Remoção de fluoreto da água com o uso de Eichhornia crassipes: otimização do processo com adição de fitormônios

Abstract

A fitorremediação como estratégia de tratamento de águas contaminadas têm se destacado e ocupado relevante espaço por serem relativamente menos onerosas e complexas que outros métodos robustos e altamente mecanizados. Além disso, são passíveis de serem aplicadas de maneira descentralizada, ampliando a cobertura de serviços de saneamento. A presença de fluoreto (F - ) em elevadas concentrações nas águas para abastecimento representa um grave risco às populações consumidoras e é, sem dúvidas, um desafio moderno de saúde pública em várias regiões do mundo. Dessa forma, é preciso que se adequem ou se reduzam as concentrações de F - em água ao nível considerado seguro pela Organização Mundial da Saúde (≤1,5 mg L -1 ) com estratégias acessíveis e eficientes, especialmente para comunidades periurbanas. Para o fluoreto, a fitorremediação é um método ainda pouco explorado e, sendo assim, há bastante margem para avanços. Portanto, neste trabalho, objetivou-se abordar a fitorremediação de fluoreto incluindo adição exógena de fitormônios como estratégia para potencializar o acúmulo de íons F - e atenuar seus efeitos fitotóxicos, fazendo-se, primeiramente, um levantamento do atual estado da arte que incluiu análises bibliométricas por meio do programa VosViewer. Em seguida, são relatados experimentos sobre a fitorremediação de águas artificialmente contaminadas com F - empregando plantas da espécie Eichhornia crassipes. Primeiramente, em laboratório, dois experimentos multivariados (filtragem definitiva e delineamento composto central) com duração de 10 dias cada foram realizados avaliando-se as variáveis concentração inicial de F - (5~15 mg L -1 ), concentração de P (1~10 mg L -1 ), pH (5~9) e os fitormônios auxina (0~10 µM) e giberelina (0~50 µM). Então, com os resultados obtidos foi estruturado outro experimento, agora em mesocosmo, com wetlands construídas, comparando-se 3 tempos de retenção hidráulica (2, 5 e 10 d), leitos plantados e não-plantados e suplementação de auxina (2,5 µM) por 70 dias. Determinações de F - foram realizadas em solução e nos tecidos de plantas por potenciometria. Concluiu-se que os estudos acerca da fitorremediação de águas contaminadas com F - , observados em bases de dados, são limitados, porém com tendência de crescimento para os próximos anos. E. crassipes apresentou bom desempenho para acumular F - em solução, mesmo apresentando alguns danos morfológicos e histológicos, sendo assim uma potencial candidata para fitorremediação deste contaminante. A aplicação de giberelina (GA 3 ) não mostrou efeito significativo no intervalo testado, ao passo que auxina contribuiu para que as plantas apresentassem maiores remoções de F - , que se acumulou majoritariamente na parte aérea. Dentre as wetlands construídas avaliadas, as plantadas com E. crassipes e com TRH de 5 d apresentaram o melhor desempenho na fitorremediação de águas ricas em fluoreto, aliando elevadas remoções de carga, redução na concentração inicial e comportamento estável. Palavras-chave: Flúor. Aguapé. Análises bibliométricas. Plantas acumuladoras. Sistemas alagados construídos.

Phytoremediation techniques as treatment strategies for contaminated waters have received great attention considering they are less complex and expensive than highly mechanized techniques. Hence, they are suitable for unprivileged areas. The occurrence of high concentrations of fluoride in water poses a threat to public health and it has become a serious concern worldwide. Searching for simple and efficient alternatives to adjust fluoride concentrations to safe levels according to the World Health Organization (≤1.5 mg L-1) is imperative. When it comes to fluoride, phytoremediation has not been widely explored yet as shown by the small number of publications about this topic. Therefore, this manuscript focus on exploring the phytoremediation of waters contaminated with fluoride. Firstly, a review on the current state of art of the subject is reported including bibliometric analysis made with VosViewer software. Then, hydroponic studies using Eichhornia crassipes for water defluoridation were performed in a lab scale followed by an experiment with constructed wetlands in a greenhouse. The addition of exogenous auxin and gibberellin was also assessed as a strategy to enhance fluoride accumulation and to alleviate phytotoxic effects of fluoride on plants. Although the number of published research remains discreet, it has increased in the last decade and tend to rise even more for future years. E. crassipes showed good performance for fluoride accumulation, even though some morphological and histological damage were detected. Thus, it can be seen as a candidate for fluoride phytoremediation. Gibberellin showed no significant effect within the tested concentrations, while auxin provided greater fluoride removals. Fluoride ions have accumulated mostly in aerial parts of E. crassipes. Among the evaluated constructed wetlands, best removals were identified in planted units with hydraulic retention time of 5 days. These treatments combined reduction of fluoride initial concentrations, high removals of fluoride loads, and stable behavior throughout the experiment. Keywords: Fluoride. Eichhornia crassipes. Bibliometric analysis. Accumulator plants. Auxin.