Leitner, Vanessa - 2º Simpósio Brasileiro sobre a Aplicação de

A FITORREMEDIAÇÃO COMO PÓS-TRATAMENTO DO LIXIVIADO
GERADO NO ATERRO SANITÁRIO DA CAXIMBA, CURITIBA, PR,
BRASIL
Vanessa Leitner
Universidade Positivo, Curitiba – PR, Brasil
Mestrado em Biotecnologia Industrial
[email protected]
Leila Teresinha Maranho *
Universidade Positivo, Curitiba – PR, Brasil
Curso de Ciências Biológicas e de Mestrado em Biotecnologia Industrial
[email protected]
Resumo
O Aterro Sanitário da Caximba localizado em Curitiba, PR, Brasil, realiza o pós-tratamento do
lixiviado por meio da fitorremediação, empregando um sistema constituído por três wetlands (lagoas)
com a presença de macrófitas. A presente pesquisa teve como objetivo avaliar a eficiência da
fitorremediação para o tratamento do lixiviado no segundo wetland, onde Alternanthera
philoxeroides é a macrófita dominante. Sendo assim, foi realizada a avaliação dos parâmetros físicos
e químicos do lixiviado, na saída do 1º wetland e saída do 2º wetland, no período de 20 meses (Janeiro
de 2013/Agosto de 2014), bem como a análise e quantificação dos microrganismos presentes na
rizosfera de A. philoxeroides. Os parâmetros físicos e químicos analisados foram, Demanda
Bioquímica de Oxigênio (DBO), Demanda Química de Oxigênio (DQO), Fósforo Total, Nitrogênio
Total, Nitrato, Nitrito e Nitrogênio Amoniacal. Para análise da rizosfera foram coletadas plantas que
cresceram e se desenvolveram em contato direto com o lixiviado (ILixiviado) e de plantas que não
fazem parte do sistema alternativo de tratamento (IControle). O isolamento dos microrganismos
ocorreu por meio de diluições seriadas em meio ágar nutriente e papa-dextrosa ágar, assim
favorecendo o crescimento de bactérias e leveduras, respectivamente. Todos os parâmetros físicos e
químicos analisados foram reduzidos, sendo os mais significativos a redução de nitrito (94,2%) e
nitrogênio amoniacal (86,7%). A quantidade e diversidade de microrganismos nas amostras da
rizosfera do ILixiviado foram maiores quando comparadas às amostras da rizosfera do IControle.
Atribui-se a eficiência no processo de remoção dos poluentes à interação entre A. philoxeroides e
microrganismos associados.
Palavras-chave: Chorume. Macrófitas. Microrganismos. Rizodegradação. Nitrogênio Amoniacal.
UTFPR – Câmpus Curitiba, Avenida Sete de Setembro, 3165 - Rebouças, Curitiba
2º Simpósio Brasileiro sobre Wetlands Construidos – 11 a 13 de Junho de 2015
1 Introdução
O lixiviado produzido pela degradação dos resíduos dispostos em aterro é um poluente que
gera um grande problema ambiental (LANGE et al., 2006). Dessa forma, o principal objetivo do
aterro sanitário é controlar e reduzir os efeitos negativos dos resíduos em relação ao meio ambiente e
a sociedade, uma vez que é contínuo e crescente o aumento dos resíduos sólidos urbanos (RSU)
(RENOU et al., 2008; CAREY, 2000).
O Aterro Sanitário da Caximba, localizado na cidade de Curitiba, após 21 anos de
funcionamento, foi desativado em outubro de 2010. Durante o período em que o aterro esteve ativo,
o mesmo recebeu, aproximadamente, 2.400 toneladas de resíduos diariamente (SMMA, 2014). Para
auxiliar na melhoria da qualidade ambiental, como a redução da carga poluidora do lixiviado, o aterro
conta com tanques de equalização, lagoas anaeróbias, lagoas facultativas e de um sistema composto
por três wetlands (lagoas) de pós-tratamento. O lixiviado ao ser lançado no sistema de pós-tratamento
é tratado por meio da fitorremediação com o uso de macrófitas aquáticas, assim diminuindo a carga
poluidora do efluente antes que o mesmo seja disposto no corpo receptor, o Rio Iguaçu.
A fitorremediação tem por finalidade degradar, estabilizar, acumular e remover os poluentes,
incluindo os metais pesados e nutrientes presentes em um local (OJOAWO et al., 2015). Este processo
resume-se em utilizar plantas, juntamente aos microrganismos associados em sua rizosfera, para
tratamento de ar, água e solos contaminados (LANDMEYER, 2011). A eficiência na remediação dos
poluentes ocorre por meio do crescimento de microrganismos associados à região rizosférica, que se
desenvolvem através da liberação de exudados pela planta e de nutrientes presentes no efluente
(DOTY 2008; STEARNS et al., 2007).
A presente pesquisa tem como objetivo avaliar a eficiência da fitorremediação para o
tratamento do lixiviado por meio da macrófita Alternanthera philoxeroides (Mart.) Griseb,
Amaranthaceae. A escolha desta espécie teve como critério à sua presença, dominância e tolerância
no segundo wetland do sistema de pós-tratamento do lixiviado, que recebe o impacto do efluente com
poluentes orgânicos e inorgânicos. Os resultados obtidos permitiram a constatação da eficiência de
A. philoxeroides e microbiota associada na região rizosférica, para a fitorremediação de lixiviado
gerado em aterro sanitário, contribuindo com informações acerca de um tratamento alternativo e
complementar.
2 Material e métodos
A presente pesquisa foi realizada no Aterro Sanitário da Caximba, Curitiba, PR, Brasil,
localizado próximo às coordenadas 25°62’73,88”S e 49°33’42,38”W.
Para a análise dos parâmetros físicos e químicos do lixiviado foram realizadas coletas em dois
UTFPR – Câmpus Curitiba, Avenida Sete de Setembro, 3165 - Rebouças, Curitiba
2º Simpósio Brasileiro sobre Wetlands Construidos – 11 a 13 de Junho de 2015
pontos: saída do primeiro wetland e saída do segundo wetland, durante um período de 20 meses
(Janeiro de 2013/ Agosto de 2014) (Fig.1). Sendo os parâmetros analisados, Demanda Bioquímica de
Oxigênio (DBO), Demanda Química de Oxigênio (DQO), Fósforo Total, Nitrogênio Total, Nitrato,
Nitrito e Nitrogênio Amoniacal de acordo com Standard Methods for Examination of Water and
Wastewater (APHA, 2005).
A macrófita aquática coletada para análise da rizosfera estava presente no segundo wetland
do sistema de wetlands empregado no pós-tratamento do Aterro Sanitário da Caximba, Curitiba, PR,
Brasil (Fig. 1). A. philoxeroides, durante todo o período de estudo (20 messes), foi visualmente a
macrófita dominante nesse wetland. Dessa forma, foram coletadas plantas que cresceram e se
desenvolveram em contato direto com o lixiviado (ILixiviado) e plantas presentes em local sem o
contato com o sistema alternativo de tratamento (IControle), portanto, sem contato com o poluente.
Figura 1 – Sistema de wetlands usado no pós-tratamento do lixiviado gerado no Aterro Sanitário da Caximba – W1: 1º
wetland; W2: 2º wetland; W3: 3º wetland; E: Entrada do lixiviado no 1º wetland; S1: Saída do lixiviado do 1º wetland;
S2: Saída do lixiviado do 2º wetland; S3 Saída do lixiviado do 3º wetland para o Rio Iguaçu; C: ponto controle.
Fonte: Google Digital Globe (2015) adaptado
Para as análises da rizosfera foram coletados seis indivíduos ILixiviado e seis IControle, sendo
as coletas realizadas em dois períodos, seco e chuvoso.
A população de bactérias e leveduras rizosféricas totais foi analisada a partir da coleta de
material da região rizosférica das plantas ILixiviado e IControle. As amostras foram colocadas em
frascos de erlenmeyer contendo 0,1% de peptona em 250 mL de água deionizada, e colocadas em
shaker em um período de 24 horas, a 30 ºC. Para a quantificação dos microrganismos foi utilizado o
método de diluição sucessiva (10-3, 10-4, 10-5, para leveduras e 10-6, 10-7, 10-8, para bactérias) das
amostras em solução salina 9% e posterior inoculação em placas de petri (ABELHO, 2012). As
bactérias foram semeadas em ágar nutritivo (Baker®) e as leveduras em papa-dextrosa ágar (PDA,
Baker®). As placas contendo ágar nutriente foram incubadas em estufa a 36 ºC, e as placas contendo
PDA em 27 ºC, sendo as mesmas retiradas em 24 horas para bactérias e 48 horas para leveduras. Após
o crescimento foram contadas as unidades formadoras de colônias (UFCs), por meio do contador de
UTFPR – Câmpus Curitiba, Avenida Sete de Setembro, 3165 - Rebouças, Curitiba
2º Simpósio Brasileiro sobre Wetlands Construidos – 11 a 13 de Junho de 2015
colônias digital (PHOENIX). A partir das placas com microrganismos foram preparadas lâminas, por
meio da técnica de coloração de Gram (ABELHO, 2012) para a análise da morfologia dos
microrganismos. As lâminas confeccionadas foram analisadas em fotomicroscópio (Olympus –
BX41), sendo capturadas as imagens pelo software Image Pro-plus.
Para a análise estatística foram calculados a média e o desvio padrão das variáveis por meio
do programa Excel, da Microsoft®, 2013. Em seguida, foi realizado o teste “t-student” (p<0,05) para
a avaliação da diferença dos parâmetros microbiológicos, considerando a hipótese de que as médias
foram equivalentes entre as amostras de ILixiviado e IControle; e entre os pontos de coleta no final
do 1º wetland e final do 2º wetland para os parâmetros físicos e químicos.
3 Resultados e discussão
Em relação à fitorremediação, foi possível constatar a redução significativa de todos os
parâmetros analisados, principalmente de nitrito e nitrogênio amoniacal (Tab. 1).
Tabela 1 - Médias ± Desvios-padrão dos parâmetros físicos e químicos do lixiviado de Janeiro/2013 a agosto/2014,
separados em período seco e chuvoso. Coleta realizada na entrada e saída do 2° wetland do sistema pós-tratamento do
lixiviado. Parâmetros analisados: Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO); Demanda Química de Oxigênio (DQO);
Fósforo Total; Nitrogênio Total (N. Total); Nitrato; Nitrito; Nitrogênio Amoniacal (N. Amoniacal). Eficiência do
tratamento (E).
Fonte: Autoria própria (2013/2014)
A eficiência na remoção desses compostos relaciona-se ao sistema formado pelo wetland,
onde a presença de A. philoxeroides associada aos microrganismos em sua rizosfera são fundamentais
para os processos de rizodegradação e fitoextração. Sendo a rizodegradação a quebra de poluentes
UTFPR – Câmpus Curitiba, Avenida Sete de Setembro, 3165 - Rebouças, Curitiba
2º Simpósio Brasileiro sobre Wetlands Construidos – 11 a 13 de Junho de 2015
orgânicos por meio de microrganismos presentes na rizosfera, e a fitoextração o acúmulo desses
poluentes na biomassa da planta (MUKHOPADHYAY; MAITI, 2010; OOSTEN; MAGGIO, 2015).
Em relação à análise da rizosfera, nas duas coletas realizadas, as amostras de ILixiviado (Fig.
2A, 2B, 2C) apresentaram maior número de UFCs e diversidade quando comparadas às amostras do
IControle (Fig. 2D, 2E, 2F).
Figura 2 - Imagens evidenciando a diferença entre as placas contendo amostras da rizosfera de Alternanthera
philoxeroides em meio papa-dextrosa ágar. A), B) e C) Amostras de ILixiviado. D), E) e F) Amostras de IControle.
3 cm
3 cm
3 cm
B
A
3 cm
3 cm
C
A
3 cm
D
F
E
Fonte: Autoria própria (2014)
As amostras ILixiviado, no entanto, demostraram maior número de UFCs no período seco em
relação ao período chuvoso, revelando quantidade superior de microrganismos (Tab. 2).
Tabela 2 - Unidades formadoras de colônias (UFCs) em diferentes diluições para as amostras da rizosfera de
Alternanthera philoxeroides, em período seco e período chuvoso para ILixiviado (amostras coletadas no lixiviado) e
IControle (amostras coletadas em ponto controle).
Ilixiviado
Diluição
-3
-4
-5
-6
-7
-8
1ª Coleta
Incontável
3,94 10-7
1,53 10-8
2,13 10-9
9,56 10-9
3,72 10-10
Icontrole
UFC’s
2ª Coleta
Incontável
Incontável
1,94 10-8
Incontável
6,59 10-9
1,12 10-10
1ª Coleta
3,38 10-6
1,64 10-7
4,98 10-7
1,43 10-9
8,73 10-9
3,78 10-9
Fonte: Autoria própria (2014)
UTFPR – Câmpus Curitiba, Avenida Sete de Setembro, 3165 - Rebouças, Curitiba
2º Simpósio Brasileiro sobre Wetlands Construidos – 11 a 13 de Junho de 2015
2ª Coleta
Incontável
1,27 10-7
2,41 10-7
1,47 10-8
2,72 10-8
1,03 10-9
As amostras de IControle apresentaram um padrão na coloração de microrganismos (clara),
sendo que em maiores diluições houve a ausência de microrganismos ou o aparecimento em
quantidades inferiores quando comparadas às amostras de ILixiviado. Já as amostras de ILixiviado
apresentaram microrganismos de colorações variadas (Fig. 3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F), os quais incluem
tipos morfológicos diferentes, como leveduras (Fig. 3G), bastonetes (Fig. 3H) e diplococos (Fig. 3I).
Figura 3 - Placas contendo amostras da rizosfera de Alternanthera philoxeroides. A) Levedura rosa. B) Levedura amarela
clara. C) Bactéria amarela cremosa. D) Bactéria amarela forte. E) Bactéria bege. F) Levedura salmão. G) Lâmina de
levedura. H) Lâmina de bactéria com morfologia em bastonetes. I) Lâmina de bactéria com morfologia em diplococos.
Fonte: Autoria própria (2014)
O maior crescimento de microrganismos em placas contento amostras da rizosfera ILixiviado
pode estar relacionado com o meio em que a planta se desenvolve, no caso, wetlands com presença
de poluentes orgânicos e inorgânicos. De acordo com ZHAO et al. (2012), a intensa proliferação de
microrganismos tem um potencial considerável na biodegradação de contaminantes orgânicos de
origem doméstica ou industrial em wetlands.
UTFPR – Câmpus Curitiba, Avenida Sete de Setembro, 3165 - Rebouças, Curitiba
2º Simpósio Brasileiro sobre Wetlands Construidos – 11 a 13 de Junho de 2015
4 Considerações finais
O wetland com a presença de Alternanthera philoxeroides juntamente a associação de
microrganismos em sua rizosfera apresentou remoção de todos parâmetros físicos e químicos
analisados. Além disso, foi possível evidenciar a tolerância e eficiência da planta, a qual juntamente
aos seus microrganismos realizaram o pós-tratamento do lixiviado gerado no Aterro Sanitário da
Caximba.
Referências
ABELHO, M. Curso de Especialização Tecnológica em Qualidade Ambiental. Manual de Monitorização
Microbiológica Ambiental. São Paulo, 2012. 60p.
CAREY, P. Environmental Protection agency. Landfill manuals & Landfill Site Design. Ireland, 2000. 138 p.
DOTY, S.L. Enhancing phytoremediation through the use of transgenics and endophytes. New Phytologist, v. 179, n. 2,
p. 318-333, 2008.
LANDMEYER, J. E. Introduction to phytoremediation of contaminated groundwater: Historical foundation,
hydrologic control, and contaminant remediation. Springer, New York. 2012. 415 p.
LANGE, L. C. et al. Tratamento de lixiviado de aterro sanitário por processo oxidativo avançado empregado reagente de
fenton. Engenharia sanitária e ambiental, v. 11, n. 2, p. 175-183, 2006.
MUKHOPADHYAY, S. et al. Phytoremediation of metal enriched mine waste: a review. Global Journal
Environmental Research, v. 4, n.3, p. 135–150, 2010.
OJOAWO, O. S. Phytoremediation of Phosphorus and nitrogen with Canna x generalis Reeds in Domestic Wastewater
through NMAMIT a Constructed Wetland. Aquatic Procedia, v. 4, p. 349-356, 2015.
OOSTEN, M, J, V. et al. Functional biology of halophytes in the phytoremediation of heavy metal contaminated soils.
Environmental and Experimental Botany, v. 111, p. 135-146, 2015.
RENOU, S. et al. Landfill leachate treatment: review and opportunity. Journal of Hazardous Materials, v. 150, n. 3, p.
468-493, 2008.
SMMA.
Aterro
Sanitário
da
Caximba.
2014.
Disponível
em:
http://www.curitiba.pr.gov.br/servicos/cidadao/equipamento/aterro-sanitario-da-caximba/1803. Acesso em: 01 set. 2014.
STEARNS, J.C. et al. Increasing Plant Tolerance to Metals in the Environment. Phytoremediation Methods in
Biotechnology v. 23, p. 15-26, 2007.
ZHAO, Y. J. Influence of the plant development on microbial diversity of vertical-flow constructed wetlands.
Biochemical Systematics and Ecology, v. 44, p. 4-12, 2012.
UTFPR – Câmpus Curitiba, Avenida Sete de Setembro, 3165 - Rebouças, Curitiba
2º Simpósio Brasileiro sobre Wetlands Construidos – 11 a 13 de Junho de 2015