Assessment of bioavailability of heavy metals after vermicomposting in the presence of electronic waste

Abstract

Heavy metals contained in electronic waste, if discarded improperly, can become bioavailable after vermicomposting, posing a risk to the environment. Small-scale vermicomposting experiments were carried out with printed circuit boards (PCBs) to investigate the migration of heavy metals (Cu, Pb, Zn, Ni, and Sn) to the final compost, as well as the mobility and bioavailability of these metals. High total levels of Pb, Sn and Cu in samples of manure with electronic waste (MEW) and vegetables with electronic waste (VEW) were detected. Based on the initial metal levels in the PCBs and their concentration in the resulting compost, the order of migration of these metals to the MEW and VEW samples was Sn (23.1 %)>Pb (18.4 %)>Ni (4.63 %)>Zn (0.46 %)>Cu (0.14 %) and Sn (24.3 %)>Pb (23.6 %)>Ni (11.33 %)>Zn (1.76 %)>Cu (0.60 %), respectively. Mobility and bioavailability of these metals in the compost were evaluated by three-stage sequential extraction, where F1 was the exchangeable fraction, F2 the organic fraction and F3 the residual fraction. The bioavailability factor (BF) was calculated by the ratio of the sum of fractions F1 and F2 divided by the total sum of the fractions (F1 + F2 + F3). The highest bioavailability factor (BF = 0.92) was found for Pb, the heavy metal considered the greatest environmental concern in this study, indicating the high mobility and the possibility of becoming bioavailable of this metal.

Os metais pesados presentes no lixo eletrônico, descartado de forma inadequada, podem se tornar biodisponíveis após a vermicompostagem, representando risco ao ambiente. Foram realizados experimentos de vermicompostagem em pequena escala na presença de placas de circuito impresso (PCI) para investigar a migração de metais pesados (Cu, Pb, Zn, Ni e Sn) para o composto obtido, assim como a mobilidade e biodisponibilidade desses metais. Os resultados evidenciaram elevados teores totais de Pb, Sn e Cu nas amostras de esterco com resíduo eletrônico (ERE) e vegetais com resíduo eletrônico (VRE). Levando-se em consideração os teores iniciais dos metais nas PCIs e as concentrações dos mesmos no composto obtido, a ordem de migração desses metais para as amostras ERE e VRE foi Sn (23,1 %)>Pb (18,4 %)>Ni (4,63 %)>Zn (0,46 %)>Cu (0,14 %) e Sn (24,3 %)>Pb (23,6 %)>Ni (11,33 %)>Zn (1,76 %)>Cu (0,60 %), respectivamente. A avaliação da mobilidade e biodisponibilidade dos metais no composto foi realizada mediante a extração sequencial em três etapas, sendo F1 a fração trocável, F2 a fração orgânica e F3 a fração residual. O fator de biodisponibilidade (FB) foi obtido pela razão entre a soma das frações F1 e F2 pela soma total das frações (F1 + F2 + F3). O maior valor do FB (0,92) foi encontrado para o Pb, metal pesado considerado de maior preocupação ambiental neste estudo, o que indica alta mobilidade desse metal, podendo tornar-se biodisponível.