesel. Variação percentual nas concentrações
Biodiesel CO NOx O3
B2 -0,07 -1,25 -0,65 B5 -0,15 -1,32 -1,11 B10 -0,31 -3,63 -2,01 B20 -0,56 -5,21 -2,36 B100 -3,32 -22,5 -8,44 Fonte: CORREA, 2005.
O uso do biodiesel conduz consequêntemente à redução de poluentes na
atmosfera. Um fator interessante é a redução nos níveis de ozônio, um importante
poluente fotoquímico. Além disso, existem outros fatores que podem provocar
alterações nas emissões do biodiesel, tais como a oleaginosa de origem, a rota de
produção e os tipos de motores (CORREA, 2005).
1.4 MÉTODOS DE REMEDIAÇÃO
A contaminação acidental de solos e águas naturais, durante a exploração e
transporte de petróleo e derivados, tem chamado atenção da população em geral,
como também, dos órgãos federais e estaduais de controle ambiental. Dependendo
das condições hidrogeológicas do local atingido pelo derramamento, a recuperação
será mais rápida ou mais lenta. Avaliar matrizes ambientais e os diversos tipos de
contaminantes, monitorar processos naturais de recuperação e propor alternativas
para remediação de áreas impactadas, tem sido alvo de pesquisa nos últimos anos
(GUEDES, 1998). Dificuldades tecnológicas e econômicas quase sempre conduzem
à escolha de métodos para remediação baseados na análise de risco como
ferramenta da tomada de decisão (NICODEM et al., 1997).
Tem crescido a busca de tecnologias inovadoras que sejam menos onerosas
e que priorizem a componente ambiental. Entretanto, uma questão tão importante
quanto tratar o que já está poluído é desenvolver processos “limpos”, com a mínima
geração de resíduos, evitando assim a produção de mais efluente a ser tratado.
Neste sentido são necessárias mudanças de tecnologia, de qualidade da matéria
prima e até comportamentais (TEIXEIRA e JARDIM, 2004).
14
Muitos pesquisadores vêm desenvolvendo trabalhos com objetivo de
encontrar alternativas apropriadas para remover contaminantes orgânicos,
principalmente aromáticos, do solo e das águas. Novas técnicas como
biorremediação e fitorremediação têm sido alternativas atraentes para a recuperação
de locais contaminados por petróleo e derivados (ANDREONI et al., 2004).
1.4.1 Mecanismos da fitorremediação
A fitorremediação é uma técnica que utiliza plantas como agente de
descontaminação de solo e água. É uma alternativa aos métodos convencionais,
sendo vantajosa principalmente por apresentar potencial para tratamento in situ e
ser economicamente viável. Além disso, após extrair o contaminante do solo ou
água, a planta armazena-o nos seus tecidos possibilitado tratamento subseqüente
ou em alguns casos transformando-o em produtos menos tóxicos ou inócuos. A
fitorremediação pode ser empregada em solos contaminados por substâncias
inorgânicas e/ou orgânicas. Resultados promissores de fitorremediação já foram
obtidos para metais pesados, hidrocarbonetos de petróleo, agrotóxicos, explosivos,
solventes clorados e subprodutos tóxicos da indústria (PIRES et al., 2003)
A utilização da fitorremediação baseia-se na seletividade, natural ou
desenvolvida, que algumas espécies exibem a determinados tipos de compostos. Os
mecanismos envolvidos no processo de fitorremediação podem ser de ação direta,
quando a planta captura e degrada os contaminantes (fitoextração in planta), ou de
ação indireta (ex planta), quando as raízes da planta liberam compostos que
estimulam a atividade microbiana na rizosfera (CARMAN et al., 1998; SALT et al.,
1998).
De acordo com diferentes autores (ALKORTA et al., 2001; CARMAN et al.,
1998; CUNNINGHAM et al., 1995; DAVIS et al., 2002; SALT et al., 1998; SCHWAB,
2006), os efeitos da planta sobre os contaminantes podem ser resumidos em
Fitoextração: quando a planta captura e degrada os contaminantes; Fitodegradação:
quando a planta, a partir de enzimas e outras substâncias excretadas pelas raízes
(nitroredutases, desalogenases, lacases, ácidos carboxílicos, etc.) ou através da
microflora associada, convertem o poluente em outras substâncias menos tóxicas;
Fitoestabilização: quando o poluente fica retido ou inativo no tecido vegetal
(CUNNINGHAM et al., 1995.)
15
Figura 1. Mecanismos envolvidos no processo de fitorremediação (Pavanelli, 2007)
1.4.2 Vantagens e Desvantagens da Fitorremediação
A fitorremediação apresenta elevado potencial de utilização, devido às
vantagens que apresenta em relação às outras técnicas de remediação. Com base
nos relatos de Cole et al. (1995), Cunningham et al. (1996) e Vose et al. (2000),
essas vantagens são:
menor custo em relação às técnicas de tratamento ex situ;
na maioria dos casos, os equipamentos e suprimentos empregados no
programa de fitorremediação são os mesmos utilizados na agricultura;
os compostos orgânicos podem ser degradados a CO2 e H2O,
removendo toda a fonte de contaminação, não havendo, nessa situação, a
necessidade de retirada das plantas fitorremediadoras da área contaminada;
plantas são mais fáceis de ser monitoradas do que microrganismos;
plantas são mais favoráveis esteticamente do que qualquer outra técnica
de biorremediação e podem ser implementadas com mínimo distúrbio ambiental;
utiliza a energia solar para realizar os processos.
Contudo, a técnica da fitorremediação não é aplicável universalmente nem é
um sistema perfeito. Ela oferece muitos aspectos positivos, mas também existem
16
inconvenientes. As limitações da fitorremediação de compostos orgânicos em geral,
relatadas por Cunningham et al. (1995; 1996) e Macek et al. (2000), são:
dificuldade na seleção de plantas para fitorremediação;
o pH, a salinidade e a concentração do poluente devem estar dentro dos
limites de tolerância da planta;
o tempo requerido para obtenção de uma despoluição satisfatória pode
ser longo;
o contaminante deve estar dentro da zona de alcance do sistema
radicular;
as plantas podem metabolizar os compostos, o que não quer dizer que
eles serão completamente mineralizados. Em alguns casos, os metabólitos podem
ser mais problemáticos do que os compostos originais;
potencial de contaminação na cadeia alimentar;
necessidade de disposição da biomassa vegetal, quando ocorre a
fitoextração de poluentes não-metabolizáveis ou metabolizados a outros compostos
tóxicos;
possibilidade de que a planta fitorremediadora torne-se planta daninha.
1.5 O GÊNERO TYPHA
As espécies do gênero Typha, da família Typhaceae, são provavelmente as
plantas de ambiente aquático mais comuns em todo o mundo (GALLARDO-
WILLIAMS et al., 2002). No Brasil as plantas desse gênero são conhecidas como
“taboa”, mas possuem diversos sinônimos como erva-de-esteira, pau-de-lagoa,
paineira-do-brejo, paina-de-flecha, etc. Na língua inglesa são conhecidas como
cattails (rabo-de-gato) devido à sua flor de espiga característica (UFRS, 2006).
A sua folha, durável e resistente, pode fornecer fibra como matéria-prima
para fabricação de papel (LORENZI, 2000). Além disso, com ela pode-se fabricar
pastas, cestas, bolsas e outros itens de artesanato. Comunidades tradicionais do
litoral norte do Rio Grande do Sul utilizam as fibras da Typha domingensis como
uma importante fonte de renda para os artesãos (UFRS, 2006).
A taboa é uma planta originária da América do norte, mas hoje se encontram
espalhadas por todo o planeta, podem atingir alturas superiores a 1,5 m de altura e
17
prolifera-se a partir de seu espesso rizoma. A taboa frequêntemente domina grandes
áreas, especialmente onde o nível da água costuma flutuar (University of Florida,
2007).
Segundo McManus et al. (2002), as espécies do gênero Typha são muitas
vezes encontradas em lagoas ou banhados contaminados por diversos tipos de
resíduos industriais. As espécies mais importantes do gênero Typha são T. lalifolia,
T. angustifolia e T. domingensis. A espécie T. latifolia é a mais comum delas, sendo
conhecida pelo nome em inglês Common cattail, e as outras duas por Narrowleaf
cattail e Southern cattail, respectivamente.
Estas plantas chamadas macrófitas (ou hidrófitas) estão sendo utilizadas na
construção de leitos cultivados de tratamento, conhecidos pelo termo em inglês
wetlands, devido às suas conhecidas propriedades de retirar nutrientes de águas de
esgoto ou rejeitos industriais, tornando-se importante o estudo destas espécies para
o aprimoramento de sua utilização (MELO Jr., 2003).
1.6 NUTRIENTES ESSENCIAIS PARA O CRESCIMENTO VEGETAL
São apenas 16 os elementos químicos considerados essenciais para as
plantas: C, H, O, N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Cu, Mn, Zn, Mo, Cl e B. A classificação em
macronutrientes e micronutrientes está relacionada à quantidade que a planta
absorve do meio ambiente e não quanto à sua importância para o metabolismo
vegetal. Todos são igualmente importantes (MENGEL e KIRKBY,1982)
O carbono (C), o hidrogênio (H) e o oxigênio (O) são macronutrientes que a
planta obtém do ar e da água do solo e são ditos “orgânicos”. Constituem a maior
parte da massa seca da planta.
O nitrogênio (N) estimula a formação e o desenvolvimento de gemas
floríferas e frutíferas; estimula vegetação e perfilhamento, além de aumentar o teor
protéico.
O fósforo (P) acelera a formação de raízes, aumenta o teor de carboidratos,
óleos, gorduras e proteínas, além de ajudar na fixação simbiótica de N.
O potássio (K) estimula a vegetação e o perfilhamento das raízes; aumenta
o teor de carboidratos, óleos, gorduras e proteínas, promove armazenamento de
18
açúcares e de amido; ajuda a fixação simbiótica de N; além de aumentar a
resistência a secas, geadas, pragas e moléstias.
O cálcio (Ca) é essencial para manter a integridade estrutural das
membranas e das paredes celulares: quando há deficiência as membranas
começam a vazar, a compartimentalização é rompida e a ligação do cálcio com a
pectina da parede celular é afetada. Ele também estimula o desenvolvimento das
raízes; aumenta a resistência a pragas e moléstias e auxilia a fixação simbiótica de
nitrogênio.
O magnésio (Mg) participa diretamente da molécula de clorofila e
desempenha importante papel na fotossíntese, além disso, age sinergicamente
colaborando com ação e funções do fósforo no metabolismo da planta.
O enxofre (S) atua na planta aumentando a vegetação e frutificação, teor de
óleos, gorduras e proteínas e auxilia a fixação simbiótica de nitrogênio.
O cobre (Cu) aumenta a resistência a doenças, o ferro (Fe) ajuda na fixação
do N, o manganês (Mn) aumenta a resistência a doenças fúngicas, o zinco (Zn)
estimula o crescimento, o molibdênio (Mo) participa do processo de fixação
simbiótica do N, o Cl atua como cofator de uma série de reações necessárias ao
metabolismo e o boro (B) junto com o Ca, age no sentido de favorecer a germinação
do grão de pólen, formação e crescimento do tubo polínico, maior pegamento da
florada e diminui a esterilidade masculina e o chochamento dos grãos (MALAVOLTA
et al., 1997).
19
2 OBJETIVOS 2.1 OBJETIVO GERAL
Avaliar o efeito do cultivo da espécie vegetal Typha latifolia Linn. na remediação
de água contaminada com diesel comercial e diesel aditivado com biodiesel (2%).
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Monitorar a degradação da fração aromática de diesel na água;
Avaliar a interferência do contaminante no processo de absorção de nutrientes
pela taboa.
20
3 METODOLOGIA EXPERIMENTAL
O experimento foi conduzido em casa de vegetação localizada no centro de
ciências biológicas (CCB) da Universidade Estadual de Londrina (UEL). A matriz
ambiental utilizada foi água de poço artesiano coletada no departamento de
agronomia da UEL. Os combustíveis utilizados na contaminação, biodiesel (B2) e
diesel vermelho (de interior), foram comprados em posto na cidade de Londrina. Os
óleos foram misturados com a água na proporção de 1% (v/v) utilizando Misturador
Fisiton 715. As mudas de taboa utilizadas no experimento foram coletadas na
Fazenda-Escola da UEL (Latitude 23º23’ Sul e Longitude 51º11’ Oeste). As plantas
foram identificadas pelo Herbário do Centro de Ciências Biológicas da UEL e pelo
Museu Botânico de Curitiba como Typha latifolia Linn. As mudas foram transferidas
para vasos adequados e deixadas por 10 dias para adaptação as condições
experimentais a que seriam posteriormente submetidas. Após o período de
adaptação, as mudas foram selecionadas e transferidas para vasos, segundo
esquema a seguir:
Descrição do Tratamento Ilustração
Água + B2
Água + Diesel
Água + Cultivo
Água + B2 + Cultivo
Água + Diesel + Cultivo
Figura 2. Esquema dos tratamentos empregados no experimento de fitorremediação.
Foram usados vasos de vidro de 20 cm de altura por 15 cm de diâmetro.
Com o auxílio de uma proveta e de fita crepe fez-se menisco nos vasos no volume
de 2,5 L de água. Assim, foi possível manter o volume de água constante. Cada
tratamento testado foi conduzido com três repetições.
As coletas de água contaminada com diesel e B2 foram realizadas após 20,
30, 40, 50 e 60 dias transcorridos da instalação do experimento, isto é, após cultivo
21
de taboa. Cerca de 15 mL de fase aquosa foram retirados de cada vaso por coleta
para análise de fluorescência.
Após 30 dias de instalação do experimento foi feita a aplicação de uma
solução nutritiva preparada segundo a descrição de OLIVEIRA et al. (1991). Por ser
uma formulação para solo, as concentrações foram reduzidas a 50% e foi adicionado
CaSO4 e MgO2 como fontes de Ca e de Mg. Para cada vaso cultivado foi aplicado
100 mL da solução nutritiva de 150 ppm de P, 100 de Ca, 80 ppm de Mg; 75 ppm de
K, 50 ppm de N, 20 ppm de S, 2 ppm de Zn e 0,66 ppm de Cu.
Após 60 dias de cultivo as plantas foram coletadas e lavadas. Toda a água
resultante do experimento e da lavagem das plantas foi devidamente armazenada
para avaliação e posterior disposição do resíduo. A parte aérea e as raízes foram
secas a 55ºC em estufa com circulação forçada de ar por 72 h. As folhas foram
trituradas em Micro Moinho Tipo Willye Tecnal - TE648 e armazenadas para análise
de nutrientes.
3.1 ANÁLISES DE NUTRIENTES NO TECIDO VEGETAL
Foram realizadas neste trabalho análises de tecido foliar seguindo
metodologia padronizada e validada pela EMBRAPA, descrita por Malavolta et al.
(1997).
3.1.1 Determinação de Nitrogênio por Digestão Sulfúrica
Em tubo digestor foi adicionado 0,10 g de material seco e moído (parte
aérea) e 7 mL de solução digestora.
A solução digestora é preparada através da dissolução de 25,47 g de
Na2SeO3.5H2O; 48,5 g de Na2SO4.10H2O e 4,0 g de CuSO4.5H2O em 175 mL de
água destilada com acréscimo cuidadoso de 200 mL de H2SO4.
Os tubos foram colocados em um bloco digestor, partindo-se da temperatura
ambiente e aumentando 40º a cada 30 min até atingir 350ºC e deixado nessa
temperatura até o extrato apresentar-se levemente esverdeado.
Fez-se a destilação da solução digerida em equipamento destilador de
nitrogênio Tecnal TE - 036/1 e fez-se a determinação do N por volumetria.
22
À solução digerida foi adicionado 12 mL de hidróxido de sódio 18 M,
procedeu-se a destilação recebendo o destilado em um erlenmeyer contendo 10 mL
de ácido bórico (indicador).
O indicador puro é de cor roxa, durante a destilação a solução torna-se
verde. Titulu-se a solução com ácido sulfúrico 0,05 N até o ponto de viragem (roxo).
3.1.2 Determinação de P, K, Ca, Mg, Cu, Fe, Mn e Zn por Digestão Nitro-perclórica
Em tubo de digestão foi adicionado 0,50 g de material (folhas) seco e moído
e 6 mL de solução digestora.
A solução digestora é preparada através da dissolução de 800 mL de HNO3
(65%) com 200 mL de HClO4 (72%).
Os tubos foram colocados em um bloco digestor, com temperatura inicial de
50ºC que foi aumentada gradativamente até atingir 160ºC e deixados nessa
temperatura até que não houvesse mais desprendimento de NO2 (gás castanho).
Então, a temperatura foi aumentada para 210ºC e deixada constante até que
iniciasse o desprendimento de fumos brancos indicando o final da digestão, e o
extrato se apresentou na coloração verde claro. Depois de resfriado, o extrato foi
normalizado para 50 mL.
Para análise de P foi adicionado a um tubo de ensaio 0,5 mL da solução
digerida; 4,5 mL de água deionizada; 10 mL de solução de molibdato e 0,1 mL de
ácido ascórbico. Após agitação foi deixado em repouso por 30 min (para fixação da
cor) e fez-se a leitura por espectroscopia de absorção em espectrofotômetro Femto
600 Plus, calibrado para comprimento de onda de 660 nm.
Para análise de K foi adicionado a um tubo de ensaio 1 mL da solução
digerida e 9 mL de solução de ácido perclórico, após agitação a mistura foi analisada
por fotometria de chama em fotômetro Micronal B262.
Para análise de Ca e de Mg foi adicionado a um tubo de ensaio 0,1 mL da
solução digerida e 4,9 mL de solução de óxido de lantânio. Após agitação, a
determinação foi feita por espectroscopia de absorção atômica por chama em
equipamento GBC 932 AA.
23
A determinação dos micronutrientes Cu, Fe, Mn e Zn foi feita diretamente no
extrato digerido por espectroscopia de absorção atômica por chama no mesmo
equipamento.
3.2 ANÁLISE DE FLUORESCÊNCIA NA FASE AQUOSA
As amostras de água contaminada com diesel e B2 foram analisadas por
espectroscopia de fluorescência em Espectrofluorímetro SHIMADZU – RF5301PC
na modalidade synchronous com ∆λ = 30 nm e varredura de emissão entre 250 e
650 nm.
Foram calculadas as áreas integradas dos espectros utilizando o software
Personal Fluorescence RF5301-PC versão 1.40, tomando-se o intervalo de 375 a
395 nm. Os espectros das amostras iniciais apresentaram efeito hipsocrômico
(deslocados para comprimentos de onda menores), por isso suas áreas não foram
integradas para fins comparativos.
3.3 ANÁLISE ESTATÍSTICA
Todos os resultados obtidos neste trabalho foram submetidos a análise de
variância (ANOVA) e teste de Tukey ao nível de 5% de significância para
comparação de médias, as análises foram feitas mediante emprego do software
Sisvar para Windows v. 4.6.
O método de análise de variância indica a aceitação ou rejeição da hipótese
de igualdade entre médias. Existem alguns testes para solução desta questão, por
exemplo, o teste de Tukey. Estes testes indicam quais médias são consideradas
diferentes entre si ao nível de significância adotado (FONSECA e MARTINS, 1994).
O resultado desta análise é representado por letras maiúsculas, colocadas diante de
cada média. Por exemplo, valores seguidos da mesma letra não diferem entre si. A
ordem alfabética das letras também indica a ordem crescente das médias, a letra A
indica o maior valor numérico e as letras B, C, D e assim por diante, indicam
subsequentemente valores menores.
24
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
No intervalo monitorado os vasos foram trocados de posição aleatoriamente
a cada 15 dias para evitar efeitos permanentes das condições ambientais do local.
As amostras do inicio do experimento foram guardadas por uma semana
(em frasco âmbar e ao abrigo da luz para que o óleo não fosse fotodegradado) para
que o diesel de petróleo e o B2 pudessem miscibilizar parcialmente na água e serem
passiveis de leitura no espectrofluorímetro.
4.1 TEORES FOLIARES PARA MACRO E MICRONUTRIENTES
Os valores obtidos nas análises foliares para macro e micronutrientes estão
transcritos na Tabela 3.
Tabela 3. Teores foliares para alguns macro e micronutrientes das plantas da taboa.
Tratamento N (g/kg)
P (g/kg)
K (g/kg)
Ca (g/kg)
Mg (g/kg)
Cu (mg/kg)
Fe (mg/kg)
Mn (mg/kg)
Zn (mg/kg)
Sem óleo 22,10A* 3,91A 56,33A 7,20A 1,87A 12,47A 633,53B 88,27A 48,33AB
Com Diesel 7,01C 0,99B 27,67B 5,80A 0,90B 9,27A 3336,73A 210,07A 23,60B
Com B2 10,02B 1,18B 6,50C 2,37A 0,87B 11,00A 1244,33B 130,87A 68,275A
CV (%) 6,69 24,69 24,87 45,82 18,87 40,45 106,17 44,07 21,85 DMS 0,228 0,201 18,791 5,82 1,211 11,052 748,259 158,659 26,079
*Medidas seguidas da mesma letra nas colunas não diferem entre si pelo teste de Tukey ao nível de significância de 5%.
A exceção do Ca, os teores de macronutrientes foliares da planta de taboa
foram todos significativamente maiores para a planta cultivada na água não
contaminada. A falta de significância para os teores de Ca foliar pode estar
associada ao alto valor do coeficiente de variação (CV) observado na avaliação
desse nutriente (45,82%). Entretanto, repetindo o que ocorreu com os outros
macronutrientes, o maior teor foliar de Ca foi observado no tratamento controle
(água sem óleo).
25
Entre os micronutrientes analisados, os teores foliares de Cu e Mn não
foram influênciados significativamente pelos tratamentos testados.
Para os tratamentos que diferiram entre si pelo teste de Tukey a 5% de
significância foram calculadas as porcentagens de nutrientes absorvidos pela parte
aérea da planta em meio contaminado em relação à absorção nas plantas controle.
Tabela 4. Variação percentual dos teores foliares de nutrientes em relação ao controle sem óleo.
Tratamento N (%) P (%) K (%) Mg (%) Fe (%) Zn (%)
Sem óleo 100 100 100 100 100 100
Com Diesel 31,7 25,3 49,1 48,1 526,7 48,8
Com B2 45,3 30,2 11,5 46,5 196,4 141,3
O teor encontrado dos macronutrientes (N e P) foi superior nas plantas não
submetidas ao contaminante, sendo que entre os tratamentos submetidos ao óleo as
plantas em contato com o B2 apresentaram um maior teor de nutrientes que as
plantas submetidas ao diesel.
O teor obtido de N nas plantas submetidas ao B2 foi inferior à metade
(45,3%) e nas plantas submetidas ao diesel inferior a um terço (31,7) do teor
observado nas plantas não submetidas ao contaminante. As plantas submetidas aos
contaminantes amareleceram em alguns dias. Este fenômeno pode ter ocorrido
devido à deficiência de N que tem como conseqüência a perda de clorofila, o
pigmento responsável pela coloração verde das folhas.
O teor foliar obtido para P no tratamento com B2 foi três vezes inferior
(30,2%) e no tratamento com diesel quatro vezes inferior (25,3%) ao valor
encontrado para as plantas não expostas ao óleo.
O teor encontrado dos micronutrientes não seguiu um padrão único. O teor
de K foi superior nas plantas não submetidas ao contaminante, sendo que nos
tratamentos submetidos ao óleo as plantas em contato com o diesel apresentaram
um maior teor de nutrientes que as plantas submetidas ao B2. O ter encontrado de
Mg foi superior nas plantas não expostas ao contaminante, não diferindo entre o
tratamento com diesel e com B2. A influência dos contaminantes sobre os teores
foliares de Fe e Zn da taboa se deu de forma anômala. Enquanto a contaminação
com diesel aumenta significativamente os teores de Fe, maior teor foliar de Zn foi
observado quando se contamina a água com B2.
26
O teor de K encontrado para o diesel foi 50% inferior nas plantas cultivadas
em água contaminada com diesel, enquanto as plantas cultivadas em água
contaminada com B2 tiveram uma redução de 90%, ou seja, absorveram 10% da
quantidade absorvida pelas plantas cultivadas em água não contaminada.
A absorção de Mg foi 50% inferior nos tratamentos com água contaminada
(diesel e B2) que no tratamento sem óleo.
O teor de Fe encontrado nas plantas submetidas ao diesel foi 526,7%
superior e nas plantas submetidas ao B2 foi 196,4% superior ao teor encontrado nas
plantas controle. E o teor de Zn foi de 48,8% no tratamento com diesel e de 141,3%
no tratamento com B2.
Considerando que ambas as plantas estavam em contato com ambiente de
mesma concentração de nutrientes, em geral, o óleo exerceu influência negativa
sobre a absorção dos nutrientes. Possivelmente devido à formação de um filme de
óleo (camada hidrofóbica) sobre na superfície das raízes, repelindo a água e
dificultando a absorção dos os íons necessários à sua nutrição.
Possivelmente o diesel contém Fe e o B2 contém Fe e Zn e por isso
aumentou a absorção desses nutrientes no tecido foliar das plantas que entraram
em contato com esses óleos.
4.2 ANÁLISE POR ESPECTROSCOPIA DE FLUORESCÊNCIA
São fluorescentes as substâncias cujas moléculas absorvem radiação
ultravioleta e visível, com excitação a um nível eletrônico superior e, após uma
preliminar desativação vibracional, retornam ao estado fundamental emitindo
radiação com comprimento de onda maior (radiação fluorescente) do que a da
radiação absorvida (radiação excitadora). Uma espécie fluorescente apresenta dois
espectros característicos: um de excitação e outro de emissão (OHLWEILER, 1981
apud SILVA, 2003).
Os compostos que apresentam fluorescência molecular são: aromáticos,
alicíclicos contendo carbonila ou dupla ligação conjugada e estruturas rígidas
(SKOOG et al., 2002). A fluorescência no diesel é devido principalmente aos BTEX,
HPAs e porção asfaltênica. A fluorescência não ocorre no biodiesel puro, por este
não possuir componentes aromáticos, então a fluorescência no B2 (mistura de diesel
com 2 % de biodiesel), deve-se à fração aromática contida no diesel.
27
A análise por espectroscopia de fluorescência da água foi realizada com o
intuito de se avaliar o potencial de fitorremediação da taboa em relação aos
componentes aromáticos do diesel.
Na Figura 3, os espectros de fluorescência da água contaminada com diesel
ou B2 na proporção de 1% (v/v) são bastante semelhantes, exceto no que diz
respeito a compostos que emitem na faixa entre 340 e 440 nm, correspondentes a
derivados aromáticos do diesel contendo dois ou mais anéis condensados.
0.000
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
250 300 350 400 450 500 550 600 650
Comprimento de onda (nm)
Inte
nsid
ade
rela
tiva
de fl
uore
scên
cia
Água\ Diesel
Água\ B2
Figura 3. Espectros de fluorescência da água contaminada com 1% (v/v) de diesel e B2 em água.
As figuras 4, 5, 6, 7 e 8 referem-se à intensidade de fluorescência do diesel
e B2 no intervalo de monitoramento.
28
0.000
5.000
10.000
15.000
20.000
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250 300 350 400 450 500 550 600 650
Comprimento de onda (nm)
Inte
nsid
ade
rela
tiva
de fl
uore
scên
cia Água\ Diesel
Água\ Diesel\ cultivo
Água\ B2
Água\ B2\ cultivo
Figura 4. Espectros de fluorescência da água residual com e sem cultivo de taboa após 20 dias de
contaminação com diesel de petróleo e B2.
0.000
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
250 300 350 400 450 500 550 600 650
Comprimento de onda (nm)
Inte
nsid
ade
rela
tiva
de fl
uore
scên
cia
Água\ Diesel
Água\ Diesel\ cultivo
Água\ B2
Água\ B2\ cultivo
Figura 5. Espectros de fluorescência da água residual com e sem cultivo de taboa após 30 dias de
contaminação com diesel de petróleo e B2.
29
0.000
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
250 300 350 400 450 500 550 600 650
Comprimento de onda (nm)
Inte
nsid
ade
rela
tiva
de fl
uore
scên
cia
Água\ Diesel
Água\ Diesel\ cultivo
Água\ B2
Água\ B2\ cultivo
Figura 6. Espectros de fluorescência da água residual com e sem cultivo de taboa após 40 dias de
contaminação com diesel de petróleo e B2.
0.000
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
250 300 350 400 450 500 550 600 650
Comprimento de onda (nm)
Inte
nsid
ade
rela
tiva
de fl
uore
scên
cia
Água\ DieselÁgua\ Diesel\ cultivoÁgua\ B2Água\ B2\ cultivo
Figura 7. Espectros de fluorescência da água residual com e sem cultivo de taboa após 50 dias de
contaminação com diesel de petróleo e B2.
30
0.000
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
250 300 350 400 450 500 550 600 650
Comprimento de onda (nm)
Inte
nsid
ade
rela
tiva
de fl
uore
scên
cia Água\ Diesel
Água\ Diesel\ cultivo
Água\ B2
Água\ B2\ cultivo
Figura 8. Espectros de fluorescência da água residual com e sem cultivo de taboa após 60 dias de
contaminação com diesel de petróleo e B2.
Álcoois, fenóis, aldeídos, cetonas, ácidos carboxílicos são citados na
literatura como produtos da degradação de petróleo, que dissolvidos em água
atribuem toxicidade à mesma (NICODEM et al., 2001). Porém, em todos os
intervalos de amostragem da água residual, a intensidade de fluorescência foi menor
na água residual após cultivo da taboa, indicando que a planta contribuiu para
reduzir o percentual de compostos aromáticos presentes na água.
Nas Figuras 9, 10, 11 e 12 são apresentados de forma conjunta os espectros
de degradação de cada tratamento considerando o manejo com e sem o cultivo da
taboa nas diferentes épocas de amostragem.
31
0.000
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
250 300 350 400 450 500 550 600 650
Comprimento de onda (nm)
Inte
nsid
ade
rela
tiva
de fl
uore
scên
cia
Água\ DieselÁgua\ Diesel\ 20 diasÁgua\ Diesel\ 30 diasÁgua\ Diesel\ 40 diasÁgua\ Diesel\ 50 diasÁgua\ Diesel\ 60 dias
Figura 9. Espectros de fluorescência da mistura diesel + água no intervalo de monitoramento.
0.000
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
250 300 350 400 450 500 550 600 650
Comprimento de onda (nm)
Inte
nsid
ade
rela
tiva
de fl
uore
scên
cia Água\ Diesel
Água\ Diesel\ cultivo\ 20 diasÁgua\ Diesel\ cultivo\ 30 diasÁgua\ Diesel\ cultivo\ 40 diasÁgua\ Diesel\ cultivo\ 50 diasÁgua\ Diesel\ cultivo\ 60 dias
Figura 10. Espectros de fluorescência da mistura diesel + água com cultivo no intervalo de
monitoramento.
No decorrer dos 60 dias de monitoramento verificou-se que o cultivo com a
taboa resultou em grande decréscimo na intensidade de fluorescência da mistura
diesel + água, indicando efeito positivo desta planta na degradação do diesel.
32
0.000
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
250 300 350 400 450 500 550 600 650
Comprimento de onda (nm)
Inte
nsid
ade
rela
tiva
de fl
uore
scên
cia
Água\ B2Água\ B2\ 20 diasÁgua\ B2\ 30 diasÁgua\ B2\ 40 diasÁgua\ B2\ 50 diasÁgua\ B2\ 60 dias
Figura 11. Espectros de fluorescência da mistura B2 + água no intervalo de monitoramento.
0.000
5.000
10.000
15.000
20.000
25.000
250 300 350 400 450 500 550 600 650
Comprimento de onda (nm)
Inte
nsid
ade
rela
tiva
de fl
uore
scên
cia
Água\ B2Água\ B2\ cultivo\ 20 diasÁgua\ B2\ cultivo\ 30 diasÁgua\ B2\ cultivo\ 40 diasÁgua\ B2\ cultivo\ 50 diasÁgua\ B2\ cultivo\ 60 dias
Figura 12. Espectros de fluorescência da mistura B2 + água com cultivo no intervalo de
monitoramento.
A intensidade de fluorescência do B2 foi menor na água com cultivo de
taboa em todo o intervalo monitorado.
Nota-se no espectro um deslocamento do pico de emissão de fluorescência
do diesel e do B2. Os picos que inicialmente se encontravam na faixa de 270 a
380 nm deslocaram-se para a região entre 340 e 450 nm. Devido a esse
33
deslocamento não foi possível comparar as áreas dos espectros iniciais com as
áreas dos demais espectros. É fenômeno conhecido que o espectro de fluorescência
de uma mistura sofre deslocamento em relação aos espectros de seus constituintes
isolados, no decorrer do tempo a mistura de hidrocarbonetos se altera na água
devido a sua degradação, volatilização e solubilidade, o deslocamento observado no
espectro de fluorescência pode estar ocorrendo em decorrência dessa mudança na
composição da mistura dissolvida no óleo.
Na Figura 13, são apresentadas as áreas integradas de fluorescência do
diesel e do B2 para as diferentes épocas de coleta de amostras ao longo do período
de monitoramento.
0
50
100
150
200
250
300
350
400
20 30 40 50 60
Dias
Áre
a in
tegr
ada
de fl
uore
scên
cia
Água\ DieselÁgua\ Diesel\ CultivoÁgua\ B2Água\ B2\ Cultivo
Figura 13. Áreas integradas dos espectros de fluorescência do diesel de petróleo e B2 em função do período de contaminação da água. Médias seguidas da mesma letra maiúscula não diferem entre si quanto aos tratamentos dentro de uma mesma época de amostragem e médias seguidas da mesma letra minúscula não diferem entre si quanto às épocas de amostragem, pelo teste de Tukey a 5% de
significância.
Os dados para área integrada dos espectros de fluorescência foram
submetidos a análises de variância e as médias foram comparadas pelo teste de
Tukey a 5% de significância, relacionando no gráfico a semelhança da intensidade
de fluorescência em função dos tratamentos (diesel, diesel/cultivo, B2 e B2/cultivo)
Ac Ab
Ab
Ab Ab
Aa Aa
Bb Bb
Ba
Bb
Ba Bab
Ba
Ba
Ba
Cb Cb Cb
Cab
34
através de letras maiúsculas e em função do intervalo de monitoramento (20, 30, 40,
50 e 60 dias) através de letras minúsculas.
A fluorescência aumenta significativamente de intensidade no decorrer do
tempo, principalmente entre 50 e 60 dias, porém é possível observar que o cultivo da
taboa, independentemente da época de amostragem, reduziu a área integrada de
fluorescência da água contaminada.
De acordo com Nicodem et al. (1997), a exposição do filme de petróleo à luz
solar ocasiona a solubilização de componentes do óleo em água. Isto decorre da
formação de derivados polares que migram e aumentam a fluorescência na fase
aquosa (NICODEM et al., 2001). Neste trabalho, o filme de diesel e B2, sob
condições de intemperismo (temperatura e luz solar) podem ter gerado
intermediários ou produtos polares, que possivelmente migraram para a água, de
maneira semelhante àquela que ocorreu com produtos da degradação fotoquímica
de filme de petróleo.
Ao adicionar o óleo, diesel ou B2, forma-se um filme imiscível sobre a água e
em uma leitura de fluorescência imediata nenhum sinal é observado, detectando-se
apenas ruído. No decorrer do tempo, a luz solar e o efeito térmico, ocasionam a
solubilização dos compostos, fazendo com que compostos da fase oleosa passem
para a fase aquosa, aumentando a concentração de aromáticos e,
consequêntemente, aumentando a intensidade de fluorescência.
Na Figura 14 estão apresentados os dados relativos à percentagem relativa
de degradação do diesel e do B2 nos vasos cultivados com taboa, ao longo do
período de monitoramento.
35
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
100,00
20 30 40 50 60
Dias
% d
e D
egra
daçã
o
Água/ DieselÁgua/ B2
Figura 14. Porcentagem relativa de degradação do Diesel e do B2 nos vasos cultivados em relação
aos vasos não cultivados em função do intervalo de monitoramento. Médias seguidas da mesma letra maiúscula não diferem entre si quanto aos tratamentos dentro de uma mesma época de amostragem e médias seguidas da mesma letra minúscula não diferem entre si quanto às épocas de amostragem,
pelo teste de Tukey ao nível de 5% de significância.
A porcentagem de fluorescência entre as misturas água+diesel e água + B2,
cultivadas com taboa, apresentou diferenças significativas dentro de cada época de
amostragem, exceto para avaliação feita aos 50 dias (letras maiúsculas). Entretanto
para o mesmo contaminante (diesel ou B2) não foram observadas diferenças
significativas na porcentagem de fluorescência ao longo do período de
monitoramento (letras minúsculas).
Foi obtida uma média relativa de 60% de degradação do diesel em água
com cultivo em relação ao diesel em água sem cultivo. E uma média relativa de 40%
de degradação do B2 em água com cultivo em relação ao B2 em água sem cultivo.
O resultado esperado era que o B2 degradasse mais que o diesel, esse
resultado anômalo pode ser devido a uma maior volatilização do diesel, pois este
tem ponto de fulgor (~58ºC) inferior ao biodiesel (entre 180 e 210ºC).
Outro possível motivo para esse resultado anômalo seria uma maior
degradação de óleo no vaso controle de B2 que no vaso controle de diesel, visto que
para o cálculo de porcentagem utilizou-se como 100% de fluorescência os valores
obtidos nos vasos sem cultivo (controles) e a partir deles foram calculadas as
porcentagens relativas de degradação do diesel e do B2 nos vasos cultivados.
É importante ressaltar que foi também observado que aos 60 dias de cultivo
a solubilidade de aromáticos na água, verificada através da fluorescência, é
Aa Aa Aa
Aa Aa
Aa
Ba
Ba
Ba
Ba
36
equivalente para o diesel e para o B2. Isto pode indicar que nesse ponto, trata-se
apenas da fração aromática do diesel, uma vez que o biodiesel não fluoresce por si
só. Este fato de a equivalência da solubilidade ter sido observada apenas no final do
intervalo de monitoramento pode gerar uma falsa impressão de degradabilidade
relativa, comparando-se diesel e B2. Assim, sugere-se para trabalhos futuros,
considerar maior intervalo de monitoramento, a fim de se obter informações que
possam melhorar o entendimento de todo o processo.
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CONCLUSÕES
A Typha latifolia Linn cultivada durante 60 dias em água contaminada com
diesel e B2 promoveu a degradação de compostos aromáticos presentes no meio
aquoso. A fluorescência do diesel diminuiu em 60% e a do B2 em 40%, comparando
com a porcentagem de emissão em água contaminada não cultivada.
A presença do diesel e B2, exceto para o Fe e o Zn, reduziu a absorção da
maioria de nutrientes pelas plantas. O percentual de absorção quando se utilizou o
diesel, em relação a cultivo em água pura, ocorreu na seguinte ordem decrescente:
526,7%; 49,1%; 48,8%; 48,1%; 31,7% e 25,3%, para Fe, K, Zn, Mg, N e P
respectivamente. Quando o contaminante foi o B2 a ordem foi a seguinte: 196,4%;
141,3%; 46,5%; 45,3%; 30,2% e 11,5%, para Fe, Zn, Mg, N, P e K, respectivamente.
A presença do diesel estimulou a absorção de Fe e o B2 a absorção de Fe e
Zn, pelas plantas de taboa.
Os teores foliares de Ca, Cu e Mn na matéria seca da taboa não sofreram
variações devido à presença de contaminantes na água, independentemente se
diesel ou B2.
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