Otimização do processo de fitorremediação de águas contaminadas com arsênio

Abstract

A contaminação ambiental por arsênio (As) tem implicado em problemas adversos relacionados a danos ecológicos e à saúde humana. O tratamento de águas contaminadas com As pode ser realizado por uma variedade de técnicas, dentre as quais a fitorremediação destaca-se como alternativa de alta viabilidade, em que se utiliza plantas com potencial de absorver e criar condições de imobilizar o contaminante de interesse. Objetivou-se avaliar a influência das variáveis pH, concentração de fosfato e concentração de nitrato no processo de absorção de As pelas espécies Eichhornia crassipes (Aguapé) e Lemna valdiviana (lentilha d’água) utilizando a metodologia de superfície resposta com intuito de se otimizar o processo. De posse das condições otimizadas, em uma segunda fase buscou-se estabelecer a cinética de absorção de As pelas espécies vegetais em várias concentrações de As, estudar a dinâmica de As(III) e As(V) no meio, bem como avaliar a influência do As no crescimento das espécies. Os níveis ótimos para absorção de As pela espécie vegetal Eichhornia crassipes foram alcançados em pH igual a 7,5; ausência de fosfato e nível mínimo de nitrato de 0,0887 mmol L -1 na solução nutritiva utilizada no cultivo das plantas. Já para Lemna valdiviana, os níveis ótimos foram pH 6,5; fósforo igual a 0,0488 mmol L -1 P-PO 4 e nitrogênio, na forma de nitrato, de 7,9 mmol L -1 . Os modelos matemáticos propostos para ambas espécies se ajustaram de forma satisfatória aos dados. Observou-se que absorção de fósforo pela planta aumentou linearmente com a concentração de fósforo na solução nutritiva e proporcionou o decréscimo na absorção de arsênio. Nas condições otimizadas, ambas as espécies se mostraram hiperacumuladoras de As para concentrações de até 1,0 mg L -1 do metal, concentração a partir da qual as plantas apresentam redução no crescimento. A cinética de primeira ordem se ajustou adequadamente ao decaimento do As na solução xivnutritiva pelas espécies vegetais estudadas, sendo que o coeficiente de remoção decresceu à medida em que se aumentou a concentração de As nessa solução. Assim, as espécies Eichhornia crassipes e Lemna valdiviana, se respeitadas as condições adequadas, possuem elevado potencial para fitorremediar águas contaminadas com As, em escala plena.

Environmental contamination by arsenic (As) has been implicated in adverse problems related to ecological damage and human health. The treatment of water contaminated with As can be accomplished by a variety of techniques, among which phytoremediation stands out as high viable alternative, which plants with potential to absorb and create conditions to immobilize the contaminant of interest are used. The objective of this research was to evaluate the influence of pH, phosphate concentration and nitrate concentration in the As uptake by the species Eichhornia crassipes (water hyacinth) and Lemna valdiviana (duckweed) using the surface response methodology in order to optimize the process. In the second stage, it was possible to establish the kinetics of As absorption by the plant species in various As concentrations, study the dynamics of As(III) and As(V) in the environment as well as to evaluate the influence of As in species growth. The optimal levels for the absorption of As by Eichhornia crassipes were reached at pH 7.5; absence of phosphate and minimum nitrate level tested 0.0887 mmol L -1 in the nutrient solution used in the plant cultivation. For Lemna valdiviana, the optimal levels were pH 6.5; phosphorus equal to 0.0488 mmol L -1 P-PO 4 and nitrogen in the form of 7.9 mmol L -1 nitrate. The mathematical models proposed for both species fit the data satisfactorily. It was observed that absorption of phosphorus by the plant increased linearly with the concentration of phosphorus in the nutrient solution and led to a decrease in the absorption of As. Under optimized conditions, both species were hyperaccumulating of As at concentrations of up to 1.0 mg L -1 of the metal, concentration at which the plants showed reduced growth. First order kinetics were adjusted to As decay in the aqueous medium by the studied plant species, and the absorption coefficient decreased as the concentration of As was increased. Thus, within the conditions used, the species Eichhornia xvicrassipes and Lemna valdiviana have a high potential for phytoremediation ofwater contaminated with As at full scale.